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柔软海浪成坚硬石头 市民探索三亿年前“波痕”
来源:金陵晚报     2007-8-6 18:09:00
 
       在连绵起伏的宁镇山脉中,你看到的是美丽的大自然。但是,在中科院南京地质古生物研究所专家的引领下翻山越岭,同样的山间,一路感受到的却是沧海桑田的巨变。

  昨天,第二届化石大会野外考察活动举行,南京市民和化石爱好者们“穿越时光”,从热辣城市回到3亿年前的海洋世界,而一处“波痕”的发现,让所有人感觉到海洋变成陆地的“魔力”。

  背景:“朝圣”南京湖山地区

  昨天上午7点左右,就有化石爱好者们陆续集合在地质古生物所,他们的装备让人好奇,所有人的腰间都悬挂了一个地质锤,热闹场面好似“帮派”聚会。

  他们告诉记者,早就知道去野外采化石要历经艰辛,可是原来所听说的只是在遥远地区存在化石,南京现在钢筋水泥,还能采集到化石吗?

  南京地质古生物研究所的资深化石专家陈挺恩研究员的一席话让大家解开疑惑:“我们要去的地方,是过去华东地区学地质的学生野外考察的第一课堂,那里是他们毕业前采集化石第一个需要朝圣的地方!”原来,湖山地区位于宁镇山脉地区,根据这里地层的一系列变化,可以推断出在地质历史上这里处于一种什么样的环境。

  陈挺恩告诉记者,过去湖山地区的化石非常多,当年李四光先生在南京的时候,带着研究人员在这里采集了很多化石,也给这一地区过去的面貌进行了大致划分。

  感受:宁镇山脉3亿年前是海洋

  据介绍,从震旦纪到早古生代的末期,整个宁镇地区的地壳经历了多次轻度的升、降,整个地区的沉积环境属于浅海,这段时间的沉积形成了厚3000多米的石灰岩、白云岩、页岩及砂岩;到了志留纪末期,宁镇地区受造山运动影响,地壳从海水中上升成为陆地;再到了早晚二叠世之交,这里的地壳经过东吴运动显著抬升,海水退去后,就形成了滨海沼泽;随着时间推移,这一地区又最后经过印支运动,使得宁镇地区彻底成为了陆地。

  而为了让大家能感受深刻,这次“湖山化石之旅”带领着大家“观摩”2.5亿年前左右的海底和大约3亿年前的海滩。虽然现在去看这些地区,大都是山谷和岩石层,但借助专家的讲解,和市民自己挖掘化石的亲临其境,所能感受到的,是时间沉淀后的岁月变迁。因为海洋太大,专家挑选了两处进行考察,一处是海底,一处是海滩,而现在两个地方,分别是山脉里的一个小山谷,另一个是相对较高的山顶之峰,这两个位置相隔并不太远,但是从被海水淹没到成为现在的山头,却隔着数亿年。

  奇观:柔软海浪变身坚硬石头

  地球是在46亿年前形成的,直到300万年前才开始有了人类,那么以前发生的事我们是怎样知道的呢?

  原来,死掉的生物如果被泥沙等迅速掩埋,尸体的硬体部分会慢慢地被其他物质所代替,从而形成化石。

  不同时代地层中的化石种类不同,不同环境下形成的地层中所含化石的种类也不相同,早期地层中所含的化石种类非常少,化石的结构也非常简单,多是些单细胞生物或藻类的化石;晚期地层中的化石种类复杂,往往在一个地层中含有多种生物化石,并且化石与现今存在的生物更加接近。

  人们根据现今生物的生存环境,通过“将今论古”的原理来分析过去地球的环境和所发生的事件。同时根据各个时代地层中所含化石的种类,推演出地球上生物演化的发展史。而化石的遗留“无孔不入”,比如这次探索发现3亿年前的大面积“波痕”,就是海浪这种非生物遗存下来的“化石痕迹”。

海底:生物大灭绝的证明

  带着地质锤、罗盘、照相机,大家来到湖山的一个山谷中。化石专家王伟研究员介绍,化石是生物的遗体、遗物、遗迹经过漫长的岁月和各种地质作用在地层里得到保存的石头。这个被专家命名为“大隆组”的化石采集点,曾经就是海底。

  最大一次物种灭绝

  指着山谷间的岩石剖面,王伟说,自寒武纪生物大爆发以来,地球上的生命演化并非一帆风顺,其中出现了五次影响遍及全球的生物大灭绝事件。其中,距今约2.5亿年前的二叠纪末期,估计地球上有96%的物种灭绝,其中90%的海洋生物和70%的陆地脊椎动物灭绝,是地球史上最大也是最严重的物种灭绝事件。

  科学界普遍认为,这一大灭绝是地球历史从古生代向中生代转折的里程碑。那时,所有的大陆聚集成了一个联合的古陆,富饶的海岸线急剧减少,大陆架也缩小了,生态系统受到了严重的破坏。更严重的是,当浅层的大陆架暴露出来后,原先埋藏在海底的有机质被氧化,这个过程消耗了氧气,释放二氧化碳。随着气温升高,海平面上升,又使许多陆地生物遭到灭顶之灾,海洋里也成了缺氧地带。

  硅质岩里的“动物化石”

  在剖面附近,记者看见地层中有着大量沉积的富含有机质的页岩,专家说这就是物种灭绝事件的“证明”。据介绍,在南京地区,二叠纪地层大致可分上下两部分:下部为在浅海形成的灰岩,这一地层中的化石都是浅海生物,如珊瑚、螺、蚌壳、海绵、海百合、钙藻、蓝藻等。而上部主要为砂岩和煤系地层,故地层中产有辉木等植物。

  而在距今2亿年前的三叠纪末期,也就是恐龙时代的初期。华北板块与华南板块相撞、拼合,导致华南板块褶皱成山,宁镇山脉(南京至镇江一带的山)就是那个时候形成的。

  碎石层里的“海洋动物”

  记者发现,这个碎石坡的山谷中,存在大量岩石的断面和风化表面,而专家说,这是“首次接触”化石的好方式,它比花费大量时间去敲开岩石,而最后可能一无所获要好得多。因为碎石就在原生露头附近,从中往往可以采到更大更好的化石。特别是岩石与岩石之间的洞穴里,常有动物出入,这里是化石存在“高出现点”。

  “老师,看这个是不是化石?”用放大镜仔细辨认后,一个响亮的回答出现了:“这个是第一个采集到的化石,里面的动物叫做假提罗菊石!”记者看见,这个化石仿佛是一个镶嵌在石头里的海螺壳,一道道的螺纹都非常清晰。专家说,晚二叠世晚期~早三叠世这里处于较稳定的浅海-滨海相沉积环境,在泥质海底生活着底栖的腕足类、双壳类,而假提罗菊石是一种无脊椎动物。

  海滨:近40米长的“波痕”

  “海底”里发现的小动物让大家欣喜,接着又来到一个叫老虎洞组的化石采集点。陈挺恩指着岩石的剖面告诉记者:“你看,这些岩石是肉红色的白云岩,它们的年代比海底更久远,差不多在3亿年前,岩石上多为珊瑚类的化石。”

  大自然造就“假化石”

  循着山路一直向前,不断有人拿着自己找到的化石让老师们鉴定。很多人都以为假化石纯属“人工制造”,但一个个自然界里的“假化石”却让大家上了生动一课。“你看,这个石头上假冒了一个海藻,轮廓很清晰,连枝叶都很分明,可是这种花纹却是大自然带来的,而非真正的植物化石。”陈挺恩向记者介绍,这种“假化石”不是生物造成的,而是矿物质通过岩石的缝隙渗透,逐渐扩散,凝结形成了一种印迹,并不是植物的根茎。

  海水的“历史足迹”

  “老师,快看头顶上的那块岩石,像是被鞭子抽过一样,一道道痕迹很明显。”记者爬上山头仔细看,好像起伏的水波忽然凝结成坚硬的石头,波痕的波峰波谷形状对称,完全是水波的形状。而它的长度绵延了近40米之长。

  陈挺恩向记者介绍,那就是有名的“波痕”了,由于面积比较大,他判断说这个应该距今3亿年前。他解释:到过海滨的人可能会注意到,海滨浅水下的沙地,其起伏形状就是水域表面波的形状。当海水退去后,又经过长期的泥沙沉积,最后固结成为带波痕的岩石。在此后的漫长地质年代里又经历了地壳升降、造山运动,及长时间的风化剥蚀作用而终于“重见天日”,且从原来水平状态形成了一个立面,如同柔软海浪变“坚硬”了。

  珊瑚化石的见证

  快到山顶的时候,一位化石爱好者觉得自己挖到的是一块罕见的“宝贝”。因为奇石呈完整的蜂巢状,直径10厘米左右、高约5厘米,就是一个蜂巢的大小;另外蜂巢里成型的蜂蛹清晰可见,粗略数了一下,石质蜂蛹竟然有10多枚。大家觉得这肯定是一块蜂巢化石,可是海滩附近怎么会有蜂巢呢?

  专家经过仔细鉴定化石后认定,这是一块古生物珊瑚化石。珊瑚是一种海生腔肠动物,这块化石是一块碳酸盐石,因此可以判断化石距今约有两亿年左右,这里曾是海底,沉积形成了很厚的碳酸盐岩层,但后来经过地壳运动,它演变成了海滨,可某些珊瑚化石还是遗留了下来。
  
  >>>附件 怎样在野外采集化石

  1.查找化石的露头

  (1)要在沉积岩(如石灰岩、页岩、砂岩、砾岩)等岩层里寻找。因为岩浆岩是由地心炽热的岩浆冷却而成,不可能有生物化石。

  (2)要到河床、水冲沟、风蚀坡地等处寻找,因为那里岩层出露最好,剥离速度较快,化石易于出露。

  (3)洞穴里常有动物出入,也是人类最初活动的场所,常有丰富的化石堆积。但在洞穴采集需要照明和安全措施。

  2.化石的采集方法

  (1)做好化石记录。要详细记载化石发现的地点和层位,注明产地和层位。这样的化石标本加上它的“履历”才有科学价值。

  (2)要保持化石完整。在野外遇到化石,不要急于挖出标本。见头取头,见尾取尾,是不可取的,这样会给化石复原带来困难。发现化石后,要设法使化石面充分暴露,最好拍一张照片或绘一张图后,再决定处理办法。

  (3)化石的包装。包装化石能起到良好的保护作用,即使长途运输也不致损坏。一种方法是将化石包在松软的棉花、纸张使它能在箱中固定。另一种方法是采用石膏保护,即当化石不易拿取时,可用石膏敷在上面,凝固后,再将背面同样用石膏敷上,像做包子一样将化石包在石膏中。但应注意先在化石面上敷一二层纸,避免石膏粘在化石上。

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