探秘新疆三叠纪化石

郑大燃 徐洪河

探秘新疆三叠纪化石

郑大燃 徐洪河

沧海桑田

距今约2.5亿年前，地球上经历了最大的一次生物灭绝事件，96%的海洋生物和75%的陆地脊椎动物灭绝。对于这次灭绝原因的解释众说纷纭，如陨石撞击、大规模火山爆发、海洋缺氧事件等，其中主流观点是火山爆发导致海洋和陆地生态系统崩溃，而引发灭绝。之后，地球上的生物开始慢慢复苏，陆地上，恐龙、哺乳动物也陆续出现。

二叠纪晚期，尽管当时全球地理格局与今天的世界显著不同，但是在新疆所对应陆块上却早已存在几个大湖泊，它们的遗迹现在仍然可以追寻，如今的准噶尔盆地和塔里木盆地就是两个大湖泊。这些盆地不仅储存着大量的能源矿产，同时也是各种动、植物化石的宝库，见证着漫长地质历史时期的沧海桑田。

准噶尔盆地东部的将军庙地区的野外是非常辛苦的。这里由于地下储存的煤矿自然，地表烘烤成了红色，这很难让人想象到2亿年前此地却是湖泊，因为我们在这里我们发现了2亿年前湖泊中生活的鲎虫和鱼等生物。7月份这里正热，为了避开中午酷热，我们早上6点就出发上剖面。由于地势平坦，岩石风化厉害，表面都为砾石所覆盖，我们不得不挖出一条3公里长，深约半米的探槽（图1）。烈日之下，为了探索那些未知的生物，我们没有丝毫懈怠，尽管汗如雨下，但是我们依旧一榔头一榔头的往下挖。随着我们的不断发掘，植物、鲎虫等化石不断出现在我们眼前，而我们要找的就是它们。通过这些化石的研究，我们便可以知道它们是什么，它们生活的年代和古环境情况，进而恢复它们的生活场景。尽管过程很艰辛，但是我们并不觉得累，当我们发现化石后那一刻的喜悦，会冲淡所有的汗水与艰辛，我想这就是化石的魅力，即对未知的探索和发现化石后的喜悦。

在准噶尔盆地南部吉木萨尔县大龙口地区（图2），有一条弯弯曲曲的河流，这里的水清净凉爽，是来自不远处的天山雪融水和大气降水，牛羊在河边悠闲得吃着草儿，附近居住着的是的哈萨克族人，他们就地取水灌溉，种植玉米、麦子等，世世代代在这里生活。就在这条河边，出露了中国最好的三叠系陆相剖面，科学家们在这里发现了大量的水龙兽、肯氏兽、鱼、昆虫和植物等化石，该条剖面曾一度推荐作为陆相“金钉子”候选剖面。“金钉子”并不是金子做的钉子，而是为了突出一个剖面和点位的重要性，是特定岩层序列中的一个专有的标志点，而作为构成两个年代地层单位之间界线的定义和识别标准。目前我国共有10颗“金钉子”，全世界正式确立的共有65颗，这些金钉子的获取代表我国在这一领域的研究达到了世界领先水平。

图3 新疆玛纳斯石场剖面

图4 克拉玛依市野外期间午餐情景

在准噶尔盆地南部玛纳斯石场地区，尽管我们所考察的地层与将军庙地区是同一个时代，但却是另一番景象。这里树木茂盛，可以看到远处的雪山，山沟里流畅着清净的水（图3），这里是新疆为数不多植被充裕的地区，也是休闲度假的好地方。这里早上温度较低，因而还得穿件外套，中午可以工作，这样时间就会比较充裕，累了就看看蓝天白云，躺下休息一会，这样的野外是最令人欢喜和愉悦的。在新疆野外工作期间，我们一般都会在野外吃中饭，中饭很简单，大多与当地的牧民的饮食差不多，主要有馕、咸菜、饮料和西瓜等等（图4）。馕是世代在戈壁地区生活的牧民所发明创造的一种独特面食，便于携带，利于存储。

古兽寻踪

图5 三叠纪世界古地理图

水龙兽，在经历那次灭绝事件后，幸运地存活了下来，不断繁衍生息，而遍布在整个南半球，现在的非洲、亚洲和南极洲都发现了水龙兽化石，这表明当时各大陆是联结的，因而是“大陆漂移”说的极好佐证。“大陆漂移”说认为中生代以前，地球上所有大陆为一个统一的巨大陆块，中生代开始，这一大陆开始分裂漂移，而达到现在的位置（图5）。三叠纪之前，由于这些大陆彼此相连，没有海洋的隔绝，包括水龙兽在内的一些脊椎动物、无脊椎动物和植物等便可以广泛分布到地球上的各个位置。

水龙兽属于兽孔目，常被描述为似哺乳爬行动物，最终进化为哺乳动物，尽管它们不是人类的祖先，但在人类演化上扮演重要角色。它们体型笨重，长有两根獠牙，前腿强而有力，外形类似猪和蜥蜴的结合体，大小和狗差不多，以植物为食，它们属于穴居动物，在晚上会挖掘出一个居室，在湖泊、沼泽和陆地上生活（图6）。它们能逃脱这次地质历史中最大的生物灭绝事件，无疑是令人惊奇的，而它们究竟是如何灭绝的，也一直是个迷。

图6 水龙兽化石（上）及复原图（下）

图7 中国肯氏兽化石（上）及其复原图（下）

图8 大龙口剖面保存精美的木化石

图9 克拉玛依市野外工作剖面

在水龙兽灭绝之后，紧接着便出现了以肯氏兽为带代表的动物群，肯氏兽由水龙兽演化而来，它们同样广布于世界各地，在我国新疆以及山西都发现了肯氏兽化石。肯氏兽大小跟牛差不多，身体笨重，具有强有力的下颌，以植物为食（图7）。在新疆天山北麓阜康地区，科学家们曾发现了九只肯氏兽完整的保存在一起，俗称“九龙壁”（孙艾玲，1978），表明当时一群肯氏兽在某种意外情况下同时死亡。

之后，各类生物也开始繁衍生机，湖泊里生活着鱼、叶肢介、腹足类和介形类等生物，湖岸边活跃着种类多样的昆虫，鳄鱼和两栖类也出现在了湖岸边，陆地上各类植物也开始出现。而湖泊周围折断的树木常常会随着流水漂到湖边，当它们迅速埋藏便保存为化石，这里可以看到长达2米的木化石（图8）。

克拉玛依市，位于准噶尔盆地西北缘，在这里常可以看到不停运转着的磕头机，这里因油而发展，人们因油而富，又称“油城”。这座城市的西北部，常年干旱少雨，山上植被稀少，黄羊、野兔等栖息在这里，强烈的风化作用将地表岩石本身的颜色显露出来，常可以看到红、白、黑相间的地貌，很是壮观（图9）。这里的野外也是辛苦的，由于常年风化，地表上要先清除10 cm左右的表层土壤，等到里面的岩层出露出来，我们才可以工作。

在这片茫茫的荒漠中，数以千计的昆虫化石先后发掘出来，蜚蠊、蝽、蜻蜓、蝉和甲虫等昆虫都保存为了化石，另外还有鱼、鲎虫和植物等化石。它们的生活时代正值三叠纪中晚期，是各类生物大量出现的时候。这些化石的出现，表明当时这里是湖岸边缘，水流较缓，因而很多昆虫化石还能完整的保存。曾经生机勃勃的湖泊，现如今却是光秃秃的荒漠，不禁让人感叹到大自然力量的庞大，沧海桑田，而这也仅仅是地球历史进程中的冰山一角。

至此以后，不显眼的昆虫慢慢占领地球上大部分角落，从灭绝后单调稀少的昆虫化石，到中晚三叠世昆虫的大量出现，此后它们成为了天空中最多的生物，而它们的大量出现也为不多久后翼龙、鸟类等的出现提供了食物。

孙艾玲，1978.新疆副肯氏兽的发现.中国科学院古脊椎动物与古人类研究所甲种专刊，第十三号.科学出版社，47-55.