自然遺產 奧妙無限

我國自然遺產奇麗壯美，迄今已有14項自然遺產入選聯合國教科文組織《世界遺產名錄》。湖南省張家界市武陵源景區，石英砂巖奇峰林立，地下溶洞滴水成珠；江西省上饒市三清山景區，花崗巖石峰氣象萬千；石灰巖和白云巖，發育成瑰麗雄偉的中國南方喀斯特地貌；風化、崩塌等地質作用力，催生了赤壁成綺的中國丹霞地貌；云南省玉溪市澄江生物群化石庫，保存了地球形成早期生命起源的證據……

自然景觀變幻萬千，地球誕生與發展的“機密”蘊藏其間。在2024年“文化和自然遺產日”到來之際，國家自然博物館副館長張玉光向本刊記者講述了潛藏在自然遺產之中，有關地球形成與演變的奧妙。

巖石中的秘密：

地質作用下的滄海桑田

記者：雄、奇、險、秀、幽……我國的14項世界級自然遺產，呈現出不同的地貌景觀。同樣以巖石、水等自然物質為主要構成要素，形成的自然景觀為何有的瑰麗奇幻、有的雄偉壯美，形態迥異、千差萬別，可否請您從專業角度予以解釋？

張玉光：自然遺產的地貌景觀各有特點。造成這些不同形態的地理現象，主要的地質作用力有兩種：一是外力，二是內力。外力是來自地球外部、作用于地殼表層的動力，如太陽輻射、風化作用、沉積作用等；內力是來自地球內部、作用于地殼之內的動力，如地殼運動、巖漿活動等。

以巖漿活動造成的火山噴發為例，玄武巖就是從火山中“噴”出的巖石。火山噴出的液態巖漿冷卻、凝固后，形成厚厚的巖層，可以說，玄武巖的存在便是所在地曾出現火山噴發的證據。這也造就了玄武巖硬度很高、內有氣孔的屬性，因為從地殼內部噴發出來、迅速冷凝，必然將空氣裹入其中。地殼深處未噴出地面的巖漿，逐漸冷卻后凝結成的巖石則是花崗巖，因此花崗巖雖然堅硬，卻沒有氣孔。

同為內力地質作用的地殼運動，不僅能夠扭曲地表的形狀，地殼間的摩擦還會產生高溫，改變巖石的性質。1976年河北省唐山市發生7.8級大地震后，在震區山間出現了一條規模巨大的白色石英帶，這也是自然界偶發現象造就的景觀。

在外力地質作用中，沉積作用造就的巖石屬于沉積巖。石灰巖、頁巖、砂巖等作為沉積巖，往往出現在有水的地方，水對巖石的溶蝕作用，也是世界級自然遺產——中國南方喀斯特地貌的重要成因。

當內外力作用達到一定條件時，巖石間可以相互“轉化”。石灰巖歷經高溫高壓，成分結構改變，轉化成的變質巖——大理石，是大理玉鐲的原材料。世界級非物質文化遺產——中國書法使用的硯臺，是頁巖經過高溫烘烤后，軟化變質形成的。天然石墨經過高溫高壓，則可能變成更加堅硬的金剛石，人們俗稱“鉆石”，是目前已知地球上最堅硬的自然物質。

風化、搬運、沉積三大外力地質作用，共同作用于巖石，經過日積月累的演變，會出現更加奇妙的效果。比如，花崗巖經風化作用成為粉末，被水沖刷搬運到地勢較低的地帶，歷經沉積作用，就會變成沉積巖，這是一個天長日久的過程，或許要經過1億年的滄海桑田。巖石經過曠日持久的風化作用分裂后，其中的礦物與生物有機質發生化學反應，生成了土壤。土壤上長出草木，在不同地區自然環境的雕刻下，形成了千姿百態的地貌。

化石里的玄妙：

海洋環境中的生命起源

記者：云南省玉溪市澄江生物群化石庫，完整保存著距今約5.3億年前的化石群，成為我國首個化石類世界級自然遺產。其中保存的化石，涵蓋了16個生物門類、200余個物種，多數為海洋生物。那么，化石的產生與海洋環境有怎樣的關聯，其中又蘊藏著怎樣的自然與生命奧秘？

張玉光：地球所在的宇宙空間中，是沒有水的，水是生命的源泉。科學研究成果認為，火山噴發出的水蒸氣，形成了地球上最早的水，這些水匯聚成海洋，海洋孕育了生命。

但凡有生物的地方，一定是有水的地方。留存在巖石中的古生物遺體，形成了實體化石；腳印等痕跡，形成了遺跡化石；蛋卵等遺物，形成了遺物化石。有化石的地方，一定是生物能夠生存之處，附近一定曾經有水，而沉積巖的產生與水密切相關，因此，若想尋找化石，先要找到沉積巖。在我國四川盆地發現的大量植物與恐龍化石，便與這一自然演變原理相契合——生物遺體、遺跡、遺物經過水流沖刷、沙土掩埋，沉積形成化石。

化石形成的概率很小，需要諸多條件巧合。比如，動物死亡時剛好浸入水中，延緩了氧化腐爛，尸體得以較完好地保存，又經過沙土等沉積物覆蓋，逐漸抬升出水面，從而得以長久保留。這也是為何留存至今的化石以骨化石居多，因為肉體腐爛后，經過巖層擠壓，留下的多是骨骼。

火山噴發在極為偶然的情況下，也會造就化石。比如，火山附近的植物或動物，由于火山噴發死亡后，被火山灰覆蓋，經過成巖作用形成化石。但是這種化石的形成，歸根結底仍然是沉積作用的力量，而非火山噴發的結果。總體而言，水生生物形成化石的概率更高。

通過研究化石中留下的蛛絲馬跡，我們可以模擬出古生物生存的早期地球環境，從而揭示生命演化的奧秘：從最初的生物細菌，到最早的放氧生物藍藻，到蕨類植物、種子植物，到無脊椎動物，再到魚類、恐龍……地球自然環境逐漸變得豐富多彩。這也是澄江生物群化石庫再現的生動圖景。

如今，當人類的足跡邁向地球之外，在太陽系中叩問生命的回響時，所遵循的規律仍然是蘊藏在自然遺產中的生命奧秘帶來的啟示：距離地球最近的天體，在宇宙大爆炸中形成的自然環境最相似，出現生命的可能性最高，所以我國的天問一號探測器發射到了火星。如何在地球之外的天體中探尋生命的跡象？最直接的依據是，能夠找到土壤的星球可能出現生命，因為有土壤的地方就有水的存在，而水是生命之源。