自然遗产 奥妙无限

我国自然遗产奇丽壮美，迄今已有14项自然遗产入选联合国教科文组织《世界遗产名录》。湖南省张家界市武陵源景区，石英砂岩奇峰林立，地下溶洞滴水成珠；江西省上饶市三清山景区，花岗岩石峰气象万千；石灰岩和白云岩，发育成瑰丽雄伟的中国南方喀斯特地貌；风化、崩塌等地质作用力，催生了赤壁成绮的中国丹霞地貌；云南省玉溪市澄江生物群化石库，保存了地球形成早期生命起源的证据……

自然景观变幻万千，地球诞生与发展的“机密”蕴藏其间。在2024年“文化和自然遗产日”到来之际，国家自然博物馆副馆长张玉光向本刊记者讲述了潜藏在自然遗产之中，有关地球形成与演变的奥妙。

岩石中的秘密：

地质作用下的沧海桑田

记者：雄、奇、险、秀、幽……我国的14项世界级自然遗产，呈现出不同的地貌景观。同样以岩石、水等自然物质为主要构成要素，形成的自然景观为何有的瑰丽奇幻、有的雄伟壮美，形态迥异、千差万别，可否请您从专业角度予以解释？

张玉光：自然遗产的地貌景观各有特点。造成这些不同形态的地理现象，主要的地质作用力有两种：一是外力，二是内力。外力是来自地球外部、作用于地壳表层的动力，如太阳辐射、风化作用、沉积作用等；内力是来自地球内部、作用于地壳之内的动力，如地壳运动、岩浆活动等。

以岩浆活动造成的火山喷发为例，玄武岩就是从火山中“喷”出的岩石。火山喷出的液态岩浆冷却、凝固后，形成厚厚的岩层，可以说，玄武岩的存在便是所在地曾出现火山喷发的证据。这也造就了玄武岩硬度很高、内有气孔的属性，因为从地壳内部喷发出来、迅速冷凝，必然将空气裹入其中。地壳深处未喷出地面的岩浆，逐渐冷却后凝结成的岩石则是花岗岩，因此花岗岩虽然坚硬，却没有气孔。

同为内力地质作用的地壳运动，不仅能够扭曲地表的形状，地壳间的摩擦还会产生高温，改变岩石的性质。1976年河北省唐山市发生7.8级大地震后，在震区山间出现了一条规模巨大的白色石英带，这也是自然界偶发现象造就的景观。

在外力地质作用中，沉积作用造就的岩石属于沉积岩。石灰岩、页岩、砂岩等作为沉积岩，往往出现在有水的地方，水对岩石的溶蚀作用，也是世界级自然遗产——中国南方喀斯特地貌的重要成因。

当内外力作用达到一定条件时，岩石间可以相互“转化”。石灰岩历经高温高压，成分结构改变，转化成的变质岩——大理石，是大理玉镯的原材料。世界级非物质文化遗产——中国书法使用的砚台，是页岩经过高温烘烤后，软化变质形成的。天然石墨经过高温高压，则可能变成更加坚硬的金刚石，人们俗称“钻石”，是目前已知地球上最坚硬的自然物质。

风化、搬运、沉积三大外力地质作用，共同作用于岩石，经过日积月累的演变，会出现更加奇妙的效果。比如，花岗岩经风化作用成为粉末，被水冲刷搬运到地势较低的地带，历经沉积作用，就会变成沉积岩，这是一个天长日久的过程，或许要经过1亿年的沧海桑田。岩石经过旷日持久的风化作用分裂后，其中的矿物与生物有机质发生化学反应，生成了土壤。土壤上长出草木，在不同地区自然环境的雕刻下，形成了千姿百态的地貌。

 

 

化石里的玄妙：

海洋环境中的生命起源

记者：云南省玉溪市澄江生物群化石库，完整保存着距今约5.3亿年前的化石群，成为我国首个化石类世界级自然遗产。其中保存的化石，涵盖了16个生物门类、200余个物种，多数为海洋生物。那么，化石的产生与海洋环境有怎样的关联，其中又蕴藏着怎样的自然与生命奥秘？

张玉光：地球所在的宇宙空间中，是没有水的，水是生命的源泉。科学研究成果认为，火山喷发出的水蒸气，形成了地球上最早的水，这些水汇聚成海洋，海洋孕育了生命。

但凡有生物的地方，一定是有水的地方。留存在岩石中的古生物遗体，形成了实体化石；脚印等痕迹，形成了遗迹化石；蛋卵等遗物，形成了遗物化石。有化石的地方，一定是生物能够生存之处，附近一定曾经有水，而沉积岩的产生与水密切相关，因此，若想寻找化石，先要找到沉积岩。在我国四川盆地发现的大量植物与恐龙化石，便与这一自然演变原理相契合——生物遗体、遗迹、遗物经过水流冲刷、沙土掩埋，沉积形成化石。

化石形成的概率很小，需要诸多条件巧合。比如，动物死亡时刚好浸入水中，延缓了氧化腐烂，尸体得以较完好地保存，又经过沙土等沉积物覆盖，逐渐抬升出水面，从而得以长久保留。这也是为何留存至今的化石以骨化石居多，因为肉体腐烂后，经过岩层挤压，留下的多是骨骼。

火山喷发在极为偶然的情况下，也会造就化石。比如，火山附近的植物或动物，由于火山喷发死亡后，被火山灰覆盖，经过成岩作用形成化石。但是这种化石的形成，归根结底仍然是沉积作用的力量，而非火山喷发的结果。总体而言，水生生物形成化石的概率更高。

通过研究化石中留下的蛛丝马迹，我们可以模拟出古生物生存的早期地球环境，从而揭示生命演化的奥秘：从最初的生物细菌，到最早的放氧生物蓝藻，到蕨类植物、种子植物，到无脊椎动物，再到鱼类、恐龙……地球自然环境逐渐变得丰富多彩。这也是澄江生物群化石库再现的生动图景。

如今，当人类的足迹迈向地球之外，在太阳系中叩问生命的回响时，所遵循的规律仍然是蕴藏在自然遗产中的生命奥秘带来的启示：距离地球最近的天体，在宇宙大爆炸中形成的自然环境最相似，出现生命的可能性最高，所以我国的天问一号探测器发射到了火星。如何在地球之外的天体中探寻生命的迹象？最直接的依据是，能够找到土壤的星球可能出现生命，因为有土壤的地方就有水的存在，而水是生命之源。

 

（《人民周刊》2024年第13期）

（责编：张若涵）