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琥珀——大自然的时空飞梭 精选

已有 8003 次阅读 2014-10-13 09:10 |个人分类:科学书摘|系统分类:科普集锦| 科学出版社, 化石, 琥珀, 安德鲁·罗斯, 大自然的时空飞梭

每一个喜爱化石的人,都曾梦想过有朝一日能够坐上时光机器,回到遥远的过去,亲眼看看那些远古的生命,看看当时的环境与今天差别何在。穿越时空对于今天的我们实在太过遥远,然而,一种精美保存的特殊化石却能在一定程度上为我们带来远古世界的真实情景。虽然我们没有办法回到过去,但是有一种化石却能够像时光飞梭一样,把过去带到我们眼前,这就是琥珀。在其深沉的光泽之下,保存着千万年前的生命,真实地呈现出了昔日的生命世界。

什么是琥珀

琥珀是一种很轻的有机物,通常透明,呈黄色或橙色。琥珀很容易雕刻和抛光,这使它成为了珠宝领域中一种常见的材料。琥珀是树木的树脂变成化石的结果,这些树脂往往通过树皮而流出,但却是在树木的心材部分形成的。树脂不同于在树木的心材中运输各种营养物质的树液。树脂通常能够封锁住树皮中的孔隙,从而保护树木本身。树脂本身具有防腐的性质,可以保护树木使之免生疾病,另外也很黏稠,可以胶结住那些啃食树皮或在树皮上钻孔的昆虫的颚。有些类型的树木可以产生大量树脂,特别是在树皮裂口或枝条折断处。渗出的树脂呈团状,或如石钟乳一般滴下,或顺着树干流下。通常树脂在渗出时,就有昆虫被裹挟,卷入到这种黏稠的物质之中了。这些树脂最终落到了地上,融入了土壤和沉积物中,经历了数百万年之后,最终化石化,成为了琥珀。融入其中的昆虫或其他生物都被良好地保存了下来。

不同类型的树木能产生不同类型和数量的树脂。松柏类植物以及某些特定的乔木型被子植物能产生大量树脂,尤其是在天气炎热的季节,而且高温还使树脂不再黏稠。在炎热的日子里,甚至可以看到成团的树脂从树皮的裂缝中缓缓流出,沿着树干缓慢淌下。这种情况很像是沿着蜡烛边缘缓缓流下的蜡液,只是并没有那么快而已。并非所有的树脂都能形成琥珀,大部分树脂滴落后都会腐烂。现代树木中,只有两类树木的树脂性质稳定,足以经历漫长的时间长河,变成化石琥珀。这两类植物分别是分布于东非和中、南美洲的豆科植物孪叶豆以及新西兰的南方贝壳杉。贝壳杉产生的树脂被称为贝壳杉胶,尽管它并不是真正的树胶。

琥珀是如何形成的?

树脂变成琥珀主要受到若干因素的影响,这个过程被称为琥珀化。树脂中含有多种挥发性物质,如油脂以及多种酸和醇,其中包括具有独特树脂味道的芳香族化合物——两种著名的、异常芳香的树脂就是乳香和没药。这些挥发物从树脂中散发而出,树脂亦随之变硬。其后树脂要经历一个聚合作用的过程,其有机分子形成更大的聚合物。此时,变硬的树脂即为柯巴脂。柯巴脂进入土壤和沉积物中之后,能存留很长时间。柯巴脂继续发生聚合作用,失去挥发组分。当柯巴脂完全聚合后,不再具有任何挥发物时,就成为了惰性的琥珀。

科学家们认为,在树脂变成琥珀的过程中,时间是相当重要的因素,据估计,琥珀化的过程要持续200 万~1000 万年的时间。然而,琥珀化似乎还涉及其他一系列非常复杂的因素。世界上大多数琥珀都不是在其目前的产地所形成的——它们大都经历了土壤的侵蚀、河流的搬运后,再沉积在别处。比如,有1200 万年历史的婆罗洲琥珀,就产于砂质和黏土质的深海沉积物中。婆罗洲化石化的树脂完全嵌在砂岩层中,是毋庸置疑的琥珀。不过,产在黏土层中的树脂仍然含有一定的挥发组分,也就是说,它们仍属于柯巴脂。可见,保存树脂的沉积物类型对于琥珀的形成比时间因素要重要得多。但是目前尚不清楚树脂与水和沉积物之间的具体化学作用。

化学性质

琥珀是一种无定形的、聚合态的玻璃,其中的聚合物是萜类环链。一种常见的萜类物质就是松节油,它是一种从树脂中提取出来的挥发性液体,是常用的有机溶剂。琥珀通常含有约79% 的碳、10% 的氢和11% 的氧,也含有少量的硫。琥珀可不完全溶解于有机溶剂中,但是与大多数醇类不起反应。

物理性质

琥珀的莫氏硬度是2~3,也就是说,琥珀并不很硬(与指甲差不多),可以轻易打磨。琥珀的比重(相对密度)是1.04~1.10,只是稍微比水重一点而已(水的比重是1.00)。部分琥珀含有气泡,这降低了它的比重,使它能够漂浮在水中。因此,琥珀可以轻易地经历河流和浪潮的搬运。琥珀的熔点是200~300℃。但琥珀在熔化前就会变黑、变焦。在紫外光下琥珀会呈蓝色荧光,摩擦时琥珀会产生静电。琥珀摸起来温暖,破损处的断口具有环状纹路,类似于贝壳表面的样子。

外观特征

琥珀常被用于制作珠宝,其中包裹着昆虫或其他物质的琥珀很受欢迎,庞大而罕见的琥珀则更受欢迎。因此,琥珀价值高昂,而且常被造假。不过,假琥珀往往具有一些明显的特征,无需进行破坏性测试,很容易就可以从外观上鉴别出来。

大量现代琥珀珠宝中都具有一些被称为星芒的圆盘放射状裂隙,它们是在加热和冷却琥珀的过程中形成的。带有星芒的绿色琥珀珠宝近来变得越发普遍,但其颜色并不是天然的。这种琥珀可能在高温下被放置在了可以使其改变颜色的高压气体中;或其背面被烤焦或涂黑,固定在银质底座之后,也可呈现出绿色。星芒对于真琥珀来说是很好的一项证据,但是近年来一些造假者也有办法能在塑料上造出类似的裂隙。

仅有几毫米长的昆虫内含物可能是真的,因为琥珀中具有小昆虫是很普遍的。标志波罗的海琥珀的天然特征,是含有栎树花朵的茸毛,以及在黑色裂隙中填充的微小黄铁矿晶体。波罗的海琥珀中的大型昆虫通常都不完全地包裹着一层白色物,那是昆虫腐烂造成的。这些特征都表明了这些标本的真实性。但并不是说,不具有这些特征的琥珀就是假的,因为很多琥珀完全透明,毫无任何内含物。

依靠雕刻或钻孔进行造假,即把一块真琥珀挖空后再嵌入一些物质,这种方式通过肉眼就可以鉴别出来。只要对周围的琥珀做下测试便可检验其真假。并且这些填充的内含物通常很大(长度超过10 mm)。掌握一些现代动物和琥珀动物类群差别的知识有助于识别这种形式的造假,因为只有极少数几种琥珀中的昆虫还生活在现代——其余的都灭绝了。造假的内含物都是现代物种,而通常只有专家才能分辨。如果琥珀曾被切开、挖空,利用显微镜仔细观察应该能分辨出琥珀中的人为切面。然而,琥珀中也有一些天然断裂和错面看起来与人为切面很相似。

压塑琥珀,或者被称为合成琥珀,在维多利亚时代的珠宝中很常见,常被用来制作烟斗的烟管。合成琥珀是利用高温高压将众多小而碎的琥珀融合在一起而得到的。其可以是透明或混浊的,也可以是透明中伴随着混浊的旋涡,颜色通常多种多样。黄色和橙色的合成琥珀与纯粹的琥珀非常难以分辨。合成琥珀并不能称得上是伪造琥珀,因为它们是由真正的琥珀造出来的。

本文摘选自[英]安德鲁·罗斯著,徐洪河、刘晔、王博译著的琥珀——大自然的时空飞梭》。

琥珀是非常特殊的化石,对于科研人员来说,琥珀是绝佳的研究材料,对于爱好者来说,琥珀是媲美珠宝的珍藏。本书的作者和译者都是卓有成就的古生物学家和昆虫学家,他们汇集了国内外著名博物馆以及琥珀收藏者的资料,通过240余幅精美的图片,详细讲述了琥珀的来龙去脉,特别是其中蕴藏的种种美妙生物。本书是迄今为止对琥珀最详细而全面的科普性介绍,希冀读者能够通过本书,穿越上千万年时光,一窥当时生命的究竟。

通过本书,您将了解:琥珀是如何形成的,在哪里可以发现琥珀,以及如何区分真假琥珀。本书还阐述了琥珀在科学和艺术领域的多种用途,也探讨了从琥珀昆虫中提取DNA的艰辛过程。对琥珀中蕴藏的各种生物,本书还给出了许多精美的照片、图示以及必要的识别要点用于帮助鉴定。本书包含大量精美的琥珀图片,汇集了众多重要自然历史博物馆中的琥珀藏品。另外,书末还专门介绍了关于中国抚顺琥珀和缅甸琥珀的最新资料,对于琥珀爱好者来说,还提供了简单的分类体系,以及手工打磨琥珀的方法。通过本书,希望您能了解更多新知,并发现这种神奇物质中所蕴含的奇妙与美好。

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