汪筱林

電影《侏羅紀(jì)公園》大家都很熟悉，可是你知道在我國(guó)遼寧省西部有一處“白堊紀(jì)公園”嗎?與電影相比，這里所創(chuàng)造的奇跡可是實(shí)實(shí)在在的：從20世紀(jì)90年代初以來(lái)，一件件重要化石不斷涌現(xiàn)。從魚(yú)類(lèi)開(kāi)始，到兩棲類(lèi)、爬行類(lèi)(龜鱉類(lèi)、蜥蝎類(lèi)、離龍類(lèi)、翼龍類(lèi)、獸腳類(lèi)、蜥腳類(lèi)、鳥(niǎo)腳類(lèi))，再到鳥(niǎo)類(lèi)，一直到哺乳類(lèi)都有發(fā)現(xiàn)，另外還有很多被子植物。對(duì)于研究古生物的科學(xué)家來(lái)說(shuō)，遼西簡(jiǎn)直是一座天然的化石寶庫(kù)，而這一切源于遼西得天獨(dú)厚的古地理背景和埋藏環(huán)境。

遼西與熱河生物群

位于遼西的朝陽(yáng)、錦州是熱河生物群的核心地區(qū)，周邊地區(qū)也有廣泛的分布，比如內(nèi)蒙古的東南部赤峰和河北省的北部承德等等。因?yàn)檫@些地區(qū)原屬熱河省，所以早在1928年，美國(guó)地質(zhì)學(xué)家葛利普在他的著作中首次用“熱河動(dòng)物群”來(lái)命名為他所取得的一系列發(fā)現(xiàn)。隨后的發(fā)現(xiàn)不僅限于動(dòng)物，還包括植物，所以就組成了“熱河生物群”。關(guān)于熱河生物群時(shí)代的爭(zhēng)議持續(xù)了近一個(gè)世紀(jì)。通過(guò)近十幾年來(lái)的發(fā)現(xiàn)，從脊椎動(dòng)物組合來(lái)判定，它的時(shí)代應(yīng)屬早白堊世的，同位素年齡測(cè)定也驗(yàn)證了這個(gè)結(jié)論。也就是說(shuō)，熱河生物群的時(shí)代距今1．3～1．2億年。

近年來(lái)，由于熱河生物群引起廣泛關(guān)注，使得遼西許多原本不為人所熟知的地方有了鼎鼎大名。北票四合屯發(fā)現(xiàn)了大量的孔子鳥(niǎo)、帶羽毛恐龍中華龍鳥(niǎo)、北票龍，中國(guó)鳥(niǎo)龍及其魚(yú)類(lèi)、兩棲類(lèi)、龜類(lèi)、蜥蜴類(lèi)、翼龍類(lèi)、角龍類(lèi)和哺乳類(lèi)等，現(xiàn)已成為世界上一個(gè)最著名的化石地點(diǎn)，它的知名度甚至超過(guò)了德國(guó)出始祖鳥(niǎo)的索倫霍芬，相鄰的尖山溝很早前就發(fā)現(xiàn)過(guò)大量的魚(yú)，無(wú)脊椎動(dòng)物和植物化石，后來(lái)引起轟動(dòng)是因?yàn)槌鐾亮说谝粋€(gè)原始鳥(niǎo)類(lèi)孔子鳥(niǎo)標(biāo)本和哺乳類(lèi)張和獸；而在張家溝發(fā)現(xiàn)了帶有真正羽毛的獸腳類(lèi)恐龍尾羽龍、原始祖鳥(niǎo)和其他脊椎動(dòng)物化石。

白堊紀(jì)的“龐貝城”

為什么在遼西地區(qū)有如此豐富、如此種類(lèi)繁多的古生物化石?為什么它們保存得如此完整、如此精美?

讓我們先看一下近2000年前的龐貝城到底發(fā)生了什么：這座意大利的古城在公元79年的時(shí)候，被強(qiáng)烈噴發(fā)的維蘇威火山所掩埋。1784年，考古學(xué)家在火山灰層里面就發(fā)現(xiàn)了這座古城，城中的一些人、一些動(dòng)物、一些其他的東西保存得非常完好，栩栩如生。原因就在于火山爆發(fā)以后，整座城市被火山灰快速地埋藏起來(lái)，使其完整停留在歷史的這一瞬間里邊。

遼西之所以蘊(yùn)藏如此豐富的生物化石，同樣也是出此原因?？茖W(xué)家通過(guò)野外考察和化石發(fā)掘，發(fā)現(xiàn)了熱河生物群有過(guò)頻繁的火山爆發(fā)。火山爆發(fā)造成的突發(fā)自然災(zāi)難導(dǎo)致生物突然死亡，而后又被火山灰快速埋藏起來(lái)。

眾所周知，火山噴發(fā)是最嚴(yán)重的自然災(zāi)害，同樣也被認(rèn)為是地質(zhì)歷史時(shí)期生物集群死亡甚至全球性生物集群絕滅的主要原因之一?；鹕阶饔弥苯雍烷g接地導(dǎo)致生物集群死亡，火山噴發(fā)的大量熔巖流和熾熱的火山碎屑流直接將周?chē)嚯x的生物化為灰燼，影響范圍相對(duì)較小，是局部的效應(yīng)，而且化石難以保存?最重要的影響是大規(guī)模的火山爆發(fā)造成地球大氣圈和水圈的變化，導(dǎo)致氣候與環(huán)境突變而致使生物集群死亡或集群絕滅，是區(qū)域性乃至全球性的災(zāi)變事件，其特點(diǎn)是影響范圍和程度大，化石數(shù)量多，保存完整。

在遼西地區(qū)，目前能夠確認(rèn)數(shù)十次的脊椎動(dòng)物集群死亡事件。比如四合屯地區(qū)孔子鳥(niǎo)類(lèi)群集群死亡事件。發(fā)掘統(tǒng)計(jì)表明，孔子鳥(niǎo)化石平均5—6平方米就有1件，局部地段達(dá)1—2平方米1件，可見(jiàn)其豐度之大，絕非正常死亡所致?；４鏄O為完整、精美，不但完整地保存了骨骼的硬體部分，而且保存了羽毛等軟體部分，體羽、飛羽和兩支長(zhǎng)長(zhǎng)的尾羽及其羽枝、羽軸清晰可見(jiàn)。鳥(niǎo)類(lèi)化石前后肢及尾羽伸展，脖頸前伸，明顯地反映了非正常死亡。另外孔子鳥(niǎo)化石均為成年個(gè)體，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)幼年個(gè)體。當(dāng)突發(fā)性火山爆發(fā)時(shí)，鳥(niǎo)類(lèi)盡可能地躲避陸相火山爆發(fā)形成的危險(xiǎn)，成年個(gè)體的羽毛發(fā)育完善，飛翔能力強(qiáng)，有能力飛向危險(xiǎn)性相對(duì)較小、遠(yuǎn)離岸邊的湖泊中央。這就解釋了為什么只有成年個(gè)體的鳥(niǎo)類(lèi)化石發(fā)現(xiàn)于半深湖—深湖環(huán)境的原因。

此外，有的恐龍胃腔中尚保留未消化的食物——蜥蜴類(lèi)和哺乳類(lèi)的骨架，腹部保留完整的卵化石，卵殼上清楚地保存紋飾構(gòu)造。這些化石群埋藏狀態(tài)和保存特征均真實(shí)地記錄了火山噴發(fā)事件以及化石的快速瞬間埋藏，是非正常死亡的直接反映。

形成化石的幾大因素

要形成化石，必須具備這樣幾個(gè)因素：第一是生物群要非常豐富，第二是生物的死亡方式，是正常的死亡，還是災(zāi)難性的死亡。比如說(shuō)地震或者是火山爆發(fā)，這種災(zāi)難性的死亡往往能使大量生物集中地保存下來(lái)；第三是搬運(yùn)距離的遠(yuǎn)近，也就是看生物是在原地埋藏的，還是異地埋葬的，第四是埋葬速度，也就是說(shuō)生物是快速埋藏還是有一段時(shí)間暴露在地表的緩慢埋藏第五是埋藏環(huán)境，是氧化環(huán)境還是還原環(huán)境最后是時(shí)間。下面我們就逐一分析一下。

生物群現(xiàn)在各種證據(jù)顯示，早白堊世的遼西地區(qū)氣候溫暖潮濕，雨水充足，湖泊相連，植被比較發(fā)育，非常適宜生物生長(zhǎng)發(fā)育。陸地上有許多生物，水里邊有魚(yú)，也有水生的爬行動(dòng)物，空中有鳥(niǎo)，有昆蟲(chóng)，有翼龍等等，它們組成了一個(gè)很好的食物鏈。當(dāng)時(shí)的被子植物，也就是有花植物出現(xiàn)了，一些采花的昆蟲(chóng)大量地繁盛。而鳥(niǎo)要吃這些昆蟲(chóng)，它就要主動(dòng)飛翔。總之，當(dāng)時(shí)的環(huán)境非常適合于生物的大量繁衍和演化。

死亡方式遼西地區(qū)的火山爆發(fā)當(dāng)時(shí)是非常頻繁的，而這種火山屬于中酸性火山，噴發(fā)出來(lái)的并不是大量的熔巖巖漿，而主要是有毒氣體，如硫化氫、二氧化硫，還有火山灰這—類(lèi)。而且火山爆發(fā)還造成陸地森林的大火，研究人員在地層里面發(fā)現(xiàn)了很多炭屑，這就是森林大火的一個(gè)證據(jù)。在每一層火山灰下面都有大量生物埋葬。是火山爆發(fā)導(dǎo)致它們的死亡，非正常的突然的集群死亡。

搬運(yùn)距離如果說(shuō)生物死亡以后就地埋藏，那么它應(yīng)該保存得很好，如果經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間搬運(yùn)的話(huà)，就保存不了很好骨架，也保存不了軟體的組織。一個(gè)有意思的發(fā)現(xiàn)，那就是很多鳥(niǎo)類(lèi)、恐龍都是陸地生存的，但它們的化石埋藏地點(diǎn)都是一些湖相的沉積，而且是半深湖和深湖的沉積，和陸地生存的環(huán)境有一段距離，按道理說(shuō)它是經(jīng)過(guò)一定距離搬運(yùn)的。經(jīng)過(guò)野外發(fā)掘時(shí)對(duì)化石原始埋藏狀態(tài)的仔細(xì)觀察，那就是這種搬運(yùn)并不是生物死亡后進(jìn)行的，而是在它活著的時(shí)候自己主動(dòng)進(jìn)行的，為的是逃離火山爆發(fā)產(chǎn)生的森林大火或有毒氣體。

埋藏速度埋藏速度也是非常關(guān)鍵的因素，如果埋藏速度快的話(huà)，它能保存很好的化石，如果埋藏速度慢，在地表暴露一段時(shí)間以后，那有機(jī)質(zhì)腐爛氧化以后，保存不了很好的化石。

埋葬環(huán)境看是氧化環(huán)境還是還原環(huán)境，一般化石如果在還原環(huán)境下，往往保存得很好，如果在氧化環(huán)境下，暴露在地表，那很快就腐爛了，化石也保存不了。所以遼西發(fā)現(xiàn)很多標(biāo)本都是一種深湖的環(huán)境，它很快沉積在湖底以后，火山灰很快就把它覆蓋埋藏起來(lái)，是一種還原狀態(tài)。

時(shí)間化石的形成需要一定的時(shí)間，熱河生物群化石形成時(shí)間很長(zhǎng)，距今約一億多年。

遼西地區(qū)正好滿(mǎn)足了所有化石形成的各種條件，所以成為了古生物化石的“聚寶盆”。人們之所以如此青睞這塊得天獨(dú)厚的寶地，是因?yàn)閺闹锌梢粤私鉄岷由锶旱妮椛?、絕滅及其與環(huán)境的相互的關(guān)系等等?？v觀地球的演化歷史，地球出現(xiàn)溫室效應(yīng)的時(shí)期恰恰都是生物大發(fā)展的時(shí)期，熱河生物群之所以輻射如此廣泛，也是火山爆發(fā)、二氧化碳增多、地球溫度升高的環(huán)境變化，對(duì)陸生和淺海的生物產(chǎn)生了積極的影響。更重要的是，現(xiàn)在地球上生態(tài)系統(tǒng)的雛形就形成于中生代的這一時(shí)期，被子植物、鳥(niǎo)類(lèi)、哺乳動(dòng)物以及目前的海陸分布格局，都從這一時(shí)期開(kāi)始分化，因此關(guān)于熱河生物群的研究，對(duì)今天的地球也具有重大的意義。

[責(zé)任編輯]龐云