原標(biāo)題：揭秘4.38億年前古海洋！長(zhǎng)江流域華南板塊曾是揚(yáng)子海，與塔里木盆地古陸相連

近日，中科院古脊椎所碩士研究生山顯任，在蓋志琨、趙文金研究員的聯(lián)合指導(dǎo)下，在地層學(xué)專業(yè)期刊《地層學(xué)雜志》發(fā)表封面文章，報(bào)道了中科院古脊椎所早期脊椎動(dòng)物團(tuán)隊(duì)在全國(guó)范圍志留紀(jì)淺海紅層中長(zhǎng)達(dá)20年野外考察的重要成果。這20年，尤其是近十余年來(lái)，蓋志琨研究員帶領(lǐng)野外團(tuán)隊(duì)跑遍了蘇、皖、浙、鄂、贛、湘、渝、黔、川、新、藏等省市自治區(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)、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)了大量的早期魚(yú)類化石材料，從而為這些地區(qū)志留紀(jì)的海相紅層的對(duì)比提供了重要的古魚(yú)類化石證據(jù)。

(相關(guān)資料圖)

圖1 揚(yáng)子海及古魚(yú)化石產(chǎn)地的分布（紅色代表淺海）（山顯任繪制古地理圖，縱瑞文提供湖北武漢生態(tài)復(fù)原圖，其他生態(tài)復(fù)原圖均由楊定華繪制）

20年野外科考揭開(kāi)志留紀(jì)醒目海相紅層中蘊(yùn)藏之謎

志留紀(jì)時(shí)期，我國(guó)華南板塊和塔里木板塊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和黃、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的古地理背景。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，因其顏色醒目，很容易在野外進(jìn)行鑒定和識(shí)別。

整個(gè)志留紀(jì)時(shí)期共識(shí)別出了三套淺海紅層，其沉積時(shí)期分別為蘭多維列世特列奇早期（距今4.38億年）、中晚期（距今4.33億年）和羅德洛世晚期（距今4.25億年），根據(jù)各自所處的地層位置分別被稱為“下紅層”“上紅層”和“羅德洛統(tǒng)紅層”。

圖2 中國(guó)志留系特列奇階下紅層含魚(yú)化石的剖面（山顯任提供）

盔甲魚(yú)類是我國(guó)志留紀(jì)淺水海相紅層中的常見(jiàn)分子，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)類化石不僅屬種繁多，個(gè)體數(shù)量豐富，而且經(jīng)歷了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?。ㄗ灾螀^(qū)）， 為地層的橫向?qū)Ρ忍峁l件。

近年來(lái)，隨著盔甲魚(yú)分類學(xué)研究的不斷深入, 其生物地層對(duì)比的意義也逐漸突出。目前，我國(guó)學(xué)者已經(jīng)初步建立起志留紀(jì)魚(yú)類生物地層對(duì)比序列，其中，三個(gè)各具特色的魚(yú)類組合——溫塘組合、茅山組合和揚(yáng)子組合，分別產(chǎn)自志留紀(jì)下紅層、上紅層和羅德洛統(tǒng)紅層之中，為這三套淺海紅層之間的對(duì)比提供了重要的化石證據(jù)（圖3）。

圖3 盔甲魚(yú)類的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系與地史分布圖（山顯任供圖）

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)類屬種和若干軟骨魚(yú)類鰭刺化石建立的（圖4）。經(jīng)過(guò)十余年野外工作的積累，研究人員對(duì)該組合有了不少新認(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)類和軟骨魚(yú)類化石材料。這一系列新發(fā)現(xiàn)證實(shí)盔甲魚(yú)類和軟骨魚(yú)類在特列奇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的區(qū)域地層對(duì)比的潛力。

圖4 湘西北溶溪組魚(yú)類化石代表（蓋志琨攝、楊定華繪）

在此次研究中，他們對(duì)近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的最為關(guān)鍵的兩個(gè)志留紀(jì)含魚(yú)層位——江西九江地區(qū)的清水組和安徽寧國(guó)地區(qū)的唐家塢組，進(jìn)行了報(bào)道,，并對(duì)中國(guó)志留紀(jì)5個(gè)下紅層沉積區(qū)的魚(yú)類化石及魚(yú)化石組合進(jìn)行了總結(jié)及對(duì)比分析。

江西九江地區(qū)的志留紀(jì)地層化石產(chǎn)出記錄和盔甲魚(yú)分類學(xué)研究表明，下紅層清水組以基干盔甲魚(yú)類和原始真盔甲魚(yú)類（曙魚(yú)科）的共同出現(xiàn)為特征（圖5），而上紅層西坑組則以較為進(jìn)步的中華盔甲魚(yú)科的出現(xiàn)為標(biāo)志。

因此，江西九江地區(qū)下紅層清水組與上紅層西坑組的魚(yú)類組合面貌截然不同，分別代表了盔甲魚(yú)類兩個(gè)不同的演化階段，從而為華南志留紀(jì)上、下紅層的精確對(duì)比提供了參考標(biāo)尺。

圖5 贛西北清水組魚(yú)類化石代表（蓋志琨攝、楊定華繪）

通過(guò)一系列早期魚(yú)類化石材料的新發(fā)現(xiàn)和長(zhǎng)江下游地區(qū)下紅層的廣泛識(shí)別，本項(xiàng)研究對(duì)下紅層中的溫塘組合進(jìn)行了補(bǔ)充和修訂，其涵蓋的分類單元從之前的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)展到黔東南、鄂東南、贛西北、浙西北、皖東南、皖東等地區(qū)。

圖6 浙西北唐家塢組魚(yú)類化石代表（蓋志琨攝、楊定華繪）

圖7 皖東侯家塘組和墳頭組魚(yú)類化石代表（蓋志琨攝、楊定華繪）

古魚(yú)類化石透露塔里木盆地4億多年前“身世”

古生物化石證據(jù)在證明大陸漂移假說(shuō)的過(guò)程中起了非常關(guān)鍵的作用。1910年，德國(guó)著名氣象學(xué)家、地球物理學(xué)家魏格納提出，全球的陸地在2億年前還是彼此相連的一個(gè)整體，后來(lái)由于受到力的作用，才不斷分離并漂移到現(xiàn)在的位置。

為了驗(yàn)證這一假說(shuō)，科學(xué)家找到了許多證據(jù)，其中最說(shuō)服力的證據(jù)之一就是來(lái)自于水龍獸的化石證據(jù)。水龍獸是一種生活于約2億年前的一種似哺乳爬行動(dòng)物，主要生活在陸地上，無(wú)法進(jìn)行跨海遷徙，但是它們的化石卻廣布與我國(guó)新疆、非洲南部、印度、南極州等地的二疊紀(jì)末—早三疊世地層中，其跨大洋的廣泛的分布，有力地說(shuō)明了這些化石點(diǎn)，當(dāng)時(shí)可能處于同一個(gè)聯(lián)合大陸——岡瓦納大陸。

盔甲魚(yú)類在證明板塊漂移學(xué)說(shuō)中同樣起著舉足輕重的作用。

盔甲魚(yú)是一類營(yíng)底棲濾食性生活的魚(yú)類，主要生活環(huán)境為靠近古陸邊緣的淺海地帶，從現(xiàn)有的化石記錄來(lái)看，特列奇早期的魚(yú)類化石總體上沿華夏古陸和滇黔古陸邊緣分布，進(jìn)一步印證了在4.38億年前的志留紀(jì)早期，我國(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)子海。

此外，盔甲魚(yú)類頭甲均扁平，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)類具有重要的古地理意義。

新疆柯坪—巴楚地區(qū)的志留紀(jì)特列奇早期淺海紅層中同樣產(chǎn)有豐富的盔甲魚(yú)類，該魚(yú)群面貌涵蓋了基干盔甲魚(yú)類的三大類群和原始的多鰓魚(yú)類(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特列奇早期淺海紅層之間的對(duì)比提供了直接證據(jù)，同時(shí)表明如今相隔四千公里的兩塊板塊，在當(dāng)時(shí)可能屬于同一片海域。

圖8 新疆塔塔埃爾塔格組魚(yú)類化石代表（蓋志琨攝、楊定華繪）

除了古魚(yú)類化石證據(jù)外, 無(wú)脊椎動(dòng)物化石的研究也表明: 我國(guó)華南和塔里木盆地是屬于同一動(dòng)物地理區(qū)系。另外，兩者在志留紀(jì)早期的沉積環(huán)境也基本是一樣的, 均是屬于在干旱環(huán)境下的淺海形成的紅色碎屑巖系。

再者, 兩者在志留紀(jì)時(shí)的地層架構(gòu)基本是相同的, 即底層和蓋層的時(shí)代大致是相同的。古地磁的研究認(rèn)為, 早在志留紀(jì)時(shí)期(大約在4.43-4.16億年前)，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的, 被稱為塔里木—華南聯(lián)合板塊（圖9）。

那么塔里木盆地后來(lái)為什么從赤道附近跑到了四千公里之外的西部邊陲了呢？目前尚沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的看法。目前，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最新的觀點(diǎn)是：塔里木—華南聯(lián)合板塊是在志留紀(jì)晚期的羅德洛期(422.9—418.7Ma)開(kāi)始分開(kāi)的，并各自成為一個(gè)獨(dú)立的板塊, 也就是說(shuō)在這個(gè)時(shí)期塔里木板塊才開(kāi)始從聯(lián)合板塊脫離出去。

這個(gè)聯(lián)合板塊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的能量沖過(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)針的方向緩慢地向西北方向漂移。大約在晚二疊世時(shí)才到達(dá)現(xiàn)在的位置。也就是說(shuō)塔里木盆地原來(lái)并不在現(xiàn)在的位置, 經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷程，才從華南地區(qū)慢悠悠的漂到這里來(lái)。隨著印度板塊繼續(xù)向北俯沖, 它是否還要向北漂移，尚待觀察。而華南板塊則向東平移滑動(dòng)了800公里。

圖9 根據(jù)古魚(yú)類化石復(fù)原的塔里木盆地在志留紀(jì)時(shí)期的古地理位置

（與華南板塊一起形成一個(gè)塔里木-華南聯(lián)合大板塊，趙文金提供）

中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所的碩士研究生山顯任為論文第一作者，蓋志琨研究員為論文通訊作者。

作者：許琦敏

圖片：古脊椎所提供

*文匯獨(dú)家稿件，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。