辽西为何成为古生物化石聚宝盆？

汪筱林

电影《侏罗纪公园》大家都很熟悉，可是你知道在我国辽宁省西部有一处“白垩纪公园”吗?与电影相比，这里所创造的奇迹可是实实在在的：从20世纪90年代初以来，一件件重要化石不断涌现。从鱼类开始，到两栖类、爬行类(龟鳖类、蜥蝎类、离龙类、翼龙类、兽脚类、蜥脚类、鸟脚类)，再到鸟类，一直到哺乳类都有发现，另外还有很多被子植物。对于研究古生物的科学家来说，辽西简直是一座天然的化石宝库，而这一切源于辽西得天独厚的古地理背景和埋藏环境。

辽西与热河生物群

位于辽西的朝阳、锦州是热河生物群的核心地区，周边地区也有广泛的分布，比如内蒙古的东南部赤峰和河北省的北部承德等等。因为这些地区原属热河省，所以早在1928年，美国地质学家葛利普在他的著作中首次用“热河动物群”来命名为他所取得的一系列发现。随后的发现不仅限于动物，还包括植物，所以就组成了“热河生物群”。关于热河生物群时代的争议持续了近一个世纪。通过近十几年来的发现，从脊椎动物组合来判定，它的时代应属早白垩世的，同位素年龄测定也验证了这个结论。也就是说，热河生物群的时代距今1．3～1．2亿年。

近年来，由于热河生物群引起广泛关注，使得辽西许多原本不为人所熟知的地方有了鼎鼎大名。北票四合屯发现了大量的孔子鸟、带羽毛恐龙中华龙鸟、北票龙，中国鸟龙及其鱼类、两栖类、龟类、蜥蜴类、翼龙类、角龙类和哺乳类等，现已成为世界上一个最著名的化石地点，它的知名度甚至超过了德国出始祖鸟的索伦霍芬，相邻的尖山沟很早前就发现过大量的鱼，无脊椎动物和植物化石，后来引起轰动是因为出土了第一个原始鸟类孔子鸟标本和哺乳类张和兽；而在张家沟发现了带有真正羽毛的兽脚类恐龙尾羽龙、原始祖鸟和其他脊椎动物化石。

白垩纪的“庞贝城”

为什么在辽西地区有如此丰富、如此种类繁多的古生物化石?为什么它们保存得如此完整、如此精美?

让我们先看一下近2000年前的庞贝城到底发生了什么：这座意大利的古城在公元79年的时候，被强烈喷发的维苏威火山所掩埋。1784年，考古学家在火山灰层里面就发现了这座古城，城中的一些人、一些动物、一些其他的东西保存得非常完好，栩栩如生。原因就在于火山爆发以后，整座城市被火山灰快速地埋藏起来，使其完整停留在历史的这一瞬间里边。

辽西之所以蕴藏如此丰富的生物化石，同样也是出此原因。科学家通过野外考察和化石发掘，发现了热河生物群有过频繁的火山爆发。火山爆发造成的突发自然灾难导致生物突然死亡，而后又被火山灰快速埋藏起来。

众所周知，火山喷发是最严重的自然灾害，同样也被认为是地质历史时期生物集群死亡甚至全球性生物集群绝灭的主要原因之一。火山作用直接和间接地导致生物集群死亡，火山喷发的大量熔岩流和炽热的火山碎屑流直接将周围近距离的生物化为灰烬，影响范围相对较小，是局部的效应，而且化石难以保存?最重要的影响是大规模的火山爆发造成地球大气圈和水圈的变化，导致气候与环境突变而致使生物集群死亡或集群绝灭，是区域性乃至全球性的灾变事件，其特点是影响范围和程度大，化石数量多，保存完整。

在辽西地区，目前能够确认数十次的脊椎动物集群死亡事件。比如四合屯地区孔子鸟类群集群死亡事件。发掘统计表明，孔子鸟化石平均5—6平方米就有1件，局部地段达1—2平方米1件，可见其丰度之大，绝非正常死亡所致。化石保存极为完整、精美，不但完整地保存了骨骼的硬体部分，而且保存了羽毛等软体部分，体羽、飞羽和两支长长的尾羽及其羽枝、羽轴清晰可见。鸟类化石前后肢及尾羽伸展，脖颈前伸，明显地反映了非正常死亡。另外孔子鸟化石均为成年个体，没有发现幼年个体。当突发性火山爆发时，鸟类尽可能地躲避陆相火山爆发形成的危险，成年个体的羽毛发育完善，飞翔能力强，有能力飞向危险性相对较小、远离岸边的湖泊中央。这就解释了为什么只有成年个体的鸟类化石发现于半深湖—深湖环境的原因。

此外，有的恐龙胃腔中尚保留未消化的食物——蜥蜴类和哺乳类的骨架，腹部保留完整的卵化石，卵壳上清楚地保存纹饰构造。这些化石群埋藏状态和保存特征均真实地记录了火山喷发事件以及化石的快速瞬间埋藏，是非正常死亡的直接反映。

形成化石的几大因素

要形成化石，必须具备这样几个因素：第一是生物群要非常丰富，第二是生物的死亡方式，是正常的死亡，还是灾难性的死亡。比如说地震或者是火山爆发，这种灾难性的死亡往往能使大量生物集中地保存下来；第三是搬运距离的远近，也就是看生物是在原地埋藏的，还是异地埋葬的，第四是埋葬速度，也就是说生物是快速埋藏还是有一段时间暴露在地表的缓慢埋藏第五是埋藏环境，是氧化环境还是还原环境最后是时间。下面我们就逐一分析一下。

生物群现在各种证据显示，早白垩世的辽西地区气候温暖潮湿，雨水充足，湖泊相连，植被比较发育，非常适宜生物生长发育。陆地上有许多生物，水里边有鱼，也有水生的爬行动物，空中有鸟，有昆虫，有翼龙等等，它们组成了一个很好的食物链。当时的被子植物，也就是有花植物出现了，一些采花的昆虫大量地繁盛。而鸟要吃这些昆虫，它就要主动飞翔。总之，当时的环境非常适合于生物的大量繁衍和演化。

死亡方式辽西地区的火山爆发当时是非常频繁的，而这种火山属于中酸性火山，喷发出来的并不是大量的熔岩岩浆，而主要是有毒气体，如硫化氢、二氧化硫，还有火山灰这—类。而且火山爆发还造成陆地森林的大火，研究人员在地层里面发现了很多炭屑，这就是森林大火的一个证据。在每一层火山灰下面都有大量生物埋葬。是火山爆发导致它们的死亡，非正常的突然的集群死亡。

搬运距离如果说生物死亡以后就地埋藏，那么它应该保存得很好，如果经过长时间搬运的话，就保存不了很好骨架，也保存不了软体的组织。一个有意思的发现，那就是很多鸟类、恐龙都是陆地生存的，但它们的化石埋藏地点都是一些湖相的沉积，而且是半深湖和深湖的沉积，和陆地生存的环境有一段距离，按道理说它是经过一定距离搬运的。经过野外发掘时对化石原始埋藏状态的仔细观察，那就是这种搬运并不是生物死亡后进行的，而是在它活着的时候自己主动进行的，为的是逃离火山爆发产生的森林大火或有毒气体。

埋藏速度埋藏速度也是非常关键的因素，如果埋藏速度快的话，它能保存很好的化石，如果埋藏速度慢，在地表暴露一段时间以后，那有机质腐烂氧化以后，保存不了很好的化石。

埋葬环境看是氧化环境还是还原环境，一般化石如果在还原环境下，往往保存得很好，如果在氧化环境下，暴露在地表，那很快就腐烂了，化石也保存不了。所以辽西发现很多标本都是一种深湖的环境，它很快沉积在湖底以后，火山灰很快就把它覆盖埋藏起来，是一种还原状态。

时间化石的形成需要一定的时间，热河生物群化石形成时间很长，距今约一亿多年。

辽西地区正好满足了所有化石形成的各种条件，所以成为了古生物化石的“聚宝盆”。人们之所以如此青睐这块得天独厚的宝地，是因为从中可以了解热河生物群的辐射、绝灭及其与环境的相互的关系等等。纵观地球的演化历史，地球出现温室效应的时期恰恰都是生物大发展的时期，热河生物群之所以辐射如此广泛，也是火山爆发、二氧化碳增多、地球温度升高的环境变化，对陆生和浅海的生物产生了积极的影响。更重要的是，现在地球上生态系统的雏形就形成于中生代的这一时期，被子植物、鸟类、哺乳动物以及目前的海陆分布格局，都从这一时期开始分化，因此关于热河生物群的研究，对今天的地球也具有重大的意义。

[责任编辑]庞云