是谁翻开了青藏高原地层天书的扉页?

作者: 古明地恋

来源: 科学大院

发布日期: 2021-07-13

本文讲述了青藏高原地层的研究历程,特别是关于埃迪卡拉生物群的发现及其对早期生命演化的重要意义。文章详细描述了科学家们在恶劣环境中进行科考的艰辛,以及他们在青藏高原发现古老化石的激动时刻。这些发现不仅填补了地层研究的空白,也为理解地球早期生命提供了宝贵的证据。

何物岩上作图画?恰如天书留世间。青藏高原的地层,是一本读不完的天书。那里幅员辽阔,群山耸立,地壳运动强烈,海陆变迁频繁,填海造陆只需短短数千万年。8000万年前,这块今日被称为“世界屋脊”的内陆高原仍是一片海洋,各种远古生物在其中繁衍生息,留下了无数的生命遗迹。这些遗迹埋藏在海底,在漫长的历史变迁中化为化石,镌刻在青藏海底的层岩巨渊中,又随着地壳运动造就的群山峻岭,变为喜马拉雅山上的一块小小化石。

壮美的青藏高原,群山之间蕴藏着无数的古生物资源。青藏高原是世界上地层发育最全的地区之一。自古至今,日积月累的各时代近40000米总厚的高原地层分布在高耸的山脉之中,古生物遗迹的沉积记录既完整又齐全,是研究全球生物演化历史难得的地区之一。然而,受到高寒缺氧的限制,青藏的科考事业十分艰难。

直至20世纪80年代,青藏高原的古生物工作程度还很低,大片区域的研究还是一片空白,较系统、较详细的地层研究更是少之又少。

但恶劣的环境丝毫没有动摇中国古生物人的斗志。近些年来,一批又一批的科考人接力前往青藏,开展对青藏地质和古生物的考察。他们头顶天山鹅毛雪,面对戈壁大风沙,前辈在青藏科考的文献,便是他们的地图;手里的一把地质锤,则是他们的武器。在一代代人的努力下,青藏化石天书的早期生命之页——全吉山地区的埃迪卡拉生物群,终于被中科院南京古生物研究所的学者翻开。

1947年,在澳大利亚南部的埃迪卡拉山区元古宙地层顶部,发现了一个含有大量软体动物化石的地层。此动物群包括可能的腔肠动物、环节动物、节肢动物,以及一些早已灭绝的神秘生物,被命名为埃迪卡拉生物群。它们体型独特,无口无肠,身躯扁平,不会移动,体型多呈盘状、管状和叶片状。这些动物是迄今已知最早的复杂多细胞生物,向我们展示了寒武纪生命大爆发之前地球生物的原始模样,对理解早期动物演化和古地理具有重大意义。

在中国,李四光、赵亚曾早在1924年就命名了相当于埃迪卡拉纪的地层,并于1963年正式定名为“灯影组”,年代在5.5~5.39亿年前的埃迪卡拉纪晚期。“灯影组”得名于湖北宜昌县境内长江的灯影峡。2000年起,中科院南京古生物研究所前寒武纪课题组在湖北三峡地区进行了长期的工作。

在野外地质勘查时,学者们注意到有些农户的屋顶盖着从埃迪卡拉纪地层中挖取的薄石板;在征求房主们的同意后,他们便上房研究,没想到真的有了发现:大量的遗迹化石躺在瓦片中,似乎正等待着他们的到来。

2020年7月,中科院南京古生物研究所早期生命研究团队与北京大学、成都理工大学的科研人员合作前往青藏高原进行考察。这次科考有着新面孔:庞科,欧阳晴、郎咸国等人,也有陈哲和周传明等老熟人。他们于柴达木板块北缘的全吉山地区发现了典型的埃迪卡拉生物群化石。这是继湖北三峡地区之后,在中国发现的第二个埃迪卡拉生物群化石产地,也是迄今在青藏高原发现的最古老的化石生物群。

这些在皱节山组新发现的埃迪卡拉化石以恰尼虫(Charnia)为代表。恰尼虫是埃迪卡拉纪晚期固着生长于海底的叶状体生物,具有叶片状外形,没有口,也没有消化和运动系统,推测是以水中游离的营养成分为食。尽管恰尼虫的外观像蕨类植物,但因为它出产于无光照抵达的深水环境下的沉积物中,因此它一定是动物,而不是营光合作用的植物。

另外,在皱节山组发现了数量更为丰富的陕西迹(Shaanxilithes)化石,超过600个。陕西迹是一种具有密集排列横纹的条带状化石,“横纹”的间距通常在0.34mm,总长度范围在2~3cm,宽度范围为1~5mm。

陕西迹的所属类群和形态尚不完全清楚,但中国科学家王欣依据7个化石产地的资料以及大量的化石证据,将它的三维形态复原为由一系列套杯结构形成的内管和具有塑性(具褶皱)的薄膜状外管共同组成的“管中管”结构,较为可信地还原了它的生存状态。

恰尼虫和陕西迹在皱节山组的共同出现,说明这个地区的时代很可能是距今5.5-5.39亿年前,与湖北地区的埃迪卡拉纪灯影组处于同时期;同时,科学家们发现皱节山组的地层与指示寒冷冰冻气候的红铁沟组冰碛岩紧密相连。冰碛岩是由冰川直接堆积而形成的岩石,它们的出现说明在当时的柴达木盆地有冰川和寒冷气候活动。因此,研究员们推测埃迪卡拉纪的柴达木盆地可能位于温带或寒带,而非一贯认为的热带地区。

由此,青藏地层天书的扉页被中国的青年古生物学家翻开。虽然在以后,随着新的探索,现在的这篇“扉页“可能会成为第二页、第三页,但并无妨这次探索为青藏地层天书关于早期生命的化石记录增添了浓重的一笔。这本天书,以及日后编撰的青藏地质书籍,可以增加一句——“距今5.5~5.39亿年前,在多细胞生物最早出现的埃迪卡拉纪,青藏高原柴达木板块曾位于温寒带,是一片接近华北板块的浅海。”

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