開門見山地說，以大家的聰明才智，想必對圖片中的實(shí)物一定并不陌生，這些類樹類玉的物質(zhì)有個(gè)好聽的名字 —— 樹化玉，或者更為專業(yè)的名詞“硅化木”，今天就讓我們來聊一聊“樹”和“硅”這兩個(gè)看似完全無關(guān)的物質(zhì)是如何你儂我儂，并融為一體的 : )。
硅化木形成時(shí)間的說法有很多，有說“硅化木”形成于距今 3 億年前的石炭紀(jì)的，有說“硅化木”形成于三疊紀(jì)早期的，也有也有說“硅化木”形成于侏羅紀(jì) / 侏羅 — 白堊紀(jì)、中新世的。鑒于植物在地球上的歷史過于久遠(yuǎn)，它們的“戀愛史”是實(shí)在無法追根溯源，但是總之不論如何這都是一場“至少”跨越千萬年的“愛情故事”，真?情比金堅(jiān)。
雖然硅化木形成時(shí)間多樣，但是其成因研究大多趨向于用地質(zhì)學(xué)的方法進(jìn)行探討和研究，總結(jié)而言，其成因多為：①“硅化木”形成前，該區(qū)域曾經(jīng)是植物生長繁茂的熱帶雨林或亞熱帶雨林。②“硅化木”的形成多與板塊地殼活動(dòng)引發(fā)的一系列地質(zhì)事件有關(guān)，火山活動(dòng)、盆地差異升降、地震、洪水、火山噴發(fā)、泥石流造推倒了這些植物，并將其掩埋。③“硅化木”形成時(shí)受大量含硅熱液（富硅地下水）的影響（含硅熱液多于火山活動(dòng)等地質(zhì)活動(dòng)有關(guān)）經(jīng)過漫長的地質(zhì)歷史時(shí)期的石化作用轉(zhuǎn)變?yōu)楣杌尽?sup>[1]
1、樹木叢生，百草豐茂
毋庸置疑，如果沒有豐富的樹木資源，硅化木也就失去了“肉體”，而形成硅化木的樹木生長又于當(dāng)時(shí)的氣候環(huán)境息息相關(guān)。一般該區(qū)域在硅化木形成前，多為熱帶或亞熱帶氣候，氣溫適宜，雨水充沛，陽光充足，土地肥沃，因此高大的綠樹木在這里繁衍生息，發(fā)展壯大，并產(chǎn)生了較為完整的生態(tài)系統(tǒng)。以當(dāng)下出產(chǎn)硅化木的緬甸為例，在中新世的緬甸區(qū)域，得益于板塊碰撞，印緬山地沿那加山一帶褶皺成山，緬甸中央低地則海水大規(guī)模從中部南撤而逐漸變?yōu)殛懙?，并伴隨形成了季風(fēng)氣候環(huán)境，為孕育形成熱帶雨林生態(tài)環(huán)境創(chuàng)造了條件，而這又為植物的蓬勃生長奠定了基礎(chǔ)。[2]
除了緬甸外，科學(xué)家們在對希臘的萊斯沃斯硅化森林的研究中，推斷該地區(qū)中新世植物特征與東南亞和美洲的亞熱帶地區(qū)類似，這表明愛琴海地區(qū)在中新世早期屬亞熱帶氣候，萊斯沃斯硅化森林在硅化前是一個(gè)混合亞熱帶森林。其內(nèi)植物種類超過 46 種，主要為針葉植物和被子植物，包括松樹、紅豆杉、柏樹、月桂樹、櫸樹，以各種棕櫚樹，偶見蕨類植物。
2、地質(zhì)活動(dòng)頻繁
由各類地質(zhì)活動(dòng)引發(fā)的造山運(yùn)動(dòng)、火山活動(dòng)、不僅可以為植物生長提供適宜的條件，而且也是硅化木形成必不可少的一步，以緬甸硅化木為例，其原始表皮表面多附有一層由火山灰凝結(jié)形成的灰白、黃褐色等灰土狀表皮，這是熱帶雨森遭遇了強(qiáng)烈的火山巖漿的噴發(fā)活動(dòng)的例證，而緬甸西部則剛好處在板塊匯聚邊緣的新特提斯造山帶上。新生代時(shí)期的新特提斯消亡，繼承它衣缽的則是 —— 阿爾卑斯-喜馬拉雅造山帶，當(dāng)今世界上地質(zhì)運(yùn)動(dòng)最為劇烈并擁有全球規(guī)模的造山帶。
除緬甸外，希臘的萊斯沃斯硅化森林的硅化木表皮也呈現(xiàn)這一特性，大約在 4500～3500 萬年前的始新世至漸新世時(shí)期，北部歐亞大陸和南部非洲大陸兩大巖石圈板塊在基克拉澤斯 地區(qū)聚合，非洲板塊向北俯沖至歐亞板塊之下，并在愛琴海東北部引發(fā)強(qiáng)烈火山活動(dòng)，值得一提的是，火山噴發(fā)并不一定會(huì)燃盡附近的一切，以維蘇威火山和龐貝古城為例，在發(fā)掘過后，人們發(fā)現(xiàn)，龐貝古城和里面的人與物仿佛被火山碎屑流永遠(yuǎn)凝固在那一刻，對于樹木而言也一樣，突發(fā)的地質(zhì)事件使植物被快速掩埋，并長期處于缺氧環(huán)境，它將在這里靜靜等待它的天命之子 —— 硅熱液。
3、硅熱液
硅來！如果硅化木中的樹木結(jié)構(gòu)就是“肉體”，那么其中的硅就是“靈魂”，樹木中未被腐蝕的有機(jī)質(zhì)不斷被高濃度二氧化硅熱液替換，在冷卻后二氧化硅以蛋白石或凝膠狀二氧化硅形式沉積下來，使其石化，并保留樹木原來的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，經(jīng)過漫長的地質(zhì)歷史時(shí)期，樹木最終硅化形成硅化木 [4]。這就是一些硅化木的年輪甚至纖維組織清晰可見的原因。[5]
那么問題來了，在常溫下水中硅的溶解度極低，高濃度的二氧化硅熱液從而何而來呢？這又與我們先前提過的頻繁地質(zhì)活動(dòng)有關(guān)，首先巖石圈板塊聚合過程中，在向地殼方向上升時(shí)，會(huì)攜帶有大量的硅，二是火山巖漿作用過程中會(huì)提供的硅質(zhì)溶液，因此造成該區(qū)域本身硅含量較其他地方偏高。
亞熱帶季風(fēng)氣候和熱帶季風(fēng)氣候溫暖濕潤，常年多雨，地下水非常豐富，湖水和河水沿地質(zhì)作用產(chǎn)生的裂隙等往下滲透，而頻繁的火山等地質(zhì)活動(dòng)為熱液提供熱源，在一定深度經(jīng)地?zé)峄蚧鹕阶饔眉訜岷蟀l(fā)生循環(huán)并上涌，熱水從流經(jīng)巖石和地層中淋濾并萃取出大量二氧化硅及其它礦物質(zhì)，最終形成高濃度的含可溶性二氧化硅熱液。[6]
硅化木的形成是氣候環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境、地質(zhì)活動(dòng)共同作用產(chǎn)生的結(jié)果，正是這些因素巧妙的同頻共振，舊時(shí)的植物在霎那的天崩地裂后，緩慢轉(zhuǎn)變?yōu)榱说V物，獲得了新生，時(shí)間荏苒，光陰不在，在歷史的面紗被揭開后，它擁有了一個(gè)好聽的名字 —— 硅化木。
參考文獻(xiàn)
[1] 董傳萬.竺國強(qiáng).俞仲輝等.浙江新昌硅化木賦存地層巖石學(xué)與古生態(tài)環(huán)境研究 [J] 浙江大學(xué)學(xué)報(bào).2002,29 ( 2) :202-208.
[2] 王義昭.緬甸硅化木 (“樹化玉”) 的成因 [J].地質(zhì)通報(bào). 2011,30 (10):628-1637.
[3] 曾昱昕.希臘萊斯沃斯硅化森林特點(diǎn)與成因探析 [J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)（自科版）,2018,15 (14)：48-52．
[4] 竺國強(qiáng)，董傳萬，銀薇.浙江新昌硅化木的硅質(zhì)來源 [J] 成都理工大學(xué)報(bào).2003,30 (1):35-39.
[5] 段淑英，董傳萬，潘江，等.中國新昌化石木研究 [J].植物學(xué)通報(bào)，2002,19 (1):78-86.
[6] 鄭媛，周家云，朱創(chuàng)業(yè)，李同柱.四川射洪硅化木國家地質(zhì)公園景觀特征及成因 [J].資源開發(fā)與市場. 2006,(03):286-288.
本文來自微信公眾號：石頭科普工作室 （ID：Dr__Stone），作者：扁舟，美編：怪伽 cc
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