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照猫画虎?是化树成玉!

照猫画虎?是化树成玉!
2022年05月13日 19:41 新浪网 作者 石头科普工作室

  开门见山地说,以大家的聪明才智,想必对图片中的实物一定并不陌生,这些类树类玉的物质有个好听的名字——树化玉,或者更为专业的名词“硅化木”,今天就让我们来聊一聊“树”和“硅”这两个看似完全无关的物质是如何你侬我侬,并融为一体的 : )。

  硅化木形成时间的说法有很多,有说“硅化木”形成于距今 3 亿年前的石炭纪的,有说“硅化木”形成于三叠纪早期的,也有也有说“硅化木”形成于侏罗纪/侏罗—白垩纪、中新世的。鉴于植物在地球上的历史过于久远,它们的“恋爱史”是实在无法追根溯源,但是总之不论如何这都是一场“至少”跨越千万年的“爱情故事”,真·情比金坚。

  虽然硅化木形成时间多样,但是其成因研究大多趋向于用地质学的方法进行探讨和研究,总结而言,其成因多为:①“硅化木”形成前,该区域曾经是植物生长繁茂的热带雨林或亚热带雨林。②“硅化木”的形成多与板块地壳活动引发的一系列地质事件有关,火山活动、盆地差异升降、地震、洪水、火山喷发、泥石流造推倒了这些植物,并将其掩埋。③“硅化木”形成时受大量含硅热液(富硅地下水)的影响(含硅热液多于火山活动等地质活动有关)经过漫长的地质历史时期的石化作用转变为硅化木。[1]

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  树木丛生,百草丰茂

  毋庸置疑,如果没有丰富的树木资源,硅化木也就失去了“肉体”,而形成硅化木的树木生长又于当时的气候环境息息相关。一般该区域在硅化木形成前,多为热带或亚热带气候,气温适宜,雨水充沛,阳光充足,土地肥沃,因此高大的绿树木在这里繁衍生息,发展壮大,并产生了较为完整的生态系统。以当下出产硅化木的缅甸为例,在中新世的缅甸区域,得益于板块碰撞,印缅山地沿那加山一带褶皱成山,缅甸中央低地则海水大规模从中部南撤而逐渐变为陆地,并伴随形成了季风气候环境,为孕育形成热带雨林生态环境创造了条件,而这又为植物的蓬勃生长奠定了基础。[2]

  除了缅甸外,科学家们在对希腊的莱斯沃斯硅化森林的研究中,推断该地区中新世植物特征与东南亚和美洲的亚热带地区类似,这表明爱琴海地区在中新世早期属亚热带气候,莱斯沃斯硅化森林在硅化前是一个混合亚热带森林。其内植物种类超过46种,主要为针叶植物和被子植物,包括松树、红豆杉、柏树、月桂树、榉树,以各种棕榈树,偶见蕨类植物。

  莱斯沃斯硅化森林自然保护区(绿色部分)3

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  地质活动频繁

  由各类地质活动引发的造山运动、火山活动、不仅可以为植物生长提供适宜的条件,而且也是硅化木形成必不可少的一步,以缅甸硅化木为例,其原始表皮表面多附有一层由火山灰凝结形成的灰白、黄褐色等灰土状表皮,这是热带雨森遭遇了强烈的火山岩浆的喷发活动的例证,而缅甸西部则刚好处在板块汇聚边缘的新特提斯造山带上。新生代时期的新特提斯消亡,继承它衣钵的则是——阿尔卑斯-喜马拉雅造山带,当今世界上地质运动最为剧烈并拥有全球规模的造山带。

  除缅甸外,希腊的莱斯沃斯硅化森林的硅化木表皮也呈现这一特性,大约在4500~3500万年前的始新世至渐新世时期,北部欧亚大陆和南部非洲大陆两大岩石圈板块在基克拉泽斯 地区聚合,非洲板块向北俯冲至欧亚板块之下,并在爱琴海东北部引发强烈火山活动,值得一提的是,火山喷发并不一定会燃尽附近的一切,以维苏威火山和庞贝古城为例,在发掘过后,人们发现,庞贝古城和里面的人与物仿佛被火山碎屑流永远凝固在那一刻,对于树木而言也一样,突发的地质事件使植物被快速掩埋,并长期处于缺氧环境,它将在这里静静等待它的天命之子——硅热液。

  莱斯沃斯岛地貌图及主要硅化森林和

  火山口及解释的火山地质遗址3

  庞贝古城中的逝者

  莱斯沃斯硅化森林直立硅化水杉树干3

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  硅热液

  硅来!如果硅化木中的树木结构就是“肉体”,那么其中的硅就是“灵魂”,树木中未被腐蚀的有机质不断被高浓度二氧化硅热液替换,在冷却后二氧化硅以蛋白石或凝胶状二氧化硅形式沉积下来,使其石化,并保留树木原来的内部结构,经过漫长的地质历史时期,树木最终硅化形成硅化木[4]。这就是一些硅化木的年轮甚至纤维组织清晰可见的原因。[5]

  那么问题来了,在常温下水中硅的溶解度极低,高浓度的二氧化硅热液从而何而来呢?这又与我们先前提过的频繁地质活动有关,首先岩石圈板块聚合过程中,在向地壳方向上升时,会携带有大量的硅,二是火山岩浆作用过程中会提供的硅质溶液,因此造成该区域本身硅含量较其他地方偏高。

  亚热带季风气候和热带季风气候温暖湿润,常年多雨,地下水非常丰富,湖水和河水沿地质作用产生的裂隙等往下渗透,而频繁的火山等地质活动为热液提供热源,在一定深度经地热或火山作用加热后发生循环并上涌,热水从流经岩石和地层中淋滤并萃取出大量二氧化硅及其它矿物质,最终形成高浓度的含可溶性二氧化硅热液。[6]

  莱斯沃斯硅化森林区地表热泉3

  硅化木的形成是气候环境、地质环境、地质活动共同作用产生的结果,正是这些因素巧妙的同频共振,旧时的植物在霎那的天崩地裂后,缓慢转变为了矿物,获得了新生,时间荏苒,光阴不在,在历史的面纱被揭开后,它拥有了一个好听的名字——硅化木。

  参考文献

  [1] 董传万.竺国强.俞仲辉等.浙江新昌硅化木赋存地层岩石学与古生态环境研究[J]浙江大学学报.2002,29( 2) :202-208.

  [2] 王义昭.缅甸硅化木(“树化玉”)的成因[J].地质通报. 2011,30(10):628-1637.

  [3] 曾昱昕.希腊莱斯沃斯硅化森林特点与成因探析[J].长江大学学报(自科版),2018,15 (14):48-52.

  [4] 竺国强,董传万,银薇.浙江新昌硅化木的硅质来源[J]成都理工大学报.2003,30(1):35-39.

  [5] 段淑英,董传万,潘江,等.中国新昌化石木研究[J].植物学通报,2002,19(1):78-86.

  [6] 郑媛,周家云,朱创业,李同柱.四川射洪硅化木国家地质公园景观特征及成因[J].资源开发与市场. 2006,(03):286-288.

  石头

  DR.STONE

  科普

  撰稿:扁舟

  美编:怪伽cc

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缅甸火山
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