化石集锦——三叶虫

张家志

三叶虫属节肢动物门三叶虫纲,是一类生活在古海

里的节肢动物,主要繁盛于距今约5.4亿至4.4亿年的寒武纪和奥陶纪,志留纪及之后则明显衰退,延续至古生代末的二叠纪晚期(距今约2.5亿年)全部绝灭。

笔者童年及少年时期,住在离“世界寒武系层型剖面”——著名昆明筇竹寺三叶虫化石点仅3千米的海源寺。因常和父兄前往,故对其有深厚的喜爱之情和深刻的认识。

一、“三叶虫”名称的由来

三叶虫外形为向背部(上部)凸起的扁椭圆形,因背部具有容易形成为化石的钙质硬壳——背甲,故成为早古生代最常见的重要化石之一。三叶虫的背甲被两条“背沟”纵向分为中央“轴叶”及左右两个“侧叶”【图1】,因而得名。其背甲也可再分为头甲、胸甲及尾甲三个部分【图2】。

二、三叶虫背甲化石的保存特点

因为三叶虫随着个体的长大而多次脱壳,所以在产化石的岩层中常见头甲、尾甲或胸甲被分开保存的众多三叶虫脱壳或碎壳化石【图3】;只有当三叶虫最终死亡,其硬壳的头、胸、尾完整连接未分离,也未被海浪破坏时,才能被保存为特别具有观赏价值的完整三叶虫背甲化石【图4】。

在利用三叶虫化石鉴别地层年代的工作中,以头甲为最重要,尾甲次之,胸甲因无法用来鉴别属种而无特殊意义。

常见三叶虫的完整成年个体长30～60mm【图5】,体小者仅5～15mm【图6-1】,大者有100～300mm【图7】;但超过200mm已属罕见。

三、三叶虫形体特征与生态环境的关系

三叶虫生活在古海里,有着适应不同环境的能力。寒武纪时,多数是在泥沙质浅海底爬行、钻泥,间或半游泳的生态而“营底栖游移生活”【图8】,其形体多为头甲盾圆而似铲状,自由颊、头刺、尾刺较长、大,眼小,并长在头甲顶面。

寒武纪后期至奥陶纪大量出现游泳和“随波逐流”、远洋漂游的生态者,而“营游泳漂游生活”。善于远洋游泳者,因要减少阻力,其形体多为流线型,头甲近球形至半球形【图9】,眼大且具有特别发达的复眼,可观八方而寻食御敌【图10】;善于随波漂游者,体小且扁,长椭圆形,胸甲、尾甲上长满长而密的肋刺、尾刺,以利漂浮远游【图6-2】。

四、三叶虫趣谈二三事

笔者在华东地院任教期间,于1963年带学生到浙江江山县实习,在踏勘过程中,首次在奥陶纪晚期地层中发现大量红灰色硅质结核,便要求学生将扁形结核沿长轴方向破开,因为猜测可能会发现化石。十多分钟后,学生们的呼声此起彼伏,笔者也惊喜不已!那次踏勘共采得十多枚精妙的三叶虫化石,多数是不知名的属种,有宝石虫和缅甸虫的头甲【图11】,最奇妙的是一件体长40mm的完整立体背甲化石,是未曾进行研究的新属种(当时给它取了个“东风轿车”的绰号,后经韩乃仁研究并正式命名为“江山黄泥岗虫”)【图12】,并发现了更重要的一枚只有花生米大小的复眼球形立体头甲——环尾虫【图10】。

笔者曾在云南曲靖志留系采有小三叶虫【图13】,此外在浙江江山奥陶系、广西罗富泥盆系、兴安石炭系的不同地层中,都采到过卷曲状的三叶虫,并收藏有国外卷曲状具有复眼的奥陶纪三叶虫【图9】。它们多数都是“游泳健将”,那为什么化石会卷曲呢?当它们在海里自由地游弋寻食的时候,突然遭遇头足类捕食追赶的风险,便立即卷缩身躯而迅速下沉到海底逃生。但不巧的是,有的海底因水流不畅而成为还原条件下的缺氧环境,逃落海底的“游泳健将”再也无力摆脱第二次厄运,卷身窒息而死。

华北地区颇具观赏价值的三叶虫,首推“蝙蝠虫”,过去只发现大量尾甲化石和少数头甲化石【图14】。20世纪90年代中期,随着玩赏收藏盛行,发现了极为罕见的第一枚完整的蝙蝠虫化石,此为世上仅有,不知现存谁手。其次就是尾甲极似蝴蝶的“蝴蝶虫”和“德氏虫”。

笔者常和韩乃仁老师谈起“为什么三叶虫化石中,保存的头甲总比尾甲少得多”这一问题,可能的原因是:奥陶纪时海生食肉动物——头足类(阿门角石、震旦角石等)繁盛,因其大量捕食三叶虫,不但使得奥陶纪及以后的三叶虫数量迅速减少并衰退,而且由于三叶虫头甲光滑味美首先被吃去,尾甲多刺扎嘴,故而多剩下尾甲。

五、三叶虫化石的收藏价值

三叶虫是地球生物发展史上具有重大意义的一类古生物。在生物发展的历史长河中,三叶虫繁衍了近3亿年,而且是远在距今2.5亿年前就已经绝灭了的一大门类,在世界上虽广为分布,但保存完整、栩栩如生者并不多见;其形貌体征千变万化,且与生态环境密切相关,是爱好大自然及生物化石收藏者的一大珍藏热门。

六、我国的三叶虫化石资源概略

我国是出产三叶虫化石的主要国家之一,历史上就被用以制砚、做书房摆件等工艺佳作【图15-1】。由此可见,三叶虫化石属传统的观赏收藏对象。

1、华北“燕子石”,实际上就是散落保存在棕黄色薄层泥质灰岩里的三叶虫尾甲化石和少数的头甲化石。由于寒武纪时华北海水较浅,水动力强,三叶虫的背甲多已被海浪搅散、击碎。多年来华北地区赏石界主要交流、收藏对象之一即为此类寒武纪三叶虫化石【图15-2】,主要产在山东张夏等地,保存较好。

2、云南昆明地区:产自寒武纪早期的棕黄色泥岩、页岩中的多个属种,为小尾型原始种群,如莱德利基虫【图16】、关阳虫、古油节虫【图17】。此类化石主要产在昆明、昆阳、澄江、武定等地,保存较好。

3、浙江江山地区:主产于奥陶纪晚期的泥岩、页岩、泥灰岩地层中;属种较多,保存较好。

4、湖南大庸北区:主产于志留纪的棕黄色页岩、沙质页岩中,以王冠虫背甲为主【图18】。在寒武纪早期的黑灰色板状页岩中,产有底栖生活保存较好的中华莱德利基虫【图19】及漂游生活的“美丽张氏壳虫”【图6-2】。

5、湖南大庸南区:主产于奥陶纪早期的黑灰色薄层状砂质灰岩及泥质灰岩中,常由多种三叶虫共生【图20】。常见属种有:湘西虫【图21】、小安南虫、小栉壳虫【图22】、列夕壳虫【图23】、四川虫【图24】等。其中湘西虫个体较大,个别体长可达250mm。这一产区的三叶虫化石保存很好,产量较大,但近几年已很少见到。

6、广西南丹地区:产于海水较深的黑灰色(风化后成淡褐红色)泥岩中,多为底栖钻泥而无眼的沟通虫【图25】,少见具有复眼的“游泳健将”镜眼虫【图26】。

7、其它地区:全国产三叶虫的地方很多,但批量产出并能满足观赏、收藏要求的并不多见。今后应对华南区的滇西、滇东、川西、川东南、贵北、鄂西、赣北,以及西北区的相关地层进行深入调研,才有希望开发出新的出产地。可以预见,三叶虫将成为未来的化石收藏热门之一。

七、 三叶虫化石赏析与鉴评

目前,全球发现的三叶虫化石已超过1500个属种。但从收藏、观赏的角度来看,能作为化石观赏石而收藏的,在自然界仍然不多见,尚属稀罕之物,藏者应特别珍惜,这是几亿年前的地球生命传承下来的“太斗级古董”。

1、观赏收藏的三叶虫标本应具备的理想条件:

a.具有完整背甲或头甲、尾甲;b.有起码的尺寸才有可观赏性;c.具有明显、清晰的生物构造和纹饰;d.能够获得一定的量而适于交流推广;e.能反映一定的古生态环境和具有科学意义;f.化石体坚固而易于保存收藏;g.体态奇特或稀有。

2、三叶虫化石的赏析要点:

a.个体完整无缺损;b.脱离母岩立体保存,或化石附托在有适当大小而较结实的原岩上;c.化石体与围岩有一定的色彩反差【图27】;d.化石所保存的生物结构清晰、真实;e.最好具有多个大小不同的个体或共生的其它化石;f.注重珍稀性。

3、三叶虫观赏化石的评估要领:

a.个体完整、体型越大越好(体型越大越罕见);b.立体保存比平面保存者更生动【图28】;c.多个体、多种类共生比单个体独生者更有趣【图29】;d.化石的生物构造奇特、清晰者更精彩;e.化石体的石化(或矿化)程度高并具有原生的特殊颜色而被围岩明显衬托者更趋完美;f.物以稀为贵。

最后要提请藏者注意和警惕的是:笔者已在全国著名的观赏石市场上,几次见到有人工雕凿并描绘着色的“进口三叶虫”赝品【图30】,单枚小小的假化石叫价500元。因为已有被赏石界名人珍藏,危害极大,不能不引以为戒。

(注:除图7、10、11、12、13、16、21、30外,本文图例采样化石均为作者收藏。)