地殼在發(fā)展過程中形成了各時代的地層，在地層中還保存有各種化石，它們是記錄地層的書頁；我們可以根據(jù)巖層中保存下來的生物化石確定地層順序和時代；推知巖石沉積時的環(huán)境特征。在中學地理課外教學實踐活動中，選擇適宜地點組織一次包括采集化石在內的地理考察活動，對加深理解課文內涵、培養(yǎng)學生地理思維能力是很有益的。
一、什么是化石
化石是指保存在舊石器時代以前地層中的各種古代生物實體或遺跡。所謂生物實體化石有兩種含義：一種是未經(jīng)石化的生物實體，如現(xiàn)保存在原蘇聯(lián)列寧格勒動物陳列館中的古猛犸象遺體標本，毛皮完美，肌肉新鮮，這是1900年在西伯利亞別烈索夫卡河岸凍土層中發(fā)現(xiàn)的，約生活在三萬九千年前的古猛犸象尸體；又如北京地質博物館中展出的包裹在琥珀中的昆蟲。這些都是未經(jīng)石化的生物實體化石。這類化石是稀有的，在野外不易發(fā)現(xiàn)。另一種是古生物遺體在巖層中留下的印痕和復鑄體，叫模鑄化石。它雖不是古代生物體本身，但卻能反映出生物體的主要特征，也屬生物實體化石。這類化石在地層中保存豐富，在地理課外教學實踐活動中較易在野外采集到。還有一類化石是在地質歷史時期生物生活活動時保留在地層表面或內部的痕跡和遺物，它們并不屬于生物體本身，稱為遺跡或遺物化石。如博物館中展出的古鴕鳥蛋、北京猿人洞中見到的灰燼層和燒土，四川峨嵋山地區(qū)挖斷山地層中見到的蟲跡（蠕蟲生活留下的管狀孔穴），陜西神木東山崖侏羅紀地層中保存的禽龍足跡，都屬于遺跡化石。
二、化石和“假化石”
在自然界，常常會發(fā)現(xiàn)在一些巖石中鑲嵌有美麗的花朵一樣的物體或像黑色水草一樣的花紋，中學生常常把它們當成化石，發(fā)現(xiàn)后欣喜欲狂，爭相采集。其實這些都不是化石，但又形似化石，姑稱之為“假化石”。如北京西山一帶出產(chǎn)的菊花石，形似怒放的菊花，其實是變質礦物紅柱石的放射狀聚形晶體；湖南瀏陽的菊花石則是方解石的放射狀聚形晶體，是工藝美術原材料，不是化石。巖石裂面上發(fā)現(xiàn)的水草樣花紋，是含錳水溶液在巖石裂面上流動時沉淀下來的，也不是化石。
怎樣區(qū)別化石與假化石呢？首先，各種實體化石，無論是生物殘體還是鑄模殘體，都有生物的構造，能看出生物的形態(tài)。如三葉蟲是一種已經(jīng)絕滅的古代海生節(jié)肢動物，由頭、胸、尾三部分組成，頭部有頭鞍、眼葉和頭蓋、頰刺等構造。腕足動物化石，原是海生底棲無脊椎動物。單體，每個個體有兩瓣大小不等的外殼，每瓣左右對稱，較大的一瓣為腹殼，較小的為背殼。殼內是體腔的軟體部分，軟體部分常常不能保存，一般石化成內模。腕足動物殼體的外形雖因種屬不同而有差異，但其構造的共同特點是：殼面多數(shù)有殼飾（同心狀殼飾、放射狀殼飾等），兩殼相接處有鉸合線，有的還有鉸齒和鉸窩等鉸合構造。至于植物化石則具有植物的形態(tài)和構造，如有根、莖、葉，莖有分枝，莖上生葉的位置有節(jié)，葉不論其形態(tài)如何均有葉脈。如北京三家店一帶采到的蕨類植物，有完好的莖和葉，羽狀復葉，小葉片呈舌形或橢圓形，羽狀葉脈，主脈清晰，鑒定是脈羊齒。三家店一帶還能采集到櫛羊齒。而前面提到的菊花石和另一種假化石，只是形似，沒有任何生物構造，不是化石。
至于遺物化石，如在周口店看到的石器和形狀相似的石塊怎么區(qū)別呢？真石器是古人類生活用的工具，常常選擇堅硬鋒利的石材加工制作的。石材常取自石英、燧石、角巖等堅硬巖石，不可能選用較軟的石材去作石器。其次，石器是古人類打制而成的，有人工打擊的痕跡，如：有半月形的凹坑和斜斜的裂紋，并有薄薄的刃口，以作為割、削、砍的工具。而自然界帶棱角的石塊卻不會有打制加工的痕跡。第三，真石器是古人類日常用的工具，它有一定的形狀。據(jù)此，中學生在野外考察中就可以初步判別是真石器還是假石器了。要說明的是作為遺物化石的石器是指舊石器時代的石器，而新石器時代的石器則屬于文物考古研究的范疇，就不能叫做遺物化石了。
化石是記錄地層的書頁，化石可以用來確定地層時代和順序。但是并不是所有的化石都能起到“書頁”的作用的，因為有的生物延續(xù)的時代很久，在許多地層里都能發(fā)現(xiàn)它，有的甚至至今還沒有絕滅。這樣的化石，就不能起到書頁的作用，它不能用來確定地層的時代和順序。能夠起到“書頁”作用的化石，我們稱它為“標準化石”，這類化石必須是該種生物在某一地質時代曾經(jīng)有過大量繁殖，分布廣泛，但是存活時間短，它只在某個地質時代的地層中才有大量分布，可以用來確定地層的地質時代，才叫標準化石。如寒武紀地層中的三葉蟲，奧陶紀地層中的角石，石炭紀地層中的蜓（也稱紡錘蟲）等。
三、化石的采集
無論過去和現(xiàn)在，地球表面的大部分是海域，是古代水生生物的主要活動場所。所以，古生物化石的多數(shù)是保存下來的海生生物化石。淺海區(qū)陽光充足，富含氧氣，水流較緩，底棲生物富集，故在淺海相地層里較易采集到珊瑚、貝類、浮游生物的化石。大陸環(huán)境的內陸湖泊，是古代陸生生物滋生的場所，所以，在陸相地層中較易采集陸生生物的化石。因之，采化石要注意巖相和地層層位。
由于生物化石是生物體被掩埋以后形成的，故一般都分布在巖層的層面上下，采集時要用地質錘沿巖層層面輕輕鑿開，察看有無化石，不要用錘亂打亂砸，以免打碎化石。
找到化石以后，對無脊椎動物，應著重采集形體完整的化石標本。對貝類，應著重采集殼體完整的標本，至少應能看清兩個殼瓣的內外印模。對蜓（紡錘蟲）、珊瑚、鸚鵡螺類化石，應采集能保持縱橫兩個斷面的標本。對三葉蟲應采集形體完整或盡量采集三葉蟲的頭、尾部標本。采集形體完整的古生物化石標本是很有意義的。一九八八年，我國遼寧省朝陽市勝利鄉(xiāng)的山溝中，發(fā)現(xiàn)了一塊骨骼印痕十分完整清晰的鳥化石。這鳥只有麻雀那么大小，它有尖細彎曲似鐮刀狀的爪，可以適應在樹上棲息，尾部有鳥類特有的尾綜骨，翅上有爪，嘴里有牙齒，與現(xiàn)代的鳥類迥然不同，定名為三塔中國鳥（見圖4-4）。這是一只生活在1億年以前的鳥，是由爬行動物進化而來的，它與始祖鳥有相似之處。但始祖鳥只會振翅而跑，不會飛；三塔中國鳥胸骨寬闊，翅關節(jié)活動范圍較大，是迄今所知“世界上最早會飛的鳥的化石”，因而，這枚“三塔中國鳥”化石就成為“稀世珍寶”（現(xiàn)藏北京自然博物館）。
在采集植物標本時，如蘆木、鱗木、科達木等要著重采集莖部；如蕨類、裸子植物和被子植物要注意采集葉部。
采集到化石，要用軟紙包起來，在標簽上寫明化石名稱、產(chǎn)地、地層時代、采集日期和采集者姓名。如發(fā)現(xiàn)了重要化石，要作詳細的記錄，繪出素描圖并攝下照片，以便送請有關部門進行專門鑒定和對產(chǎn)地進行專門保護。
四、北京化石何處尋
在北京地區(qū)，有些什么化石？到哪里去才較有把握能采集到化石呢？首先，古代生物掩埋在地下，石化后，才能形成化石，化石一定產(chǎn)生在沉積巖分布區(qū)?；质怯涗浀貙拥臅摚煌瑫r代的地層中便會有不同種屬的古生物化石。如元古代地層中可以找到古藻類原始植物化石，卻不會有三葉蟲化石；下古生代地層中可以找到三葉蟲化石，卻決不會有恐龍化石。因此，找化石，先要了解沉積巖層的分布及其層位，有目的地去采集，才會得到滿意的效果。
現(xiàn)在，按照生物發(fā)展演化和地層時代先后順序，介紹幾處北京地區(qū)的化石產(chǎn)地，供中學地理課外教學實踐活動中選擇：
?。ㄒ唬┋B層石 它是古代藍綠藻和多細胞藻絲組成的低等植物。由一個富藻層和一個富沉積層構成一個基本層，許多基本層疊在一起構成疊層石（見圖4—5）。北京昌平十三陵地區(qū)是中外聞名的中、上元古界標準剖面之一。從德勝口水庫開始，經(jīng)過德勝口——九龍泉，經(jīng)萃花山、小宮門東山、虎山、德陵北溝、蘇子山到龍山東坡，都有中上元古界地層分布。中、上元古界是藻類繁盛的時代，在海洋中大量造礁，形成疊層石。因之，在十三陵地區(qū)可以采到各種疊層石化石。京郊凡有中、上元古界地層分布地區(qū)，也都可以采到疊層石化石。
（二）三葉蟲 它是古代生活在海洋中的節(jié)肢動物（見圖4—6）。三葉蟲有許多種屬，基本特點是全身可分三部分：頭、胸、尾。頭部作半圓形或方形，頭鞍分節(jié)，有眼、頰溝和頰刺。胸部分成十多節(jié)，有軸部和肋部之分，有背溝和肋溝。尾部也有幾節(jié)，有尾緣、尾刺。出產(chǎn)于我國各地寒武系地層中。北京永定河沿岸下葦?shù)橐粠Х植加邢鹿派绾湎档牟浇M豹皮灰?guī)r，饅頭組紫紅色砂頁巖，毛莊組砂頁巖夾薄層灰?guī)r，徐莊組砂頁巖夾灰?guī)r，張夏組鮞狀灰?guī)r，崮山組和長山組灰黃色泥質灰?guī)r和竹葉狀灰?guī)r，鳳山組泥質條帶灰?guī)r，這些巖層中均含有豐富的三葉蟲化石，如萊得利基蟲、古油節(jié)蟲、德氏蟲、雷氏蟲、蝙蝠蟲、蝴蝶蟲、高驪山蟲等各種三葉蟲都有機會采到。
?。ㄈ┙鞘?角石是海生頭足類動物（見圖4-7）。它的生物構造分殼體，管壁、內體管和體室、外殼上有生長線、縱紋、環(huán)紋、突起等殼飾。有直角石與珠角石之分。主要分布在奧陶系石灰?guī)r中。京郊下葦?shù)楹突矣貐^(qū)的亮甲山組、馬家溝組灰?guī)r中均可采到角石化石。
?。ㄋ模╅L身貝 長身貝是古海生腕足類動物。其生物構造是具有背殼和腹殼兩個殼瓣，有鉸合線，殼尖和殼頂，外殼有紋飾，有放射狀殼線和同心線。主要產(chǎn)在石炭系的地層中。京郊灰峪東山梁和灰峪采石場附近馬家溝灰?guī)r中可以采到長身貝。圖4—8是太原網(wǎng)格長身貝。
?。ㄎ澹┭螨X植物 屬裸子植物蕨綱。是生長在距今2—3億年期間的上古生代陸生植物（見圖4—9）。在京郊灰峪東山梁和永定河南岸的野溪一帶砂頁巖中可以采到羊齒植物化石。還可采集到蘆木、鱗木和輪木化石，均為石炭——二疊紀時期重要的造煤植物。在門頭溝地區(qū)的九龍山，是西山著名的大向斜之一，山體由侏羅系地層構成。侏羅紀是又一個聚煤時期，其中的上、下窯坡組，龍門組的砂礫巖、泥巖中可以采集到蕨類、銀杏、蘇鐵和松柏類植物化石。延慶下德龍灣的白河北岸的低山谷地有一處木化石公園，這里的地層是侏羅系后城組砂礫巖、粉砂巖和頁巖，盛產(chǎn)木化石，化石集中在北部分水嶺地段，南部則分布零星。木化石高低不一，外形各異，橫截面呈規(guī)則、完整的同心圓狀，黃褐與白色紋理相間，樹莖外觀與現(xiàn)代樹莖干相近。有一株巨大木化石截面直徑2.5米，高約2米，是木化石公園中木化石之冠。適宜組織學生前去考察。
（六）狼鰭魚 屬魚類中的硬骨魚亞綱（內骨骼部分地或完全地硬化成骨）（見圖4—10）。北京西山大灰廠——坨里一帶是北京地區(qū)獨一無二的白堊系沉積盆地。在這個“盆地”的東狼溝組紫灰色火山碎屑巖及沉積巖中，可以采集到狼鰭魚化石?；~形體小，呈長紡錘形，上下頜骨有小而尖的牙，背鰭與臀鰭相對，尾正形，鱗片細小。在大灰廠組的黃色、黑色頁巖及砂礫巖中，含狼鰭魚、東方葉肢介和三尾擬蜉蝣等三種主要化石，稱熱河動物群。這是分布很廣泛的動物群，我國東北、華北、西北、江浙以及蒙古、原蘇聯(lián)亞洲部分都有分布。
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