最南端的熱河生物群
——記衢州石柱嶺野外化石采集

黃子健

熱河生物群的分布區最南可以到什么地方？能到浙江嗎？與遼西等地的典型熱河生物群有區別嗎？帶著這樣的疑問，我們一行六人在2023年1月前往浙江省衢州市南的石柱嶺進行了一次印象深刻的野外化石采集之旅。

2022年以來，我們一直在為建設中的常山“金釘子”地質博物館采集各個時代的古生物化石。由于要求采集的是浙江省內特別是浙西地區的古生物化石，因此我在李文杰老師的帶領下已經到衢州地區開展了多次野外采集工作，采集了一大批古生代不同時期的精美化石，包括筆石、腕足動物、三葉蟲、鸚鵡螺、珊瑚等，還有一些要用顯微鏡才能看到的?和牙形刺等，這些化石清晰地反映出當時浙西地區處于一片汪洋中，海底和海水在不同時期蘊育著各式各樣的生物群落，令人嘆為觀止。當我聽說這里還有中生代恐龍化石和豐富的其他陸地古生物化石時，就想著一定要去化石原產地一探究竟。

石柱嶺風景

關于此次調查的背景信息

在地質學家眼中，浙江省衢州市是一座享譽世界的地質寶庫。憑借該地區連續發育的地層和豐富的化石，中國第一枚“金釘子”（全球年代地層界線層型剖面和點位）于1997年被確立在常山縣的黃泥塘剖面，它定義了奧陶系達瑞威爾階的開始。相關工作由中國科學院南京地質古生物研究所陳旭院士帶領的國際研究團隊完成。為進一步保護該地區寶貴的地質資源并向大眾普及科學知識，當地政府在“金釘子”景區內著手建設一座“常山金釘子地質博物館”。館內將詳細介紹黃泥塘“金釘子”的確立過程和老一輩地質學家們的奮斗精神，并展出浙西地區各個時代的一系列代表性化石。

前人對浙西地區古生代的古生物面貌研究較為成熟，但對該地區中生代的化石記錄研究較少。在大約2.52～0.66億年前的中生代時期，浙江西部已經從古生代的海洋環境變為了陸地，那時候火山活動十分頻繁，氣候溫暖，大量的河流和山間湖盆逐漸形成，這樣的沉積環境很有可能保存有陸相動植物化石。為了找尋它們，我們在資料調研后了解到，衢州市石柱嶺剖面九里坪組沉積巖夾層中產有大量三尾擬蜉蝣（Ephemeropsis trisetalis）化石，這是一種生活在早白堊世的大型水生昆蟲，其尾部有著三根標志性的細長尾絲。根據剖面資料，此類沉積巖夾層出現在酸性火山巖之中，共有3～4層，每層厚度一般在4～8m，最大厚度在20～30m。此處的三尾擬蜉蝣化石個體一般長3～4cm，寬0.7～1.0cm，兩側發育七對肋刺、尾部三根須形態清晰。

熱河生物群以數量眾多且保存精美的多門類中生代動植物化石聞名于世，其中最具代表性的是戴氏狼鰭魚（Lycoptera davidi）、三尾擬蜉蝣和東方葉肢介（Eosestheriasp.）。三尾擬蜉蝣作為該生物群的重要代表之一，它的發現是否意味著熱河生物群中其他生物化石也可能保存在石柱嶺地區？這些化石和我們所熟知的產于我國東北地區的熱河生物群的化石門類有何異同？為探尋這些問題的答案，協助常山“金釘子”地質博物館布展的研究人員組織了一支隊伍前往石柱嶺，采集相關化石標本。我們隊伍成員包括來自中國科學院南京地質古生物研究所的張元動研究員、李文杰博士和武學進、王華清兩名研究生，以及來自中國科學院古脊椎動物與古人類研究所的郭建崴老師。

中國第一枚“金釘子”層型剖面和點位（郭建崴攝）

上午的探索

從衢州市區向東南方向就進入大洲鎮，鎮的東南部就是我們要去的大竹海森林公園。大竹海森林公園占地非常大，放眼望去莽莽蒼蒼，一片片竹海連綿起伏，我們要找的化石點就隱藏在其中，看來不容易找。車子繞著蜿蜒的山路緩緩往上開，到達預計的剖面點“龍宮”附近后，我們四處觀察，發現本應是目標地層的地方竟然修起了一棟建筑。無奈下，我們只好分成兩個小隊去附近碰碰運氣。雖然正值冬天，浙西山里的植被也十分茂密，山體被綠葉所包圍，生機勃勃，一點不見冬日肅殺的氣息。氣候涼爽，微風陣陣，山里的空氣帶著樹葉的清新，地面鋪滿柔軟的落葉，走上去在吱吱作響。不過地上四處都有枯枝，有些地方還需使用工具劈開帶刺的灌木才能前進。這里地層出露較差，少數裸露在外的巖石也受到了風化，我們得沿著剖面走才能查看巖層具體情況。

作為一名剛剛入行的本科生，我一開始并不清楚老師是如何確認哪些地層是可能產化石的，只見他們可以很熟練地甄別目標地層，有時對一塊巖石用地質錘耐心地劈開和觀察，有時只快速看兩眼便走向下一處巖石露頭，并留下一句：這塊不行，是火成巖。我和幾位同學不解其中味，上去追問，于是李老師給我們做了簡單的解釋：眼前這些紅色的、含有大量礦物結晶的巖石，是一種火成巖，是巖漿作用形成的；而我們要找的巖層是沉積巖，根據資料來看，是薄層的黑色泥巖，所以看到巖石的顏色和內部結構就可以快速做出判斷。手持地質錘，郭老師一馬當先，在前面開辟出一條道路，小隊剩下的人緊隨其后。在山野中披荊斬棘一段時間，我們終于在一處斜坡上找到了一套黑色泥巖層，李老師敲開一塊石頭發現里面有植物碎片化石，看來可能找到了目標地層！

上圖：三尾擬蜉蝣化石；下圖：植物化石

隨后我們馬上開始挖掘，掄起地質錘，叮叮咣咣敲起石頭來，不一會兒，我就在新敲開的巖石層面上發現了端倪?！斑@些是什么化石？看起來好像有一對翅膀，難道就是三尾擬蜉蝣？”我說著便趕緊把化石拿給李老師看，端詳一陣后，他覺得這些是植物化石的碎片，因為被鑿開的面上有較典型的植物脈絡結構，還有很厚的碳化物質殘留，這些特征可以容易地與昆蟲翅膀化石進行區分?？上У氖?，這個點位的化石很少，只集中在一小片區域，采集了一個上午后，除了幾塊殘破的植物莖干化石外，我們沒有更多收獲。中途我還不小心摔了一跤崴到了腳，幸好不甚嚴重，不然總不好在工作還未開始便告病假。

中午時兩隊匯合，得知他們也沒有什么收獲，于是準備下山去吃飯。常山司機師傅帶了些自家的特產水果胡柚，來給我們品嘗。剝開胡柚外皮，露出里面的果肉，像橘子一樣。這樣剝開直接吃口感會略苦，但若細心些將果肉表面的橘絡撕掉，苦味就會消失。果肉本身的味道酸酸甜甜，吃下去后感覺被新冠病毒折磨多日的喉嚨舒服了許多。

轉折點

坐車沿著山路下山時，我們的汽車經過一塊立在路邊的金屬牌子，武學進瞥見這塊牌子時突然意識到，它也許就是我們要找的地點！我們立刻請司機停車，下車查看，上面標著“浙江省重要地質遺跡——衢江石柱嶺三尾類蜉游化石產地”，真是踏破鐵鞋無覓處，得來全不費工夫！下車后大家在標志牌附近的碎石中很容易就找到了三尾擬蜉蝣化石的碎片，于是趕緊拿出工具準備采集。地層巖性偏軟，受風化程度較高，我們需要先用鐵鍬把露頭表面的泥土去除，再在下面的沉積巖層中尋找化石。原本黑色的泥巖在經歷風化作用后變成了土黃色，大部分裂成極小的碎塊，在其中難覓完整化石的蹤影。而且大量的竹鞭長入了巖石中，阻礙著我們的挖掘。尖頭的鐵鍬發揮了作用，我們靠它采出了許多稍大塊的原石。大家用地質錘將挖掘出來的原石沿層面逐個劈開，終于陸陸續續地發現了較完整的化石，其中包括三尾擬蜉蝣、東方葉肢介和各類植物化石。此點位的化石品質極高，從巴掌大的石塊中常常能敲出來十分精美的標本。武學進學長很幸運地采到了幾塊近乎完美的植物化石，莖、葉形態十分清晰，后被相關專家鑒定為李氏柏型枝（Cupressinocladus lii）。

他的幸運發現激發了我們所有人的采集熱情，大家連續挖了幾個小時都不愿休息?，F場不時傳來陣陣驚呼：“哇這塊化石好！”，“嘿，我這里有個方天畫戟！”……“方天畫戟”是對三尾擬蜉蝣尾部的獨特形態的戲稱。我們互相分享著各自采到的精美標本，邊看邊大聲贊嘆。我也有幸采到幾塊比較清晰的三尾擬蜉蝣化石和東方葉肢介化石，心中滿是喜悅。親手挖掘化石的感覺，就像年輕人玩開盲盒游戲，敲石頭之前你不知道會得到什么寶貝，敲開一看，可能是什么也沒有，也可能是一塊從未見過的完整化石標本。

完成采集后，我們用報紙、棉花和紙巾包裹化石，將這些化石保存好帶回去。我們根據采集層位和化石門類（植物、三尾擬蜉蝣、東方葉肢介）進行了粗略分類，然后將這些標本進行編號和記錄?；仡櫧裉觳傻降臉吮?，郭老師表示收獲滿滿，但唯一可惜的是沒有發現熱河生物群的代表性的脊椎動物——狼鰭魚。沒發現是因為浙江離遼西太遙遠，狼鰭魚游不到這里？還是它們無法適應這里的氣候環境？或許驚喜要分幾次獲得，也許下次來就發現它們了吧？

我們的收獲

這次工作最令人驚喜的是，除了三尾擬蜉蝣，我們還找到了熱河生物群的另一代表生物——東方葉肢介。東方葉肢介是一種古代水生節肢動物，生活于白堊紀的湖泊中，葉肢介這一生物類群往往具有分布范圍廣、多樣性高、演化迅速等特點，使得其化石對于陸相地層對比、年代卡定和古生態重建具有重要意義，常常是地質學者對陸相地層研究的重點對象之一。

本次采集的化石均產于暗色泥質巖中，這種巖石指示其沉積環境為低能、寧靜的水體；通過調研文獻，我們得知現代葉肢介和化石葉肢介體積都比較小，殼薄，游速慢，往往適合生活在靜水或緩慢流動的淺水環境中。同時，我們在此處還發現了大量保存完整的陸生植物化石——假擬節柏和堅葉杉。這些發現告訴我們，含化石的這套地層在遠古時期可能曾是一處小型湖泊。而我們又知道化石出露在九里坪組流紋巖夾層中，因而判斷：這處出現化石的區域在早白堊世是火山間歇期湖泊，火山噴發產生的火山碎屑巖或熔巖覆蓋了這片區域，湖泊中的生物經快速埋藏壓實和礦物交代后，形成了化石。

張元動老師仔細觀察化石（郭建崴攝）

近年來，在遼西地區已經發現了許多早白堊世的珍稀化石，如帶羽毛的恐龍、原始鳥類和原始哺乳動物等，因此熱河生物群的研究熱點地區一直在遼西一帶，而少有學者系統研究浙江等南方地區的熱河生物群。前人提出熱河生物群在演化后期擴張到了我國東南沿海地區，所以通過對浙江地區相關地層的研究，可以進一步了解熱河生物群是在何時延伸至東南沿海地區的，它們的生物面貌特征是如何演化的，以及在相關生命演化事件中地球生態系統變遷和地質事件所扮演的角色等一系列科學問題。答案在地層這本書中，等著我們去發現。