化石都是土坷垃?瞎說,明明有彩虹色的化石!

2021-01-20 物種日曆
現在,再讀起老普林尼在他的《博物志》裡對歐珀作出的經典描述時,很難不想起斑彩石——像石榴石一樣的火紅、像祖母綠一樣的海綠,再加上紫水晶的紫色光輝。甚至有的時候我覺得,要說顏色的強烈與豐富,斑彩石還要更勝一籌

出自加拿大阿爾伯塔省的斑彩石。圖片:James St. John  / Wikimedia


如果你見過完整開採出來的斑彩石,你很快會意識到它是化石遺存——這些直徑可以達到90釐米的大「圓盤」有著清晰的螺旋結構,一看就是來自古代的軟體動物。

如果你把整塊斑彩石翻過來,你會發現它是兩側對稱的,沒有向哪一側突起,這說明它不是腹足類的海螺,而是像鸚鵡螺一樣的頭足類

菊石化石上隱約可見的彩虹光澤。圖片:Mike Peel / Wikimedia

這樣,你看到它的英文名字的時候,也就不會意外了:斑彩石Ammolite和菊石Ammonite只有一個字母之差,稍微不細心一點的人估計一眼都看不出區別來。實際上,古生物學家早就給這些化石菊石定了名,它們來自糕菊石屬(Placenticeras)下的兩個物種:米克糕菊石(P. meeki)和交替糕菊石(P. intercalare)。

糕菊石復原模型。Placenticeras在中文裡也有平盤菊石、胎盤菊石、餅菊石等諸多不同的譯法,本文中以中文科學文獻中相對更常見的「糕菊石」為準。圖片:Zach Tirrell / Wikimedia

說到化石,我忍不住又要把歐珀拿出來說說。實際上,歐珀也經常會形成化石。如果條件合適的話,歐珀會填充古生物埋藏時留下的空隙,取代原有的生物而形成化石。但歐珀只是一個「哪裡需要哪裡搬」的角色——箭石、菊石、海螺、螃蟹,哪怕是脊椎動物的骨架,都有歐珀版本的。

滑動查看圖片,依次為歐珀化的雙殼類、腹足類和箭石類化石。圖片:James St. John / Wikimedia、flickr

菊石出現於泥盆紀早期,和恐龍一起滅絕於白堊紀末,跨越古生代和中生代,在海洋中生活了3.43億年,是非常成功的一個類群——要知道,地球上出現最早的動物至今也不過只有6.65億年的歷史。

當然菊石在史前大海裡的生活也不是一帆風順,因為有無數後起的動物們與他們激烈地競爭著海底霸主的地位。菊石的演化速度非常快,用流行的網際網路詞彙來說,是一個「不斷試錯、不斷更新迭代的產品」。

《自然界的藝術形態》(Kunstformen der Natur )一書中,呈現的各種菊石。圖片:Wikimedia

菊石分布十分廣泛,能夠很容易地留下外殼的化石,而且隨著地質年代不同,留下的菊石化石特徵各不相同。在地質學家眼裡,它們是一種非常有用的「標準化石」——他們可以輕易地通過在某個底層裡發現的特定菊石,來確定這個地層的年齡。

英格蘭約克郡出土的侏羅紀早期菊石化石。圖片:Mike Beauregard / Wikimedia


斑彩石出現的白堊紀末期,已經是菊石最後的日子。雖然和恐龍一樣,菊石們應該也是隨著一次大爆炸而突然在地球上消失,但是它們的滅絕似乎在此之前已經可以見到端倪——白堊紀末期的菊石面臨著魚類和蛸類(章魚、烏賊)的雙重競爭,多樣性已經受到了極大的打擊。

晚期的菊石不再像之前那樣,擁有各式各樣的厚重、多棘的外殼,而是逐漸趨向於擁有扁平、光滑、相對較薄的外殼——就像是我們現在見到的斑彩石那樣。

這樣的外殼,可以讓菊石們具有更高的遊泳速度——糕菊石可能是整個3.43億年歷史中,菊石遊泳競速的冠軍。

米克糕菊石化石。圖片:Daderot  / Wikimedia

當然,和擅長遊泳的魚類、蛸類相比,最快的菊石在速度上也毫無競爭優勢。但是因為菊石具有儲存空氣以平衡浮力的外殼,這讓糕菊石在垂直方向有著非常大的機動性,遠超魚類。遇到敵人的話,它們可以快速潛到極端缺氧的深海,避避風頭。

然而多樣性的缺失,也就意味著把所有的雞蛋放在了一個籃子裡。菊石熬過了第二、第三、第四次大滅絕,但是最終還是倒在了第五次大滅絕上。

而斑彩石,或許是菊石家族最後留下的,最絢麗的一枚紀念勳章。

交替糕菊石化石。圖片:Mike Peel / Wikimedia


絕大部分寶石級的斑彩石原料出產自加拿大阿爾伯塔省、薩斯喀徹溫省和美國蒙大拿州的同一個地層內,距今7500萬到7300萬年之間。

阿爾伯塔省南部的落基山東麓是出產最高質量的斑彩石的地方。白堊紀晚期的海平面比現在要高,當時的北美其實並非像現在這樣是一塊完整的大陸,而是被內陸海分隔成了三塊,如今出產斑彩石的地方,正是這片內陸海的西岸。

晚白堊紀時期的北美大陸。內陸海將北美分隔成了三塊。圖片:Scott D. Sampson et.al. / Wikimedia

在化石和寶石之間做跨界的並不太多,大抵是由於環境因素所限,化石裡好看的角色並沒有那麼多見,但是憑藉著流動的色彩,斑彩石成了跨界者中的翹楚。

拿起一塊斑彩石,對著光線輕輕地晃動,石頭裡的綠色、紅色、金黃色和藍色像是活了一樣,閃爍著各自的光彩。

流光溢彩的斑彩石。圖片:Vassil / Wikimedia

斑彩石的顏色來自它獨特的結構,和孔雀的羽毛、蝴蝶的翅膀、珍珠貝的珍珠母一樣,是一種結構色。提供這種結構的,是斑彩石裡的礦物質。

組成斑彩石最主要的成分是文石,其次是方解石,這兩種礦物的化學成分都是碳酸鈣,算是一對同分異構體——就像鑽石和石墨那樣。實際上,現生的軟體動物的殼的主要組成成分也是它們倆。

這些文石的細微晶體呈平行排列,光線照到它們表面之後會逐層發生反射,這些反射光之間再發生幹涉,就會呈現出斑彩石的七色變彩。

左:文石,右:方解石。圖片:Rob Lavinsk / Wikimedia

其實除了北美有分布之外,糕菊石屬的成員在東非、南歐、中亞等地都有分布。有些其它產地的糕菊石上部分也有斑彩石類似的變彩,譬如說馬達加斯加的糕菊石,但是其上具有變彩的部分面積小而不完整,很難用作寶石用途。

馬達加斯加出產的斑彩石。圖片:DanielCD / Wikimedia


其實,讓斑彩石真正展現出顏色的那層文石非常薄,一般只有0.5~0.8毫米厚,所以我們看到的斑彩石,背面實際上幾乎都是附著在灰色或者棕黑色的底巖之上的。

如此薄的一層文石,在化石的沉積、變質過程中顯然非常容易碎裂。這也是為什麼經常能在斑彩石上看見被叫做「龍鱗狀」的碎裂結構——雖然化石的完整性被破壞了,但其實也增加了一些獨特的觀賞性。

斑彩石上的龍鱗狀碎裂結構。圖片:James St. John / flickr

不要以為文石層越厚越好,因為斑彩石的顏色與文石層的厚度息息相關。一般來說,文石層越厚,斑彩石的顏色越接近光譜的紅色一端;而文石層越薄,斑彩石越容易呈現出藍紫色。因此,在所有的斑彩石裡,相對厚實的紅色、綠色的更加多見,而脆弱的藍色就版本就要稀有多了。

但是不論是珠寶商還是消費者,顯然都希望斑彩石能有更多的顏色——這樣那些脆弱的標本反而受到了跟多的追捧。這又遇到了另外一個矛盾:文石的硬度低得很,作為首飾日常戴戴很快就磨損了,這可不是正經寶石身上應該發生的事情。

斑彩石雖美,但要想成為可以日常佩戴的寶石,它本身的硬度還差點意思。圖片:Jessa and Mark Anderson / flickr

為此,珠寶界很快就想出了有效的解決方法。

最簡單的,其實就是在切割拋光好斑彩石之後,覆蓋上一層硬質環氧樹脂,這樣可以很好地防止文石層的磨損與剝落,而且處理起來非常方便簡捷。但是因為環氧樹脂的硬度也非常有限,加上了塗層之後,雖然不會弄壞斑彩石本身,但是刮花了塗層表面也還挺鬧心的。

為此,珠寶界祭出了「夾層石」這樣的大殺器。以一層巖石做底、一層斑彩石的文石層當作核心,然後再用一層水晶或者更硬的合成尖晶石作為保護層,整個膠合起來,就成了一塊漂亮又耐久的「三層石」。

這樣的夾層石雖然好看又結實,但是無疑製作成本要高出很多,光是把斑彩石的表面拋光到和透明頂層的底面完美契合,就是很考驗技術和經驗的一件事情了。

別看搞夾層石那麼熟練,但斑彩石其實是非常年輕的一種寶石。

雖然交替糕菊石和米克菊石的命名時間是分別是1860年和1898年,但直到二十紀六七十年代,人們才逐漸注意到了斑彩石寶石方面的用途。它們極少量地進入了歐美首飾市場——當然僅限於愛好者之間。

直到1981年,在不少愛好者的共同努力下,斑彩石才被世界珠寶首飾聯合會(World Jewelry Confederation, CIBJO)接納,成為一個正式的寶石品種。也就在那年,人們開始了對斑彩石的商業開採,至今尚不足40年。

而且即便如此,很長一段時間斑彩石的市場也不溫不火,直到上個世紀末才突然「出圈」。憑藉著一套「紅色代表成長、綠色代表智慧、黃色代表財富」這樣的風水學理論,乃至是「斑彩」就是「搬財」這樣毫不講理的推廣,它終於在全球範圍內火了一陣。

大家信不信那套鬼話沒所謂,好消息是,至少更多人認識了這種美麗的石頭。

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