还有，这是什么？

石化木的横截面，显示木纹图案。 （图片来源：Zen Rial via Getty Images）

位于亚利桑那州东北部的石化森林国家公园以其广泛的石化木材沉积而闻名，并以此命名。 森林如此令人印象深刻和风景如画，以至于它被用作 1936 年浪漫惊悚片“石化森林”的背景，该片由贝蒂戴维斯和汉弗莱鲍嘉主演。

但是，究竟什么是石化木？ 它是如何制作的，形成需要多长时间？

“石化木材本质上是矿化木材，”宾夕法尼亚州拉斐特学院古生物学和古生态学专业地质学教授大卫桑德林在一封电子邮件中说。

石化木是如何形成的？

要使木头石化，必须在腐烂开始之前将其迅速埋在泥浆、淤泥或火山灰中。它需要在这种沉积物中埋藏更长的时间——通常是数百万年——如果 埋有木头的地面特别压实，无法与氧气或生物相互作用，因此不会腐烂。 在这种情况下，有机材料会变成化石。 在这个被称为矿化的过程中，富含矿物质的地下水流经沉积物和枯死的树木，随着时间的推移，其木质残留物被水中的矿物质所取代。 根据世界上最古老的显微镜研究组织之一奎克特显微镜俱乐部的说法，就石化木而言，这些矿物质往往是二氧化硅、方解石、黄铁矿或其他无机材料，例如蛋白石。

所以，虽然这种材料被称为石化的“木头”，但它实际上根本就不是木头； 相反，矿物质已经取代并呈现出曾经存在的木材的外观。

桑德林说：“矿化可能来自木材细胞结构中或之间的矿物沉淀，或者是曾经构成木材细胞壁的实际有机材料的矿物替代物，或者更常见的是两者。” “前一个过程称为矿化，而后一个过程简称为置换。”

木头要多久才会石化？

“在人类的时间尺度上，[它] 可能需要很长时间，但有时我们会看到这些矿化过程以惊人的速度保存木材的案例，”桑德林说。 “在矿物温泉的倒下的原木中会形成一些初期的石化木片，例如黄石国家公园的那些。这些石化木块年复一年地在其木质组织中积累了大量的矿藏。我们在岩石记录中看到的大部分石化木 不过，它是在数千到数百万年的较长时间尺度上形成的，有时还会分多个阶段再矿化。”

木材石化所需的确切时间取决于条件——主要是地下水中二氧化硅等矿物质的丰富程度——但通常从数十万年到数百万年不等。

石化木在哪里形成？

如此长的时间尺度意味着石化木在某些环境和地点的形成比在其他环境和地点更好。

“世界上许多最著名的石化木材地区都位于暴露的沉积岩中，这些沉积岩是在河流-湖泊古环境条件下沉积的，”桑德林说。这些地区曾经是古老的洪泛平原或湖泊系统，低溶解氧水平可防止微生物腐烂。一旦木材被埋在这些位置，地下水就会提供使木材石化所需的沉积物，并最终去除树木的所有原始有机物。

“自 3.5 亿多年前的泥盆纪以来，我们已经在这些和其他古环境环境中的化石记录中石化了木材，”桑德林说。

那么，石化木的科学价值如何呢？研究它可以提供任何有价值的见解吗？

“就像研究现代木材的年轮一样，石化木对于了解古代树木的生长条件非常有用，”桑德林说。 “如果保存得当，石化木可以说明很久以前环境的生态和气候条件。”

桑德林说，科学家们可以寻找反映在木环特征上的大量降雨或干旱的迹象，甚至可以发现野火或昆虫侵扰的证据。在某些情况下，木材解剖学保存得如此完好，以至于通过将其与现代示例进行比较，研究人员可以更多地了解“该谱系进化、生物地理学和生态学的特定方面”，他补充道。

虽然在自然界中形成石化木往往需要数百万年的时间，但科学家们已经找到了在实验室中复制必要过程的方法，现在可以在几天内人工制造出石化木。

正如 Live Science 在 2005 年报道的那样，太平洋西北国家实验室 (PNNL) 的科学家们在实验室条件下重建了将木材转化为陶瓷的过程。 该过程包括将木头切成小块，将这些木块浸泡在盐酸中两天，然后再将它们浸入二氧化硅溶液中两天。 风干后，将这些碎片放入充满氩气的熔炉中，加热至约 1,550 华氏度（1,400 摄氏度）并烘烤两个小时。

根据庆祝结果的 PNNL 声明，“[the] 方法产生了相同的、积极的木材再现。”