中新網(wǎng)北京7月28日電 (記者 孫自法)4.38億年前，中國(guó)長(zhǎng)江流域是什么樣子？中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所(中科院古脊椎所)早期脊椎動(dòng)物科研團(tuán)隊(duì)最新研究給出一個(gè)“滄海桑田”的答案：他們通過(guò)對(duì)一系列古魚(yú)類(lèi)化石開(kāi)展深入研究，結(jié)果再次印證，早在4.38億年前的志留紀(jì)早期，以中國(guó)長(zhǎng)江流域?yàn)橹鞯娜A南板塊曾是一片廣闊的海洋，該遠(yuǎn)古海洋被稱(chēng)為“揚(yáng)子海”。
中科院古脊椎所早期脊椎動(dòng)物研究團(tuán)隊(duì)的這項(xiàng)基于在全國(guó)范圍志留系淺海紅層中長(zhǎng)達(dá)20年野外考察的重要科研成果，由中科院古脊椎所蓋志琨、趙文金研究員聯(lián)合指導(dǎo)該所碩士研究生山顯任等共同完成，并獲眾多科研同行幫助，近日以封面文章形式在地層學(xué)專(zhuān)業(yè)期刊《地層學(xué)雜志》上發(fā)表。
揚(yáng)子海及古魚(yú)化石產(chǎn)地分布(山顯任/古地理圖，縱瑞文/湖北武漢生態(tài)復(fù)原圖，其他生態(tài)復(fù)原圖楊定華繪)�！≈锌圃汗偶棺邓� 供圖論文通訊作者蓋志琨研究員說(shuō)，近10多年來(lái)，他帶領(lǐng)野外團(tuán)隊(duì)跑遍蘇、皖、浙、鄂、贛、湘、渝、黔、川、新、藏等省(直轄市、自治區(qū))近50個(gè)縣(市)的志留紀(jì)早期淺海紅層，最終在江蘇南京、浙江長(zhǎng)興、安徽寧國(guó)和巢湖、江西九江、湖北武漢、湖南張家界、重慶秀山、新疆塔里木等地區(qū)的志留紀(jì)早期海相紅層中發(fā)現(xiàn)大量的早期魚(yú)類(lèi)化石材料，從而為這些地區(qū)志留系海相紅層的對(duì)比提供了重要的古魚(yú)類(lèi)化石證據(jù)。
這些古魚(yú)類(lèi)化石的最新研究再次證實(shí)，早在4.38億年前的志留紀(jì)早期，以中國(guó)長(zhǎng)江流域?yàn)橹鞯娜A南板塊曾是一片廣闊的海洋，被稱(chēng)為“揚(yáng)子�！�。該海域又被進(jìn)一步分為上、下?lián)P子海，兩者通過(guò)一狹長(zhǎng)的水道相連，而今天遠(yuǎn)在4000公里之外的塔里木盆地也不在現(xiàn)在的位置，而是與中國(guó)的華南板塊相連，因此兩地的古魚(yú)類(lèi)面貌非常的相似。
湘西北溶溪組魚(yú)類(lèi)化石代表(蓋志琨攝、楊定華繪)�！≈锌圃汗偶棺邓� 供圖志留紀(jì)醒目海相紅層的對(duì)比之謎
論文第一作者山顯任介紹說(shuō)，志留紀(jì)時(shí)期，中國(guó)華南板塊和塔里木板塊上沉積形成了一系列獨(dú)特的淺海相紅層，主要是一套以紫紅色間夾黃、灰綠色為主的細(xì)碎屑巖。紅層沉積主要形成于近岸淺水地帶，古陸的存在是紅層形成最重要的古地理背景條件。河流攜帶的大量含赤鐵礦的細(xì)碎屑物堆積在近岸海底上，如果當(dāng)時(shí)恰好處在海平面下降的海退階段，海水則會(huì)呈現(xiàn)強(qiáng)氧化狀態(tài)，在成巖過(guò)程中非常有利于赤鐵礦在沉積物中的保存，最終形成標(biāo)志性的海相紅層。因其顏色醒目，很容易在野外進(jìn)行鑒定和識(shí)別。
論文作者趙文金研究員指出，中國(guó)志留系海相紅層的發(fā)育與其所處的古地理位置密切相關(guān)�？拷抨懻�，接受的物源較充足，紅層也較厚；而遠(yuǎn)離古陸者，接受的物源較少，紅層相對(duì)較薄且側(cè)向連續(xù)性較差。因此紅層的分布一直是重建志留紀(jì)時(shí)期古海岸線的重要依據(jù)。迄今在中國(guó)整個(gè)志留紀(jì)時(shí)期內(nèi)已識(shí)別出三套淺海紅層，其沉積時(shí)間分別約為距今4.38億年、4.35億年和4.25億年，根據(jù)各自所處的地層位置分別被稱(chēng)為“下紅層”“上紅層”和“羅德洛統(tǒng)紅層”。這些以碎屑巖為主的淺海紅層中大多缺失筆石、牙形類(lèi)等志留紀(jì)標(biāo)準(zhǔn)化石，導(dǎo)致不同學(xué)者在一些地區(qū)紅層的劃分對(duì)比和時(shí)代問(wèn)題上分歧很大，至今仍未達(dá)成共識(shí)。因此，亟待其他門(mén)類(lèi)化石來(lái)確定紅層的時(shí)代歸屬和進(jìn)行廣泛的區(qū)域地層對(duì)比。
浙西北唐家塢組魚(yú)類(lèi)化石代表(蓋志琨攝、楊定華繪)�！≈锌圃汗偶棺邓� 供圖盔甲魚(yú)是志留系海相紅層研究的后起之秀
盔甲魚(yú)類(lèi)是中國(guó)志留紀(jì)淺水海相紅層中的“常客”，其堅(jiān)硬的膜質(zhì)骨頭甲很容易被保存成化石。中國(guó)志留紀(jì)時(shí)期的盔甲魚(yú)類(lèi)化石不僅屬種繁多，個(gè)體數(shù)量豐富，而且經(jīng)歷幾次快速的輻射演化，能夠在地層對(duì)比上發(fā)揮作用。另外，盔甲魚(yú)的古地理分布廣泛，遍布安徽、浙江、江西、武漢、湖南、重慶、云南、新疆等省區(qū)，為地層的橫向?qū)Ρ忍峁┝藯l件。
據(jù)趙文金研究員介紹，近十余年來(lái)，隨著盔甲魚(yú)分類(lèi)學(xué)研究的不斷深入，其生物地層對(duì)比的意義也逐漸彰顯，發(fā)揮出越來(lái)越重要的作用。目前，科研團(tuán)隊(duì)已初步建立起志留紀(jì)魚(yú)類(lèi)生物地層對(duì)比序列，其中，三個(gè)各具特色的魚(yú)類(lèi)化石組合——溫塘組合、茅山組合和揚(yáng)子組合，分別產(chǎn)自志留系下紅層、上紅層和羅德洛統(tǒng)紅層之中，為這三套淺海紅層的劃分及橫向?qū)Ρ忍峁┲匾C據(jù)。
新疆塔塔埃爾塔格組魚(yú)類(lèi)化石代表(蓋志琨攝、楊定華繪)。 中科院古脊椎所 供圖其中，溫塘組合是依據(jù)產(chǎn)自湖南張家界下紅層溶溪組中的2個(gè)盔甲魚(yú)類(lèi)屬種和若干軟骨魚(yú)類(lèi)鰭刺化石建立的。長(zhǎng)期以來(lái)，由于該組合的古地理分布比較局限，因此難以被應(yīng)用于大范圍的區(qū)域地層對(duì)比。近十余年來(lái)的野外工作給了科研團(tuán)隊(duì)新的認(rèn)識(shí)：除湖南地區(qū)的溶溪組之外，江西、江蘇、浙江、安徽、湖北、重慶、貴州等地的下紅層中也產(chǎn)有豐富的盔甲魚(yú)類(lèi)和軟骨魚(yú)類(lèi)化石材料。這一系列新發(fā)現(xiàn)證實(shí)盔甲魚(yú)類(lèi)和軟骨魚(yú)類(lèi)在特列奇期早期具有更高的多樣性以及更廣泛的古地理分布，表明溫塘組合具有更大范圍內(nèi)區(qū)域地層對(duì)比的潛力。
科研團(tuán)隊(duì)還通過(guò)一系列早期魚(yú)類(lèi)化石材料的新發(fā)現(xiàn)和長(zhǎng)江下游地區(qū)下紅層的廣泛識(shí)別，對(duì)下紅層中的溫塘組合進(jìn)行了補(bǔ)充和修訂。修訂后的溫塘組合以盔甲魚(yú)類(lèi)中的基干盔甲魚(yú)類(lèi)(漢陽(yáng)魚(yú)科、修水魚(yú)科、大庸魚(yú)科)、原始的真盔甲魚(yú)類(lèi)(曙魚(yú)科)、原始的多鰓魚(yú)類(lèi)(古木魚(yú)科)以及軟骨魚(yú)類(lèi)中的中華棘魚(yú)類(lèi)的共同出現(xiàn)為標(biāo)志。溫塘組合中涵蓋的魚(yú)類(lèi)分類(lèi)單元更加豐富與多樣化，從之前的3科5屬擴(kuò)展到6科14屬和若干未定屬，其古地理分布從湘西北地區(qū)擴(kuò)展到黔東北、鄂東南、贛西北、浙西北、皖東南、皖東等地區(qū)。溫塘組合的進(jìn)一步深化，既為中國(guó)長(zhǎng)江流域志留系下紅層的對(duì)比提供了最直接的化石證據(jù)，也能在今后為解決志留系淺水海相紅層的時(shí)代問(wèn)題上提供可靠的古魚(yú)化石實(shí)證。
皖東侯家塘組和墳頭組魚(yú)類(lèi)化石代表(蓋志琨攝、楊定華繪)。 中科院古脊椎所 供圖華南和塔里木板塊遠(yuǎn)古或?qū)偻缓Ｓ?/p>
蓋志琨表示，古生物化石證據(jù)在證明大陸漂移假說(shuō)的過(guò)程中起過(guò)關(guān)鍵作用�？佐~(yú)類(lèi)在證明板塊漂移學(xué)說(shuō)中的作用同樣舉足輕重：從現(xiàn)有的化石記錄來(lái)看，4.38億年前的志留紀(jì)早期盔甲魚(yú)魚(yú)類(lèi)化石總體上沿華夏古陸和滇黔古陸邊緣分布，進(jìn)一步印證該時(shí)期中國(guó)以長(zhǎng)江流域?yàn)橹鞯膹V大地區(qū)曾是一片廣闊的海洋——“揚(yáng)子�！�。
此外，盔甲魚(yú)類(lèi)頭甲均扁平，缺少成對(duì)的偶鰭，表明其游泳能力較弱，擴(kuò)散、遷移的能力有限，寬廣的陸地和寬闊的海洋均成為其擴(kuò)散、遷移的障礙，因此盔甲魚(yú)類(lèi)具有重要的古地理意義。新疆柯坪—巴楚地區(qū)的志留紀(jì)早期淺海紅層中同樣產(chǎn)有豐富的盔甲魚(yú)類(lèi)，該魚(yú)群面貌涵蓋基干盔甲魚(yú)類(lèi)的三大類(lèi)群和原始的多鰓魚(yú)類(lèi)(古木魚(yú)科)，與同時(shí)期華南地區(qū)尤其是浙江長(zhǎng)興、安徽巢湖一帶的魚(yú)群面貌高度一致，這不僅為華南板塊和塔里木板塊4.38億年前淺海紅層之間的對(duì)比提供了直接證據(jù)，同時(shí)表明如今相隔4000公里的兩個(gè)板塊，在當(dāng)時(shí)可能屬于同一片海域。
中國(guó)志留系特列奇階下紅層含魚(yú)化石的剖面�！∩斤@任 供圖蓋志琨指出，除了古魚(yú)類(lèi)化石證據(jù)外，無(wú)脊椎動(dòng)物化石的研究也表明，中國(guó)華南和塔里木兩個(gè)板塊在志留紀(jì)期間屬于同一動(dòng)物地理區(qū)系；兩地在志留紀(jì)早期的沉積環(huán)境也基本一樣，沉積巖石類(lèi)型均以在干旱環(huán)境下、在近岸淺海中形成的紅色碎屑巖系為代表；兩地在志留紀(jì)時(shí)的地層架構(gòu)基本相同，即底層和蓋層的時(shí)代大致相同。同時(shí)，古地磁的研究認(rèn)為，早在志留紀(jì)時(shí)期(4.43-4.19億年前)，塔里木板塊大約位于北緯15度以南，即赤道附近，而且位置偏東。當(dāng)時(shí)它應(yīng)該是與華南板塊連在一起，被稱(chēng)為塔里木—華南聯(lián)合板塊。
那么，塔里木盆地后來(lái)為何從赤道附近跑到4000公里之外的西部邊陲呢？中科院古脊椎所科研團(tuán)隊(duì)稱(chēng)，目前尚無(wú)統(tǒng)一看法，不同學(xué)者根據(jù)各自所掌握的材料證據(jù)曾分別給出不同的解釋。最新根據(jù)古生物化石材料的研究并結(jié)合古地磁學(xué)、地層學(xué)和古環(huán)境等方面的綜合分析得出的觀點(diǎn)是：
塔里木—華南聯(lián)合板塊是在志留紀(jì)晚期(4.23億-4.19億年前)開(kāi)始分開(kāi)成為各自獨(dú)立的板塊，其解體的主要原因可能是由于羌塘、昌都陸塊從南向北帶著巨大能量沖撞過(guò)來(lái)，從而把聯(lián)合板塊撞開(kāi)。聯(lián)合板塊解體之后，塔里木板塊開(kāi)始按著順時(shí)針的方向緩慢向西北方向漂移，大約在晚二疊世(2.52億年前)時(shí)才到達(dá)現(xiàn)在的位置，而華南板塊則向東平移滑動(dòng)約800公里�！半S著印度板塊繼續(xù)向北俯沖，塔里木板塊是否還要向北漂移，尚待求證�！痹摽蒲袌F(tuán)隊(duì)說(shuō)。(完)
贛西北清水組魚(yú)類(lèi)化石代表(蓋志琨攝、楊定華繪)。 中科院古脊椎所 供圖