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【全球報(bào)資訊】是誰(shuí),翻開青藏高原地層天書的扉頁(yè)?

時(shí)間:2023-01-27 16:36:03    來(lái)源:科普中國(guó)網(wǎng)    

何物巖上作圖畫?恰如天書留世間。

青藏高原的地層,是一本讀不完的天書。那里幅員遼闊,群山聳立,地殼運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈,海陸變遷頻繁,填海造陸只需短短數(shù)千萬(wàn)年。8000萬(wàn)年前,這塊今日被稱為“世界屋脊”的內(nèi)陸高原仍是一片海洋,各種遠(yuǎn)古生物在其中繁衍生息,留下了無(wú)數(shù)的生命遺跡。這些遺跡埋藏在海底,在漫長(zhǎng)的歷史變遷中化為化石,鐫刻在青藏海底的層巖巨淵中,又隨著地殼運(yùn)動(dòng)造就的群山峻嶺,變?yōu)橄柴R拉雅山上的一塊小小化石。


(資料圖片)

壯美的青藏高原,群山之間蘊(yùn)藏著無(wú)數(shù)的古生物資源。圖片來(lái)源:Britannica

青藏高原是世界上地層發(fā)育最全的地區(qū)之一。自古至今,日積月累的各時(shí)代近40000米總厚的高原地層分布在高聳的山脈之中,古生物遺跡的沉積記錄既完整又齊全,是研究全球生物演化歷史難得的地區(qū)之一。然而,受到高寒缺氧的限制,青藏的科考事業(yè)十分艱難。直至20世紀(jì)80年代,青藏高原的古生物工作程度還很低,大片區(qū)域的研究還是一片空白,較系統(tǒng)、較詳細(xì)的地層研究更是少之又少。

但惡劣的環(huán)境絲毫沒(méi)有動(dòng)搖中國(guó)古生物人的斗志。近些年來(lái),一批又一批的科考人接力前往青藏,開展對(duì)青藏地質(zhì)和古生物的考察。他們頭頂天山鵝毛雪,面對(duì)戈壁大風(fēng)沙,前輩在西藏科考的文獻(xiàn),便是他們的地圖;手里的一把地質(zhì)錘,則是他們的武器。在一代代人的努力下,青藏化石天書的早期生命之頁(yè)——全吉山地區(qū)的埃迪卡拉生物群,終于被中科院南京古生物研究所的學(xué)者翻開。

一路向山,燈影闌珊

1947年,在澳大利亞南部的埃迪卡拉山區(qū)元古宙地層頂部,發(fā)現(xiàn)了一個(gè)含有大量軟體動(dòng)物化石的地層。此動(dòng)物群包括可能的腔腸動(dòng)物、環(huán)節(jié)動(dòng)物、節(jié)肢動(dòng)物,以及一些早已滅絕的神秘生物,被命名為埃迪卡拉生物群。它們體型獨(dú)特,無(wú)口無(wú)腸,身軀扁平,不會(huì)移動(dòng),體型多呈盤狀、管狀和葉片狀。這些動(dòng)物是迄今已知最早的復(fù)雜多細(xì)胞生物,向我們展示了寒武紀(jì)生命大爆發(fā)之前地球生物的原始模樣,對(duì)理解早期動(dòng)物演化和古地理具有重大意義。

狄更遜水母,埃迪卡拉生物群最有代表性的動(dòng)物。圖片來(lái)源:Wikipedia

在那之后,在全球很多地區(qū)都發(fā)現(xiàn)了類似的生物和近似種類。而在中國(guó),李四光、趙亞曾早在1924年就命名了相當(dāng)于埃迪卡拉紀(jì)的地層,并于1963年正式定名為 “燈影組”,年代在 5.5~5.39億年前的埃迪卡拉紀(jì)晚期。

“燈影組”得名于湖北宜昌縣境內(nèi)長(zhǎng)江的燈影峽。2000年起,中科院南京古生物研究所前寒武紀(jì)課題組在湖北三峽地區(qū)進(jìn)行了長(zhǎng)期的工作。在野外地質(zhì)勘查時(shí),學(xué)者們注意到有些農(nóng)戶的屋頂蓋著從埃迪卡拉紀(jì)地層中挖取的薄石板;在征求房主們的同意后,他們便上房研究,沒(méi)想到真的有了發(fā)現(xiàn):大量的遺跡化石躺在瓦片中,似乎正等待著他們的到來(lái)。

湖北宜昌的燈影峽,風(fēng)景秀麗。圖片來(lái)源:隨意窩

之后的2011年,周傳明、陳哲、王偉和關(guān)成國(guó)再一次來(lái)到這里。當(dāng)他們走到一家農(nóng)家小院時(shí),發(fā)現(xiàn)農(nóng)民正在更換新瓦,從屋頂換下來(lái)的石板擺放在地上。科學(xué)家們立刻興奮起來(lái),熟練地開始了調(diào)查。功夫不負(fù)有心人,石板中就保存著埃迪卡拉生物的化石;在之后的幾年中,他們?cè)谠摰貐^(qū)又陸陸續(xù)續(xù)發(fā)現(xiàn)了400多塊埃迪卡拉化石,包括十多個(gè)類群:典型的埃迪卡拉化石(Hiemalora、Pteridinium, Rangea和 Charniodiscus,以及一些從未在世界其他地方發(fā)現(xiàn)的新物種,如中空的,由一個(gè)個(gè)圓環(huán)堆疊而成的管狀化石, “霧河管”,以及夷陵蟲和只有一塊化石的燈影恰尼蟲(Paracharnia dengyingensis)。

典型的埃迪卡拉生物夷陵蟲。圖片來(lái)源:nature

燈影恰尼蟲的化石。圖片來(lái)源:參考文獻(xiàn)[4]

“燈影組”一直分布到黔中、滇東、陜南、川西。在那之后,中國(guó)科學(xué)家一路向西,漫步遺塵。從貴州、川西再向西走,便到了遼闊的青藏高原,對(duì)青藏埃迪卡拉紀(jì)的探索也宣告開始。

蟲名恰尼,定時(shí)靠你

2020年7月,中科院南京古生物研究所早期生命研究團(tuán)隊(duì)與北京大學(xué)、成都理工大學(xué)的科研人員合作前往青藏高原進(jìn)行考察。這次科考有著新面孔:龐科,歐陽(yáng)晴、郎咸國(guó)等人,也有陳哲和周傳明等老熟人。他們于柴達(dá)木板塊北緣的全吉山地區(qū)發(fā)現(xiàn)了典型的**埃迪卡拉生物群化石。**這是繼湖北三峽地區(qū)之后,在中國(guó)發(fā)現(xiàn)的第二個(gè)埃迪卡拉生物群化石產(chǎn)地,也是迄今在青藏高原發(fā)現(xiàn)的最古老的化石生物群。

這些在皺節(jié)山組新發(fā)現(xiàn)的埃迪卡拉化石以恰尼蟲(Charnia)為代表。恰尼蟲是埃迪卡拉紀(jì)晚期固著生長(zhǎng)于海底的葉狀體生物,具有葉片狀外形,沒(méi)有口,也沒(méi)有消化和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),推測(cè)是以水中游離的營(yíng)養(yǎng)成分為食。盡管恰尼蟲的外觀像蕨類植物,但因?yàn)樗霎a(chǎn)于無(wú)光照抵達(dá)的深水環(huán)境下的沉積物中,因此它一定是動(dòng)物,而不是營(yíng)光合作用的植物。

恰尼蟲的3D復(fù)原圖。圖片來(lái)源:Free 3D

恰尼蟲的發(fā)現(xiàn)具有重大的意義,它是第一個(gè)被承認(rèn)的前寒武紀(jì)復(fù)雜宏體生物化石,也是埃迪卡拉生物群中最典型的化石之一,因此,它的發(fā)現(xiàn)意味著柴達(dá)木板塊曾經(jīng)生活著埃迪卡拉生物,并可根據(jù)恰尼蟲的生存時(shí)間——距今約5.74-5.4億年前,來(lái)初步判定地層的年代。

皺節(jié)山組發(fā)現(xiàn)的恰尼蟲化石。圖片來(lái)源:參考文獻(xiàn)[7]

跡名陜西,借石定地

另外,在皺節(jié)山組發(fā)現(xiàn)了數(shù)量更為豐富的陜西跡(Shaanxilithes)化石,超過(guò)600個(gè)。陜西跡是一種具有密集排列橫紋的條帶狀化石,“橫紋”的間距通常在0.34mm,總長(zhǎng)度范圍在2~3cm,寬度范圍為1~5mm。陜西跡的所屬類群和形態(tài)尚不完全清楚,但中國(guó)科學(xué)家王欣依據(jù)7個(gè)化石產(chǎn)地的資料以及大量的化石證據(jù),將它的三維形態(tài)復(fù)原為由一系列套杯結(jié)構(gòu)形成的內(nèi)管和具有塑性(具褶皺)的薄膜狀外管共同組成的“管中管”結(jié)構(gòu),較為可信地還原了它的生存狀態(tài)。

套管狀的陜西跡復(fù)原,應(yīng)沒(méi)有復(fù)原軟體部分而只體現(xiàn)了硬質(zhì)殼體。

圖片來(lái)源:參考文獻(xiàn)[6]

它的外管原始成分可能為柔軟的有機(jī)質(zhì),具有一定的塑性,起到包裹并固定內(nèi)管的作用;內(nèi)管成分可能是硬度稍大的幾丁質(zhì),起到支撐、保護(hù)中心空腔的作用。同時(shí),王欣根據(jù)研究提出,陜西跡與現(xiàn)生深海管狀蠕蟲類在形態(tài)上具有極高的相似性,并傾向于將陜西跡分類于環(huán)節(jié)動(dòng)物多毛綱,是生存于淺海環(huán)境中,管體始端插入泥質(zhì)或者砂質(zhì)基底中營(yíng)固著底棲生活的“埃迪卡拉紀(jì)管蟲”。

研究員在皺節(jié)山發(fā)現(xiàn)的陜西跡化石。圖片來(lái)源:參考文獻(xiàn)[7]

現(xiàn)代的多毛綱管蟲。圖片來(lái)源:YouTube

陜西跡最早報(bào)道于陜南寧強(qiáng)地區(qū)的晚埃迪卡拉紀(jì)燈影組,代表接近正常海洋環(huán)境的地層;在后來(lái),陜西跡被普遍發(fā)現(xiàn)在距今5.5~5.39億年的地層中,包括華南、華北、印度、西伯利亞和納米比亞,成為晚埃迪卡拉紀(jì)地層劃分和對(duì)比的潛在標(biāo)準(zhǔn)化石。

天書已鑄,人敢來(lái)翻

恰尼蟲和陜西跡在皺節(jié)山組的共同出現(xiàn),說(shuō)明這個(gè)地區(qū)的時(shí)代很可能是距今5.5-5.39億年前,與湖北地區(qū)的埃迪卡拉紀(jì)燈影組處于同時(shí)期;同時(shí),科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)皺節(jié)山組的地層與指示寒冷冰凍氣候的紅鐵溝組冰磧巖緊密相連。冰磧巖是由冰川直接堆積而形成的巖石,它們的出現(xiàn)說(shuō)明在當(dāng)時(shí)的柴達(dá)木盆地有冰川和寒冷氣候活動(dòng)。因此,研究員們推測(cè)埃迪卡拉紀(jì)的柴達(dá)木盆地可能位于溫帶或寒帶,而非一貫認(rèn)為的熱帶地區(qū)。

冰磧巖是冰川直接堆積而形成的,或是冰川和冰川海洋作用形成的巖石。

圖片來(lái)源:AGU Blogosphere

除此以外,科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)了另外一個(gè)微妙的聯(lián)系。皺節(jié)山的地段產(chǎn)出陜西跡化石,而同時(shí)代的華北地層西緣和南緣也產(chǎn)出陜西跡化石;正巧的是,這兩處的地層都由冰磧巖和砂巖組成,表明柴達(dá)木板塊在當(dāng)時(shí)可能位于華北板塊附近,估量了青藏高原的這個(gè)板塊在埃迪卡拉紀(jì)的地理位置。

由此,青藏地層天書的扉頁(yè)被中國(guó)的青年古生物學(xué)家翻開。雖然在以后,隨著新的探索,現(xiàn)在的這篇“扉頁(yè)“可能會(huì)成為第二頁(yè)、第三頁(yè),但并無(wú)妨這次探索為青藏地層天書關(guān)于早期生命的化石記錄增添了濃重的一筆。這本天書,以及日后編撰的青藏地質(zhì)書籍,可以增加一句——“距今5.5~5.39億年前,在多細(xì)胞生物開始輻射的埃迪卡拉紀(jì),青藏高原柴達(dá)木板塊曾位于溫寒帶,是一片接近華北板塊的淺海。”

參考文獻(xiàn):

[1]魏振聲,譚岳巖. 西藏地層概況[J]. 青藏高原地質(zhì)文集,1983(05):1-38.

[2]華洪,蔡耀平,閔筱,柴姝,代喬坤. 埃迪卡拉紀(jì)末期管狀動(dòng)物的“大輻射”[J]. 西北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2020,50(02):141-174.

[3]房瑞森,梁悅,華洪,張志飛. 埃迪卡拉紀(jì)晚期疑難化石Shaanxilithes在云南會(huì)澤朱家箐剖面的首現(xiàn)及其意義[J]. 古生物學(xué)報(bào),2021,60(01):25-41.

[4]劉許生. 全球唯一燈影恰尼蟲[J]. 國(guó)土資源導(dǎo)刊,2012,9(06):75-76.

[5]丁啟秀,陳憶元. 湖北峽東地區(qū)震旦紀(jì)軟軀體后生動(dòng)物化石的發(fā)現(xiàn)及其意義[J].地球科學(xué),1981(02):53-57+276.

[6]Wang X, Zhang X, Zhang Y, et al. New materials reveal Shaanxilithes as a Cloudina-like organism of the late Ediacaran[J]. Precambrian Research, 2021, 362: 106277.

[7]Pang K, Wu C, Sun Y, et al. New Ediacara-type fossils and late Ediacaran stratigraphy from the northern Qaidam Basin (China): Paleogeographic implications[J]. Geology, 2021.

標(biāo)簽: 青藏高原 參考文獻(xiàn)

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