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摘要：化石，即是保存于地层中的古生物遗体或遗迹，人们通过研究它，可以了解古生物的形态、结构和类别；可以推测出生物的起源、演化和发展过程；还可以恢复地质历史时期的生态环境…
关键词：化石 地层 古生物 演化
人们常将地壳中经长期演变而成的成层地层比作是一本史册，一层层的沉积岩就像是书页，夹在其中的化石就好像是文字的记载。它记载着生命的起源和生物演变史，以及由其相联系得出的地壳发展历史。因此，化石不仅是古生物学研究的主要对象，而且也是研究地史的重要根据之一。
1 什么是化石
日常生活中，常会见到在有些大理岩建筑石材中，有许多大小不等、形如同心圆状的天然花纹，这些花纹就是化石，是一种低等植物的藻类化石。又如，在煤井附近，与煤炭一起挖出来的石块上，也常会见到一些树干和树叶的印痕，这也是化石，是古代林木的遗迹。
所谓化石，就是指保存在地层中的属于古地质年代的生物遗体和遗迹。遗体是指保存的古生物体本身部分，如植物的根、茎、叶和动物的骨骼、牙齿、甲壳等，这类化石称为遗体化石。遗迹则是指被保存下来的生物生活活动的痕迹。化石不论其形体大小如何，都能反映一定的生物特征。因此，绝不能把地层中某些看起来似乎有定形的无机结构物视为化石。例如，野外經常在砂岩、页岩的层面或裂隙面上，见到许多黑色的枝条，形如植物化石，其实并非化石，而是地下水中的铁、锰等物质在岩石面上的凝聚物，是一种假化石。
2 化石是如何形成的
既然化石是古生物的遗体和遗迹，那么是否所有的生物遗体、遗骸或其生活活动的痕迹都能形成化石呢？不是的，它们之中只有极少一部分能够形成化石。因为古生物保存为化石需要一定的条件：
2.1 生物的遗体、遗骸或遗迹要具有良好的保存条件
这些条件能使生物与氧气和水隔绝，避免腐烂和分解或被其它动物吞食。如在西伯利亚冻土层中，曾找到几十只十多万年前的猛犸象，有的不仅骨架保存完整，甚至连皮毛和肌肉也保存完好。这就是由于猛犸象死亡后被具有防腐作用的冻土埋藏密封的结果。如我国抚顺第三纪煤层内一些琥珀中，常保存着栩栩如生的昆虫化石，这是由于很黏的树脂从树的裂缝内往外流出时，将爬在树上的小昆虫粘住，树脂越流越多，将小昆虫团团包裹。后来，由于地壳变迁，大树被埋在地下，经过埋藏作用，树脂在地下变成了琥珀，包裹在琥珀内的小昆虫就变成化石了。
2.2 生物需要有硬体部分，如动物的骨骼、鳞片、牙齿，植物的木质纤维等
当被掩埋的生物遗体在地层中受到氧化、热力、压力等相互作用时，有机体迅速分解、腐烂，最终挥发掉。所以一般情况下见不到生物的肌肉、毛皮等软体部分成为化石，而绝大多数化石则是生物的硬体部分，其中有些含有相当数量的无机物质，不仅不易腐烂，反而容易与外界矿物质起交换作用，加固其构造。所以常见的化石，实际上是指生物的硬体部分的化石。如恐龙化石，象类化石等，都是硬体部分的化石。
2.3 生物遗体还必须经过较长时间的埋藏，以便随着沉积物固结成岩。生物遗体要经历种种不同的石化作用，才能保存为化石。而石化作用主要有以下几种：
2.3.1 矿物填充作用：指生物硬体结构的空隙为地下水中所含的矿物填充，原有的结构组织仍被保持，但使硬体变得比较致密并增加了重量。如新生代地层中有些贝壳化石和哺乳动物的骨骼化石或多或少均被矿物质填充变得比较致密、坚硬，重量也增加了。
2.3.2 置换作用：是生物硬体的原来成分被地下水中所含的矿物置换，其置换的物质一般为方解石（称方解石化）、二氧化硅（称硅化）、黄铁矿（称黄铁矿化）等。有时置换得极为细致，分解与填充作用进行的很协调，使生物体的细微结构保存下来，如华北二迭纪地层中的硅化木，原来的木质纤维均被硅质所置换，其中的微细结构均清晰可见。
2.3.3 升溜作用：是指生物死亡被埋藏后，不稳定的成分遭到分解，可挥发的物质首先挥发消失，仅留下碳质渣滓保存成化石。如笔石的骨骼，其成分为C15H26N2O10，埋藏后，经升溜作用，氢、氮、氧等易挥发的物质分解即行逸出，仅保留碳质薄膜。
3 化石有哪些用途
化石不仅对了解生命的起源、生物进化、阐明生物界的发展史、充实和提高生物进化理论等方面具有十分重要的意义，而且在解决地层的时代划分和对比、恢复古地理、古气候和寻找某些沉积矿产等方面也起着重要的作用。下面着重谈谈化石在地史研究工作中的作用。
3.1 化石可用以确定地层时代及划分以及对比地层
从地层中生物化石出现的规律上可以看出，在先沉积、地质时代愈老的地层中，其所含化石的构造愈简单、愈低级，与现代生物的差别愈大；后沉积的、地质时代愈新的地层中所含化石的构造愈复杂、愈高级，和现代生物愈相似。这说明在漫长的地史时期，生物是不断由简单到复杂，由低级到高级，由低等无脊椎动物直至发展到人类，表现了整个生物演化上的进步性。同时，生物在漫长复杂的演化过程中，古老的生物科属不断衰退、死亡，许多新的生物属种不断发生和兴盛，经过了无数次从量变到质变的飞跃，每次飞跃都有更高级生物出现，给当时生物界带来崭新的、繁荣的面貌。例如地球发展到寒武纪，以前生命的星星之火，到这时已成为燎原之势，这就是地球上动物界的第一次大发展。其它如泥盆纪的鱼类，石炭——二迭纪的两栖类，中生代的爬行类，新生代的哺乳类以及第四纪的人类，都是经过质变的飞跃产生和大量繁殖的，它们的出现明显地体现了生物演化的阶段性。由于生物在整个发展过程中具有进步性、阶段性、不可逆性，因而使保存在地层中的化石，随着地层形成的先后，相应的表现为不同门属种。即不同时代的地层有不同门类的化石。相同时代地层中有门类相同的化石。因此，化石可用以划分地层时代并进行地层的对比。
3.2 化石可用以说明古地理和古气候的情况
生物的发展进化是以其生物体内因条件为依据的，但环境通过物理的、化学的和生物的因素作用于生物，也必然影响生物的发展进化，因此，生物群的组成以及每一种生物的形态特征和生物体组织都必须和它的生活环境相适应。根据生物与其生活环境的这种紧密联系，我们就能有效地追溯古地理、古气候环境的面貌。例如，现代造礁珊瑚，主要分布在年平均温度为18℃——20℃、盐度正常、水深不超过100米的浅海地带。在30米水深之内、水温为20℃左右的地方珊瑚最为发育。因此，当我们在某一地层中发现造礁珊瑚化石时，就可以断定当地在某一地质历史时期曾经是温暖的浅海区。根据我国南方各省早二迭世时普遍发育了含有珊瑚礁化石的石灰岩地层，由此可以推断广大的华南地区当时正处于热带或亚热带的海洋之中。又如大量繁盛的植物只能在温暖潮湿的陆地或沼泽地区生长，所以在某一地区找到富含植物化石的含煤地层时，则可以推断当地在某一地史时期曾经是一种潮湿气候条件下的沼泽环境。
3.3 化石可用以帮助指明某些沉积矿产的找矿规律
沉积矿产的形成与一定的时间（地质时代）和一定的空间（沉积环境）条件关系密切，而化石能帮助我们确定地层年代和追溯地层各阶段的自然地理环境，就能直接帮助我们寻找沉积矿产。如全为沉积生成的石油、天然气、煤和沉积的铀矿、铁矿、锰矿、铜矿、钾盐、岩盐等矿产的形成严格受各种古地理条件所控制。油田的形成与大型内陆湖泊、浅海及三角洲等环境关系非常密切，我国重要油田均产在这类古地理环境中。因此，我们就可以根据沉积矿产和化石之间这种互相联系和互相影响的规律，通过对地层的划分和对比而达到找矿的目的。
关键词：化石 地层 古生物 演化
人们常将地壳中经长期演变而成的成层地层比作是一本史册，一层层的沉积岩就像是书页，夹在其中的化石就好像是文字的记载。它记载着生命的起源和生物演变史，以及由其相联系得出的地壳发展历史。因此，化石不仅是古生物学研究的主要对象，而且也是研究地史的重要根据之一。
1 什么是化石
日常生活中，常会见到在有些大理岩建筑石材中，有许多大小不等、形如同心圆状的天然花纹，这些花纹就是化石，是一种低等植物的藻类化石。又如，在煤井附近，与煤炭一起挖出来的石块上，也常会见到一些树干和树叶的印痕，这也是化石，是古代林木的遗迹。
所谓化石，就是指保存在地层中的属于古地质年代的生物遗体和遗迹。遗体是指保存的古生物体本身部分，如植物的根、茎、叶和动物的骨骼、牙齿、甲壳等，这类化石称为遗体化石。遗迹则是指被保存下来的生物生活活动的痕迹。化石不论其形体大小如何，都能反映一定的生物特征。因此，绝不能把地层中某些看起来似乎有定形的无机结构物视为化石。例如，野外經常在砂岩、页岩的层面或裂隙面上，见到许多黑色的枝条，形如植物化石，其实并非化石，而是地下水中的铁、锰等物质在岩石面上的凝聚物，是一种假化石。
2 化石是如何形成的
既然化石是古生物的遗体和遗迹，那么是否所有的生物遗体、遗骸或其生活活动的痕迹都能形成化石呢？不是的，它们之中只有极少一部分能够形成化石。因为古生物保存为化石需要一定的条件：
2.1 生物的遗体、遗骸或遗迹要具有良好的保存条件
这些条件能使生物与氧气和水隔绝，避免腐烂和分解或被其它动物吞食。如在西伯利亚冻土层中，曾找到几十只十多万年前的猛犸象，有的不仅骨架保存完整，甚至连皮毛和肌肉也保存完好。这就是由于猛犸象死亡后被具有防腐作用的冻土埋藏密封的结果。如我国抚顺第三纪煤层内一些琥珀中，常保存着栩栩如生的昆虫化石，这是由于很黏的树脂从树的裂缝内往外流出时，将爬在树上的小昆虫粘住，树脂越流越多，将小昆虫团团包裹。后来，由于地壳变迁，大树被埋在地下，经过埋藏作用，树脂在地下变成了琥珀，包裹在琥珀内的小昆虫就变成化石了。
2.2 生物需要有硬体部分，如动物的骨骼、鳞片、牙齿，植物的木质纤维等
当被掩埋的生物遗体在地层中受到氧化、热力、压力等相互作用时，有机体迅速分解、腐烂，最终挥发掉。所以一般情况下见不到生物的肌肉、毛皮等软体部分成为化石，而绝大多数化石则是生物的硬体部分，其中有些含有相当数量的无机物质，不仅不易腐烂，反而容易与外界矿物质起交换作用，加固其构造。所以常见的化石，实际上是指生物的硬体部分的化石。如恐龙化石，象类化石等，都是硬体部分的化石。
2.3 生物遗体还必须经过较长时间的埋藏，以便随着沉积物固结成岩。生物遗体要经历种种不同的石化作用，才能保存为化石。而石化作用主要有以下几种：
2.3.1 矿物填充作用：指生物硬体结构的空隙为地下水中所含的矿物填充，原有的结构组织仍被保持，但使硬体变得比较致密并增加了重量。如新生代地层中有些贝壳化石和哺乳动物的骨骼化石或多或少均被矿物质填充变得比较致密、坚硬，重量也增加了。
2.3.2 置换作用：是生物硬体的原来成分被地下水中所含的矿物置换，其置换的物质一般为方解石（称方解石化）、二氧化硅（称硅化）、黄铁矿（称黄铁矿化）等。有时置换得极为细致，分解与填充作用进行的很协调，使生物体的细微结构保存下来，如华北二迭纪地层中的硅化木，原来的木质纤维均被硅质所置换，其中的微细结构均清晰可见。
2.3.3 升溜作用：是指生物死亡被埋藏后，不稳定的成分遭到分解，可挥发的物质首先挥发消失，仅留下碳质渣滓保存成化石。如笔石的骨骼，其成分为C15H26N2O10，埋藏后，经升溜作用，氢、氮、氧等易挥发的物质分解即行逸出，仅保留碳质薄膜。
3 化石有哪些用途
化石不仅对了解生命的起源、生物进化、阐明生物界的发展史、充实和提高生物进化理论等方面具有十分重要的意义，而且在解决地层的时代划分和对比、恢复古地理、古气候和寻找某些沉积矿产等方面也起着重要的作用。下面着重谈谈化石在地史研究工作中的作用。
3.1 化石可用以确定地层时代及划分以及对比地层
从地层中生物化石出现的规律上可以看出，在先沉积、地质时代愈老的地层中，其所含化石的构造愈简单、愈低级，与现代生物的差别愈大；后沉积的、地质时代愈新的地层中所含化石的构造愈复杂、愈高级，和现代生物愈相似。这说明在漫长的地史时期，生物是不断由简单到复杂，由低级到高级，由低等无脊椎动物直至发展到人类，表现了整个生物演化上的进步性。同时，生物在漫长复杂的演化过程中，古老的生物科属不断衰退、死亡，许多新的生物属种不断发生和兴盛，经过了无数次从量变到质变的飞跃，每次飞跃都有更高级生物出现，给当时生物界带来崭新的、繁荣的面貌。例如地球发展到寒武纪，以前生命的星星之火，到这时已成为燎原之势，这就是地球上动物界的第一次大发展。其它如泥盆纪的鱼类，石炭——二迭纪的两栖类，中生代的爬行类，新生代的哺乳类以及第四纪的人类，都是经过质变的飞跃产生和大量繁殖的，它们的出现明显地体现了生物演化的阶段性。由于生物在整个发展过程中具有进步性、阶段性、不可逆性，因而使保存在地层中的化石，随着地层形成的先后，相应的表现为不同门属种。即不同时代的地层有不同门类的化石。相同时代地层中有门类相同的化石。因此，化石可用以划分地层时代并进行地层的对比。
3.2 化石可用以说明古地理和古气候的情况
生物的发展进化是以其生物体内因条件为依据的，但环境通过物理的、化学的和生物的因素作用于生物，也必然影响生物的发展进化，因此，生物群的组成以及每一种生物的形态特征和生物体组织都必须和它的生活环境相适应。根据生物与其生活环境的这种紧密联系，我们就能有效地追溯古地理、古气候环境的面貌。例如，现代造礁珊瑚，主要分布在年平均温度为18℃——20℃、盐度正常、水深不超过100米的浅海地带。在30米水深之内、水温为20℃左右的地方珊瑚最为发育。因此，当我们在某一地层中发现造礁珊瑚化石时，就可以断定当地在某一地质历史时期曾经是温暖的浅海区。根据我国南方各省早二迭世时普遍发育了含有珊瑚礁化石的石灰岩地层，由此可以推断广大的华南地区当时正处于热带或亚热带的海洋之中。又如大量繁盛的植物只能在温暖潮湿的陆地或沼泽地区生长，所以在某一地区找到富含植物化石的含煤地层时，则可以推断当地在某一地史时期曾经是一种潮湿气候条件下的沼泽环境。
3.3 化石可用以帮助指明某些沉积矿产的找矿规律
沉积矿产的形成与一定的时间（地质时代）和一定的空间（沉积环境）条件关系密切，而化石能帮助我们确定地层年代和追溯地层各阶段的自然地理环境，就能直接帮助我们寻找沉积矿产。如全为沉积生成的石油、天然气、煤和沉积的铀矿、铁矿、锰矿、铜矿、钾盐、岩盐等矿产的形成严格受各种古地理条件所控制。油田的形成与大型内陆湖泊、浅海及三角洲等环境关系非常密切，我国重要油田均产在这类古地理环境中。因此，我们就可以根据沉积矿产和化石之间这种互相联系和互相影响的规律，通过对地层的划分和对比而达到找矿的目的。