最南端的热河生物群——记衢州石柱岭野外化石采集

黄子健

热河生物群的分布区最南可以到什么地方？能到浙江吗？与辽西等地的典型热河生物群有区别吗？带着这样的疑问，我们一行六人在2023年1月前往浙江省衢州市南的石柱岭进行了一次印象深刻的野外化石采集之旅。

2022年以来，我们一直在为建设中的常山“金钉子”地质博物馆采集各个时代的古生物化石。由于要求采集的是浙江省内特别是浙西地区的古生物化石，因此我在李文杰老师的带领下已经到衢州地区开展了多次野外采集工作，采集了一大批古生代不同时期的精美化石，包括笔石、腕足动物、三叶虫、鹦鹉螺、珊瑚等，还有一些要用显微镜才能看到的䗴和牙形刺等，这些化石清晰地反映出当时浙西地区处于一片汪洋中，海底和海水在不同时期蕴育着各式各样的生物群落，令人叹为观止。当我听说这里还有中生代恐龙化石和丰富的其他陆地古生物化石时，就想着一定要去化石原产地一探究竟。

石柱岭风景

关于此次调查的背景信息

在地质学家眼中，浙江省衢州市是一座享誉世界的地质宝库。凭借该地区连续发育的地层和丰富的化石，中国第一枚“金钉子”（全球年代地层界线层型剖面和点位）于1997年被确立在常山县的黄泥塘剖面，它定义了奥陶系达瑞威尔阶的开始。相关工作由中国科学院南京地质古生物研究所陈旭院士带领的国际研究团队完成。为进一步保护该地区宝贵的地质资源并向大众普及科学知识，当地政府在“金钉子”景区内着手建设一座“常山金钉子地质博物馆”。馆内将详细介绍黄泥塘“金钉子”的确立过程和老一辈地质学家们的奋斗精神，并展出浙西地区各个时代的一系列代表性化石。

前人对浙西地区古生代的古生物面貌研究较为成熟，但对该地区中生代的化石记录研究较少。在大约2.52～0.66亿年前的中生代时期，浙江西部已经从古生代的海洋环境变为了陆地，那时候火山活动十分频繁，气候温暖，大量的河流和山间湖盆逐渐形成，这样的沉积环境很有可能保存有陆相动植物化石。为了找寻它们，我们在资料调研后了解到，衢州市石柱岭剖面九里坪组沉积岩夹层中产有大量三尾拟蜉蝣（Ephemeropsis trisetalis）化石，这是一种生活在早白垩世的大型水生昆虫，其尾部有着三根标志性的细长尾丝。根据剖面资料，此类沉积岩夹层出现在酸性火山岩之中，共有3～4层，每层厚度一般在4～8m，最大厚度在20～30m。此处的三尾拟蜉蝣化石个体一般长3～4cm，宽0.7～1.0cm，两侧发育七对肋刺、尾部三根须形态清晰。

热河生物群以数量众多且保存精美的多门类中生代动植物化石闻名于世，其中最具代表性的是戴氏狼鳍鱼（Lycoptera davidi）、三尾拟蜉蝣和东方叶肢介（Eosestheriasp.）。三尾拟蜉蝣作为该生物群的重要代表之一，它的发现是否意味着热河生物群中其他生物化石也可能保存在石柱岭地区？这些化石和我们所熟知的产于我国东北地区的热河生物群的化石门类有何异同？为探寻这些问题的答案，协助常山“金钉子”地质博物馆布展的研究人员组织了一支队伍前往石柱岭，采集相关化石标本。我们队伍成员包括来自中国科学院南京地质古生物研究所的张元动研究员、李文杰博士和武学进、王华清两名研究生，以及来自中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的郭建崴老师。

中国第一枚“金钉子”层型剖面和点位（郭建崴摄）

上午的探索

从衢州市区向东南方向就进入大洲镇，镇的东南部就是我们要去的大竹海森林公园。大竹海森林公园占地非常大，放眼望去莽莽苍苍，一片片竹海连绵起伏，我们要找的化石点就隐藏在其中，看来不容易找。车子绕着蜿蜒的山路缓缓往上开，到达预计的剖面点“龙宫”附近后，我们四处观察，发现本应是目标地层的地方竟然修起了一栋建筑。无奈下，我们只好分成两个小队去附近碰碰运气。虽然正值冬天，浙西山里的植被也十分茂密，山体被绿叶所包围，生机勃勃，一点不见冬日肃杀的气息。气候凉爽，微风阵阵，山里的空气带着树叶的清新，地面铺满柔软的落叶，走上去在吱吱作响。不过地上四处都有枯枝，有些地方还需使用工具劈开带刺的灌木才能前进。这里地层出露较差，少数裸露在外的岩石也受到了风化，我们得沿着剖面走才能查看岩层具体情况。

作为一名刚刚入行的本科生，我一开始并不清楚老师是如何确认哪些地层是可能产化石的，只见他们可以很熟练地甄别目标地层，有时对一块岩石用地质锤耐心地劈开和观察，有时只快速看两眼便走向下一处岩石露头，并留下一句：这块不行，是火成岩。我和几位同学不解其中味，上去追问，于是李老师给我们做了简单的解释：眼前这些红色的、含有大量矿物结晶的岩石，是一种火成岩，是岩浆作用形成的；而我们要找的岩层是沉积岩，根据资料来看，是薄层的黑色泥岩，所以看到岩石的颜色和内部结构就可以快速做出判断。手持地质锤，郭老师一马当先，在前面开辟出一条道路，小队剩下的人紧随其后。在山野中披荆斩棘一段时间，我们终于在一处斜坡上找到了一套黑色泥岩层，李老师敲开一块石头发现里面有植物碎片化石，看来可能找到了目标地层！

上图：三尾拟蜉蝣化石；下图：植物化石

随后我们马上开始挖掘，抡起地质锤，叮叮咣咣敲起石头来，不一会儿，我就在新敲开的岩石层面上发现了端倪。“这些是什么化石？看起来好像有一对翅膀，难道就是三尾拟蜉蝣？”我说着便赶紧把化石拿给李老师看，端详一阵后，他觉得这些是植物化石的碎片，因为被凿开的面上有较典型的植物脉络结构，还有很厚的碳化物质残留，这些特征可以容易地与昆虫翅膀化石进行区分。可惜的是，这个点位的化石很少，只集中在一小片区域，采集了一个上午后，除了几块残破的植物茎干化石外，我们没有更多收获。中途我还不小心摔了一跤崴到了脚，幸好不甚严重，不然总不好在工作还未开始便告病假。

中午时两队汇合，得知他们也没有什么收获，于是准备下山去吃饭。常山司机师傅带了些自家的特产水果胡柚，来给我们品尝。剥开胡柚外皮，露出里面的果肉，像橘子一样。这样剥开直接吃口感会略苦，但若细心些将果肉表面的橘络撕掉，苦味就会消失。果肉本身的味道酸酸甜甜，吃下去后感觉被新冠病毒折磨多日的喉咙舒服了许多。

转折点

坐车沿着山路下山时，我们的汽车经过一块立在路边的金属牌子，武学进瞥见这块牌子时突然意识到，它也许就是我们要找的地点！我们立刻请司机停车，下车查看，上面标着“浙江省重要地质遗迹——衢江石柱岭三尾类蜉游化石产地”，真是踏破铁鞋无觅处，得来全不费工夫！下车后大家在标志牌附近的碎石中很容易就找到了三尾拟蜉蝣化石的碎片，于是赶紧拿出工具准备采集。地层岩性偏软，受风化程度较高，我们需要先用铁锹把露头表面的泥土去除，再在下面的沉积岩层中寻找化石。原本黑色的泥岩在经历风化作用后变成了土黄色，大部分裂成极小的碎块，在其中难觅完整化石的踪影。而且大量的竹鞭长入了岩石中，阻碍着我们的挖掘。尖头的铁锹发挥了作用，我们靠它采出了许多稍大块的原石。大家用地质锤将挖掘出来的原石沿层面逐个劈开，终于陆陆续续地发现了较完整的化石，其中包括三尾拟蜉蝣、东方叶肢介和各类植物化石。此点位的化石品质极高，从巴掌大的石块中常常能敲出来十分精美的标本。武学进学长很幸运地采到了几块近乎完美的植物化石，茎、叶形态十分清晰，后被相关专家鉴定为李氏柏型枝（Cupressinocladus lii）。

他的幸运发现激发了我们所有人的采集热情，大家连续挖了几个小时都不愿休息。现场不时传来阵阵惊呼：“哇这块化石好！”，“嘿，我这里有个方天画戟！”……“方天画戟”是对三尾拟蜉蝣尾部的独特形态的戏称。我们互相分享着各自采到的精美标本，边看边大声赞叹。我也有幸采到几块比较清晰的三尾拟蜉蝣化石和东方叶肢介化石，心中满是喜悦。亲手挖掘化石的感觉，就像年轻人玩开盲盒游戏，敲石头之前你不知道会得到什么宝贝，敲开一看，可能是什么也没有，也可能是一块从未见过的完整化石标本。

完成采集后，我们用报纸、棉花和纸巾包裹化石，将这些化石保存好带回去。我们根据采集层位和化石门类（植物、三尾拟蜉蝣、东方叶肢介）进行了粗略分类，然后将这些标本进行编号和记录。回顾今天采到的标本，郭老师表示收获满满，但唯一可惜的是没有发现热河生物群的代表性的脊椎动物——狼鳍鱼。没发现是因为浙江离辽西太遥远，狼鳍鱼游不到这里？还是它们无法适应这里的气候环境？或许惊喜要分几次获得，也许下次来就发现它们了吧？

我们的收获

这次工作最令人惊喜的是，除了三尾拟蜉蝣，我们还找到了热河生物群的另一代表生物——东方叶肢介。东方叶肢介是一种古代水生节肢动物，生活于白垩纪的湖泊中，叶肢介这一生物类群往往具有分布范围广、多样性高、演化迅速等特点，使得其化石对于陆相地层对比、年代卡定和古生态重建具有重要意义，常常是地质学者对陆相地层研究的重点对象之一。

本次采集的化石均产于暗色泥质岩中，这种岩石指示其沉积环境为低能、宁静的水体；通过调研文献，我们得知现代叶肢介和化石叶肢介体积都比较小，壳薄，游速慢，往往适合生活在静水或缓慢流动的浅水环境中。同时，我们在此处还发现了大量保存完整的陆生植物化石——假拟节柏和坚叶杉。这些发现告诉我们，含化石的这套地层在远古时期可能曾是一处小型湖泊。而我们又知道化石出露在九里坪组流纹岩夹层中，因而判断：这处出现化石的区域在早白垩世是火山间歇期湖泊，火山喷发产生的火山碎屑岩或熔岩覆盖了这片区域，湖泊中的生物经快速埋藏压实和矿物交代后，形成了化石。

张元动老师仔细观察化石（郭建崴摄）

近年来，在辽西地区已经发现了许多早白垩世的珍稀化石，如带羽毛的恐龙、原始鸟类和原始哺乳动物等，因此热河生物群的研究热点地区一直在辽西一带，而少有学者系统研究浙江等南方地区的热河生物群。前人提出热河生物群在演化后期扩张到了我国东南沿海地区，所以通过对浙江地区相关地层的研究，可以进一步了解热河生物群是在何时延伸至东南沿海地区的，它们的生物面貌特征是如何演化的，以及在相关生命演化事件中地球生态系统变迁和地质事件所扮演的角色等一系列科学问题。答案在地层这本书中，等着我们去发现。