恐龙化石
    类别:恐龙  作者:heming132  总点击:6190  受欢迎度:11  更新日期:2008年09月06日
  • 恐龙死后,身体中的软组织因腐烂而消失,骨骼及牙齿等硬体组织沉没在泥沙中,处于隔氧环境下,经过几千万年的沉积作用,骨骼完全石化而得以保存。此外恐龙生活时的遗迹,如脚印、恐龙蛋等有时间也可以石化成化石保存下来。


    1、石化和掩埋
    当恐龙死去并很快地被沉积物或水下泥沙所覆盖时,石化过程就开始了。这些沉积物中含有细小的颗粒,会在尸体表面形成一层松软的覆盖物。这条“毯子”可保护动物尸体免受食腐动物的侵袭,也可隔绝氧气,抑制微生物的分解。


    2、石化过程
    恐龙的骨骼和牙齿等坚硬部分是由矿物质构成的。矿物质在地下往往会分解和重新结晶,变得更为坚硬,这一过程被称为“石化过程”。随着上面沉积物的不断增厚,遗体越埋越深,最终变成了化石。而周围的沉积物也变成了坚硬的岩石。这个过程是极其缓慢的。


    3、回归地表
    在石化回归地表的过程中,还有许多危险。在成千上万的石化过程中,周围的岩石可能会弯曲变形,这样化石就会被压扁。另外,地壳底部的高温也有可能让化石熔化。逃过这些劫难后,还得有人赶在化石从周围岩层中分离前找到它,否则化石就会碎裂消失。


    4、恐龙化石的类别
    恐龙残体如牙齿和骨骼化石是我们最熟悉的化石,这些都被称之为体躯化石;至于恐龙的遗迹(包括足迹、巢穴、粪便或觅食痕迹)也有可能形成化石保存下来,这些则被称为生痕化石。这些化石是我们研究恐龙的主要依据,据此我们可以推断出恐龙的类型、数量、大小等等情况。



    恐龙化石埋藏地点


    只有少数相当特殊的地质环境能够将化石保存完好,最常见的是质地细致的沉积岩。而恐龙化石由于年代久远,保存更不容易。现在所发现的恐龙化石埋藏地主要有德国的索伦候芬、蒙古戈壁沙漠的火焰崖、中国云南的禄丰等。


    1、索伦候芬
    德国的索伦候芬采石场在恐龙生活的时代是个热带浅海,当时还有岛屿散布。索伦候芬的细致石灰岩层中保存有美颌龙属的化石,另外还有鱼类的纤细遗骸,以及早期鸟类始祖鸟等岛栖动物的遗骸。


    2、火焰崖
    蒙古戈壁沙漠的火焰崖保存了很多白垩纪晚期的动物化石,包括原角龙、窃蛋龙和迅掠龙等。从20世纪20年代发现火焰崖蕴藏着化石以来,人们已经在这里挖掘了不少闻名世界的恐龙标本。


    3、科摩断崖
    19世纪70年代,科学家们在位于美国怀俄明州的科摩断崖发现了不少恐龙的骨骼化石,其中大部分都是蜥脚类恐龙的骨骼。美国自然博物馆的科学家从19世纪90年代开始就在这里挖掘,目前已发现数百件标本。


    3、月谷
    月谷是一个位于阿根廷西部的荒芜的峡谷,人们从这里发现的化石中才知道恐龙的存在。从月谷发现的化石包括三叠纪晚期的喙龙类群和其他爬行动物类群,其中包括早期的兽足类恐龙始盗龙属和埃雷拉龙属。这个偏远地点发现于20世纪50年代,却一直到20世纪80年代晚期人们才知道这儿的化石蕴藏量非常丰富。


    4、禄丰
    中国云南禄丰县恐龙山方圆10平方千米的地区,是闻名于世的恐龙之乡。1938年考古学家在这里首次发现完整的恐龙化石,之后陆续挖掘出数十具恐龙化石。经鉴定,其中有24属30多种恐龙,是世界上最原始、最古老、最丰富、最完整的脊椎动物化石群。



    恐龙化石的发现


    恐龙化石的发现是研究恐龙最关键的一步。化石大多保存在沉积岩中,并且化石的出露也是有一定规律的。所以在寻找化石时,需要先对各种沉积岩以及它们的地质年代有所了解。新技术的采用在发现恐龙化石方面也可以助一臂之力。


    1、恐龙化石的保存
    许多化石都保存在沉积岩中,除此之外,冷却的溶岩表面的化石足迹也有可能保存下来。而永远冻结在地面,例如西伯利亚的永冻土,也可以很好的保存化石。


    2、沉积岩
    沉积岩是一种由沉积在河、海、盆地或陆地上的沉积物经固结而形成的岩石,按其成因和物质成分可分为砾岩、砂岩、泥岩等。因为组成沉积岩的砂土微粒十分细腻,可以很好地保存化石,所以在沉积岩中也包含了圆形的石块,称为结核。结核是化学变化所生成,形成原因是因为有化石的存在。


    3、化石的出露
    水、风或人类的活动都会导致蕴藏化石的岩石出露。侵蚀中的悬崖和河岸都是寻找化石的好地点。因人类活动而使化石露出的地点,通常包括采石场、路边和营建工地。


    4、发现恐龙化石的工具
    寻找有可能蕴藏化石的埋藏什么是恐龙地点时经常会用到地质图。地质图可以显示露出地表的不同类型或不同单元的岩石类型。航空摄像和卫星摄像也可以配合地质图一起使用,以便确定出露岩石的精确位置。


     


    恐龙化石的挖掘


    在发现恐龙化石的埋藏地点后,考古人员就要把化石挖掘出来。起出那些零星的小化石可能只需要一个人花上几分钟的时间,但如果是要将大块化石从坚硬的岩石中起出,就需要大批人员费时数星期或数月,侵蚀中的悬崖和河岸都是寻找化石的好地点动用各种机械工具才能完成。在此过程中,测量并记录作业细节也同样重要。


    1、挖掘的地点
    探寻恐龙的最佳地点是在中生代沉积岩层露出地表或接近地表的地方。山路旁、采石场、海岸、悬崖、河岸甚至煤矿都可能是挖掘的地点。然而占地最广、恐龙蕴藏量最多又露出地表的地区多半位于崎岖的不毛之地或遥远的沙漠之中。


    2、挖掘的方法
    在恐龙化石的挖掘中,工作人员会根据挖掘地点的不同采取不同的挖掘方式。比如在某些沙漠地区,工作人员只要把上面的沙子清除,就能整理出骨骼来。但要挖掘埋藏在硬岩石里的大骨架,就必须使用炸药、开路机或强有力的钻孔机。


    3、测绘挖掘现场
    人们在恐龙挖掘现场移除任何东西之前都会先用网络分区,在不同的分区内找到的化石都要标示清楚,经过摄影并精确绘测现场图,这样到最后就会得到一张精密完整的现场绘图。这个处理过程几乎和化石本身一样重要。记录挖掘现场的精确位置和彼此的相对位置,有助于揭示标本恐龙当时的致死原因以及为何保存下来。


    4、化石的搬运
    化石在移动前要先进行稳定处理。有时只需要用胶水或树脂涂刷暴露部分,有时则必须以粗麻布浸泡热石膏液做成的绷带来包裹。小块化石可以用纸张包起来,或收藏在样品袋中以免受损。大块化石或用石膏包裹,或在最脆弱的部位用聚胺甲酸酯泡沫来保护。有些较大的内藏化石的石块则必须先劈开再运输。


     


    恐龙化石的重建和复原


    寻找、挖掘作业只是认识恐龙化石的第一步,接下来就是将化石骨骼一块块地拼凑起来,重新构建一副骨架。而复原工作则是在骨架上添加筋肉,使之重现生前的模样。所以有时古生物学家花在实验室里的时间比花在野外的时间还长。


    1、清理化石
    在实验室里取出恐龙化石时需要特别小心。去除岩石、露出化石的精巧细部构造需要谨慎处理,也相当费时。可视需要移除的岩石多寡来决定使用的工具。在去除化石周围的岩石后,需要在化石上涂胶水和树脂来加以保护。


    2、酸剂预备作业
    稀释后的乙酸或甲酸可以用来溶蚀化石周围的岩石,而不会伤及化石本身。但整个作业过程必须谨慎监看,因为有时酸剂会由内部将化石分解。并且有些酸剂相当危险,可能会灼伤皮肤,因此使用者必须穿戴安全面罩、手套及防护服。


    3、学术描述与命名
    等化石完全准备妥当,古生物学家就可以描述化石的构造,并与相关或类似的恐龙做比较。如果有可能是新的属或种类,就要为这个化石恐龙起个新学名。拿新化石的特征和其他化石做比较,就可以把新化石纳入种系发生关系中。


    4、图解描绘
    图解描绘的过程是描述恐龙实际长相的关键。图解的方式很多,有的精确素描岩石中埋藏的化石,有的是结构完整、标示清楚的重建复原骨骼图。为求精确,科学家通常会使用摄像描绘器。虽然素描作品不如照片精确,但还是很有用。因为借由素描可以将可能同时出现在单件化石上的特征结合呈现。


    5、原稿审阅和论文发表
    完成化石研究后就可以把研究结果写成论文公布发表。论文内容可能是新恐龙的描述,或是重新评估某种早已认识的恐龙种类。可以用图表、照片来辅助说明。因为所有论文在正式发表之前都需要经过同行审阅,所以多半相当可靠。


    6、重组
    在弄清楚了某种恐龙骨骼的结构之后,就会尽可能地重组该副骨架。失落的骨架用玻璃纤维制作的模型来代替。现在我们能够看到的大部分大型的展示骨架也都是用质量较轻的玻璃纤维模型来代替,并将细金属条隐藏其中,以便支撑架构。


    7、重塑
    重组的骨架是重塑某种恐龙生前模样的基本依据。现存的爬行类、鸟类和哺乳动物的身体结构也可以用来参考。它们有助于指出恐龙内部器官的大小、外形、位置和构成腹部的肌肉情况。皮肤的构造则参照化石上的皮肤印痕。


    8、恐龙皮肤的颜色
    恐龙的体型、生活形态等我们可以通过发现的化石而进行复原和推断,但对恐龙的皮肤的颜色我们无法找到化石的依据,所以只能根据我们对现有动物的认识来推测。根据古生物学家推测,大型恐龙可能会有斑纹或斑点作为保护色,颜色也会更鲜艳一些。交配期间,雄性恐龙的头部与皮肤的部分区域可能会像现代鸟类一样显现出艳丽的色彩,这样更容易获得异性的青睐。


    9、库存的宝藏
    我们在博物馆里能够看到的恐龙其实只是库存化石中的一小部分。例如在犹他州普罗伏杨百翰大学的地球科学博物馆就贮藏了近100吨尚未剥除石膏外壳的化石。许多博物馆地下室的架子或抽屉里塞满了贴有标签的恐龙骨骼化石,其中大部分会原封不动地摆上好几年,等待科学家来研究。有些古生物学家会从一两根百年前出土没人研究或鉴定错误的骨骼中,鉴定出全新的恐龙品种。


     


    恐龙化石的研究


    对恐龙的研究基本上都是基于已经发现的化石。如今,古生物学家通过先进仪器不用破坏化石就可以看到其内部,而且也可以看到过去不可能检视的内部细微构造。这可以让我们了解恐龙的生活方式、食物、成长和行动方式等,并且得知恐龙的进化谱系。


    1、恐龙化石解剖学
    恐龙化石解剖学可以让我们提供化石恐龙本身可能的生活方式或构造的信息,还能提供该恐龙所属的类群进化的相关信息。古生物学家还可以拿某种动物的骨头来与相似类型的骨头做比较,从而阐述物种间的进化谱系关系。虽然化石恐龙的肌肉、器官等柔软组织是不可能变成化石保存下来的,但也可以用现代动物的解剖构造来与化石恐龙比较对照并推断出来。


    2、恐龙的控制系统
    交感神经系统和荷尔蒙系统一起协调恐龙身体的功能。绝大多数蜥脚类恐龙的脑部都很小,有些小型的兽脚类恐龙的脑部却比较大并且比较复杂。大型的兽脚类恐龙之一暴龙具有一个专门控制四肢运动、处理视觉与嗅觉讯息而设计的脑部,但它的大脑却非常小。


    3、恐龙的心肺系统
    兽脚类恐龙或许拥有高效率的心脏,以保持较高的体温。蜥脚类的恐龙庞大的身躯可以贮存足够的太阳热能,使它们在整个夜晚都保持温暖。恐龙的心肺系统在执行功能上,可能类似人类的温血系统或爬行类的冷血系统。


    4、恐龙的柔软组织
    恐龙身上的柔软组织主要包括肌肉、消化系统等。其骨骼之间以韧带相连,成对而相抗衡的肌肉通常是由筋腱附着在骨骼上,以收缩和放松的方式使四肢来回移动。恐龙的消化系统由盘旋的肠子所组成。肉食性恐龙拥有相当短而简单的消化道,草食性恐龙则需要长而复杂的肠子,以便分解植物纤维、身体的废物等。精子和卵也都经由泄殖腔排出体外。


    5、恐龙的骨架
    恐龙骨架的功能主要在于支撑用来运动的肌肉,并保护大脑、心脏和肺部器官,以及安置制造血液的骨髓。不同类群的恐龙会有特化的骨骼,如兽脚类恐龙大头颅里巨大的颞孔,可以减轻不必要的重量。


    6、颅骨和牙齿
    通过观察恐龙化石的眼球、鼻组织和耳部就可以了解恐龙的感觉器官。牙齿显示出化石恐龙的生活方式,例如肉食性恐龙的牙齿通常有锐利的边缘或具有圆锥形牙齿,植食性恐龙的牙齿则有叶状或扁平的咀嚼齿。不同恐龙口中的齿列形态也可以提供恐龙觅食方式的信息。


    7、古病理学
    古生物学家通过化石的研究发现,埃德蒙托龙会像人一样癌症。研究古代疾病和伤害的学问称为古病理学,这种研究主要是通过保存下来的骨头进行的。比如说,如果化石动物的骨头出现病变或特殊的增长,就代表这个动物生前可能曾经患病或受伤。如果某个化石物种有许多个体经常性地出现某些特征,就可以推断出他们某一方面的生活。


    8、电脑断层摄影
    电脑断层摄影不需要破坏标本就可以看到化石颅骨的内部构造。平常需要剖开化石才能检视的细部构造,现在用电脑断层摄影就能轻易做到。传统的X射线会把物体压缩成单一平面,而电脑断层摄影可以产生立体的电脑模型,在多唯空间里操控。


    9、显微镜的运用
    古生物学家使用显微镜来观察化石,已经有办法研究各种化石微生物。扫描电子显微镜是功能强大的工具,可以放大物体摄影达百万倍,可以看到远比过去更加细腻的化石骨头细部。这类仪器首次揭露了化石化的微生物构造,协助古生物学家更深入地了解恐龙的生活环境。


     


    恐龙化石的修理

    修理工作的首要任务是毫无损伤地从围岩中把没有外露的化石凿刻出来,把断裂的化石粘补完整,这样才能恢复恐龙骨骼的真面目,便于专家进行研究。从事修理工作的人员,应该掌握一定的恐龙骨骼学的知识,至少能辩认外露的骨头是恐龙躯体中哪一部分的骨骼,如头骨、脊椎骨、四肢骨等。 
    修理的第一步是开箱。开箱要按照装箱清册逐次打开,开箱多少应按修理人员的多少而定。开箱后便要登记。从标本架上按化石产地及编号将标本取下,先把化石产地、编号登记在修理工作日记上。一般地说,化石的修理有以下两种方法: 
    (1)机械修理法。虽然近年来修理工具已相当进步,但最多使用的还是锤子和凿子。使用这些工具时一定要把化石放在沙盘内,有的需用大小不一的沙枕垫在不同的部位,以保持稳定。修理时,一锤一凿都要有目的地进行,一定要十分小心,不能把化石损坏。如果遇到围岩很硬,可用电动雕刻机或牙科大夫用钻牙或补牙的直机或高速磨牙机。根据需要也可以使用气动式雕刻机或钢笔型气动钻。 
    (2)化学处理法。在发掘时,为了使糟杇的化石硬化,常常滴入硝酸纤维漆液,把化石周围的泥土凝固于化石的表面,如有这种情况,在修理前要滴入稀料(即香蕉水),以使其溶解。如果化石已经出现裂缝,当裂宽度不超过1毫米时,可直接滴入固化胶;当裂口很大时,则要在裂口处加填充物,并清洗断裂口,然后再使用固化胶或粘接剂。一般使用的固化胶为硝基清漆,可用丙酮作为稀释剂。市面上常见的快干胶(俗称505,即氰基丙烯酸)和聚酯树酯也可作为粘接剂。为了把化石从围岩中完整地取出,20世纪初国际上已开始使用酸处理法。最常用的是乙酸(醋酸)。化石围岩的主要成分是碳酸钙,而恐龙骨骼化石的成分是磷酸钙,乙酸能溶解围岩,却不能溶解 
    恐龙骨骼化石,这样就将骨骼从围岩中分离了出来。骨骼化石分离出来后应立刻取出,用清水冲洗和浸泡,其时间至少要与乙酸浸泡的时间相同,以便尽可能地除出酸性物质。清洗后,可将化石放在600C的烘箱内烘干。 

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