武汉市古生物化石资源特征与保护开发建议

苑金玲， 李 琦， 王 镝， 赵 璧， 刘述德， 周冰洋， 刘汉生， 刘鸿飞

(1.湖北省地质科学研究院，湖北 武汉 430034; 2.湖北省自然资源厅，湖北 武汉 430071)

古生物化石是指地质历史时期形成并赋存于地层中的动物和植物的实体化石及其遗迹化石，是地球发展历史的见证，是研究生物演化、古生态、古地理、古环境等的科学依据[1-2]。中国高度重视古生物化石的保护和管理，2010年颁布了《古生物化石保护条例》(国务院令第580号)，并陆续建成了一批以古生物化石为特色的自然保护区、地质公园、国家级古生物化石产地、地质文化村、研学旅行路线[3-4]，它们成为独特的地质旅游资源，在讲好地球故事、传播地球科学知识中扮演着重要角色，在促进地方经济社会发展、生态文明建设、美丽乡村建设中发挥着重要作用。

武汉是中国中部中心城市，也是长江流域经济带重要的特大型城市，在经济、科技、商贸、文化等领域具有重大战略地位。区内含有鱼化石群、化石木群、古人类等丰富的古生物化石资源[5-7]，它们见证了武汉市沧海桑田的历史变迁，具有重要的地质文化内涵，在促进武汉城市建设和增强武汉自然文化魅力等方面具有重要意义。这些宝贵的古生物化石能在城市建设高速发展的现代化进程中保留下来实属难得，应该给予高度重视并合理的保护与开发。本文首次对武汉市古生物化石资源进行系统地梳理，基本查明古生物化石资源类型、分布、赋存地层及现状，全面分析它们的科学研究、科学普及价值，并以古生物化石保护为前提，对武汉市古生物化石资源的开发提出建议，为武汉市古生物化石资源保护与开发提供参考。

1 武汉市古生物化石调查研究的历史

有关武汉市古生物化石调查研究可追溯至20世纪40年代，最早由高振西等人在武昌蛇山发现了鱼化石[8]。1957年，潘江[8]正式将武汉鱼化石命名为中华棘鱼，其代表了湖北脊椎动物化石研究乃至中国志留纪鱼化石研究的开始。之后30年，又相继在凤凰山、锅顶山等地发现更多的古生物化石标本[9-12]，其中锅顶山汉阳鱼动物群的发现[10]，对学界将鱼类出现时代推前至志留纪有着重要的作用。1983年，陈公信[7]对新洲旧街发现的龟化石进行了研究，其填补了湖北龟鳖类化石的空白。1984年，齐国凡等人在新洲阳逻一带发现化石木群[6]，随后20多年里，学者们对阳逻地区的化石木群开展了分类学、地层学、年代学等方面的研究[13-15]，填补了中国新生代被子植物化石木群的空白,为长江中下游地质、地理、古气候、古环境等方面研究提供了新材料。1997年，毛凑元在纱帽山发现一件完整的人类头盖骨化石，经中国科学院多位专家鉴定，命名为“汉阳人”，这是在湖北省首次发现的更新世晚期人类头骨化石[16-17]。近年来，纵瑞文等人在武汉锅顶山、铁箕山、梨山、古姆山等多地发现丰富的鱼类、三叶虫、腕足、珊瑚等化石标本，尤其是在鱼化石分类学研究方面增添了武汉鱼化石新类型，在志留系地层划分对比方面提出了新见解[5，18-21]。这些古生物化石调查研究成果不断增加武汉化石新材料，刷新着化石研究的新认识。

2 武汉古生物化石资源特征

通过系统收集整理前人资料，结合实地调查，共筛选出武汉市古生物化石产地19处(表1)，并对其进行归纳分析，将武汉市古生物化石资源特征概括为以下两个方面。

表1 武汉市古生物化石产地一览表

2.1 化石产地受地形控制，空间分布规律明显

武汉市位于鄂东北大别山和鄂东南幕阜山之间，处于江汉平原的东部，整体地形为北高南低，以山丘和平原相间的波状起伏地形为主。市内低山、丘陵达466座，它们大致为EW走向，形成南北两列山丘。北列自西向东为吴家山、扁担山、仙女山、锅顶山、龟山、蛇山、洪山、珞珈山、南望山、喻家山、马鞍山、九峰山、长岭山、古姆山等，南列自西向东为九真山、伏牛山、军山、八分山、花山、龙泉山等。南北两列山丘形成了武汉城市的地理骨架和脉络，在武汉城市文明发展演化历程中发挥着重要支撑作用。武汉市古生物化石主要赋存于志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、侏罗系地层中，这些地层沿近EW走向的南北两列山丘呈带状展布。因此，武汉市化石产地受地形及地层分布控制，空间分布规律明显，构成武汉独特的化石风景线(图1)。

图1 武汉市化石产地分布图

2.2 化石资源丰富，保护开发价值高

武汉市古生物化石资源丰富，从化石类型看，主要包括古植物、鱼类、爬行类、古人类、遗迹化石以及以三叶虫、腕足、双壳、腹足、珊瑚、苔藓虫为代表的无脊椎动物化石等十多个门类；从年代来看，发现的化石时代有志留纪、泥盆纪、二叠纪、侏罗纪、古近纪、第四纪，以志留系化石群、阳逻化石木群最为典型，化石保存完整、密度大、丰度高。

按照《古生物化石产地调查技术要求(征求意见稿)》(内部资料)中化石产地评价定级标准，以科学性、稀有性、完整性、保存程度、可保护性五方面为评价因子，将化石产地分为Ⅰ级(世界级)、Ⅱ级(国家级)、Ⅲ级(省级)及Ⅳ级(省级以下)四个等级。通过综合分析，武汉市19处化石产地划分为Ⅱ级(国家级)4处、Ⅲ级(省级)5处、Ⅳ级(省级以下)10处。其中锅顶山、古姆山、黄金塘是汉阳鱼、中华棘鱼、洪山鱼、江夏鱼的首发地和命名地，共计发现鱼化石6属12种，在全国甚至世界早期鱼类演化研究领域具有深远的影响，且化石丰度高、可保护性强，是国内少有的志留系鱼化石产地，为Ⅱ级化石产地；阳逻发现化石木200余件，填补了中国新生代被子植物化石群研究的空白，对长江中下游古地理、古气候、古环境演化研究具有重要作用，科研、科普价值高，化石数量大、类型多、保存完整、可保护性高，是国内较为少见的木化石产地，定为Ⅱ级化石产地；伏牛山、铁箕山、梨山产无脊椎及鱼类化石，尤其是无脊椎动物化石丰度高、规模大，具有区域地层对比意义，但保存不够完整，可保护性差，具有一定的科普价值，为Ⅲ级化石产地；新洲旧街、纱帽山分别是新洲安徽龟、“汉阳人”的发现地，在省内龟鳖类及古人类研究中具有重要意义，化石相对完整，但考虑到化石产出的地层、环境信息缺失，定为Ⅲ级化石产地；其他化石产地产出的是一般保护化石，化石丰度相对较低，保存的完整性一般，但能反映武汉市的地质事件和主要古生物化石产地特征，具有一定的科研潜力及科普价值，为Ⅳ级化石产地。

3 武汉典型古生物化石概述

目前古生物化石的开发利用价值还处于初始阶段，社会公众对化石的认知更多的还是其科学研究价值及科普价值。下面主要介绍武汉市重点古生物化石及化石群，概括典型古生物化石特征，总结其科研、科普意义，从而为武汉市古生物化石保护开发提供思路。

3.1 武汉鱼化石群

武汉鱼化石主要产于锅顶山、蛇山、凤凰山一带，且距今4.3亿年左右的志留系兰多维列统坟头组黄绿色粉砂岩中。20世纪50—90年代，潘江等人对武汉鱼化石进行了研究和报道[10-12,22-23]，新建了无颌鱼类汉阳鱼属锅顶山汉阳鱼、锅顶山汉阳鱼相似种，有颌鱼类中华棘鱼属三角形中华棘鱼、畈村中华棘鱼、武昌中华棘鱼和新中华棘鱼属平刺新中华棘鱼，其中中华棘鱼的发现被认为是中国早期脊椎动物化石研究的开始[24]。锅顶山汉阳鱼作为当时最古老的脊椎动物化石，对将“鱼类时代”推前至志留纪有着重要作用。近年来，纵瑞文等人在铁箕山、梨山、黄金塘、古姆山更多区域发现巴楚塔里木棘鱼、山门始中华棘鱼等鱼类化石，建立了洪山鱼属意外洪山鱼种和江夏鱼属后刺江夏鱼新属种，不断扩大着鱼类化石新类型[5,18-21]。武汉鱼化石群的科研和科普意义可概况为三个方面：①到目前为止武汉地区发现无颌鱼、有颌鱼共计6属12种(图2-a)，是研究中国鱼类化石的重要地区，在鱼类分化、硬骨鱼类的起源等研究中具有重要意义；②鱼类化石的新发现为湖北志留系地层重新划分及比对提供了新证据；③鱼类化石及伴生化石的发现，对研究志留纪时期生物事件及讲述武汉地区沧海桑田的地质历史巨变提供了证据。

a.武汉鱼化石群[5]；b.志留系无脊椎动物化石[21]；c.二叠系腕足化石；d.阳逻化石木；e.“汉阳人”化石；f.新洲安徽龟化石[7]

3.2 武汉志留系坟头组化石群

武汉志留系主要呈近EW走向分布于米粮山、洪山、喻家山、蚂蚁峰及磨山一带，上志留统地层缺失，地表出露地层为中志留统坟头组[21,25-26]，仅在武汉东部梨山、古姆山、官塘井一带出露下部清水组地层[18]。在坟头组地层中可见三叶虫、腕足、双壳、头足、腹足、棘皮、珊瑚、苔藓虫、喙壳、板足鲎、鱼类、遗迹等多门类化石(图2-b、图2-c)[18，20-21，27]，尤其是铁箕山、伏牛山化石类型多样、数量丰富、规模较大、交通便利，是武汉市民热衷的“寻宝”之地。其地学科普意义在于三个方面：①普及古生物化石相关的科学文化知识，了解化石文化；②讲述三叶虫、腕足、双壳、头足、腹足、棘皮等化石的特征及地学意义；③这些海相化石的出现，代表了武汉曾是汪洋大海，对探讨武汉4.3亿年前的地质环境具有重要意义。

3.3 阳逻化石木群

齐国凡等人在进行地质调查时，先后在武汉阳逻香炉山、半边山、青松山等地发现大量以阔叶树为主、针叶树为辅的混合林植被类型化石木[28]，引起学术界的高度关注，开启了阳逻化石木群乃至中国被子植物木化石的研究工作。阳逻化石木群主要保存于倒水河下游、长江北岸的Ⅲ级阶地上部洪冲积相阳逻组砾石层内[15]，可能是由大别山南麓经滠水搬运而来[29]。自发现以来，共挖掘采集标本200多件，鉴定出有12科13属20种植物,其中被子植物9科9属15种,裸子植物3科4属5种[30]，是中国发现树种最多的化石木群(图2-d)。它们生长于低纬度热带—亚热带炎热潮湿气候环境中，与现今武汉地区相比,年平均气温高约4～10℃,年平均降雨量多约800～1 000 mm，类似现今海南岛的气候。在阳逻化石木群形成时代方面，齐国凡等[6]通过分析化石木埋藏特征，认为阳逻砾石层与化石木是同时沉积的，并对比国内外新近纪植物群化石，认为其形成时代为新近纪；黄宁生等[31]在阳逻砾石层曾获得(933.38±186.67) ka和(928±74.3) ka的热释光年龄，但考虑到热释光测年的测量范围为0.1～300 ka，梅惠等[14]采用ESR法获得阳逻砾石层下部和上部的年龄分别为1.78 Ma、1.12 Ma，基本确定了阳逻化石木群的形成时代为更新世早期；田望学等[32]研究认为，阳逻砾石层分上下两部分，分属上新世统广华寺组和下更新统阳逻组。综上所述，阳逻化石木群科研和科普意义可概况为两个方面：①是中国首次发现的被子植物化石木群，其类型丰富，在古植物分类学研究中具有十分重要的意义；②其生态学和古环境研究为开展武汉乃至长江流域古气候、古地理变迁及古植被演化等方面研究提供了论据。

3.4 “汉阳人”化石

“汉阳人”化石是由民间奇石收藏爱好者毛凑元于纱帽山长江边发现的古人类头骨化石[17]，标本保存有额骨和左右顶骨(图2-e)。根据颅内特征，推测个体年龄为25～35岁之间。根据额结节和顶结节特征，推测可能为女性。李天元[17]认为“汉阳人”前额隆起、颅顶高隆，其特征介于北京人和现代人之间，可能与四川资阳人、北京山顶洞人时代相当，属晚期智人，据此推测它的地质时代为距今1万～5万年。由于发现地纱帽山原属汉阳县所辖，该化石被命名为“汉阳人”。其关键的科学和科普意义可概况为两个方面：①在“汉阳人”发现以前，距今3 500～3 200年前的商代中晚期盘龙城遗址是武汉市最早的人类生活遗址，“汉阳人”的发现则把武汉历史文化名城的历史向前推进了1万年，改变了武汉人类历史；②湖北共发现古人类化石产地7处，建始龙骨坡、郧县学堂梁子、郧县梅铺、郧西白龙洞发现的是直立人化石[33-36]，长阳钟家湾发现的是早期智人化石，武汉纱帽山、郧西黄龙洞发现的是晚期智人化石[37]，就人类演化阶段而言，武汉纱帽山“汉阳人”是湖北省首次发现的这一时期人类头骨化石，填补了湖北这一时期古人类科学研究的空白。

3.5 新洲安徽龟化石

新洲安徽龟化石发现于新洲旧街寨岗由红层组成的缓丘小山岗中，在地理位置上隶属于大别山古陆西南侧的新洲盆地。自1974年以来共发现3件龟化石标本，均是由当地人开山造田过程中挖掘出来的。这些龟化石标本可归为大别山东南麓所产的安徽龟属(图2-f)，陈公信[7]将其命名为新洲安徽龟。湖北龟化石发现较少，目前仅发现3种龟鳖类化石，其中新洲安徽龟化石保存较好，另外2种发现于当阳半月景山洋溪组和宜昌艾家镇七里村罗镜滩组，但保存不完全，尚未定名[37]。新洲安徽龟化石科学和科普意义可概况为两方面：①是湖北首次发现和研究的龟鳖类化石标本，增加了龟化石新类型，填补了湖北龟鳖类研究的空白；②通过新洲安徽龟的发现，结合地质特征，提出龟化石所在地层为古新世，为这一地区古新世红层的划分对比提供证据。

4 武汉古生物化石保护开发建议

古生物化石具有重要的科研、科普及美学价值，是宝贵的不可再生的地质遗产[38]，必须遵循“在保护中开发,在开发中保护”的方针对其进行合理保护与开发。武汉市古生物化石产地分布相对零散，多数化石产地保护级别较低，且受到武汉市城市发展建设影响，其保护与开发受到相对限制。

4.1 以保护为基础，开展多元化开发

加强古生物化石保护已在全球范围内取得共识，其保护理念经历了从单一保护到保护开发相协调的演进。自20世纪末提出“以发展地质旅游开发来促进地质遗迹保护，以地质遗迹保护来支持地质旅游开发”以来，自然文化遗产、自然保护区、地质公园、地质遗迹保护区成为地质遗迹保护与地方旅游经济发展行之有效的模式[39]，但其性质仍然侧重于保护。近年来，随着“生态文明”、“乡村振兴”、“美丽中国”、“科学普及”等国家战略的提出，赋予了地质工作新的历史使命，一批以古生物化石为特色的地质文化村(镇)、原地科普场馆、科普旅游研学路线等应运而生，使珍稀古生物化石资源能够更加开放合理地运用，服务于生态文明建设和经济社会发展[40-42]。武汉市应借鉴这些古生物化石发展模式，将武汉市古生物化石文化融入景区、公园等建设中，开展地质文化村(镇)建设，打造科普场馆及经典科普游览路线，探索基于保护视角的城市古生物化石资源多元化开发模式。

4.2 加强科学研究，夯实代表性成果

科学研究成果是深度挖掘古生物化石价值的重要抓手，是古生物化石开发利用的灵魂，应加强开展武汉市古生物化石调查与科学研究工作。武汉是大学之城，拥有古生物研究在内的各方面地质专家，且地勘单位机构健全，有良好的研究环境和人才基础。应充分依托各方面有利条件，加大武汉古生物化石调查研究工作，力争有新的发现和进展，尤其是在志留系地层中开展鱼类化石及伴生化石的专项调查，系统掌握武汉市化石家底。同时开展相关地层、古环境、古地理、生物门类等课题的研究工作，打造经典剖面，探讨生命与环境协同演化事件，从而使各种珍贵化石群落的重要科学内涵得到充分挖掘。另外有关阳逻化石木群研究还存在较多问题，如大量已发现化石尚未鉴定，木化石及同沉积砾石层的时代还存在很大争议，有关古环境的重建还缺乏系统研究，因此应加强阳逻化石木群的综合研究工作，加快对大量化石的鉴定，查明其组合全貌；应用多手段开展时代研究及物源分析；通过化石类型、显微结构及岩石、矿物特征等多指标重建古环境。

4.3 与城市景观融合，打造地质文化载体

古生物化石作为一种独特的地质文化元素，能在城市建设高速发展的现代化进程中保留下来实属难得、稀有而独特。将这些宝贵的地质资源与城市景观建设相融合，打造地质文化载体，是地质工作服务于城市基础建设及生态文明建设的一个新方向。锅顶山作为汉阳鱼的首发地，其出露地层中可见志留系鱼类化石、无脊椎动物化石及泥盆系古植物化石，承载者生命进化、地史环境变迁的历史演化，是保留珍贵自然遗产的重要场所，建议在锅顶山已有公园建设的基础上，以锅顶山汉阳鱼化石产地为核心，开展古生物科普园建设，植入汉阳鱼、洪山鱼、江夏鱼等化石模型，讲述武汉地质历史演化，打造武汉化石王国及典型地质科普类城市公园，建成集休闲观光与科普于一体的地质文化公园示范区。对龟山公园中蕴含的地质资源进行科普解说，建立原地展示馆，打造地质文化氛围，加强民众对地质科学的了解。鉴于伏牛山化石产地已成为武汉市民热衷的寻宝圣地，建议在该地打造化石文化广场，开发化石寻宝小径，科普化石保护、采集等相关知识长廊，同时有规划地开放化石采集点，做到为化石留白。

4.4 注重科学普及，开拓经典研学路线

自从2013年《国民旅游休闲纲要(2013—2020年》(国办发〔2013〕10号)首次提出“逐步推行中小学生研学旅行”以来，国家陆续颁布了众多研学旅行相关政策，研学旅行由此受到社会各界的普遍关注[43-44]。武汉市作为湖北省首批纳入省级研学旅行试点的城市，形成了“五色研学旅行路线”，为研学旅行发展奠定了良好基础[45]。但武汉的地质文化还未在研学旅行中得到充分体现，古生物化石作为城市研学旅行独特而稀有的研学主题，可以打造出独具风格的地质研学课程及精品研学路线。其模式可分为两种：①打造以地质科学为主题的经典研学科考路线，将典型的志留系生物群落、阳逻化石木群等化石产地与反映“大江大湖大武汉”地理演化的重要景观、记载区域地史演化和环境变迁的重要地质点相结合，讲述地球科学相关知识，体验地球生命演化进程及武汉沧海桑田的历史巨变；②将古生物化石元素与“五色研学”的其他主题进行交叉融合，重在探索地球生命演化进程中某个特定阶段的“古生物化石”的故事,讲述武汉的前世今生，扩充研学旅行素材。

5 结语

武汉市古生物化石调查研究可以追溯到20世纪40年代，80年来相继发现了以鱼化石群、化石木群、“汉阳人”化石、新洲安徽龟化石等为代表的大量古生物化石，它们不仅具有重要的地质科学研究价值，而且具有较高的观赏、科普价值，是武汉特有的不可再生的地质资源，也是武汉特大城市建设、生态文明建设中的宝贵财富，在城市发展进程中值得高度保护，同时也非常有必要对其价值进行合理开发。应在重点保护的前提下，开展多元化的开发，不断深化科学研究，提高对武汉古生物化石认知的科学性，打造自然景观与古生物化石相融合的景点，开辟经典研学旅行路线，普及地球科学知识，努力让古生物化石文化成为大武汉的特色、亮点。