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英格兰侏罗纪海岸的远古生命足迹


□ 石燕等

  英格兰是地质学的发源地,也是探究地球历史和生命演化足迹的经典地区之一。如今的英格兰地区是地壳上较为稳定的一部分,但是在久远的地史时期,这里发生过许多重要的地质和生命演化事件,比如剧烈的火山喷发、板块碰撞、三角洲沉积的形成、山脉的隆起,以及海洋和陆地生命的绝灭与复苏,等等。

   位于英格兰南部沿海一带的侏罗纪海岸地区蜿蜒近153千米,以德夫郡(Devon)和多塞特郡(Dorset)沿途的海岸最为典型。这里集中保存了距今2_5亿—6500万年前的完整地质构造和沉积记录,包括三叠纪、侏罗纪和白垩纪三个时期内不同环境中形成的地层以及古生物化石。由于这些地质记录的丰富性和重要性,2001年这段海岸线被联合国教科文组织列入世界自然遗产名录。

  对地质学家来说,追踪地球和生命演化的历史无疑是一项颇具挑战性同时又令人兴奋不已的探索。从德夫郡埃克斯茅斯(Exmouth)的奥科姆岩石群(Orcombe Rocks)到多塞特郡的斯塔德兰湾(Studland Bay),随处可见的地层或岩石为地质学家展开了记载地球1.85亿年间沧桑巨变的迷人画卷。

  侏罗纪海岸地区的地质历史

  侏罗纪海岸出露的最古老的地层是三叠系。如今英格兰的大部分地区在三叠纪时也是陆地环境,当时遭到海水入侵的地域较为局限,德夫郡和多塞特郡的西面和北部均为山脉。在这一时期,该地区的潮湿气候带开始扩展,一些植被繁茂的地区最终演变成今天的含煤地层。这些山脉则是在当时的劳亚大陆和冈瓦纳大陆碰撞拼合成为泛大陆的时候形成的。德夫郡和多塞特地区就位于这两个古大陆的边界地带。在山脉形成之后的很长一段时间内,侏罗纪海岸地区开始被干旱气候占据,呈现出一片荒漠景象。如今出露于德夫郡地区的特殊的老红砂岩就是在这片干旱的平地之上沉积的。

  侏罗纪开始后,全球环境发生了巨大变化,海域范围不断扩大,英格兰南部海岸地区也开始了长期的海相沉积。目前已经发现的沉积物和化石记录表明,这一沉积过程持续了数百万年之久。在白垩纪,这里还形成了含白垩岩的浅海热带沉积。

  从地质构造学的观点看,英格兰侏罗纪海岸地区位于欧亚板块和非洲板块碰撞带的边缘。这个时期的沉积环境是多种多样的,海相与非海相沉积交替发生,指示着当时海平面的上升与下降变化,表明这里发生了一系列剧烈的地壳运动。这一时期地壳运动的逐渐加剧和扩展,导致了如今侏罗纪海岸上的卢尔沃斯洞穴地区及其沿岸等地的奇特地质景观。此后,多塞特地区抬升到海平面之上,已形成的沉积物开始受到侵蚀。如今,这里的海水仍不断剥蚀着海岸峭壁,锲而不舍地雕琢着数百万年前沉积的岩石。

  远古生命足迹

  化石是保存在地层中的生命遗迹,化石的保存形式虽然有很多,但真正能保存为化石的大多是动物和植物的硬体部分。一般来说,贝壳和骨骼更容易保留下来,有些情况下,例如,原来的生物有机体在沉积和成岩等地质作用下转化成了其他物质,就可能因仅保留下生物体的形状而成为铸型或模型化石。

  在侏罗纪海岸漫步,经常可以看到甲壳类动物留下的洞穴和爬过的痕迹。其实,古代生物活动后留下的印痕或足迹也能成为化石,在某些地层中也较为常见。

  得益于地质和古生物工作者的不懈努力,我们才有可能从生命演化和地质环境变迁的角度沿着侏罗纪海岸“旅行”,在发育完好的沉积岩层中“检阅”那些珍贵、精美得令人难以置信的化石记录,徜徉在这个已经逝去的世界。

  菊石在侏罗纪海岸地区已发现的化石中,菊石是最有名气的,特别是在多塞特郡。这里产出的很多菊石化石表面因被硫铁矿交代而变成了金色,显得十分璀璨美丽。菊石最早出现于2亿年前的侏罗纪初期,属于头足类,能够自由游泳,壳内有一个体腔,其软体就分布在体腔的尾部。在漫长的地球生命演化历史中,菊石是一个十分重要的类群,有形态多样、大小各异的种类。对于地质学家来说,菊石演化快、化石分布广泛、很多种类特征稳定,因此在地层划分对比和古生物研究等领域中已成为很重要的标准化石。

  恐龙恐龙是中生代地球上的霸主,在多塞特地区的浅海热带海洋沉积物中就能找到它们的化石。在海岸南部珀贝克(Purbeck)地区的浅海泻湖相沉积中,研究人员还发现了许多巨大的恐龙骨骼化石;在杜尔斯通(Durlston)和沃尔巴纳(Worbanow)海湾,也发现过恐龙的足迹化石。

  植物在多塞特地区侏罗纪晚期的珀贝克组地层中,科学家发现了很多原位埋藏的树木化石。这些化石保存为硅化木树桩,从古土壤中直立向上伸出并穿插上覆岩石中。在这层古土壤中,研究火员还发现了许多树干、树枝,以及松柏类的短枝等化石。

  关于这一化石森林的研究结果表明,当时的古气候具有季节性变化的特点,属于地中海式气候类型,即冬季湿热,适宜于树木生长;而夏季干热,适宜于蒸发岩的形成。在这种气候条件下,此地区的侏罗纪地层中也形成许多反映季节性气候变化的沉积物,例如黏土、蒸发岩、古土壤中的钙质壳等。

  (作者单位:中国科学院南京地质古生物研究所)

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摘自:大自然 2011年第05期  
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