化石牆俯視
6月28日,重慶市政府新聞辦召開發布會宣布,經國家古生物化石專家委員會鑑定,重慶雲陽縣普安鄉發現的恐龍化石群為世界級恐龍化石群。
堪稱「世界級」並非妄自尊大,此次研究人員在雲陽縣普安鄉發掘出長150米、厚2~4米、高6~8米的「恐龍化石牆」。已經多次去現場勘查過的中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員徐星說:「據我所知,這是世界上,目前暴露面積第二大恐龍化石牆。」
這還僅僅是重慶雲陽恐龍化石群暴露出的冰山一角。
一塊奇形怪狀的「骨頭」
發現這塊「龐然大物」痕跡的是一個來普安鄉學習挖掘技術的小夥子。2015年,因為在學習閒暇之餘幫助村民們放牧,偶然發現了山上一塊奇形怪狀的「骨頭」,由於之前在網上或者電視上看到過類似報導,他想這會不會是一塊化石呢?為了搞清真相,這個年輕人將這塊「骨頭」呈交到重慶市雲陽縣文物保護研究所。只是他不清楚的是,古生物化石工作已經歸由當地的國土部門負責。所以,當重慶市雲陽縣文物保護研究所的副所長拿到這塊骨頭時,便立即給重慶三峽古人類研究所所長魏光飈打了電話,希望有專業人員前來鑑定。
接到電話的魏光飈博士派出研究人員前去現場勘查。研究人員確認了這塊骨頭並非尋常之物,而是恐龍化石。得到確切的結論後,魏光飈將這一發現報告給重慶市國土資源和房屋管理局。當時的國土房管局副局長立刻派出重慶市地勘局208水文地質工程地質隊(以下簡稱重慶市地勘局208地質隊),對現場進行進一步勘查。
「208隊是重慶市古生物等地質遺蹟工作的牽頭單位,所以領導派出我們前去勘查。」重慶市地勘局208地質隊地質遺蹟保護研究院恐龍化石研究學術帶頭人代輝在接受《中國科學報》記者採訪時解釋道。
代輝並不是第一次參與發掘恐龍化石工作。但是當他第一次到重慶雲陽現場看到化石露頭沿著地層連續分布近百米,就意識到這和以往發掘單條恐龍化石的情況不同,這裡應該有大片的恐龍化石埋藏。「我們當時打了報告,國土房管局安排我們做了化石露頭調查和臨時保護項目。」代輝回憶道。經過項目調查,發現化石範圍更大,也讓工作人員更為謹慎。
「根據化石露頭調查發現雲陽恐龍化石資源豐富、化石價值意義重大,但其位於風化泥巖地區,化石富集區為農耕養殖地,風化嚴重,還有地表水、地下水侵蝕,再加上調查發現原生層位的化石出現局部滑塌,為了保護這批珍貴的恐龍化石,我們向國土資源部提交了搶救性發掘申請。」代輝介紹說。
接到申請後,國土資源部安排國家古生物化石專家委員會專家到重慶審查,最終通過了申請,並於2016年9月21日發函同意發掘。
艱難的發掘
同年10月,獲得審批後的代輝帶著激動的心情,與同事一起拉開雲陽恐龍化石群發掘工作「重頭戲」的大幕。經過前期勘查後,他深知,儘管很多化石已經暴露在表面,但發掘工作並不像看起來的那麼輕而易舉。
「我們發現的化石在巖層走向上出露長度約5公裡。地層主要為侏羅系的自流井組、沙溪廟組下段和上段。此次發掘的一區範圍是恐龍化石群露出的主要區域,也就是中侏羅世沙溪廟組下段。」代輝告訴記者。
在地質學中,沙溪廟組上段主要由灰、黃灰色厚至塊狀中粗至中細粒長石石英砂巖、長石石英雜砂巖與紫紅色泥巖組成;沙溪廟組下段則多為紫紅色粉砂質泥巖夾薄層粗中粒至細粒長石石英砂巖、長石砂巖及粉砂巖;自流井組大安寨段,呈現出灰色、深灰色生物碎屑頁巖夾灰色薄層狀—中厚層狀生物碎屑灰巖,其中下部為灰、深灰色頁巖夾石英粉砂巖及介殼砂巖,中部為中厚層巖屑砂巖、砂巖頁巖及泥巖,上部為介殼巖夾介殼灰巖。
在主要發掘的區域——中侏羅世沙溪廟組下段,化石群又處於坡度較陡的斜坡之上,加之其屬於沙溪廟組泥巖,常年的風化作用、水的溶蝕以及地質構造變動,讓泥巖出現了明顯的裂縫。而且,地下裂隙水對深埋的化石也造成損壞。更讓代輝煩惱的是,恐龍化石被埋於反向坡中。
「反向坡是與正向坡相對的概念,是指地質體的產狀與坡向相反。埋藏化石群的地質體斜插在山體中,我們挖得越深,其覆蓋層越厚。而我們只有把覆蓋層挖開才能看到化石的全貌。」代輝解釋說,「雖然這樣的結構對邊坡的穩定性是有利的,但是對於發掘工作卻是雪上加霜,整個發掘工作共挖掘了30000多土石方。」
世界級化石牆
發掘工作的困難,以及化石呈現的方式,讓重慶市地勘局208地質隊的工作人員不得不更小心謹慎地對待。為了更好地發掘,重慶市地勘局208地質隊遵循著「從已知到未知,淺部探測與深部探測兼顧」的原則,選用了高密度電阻率法和地質雷達兩種物探方法組合進行。他們沿著化石露頭向下發掘,如抽繭剝絲般,慢慢地,那些看似零星的恐龍化石,似乎以一種奇特的方式整合在一起。
「起初,我們也沒有意識到這裡的化石往下挖會這麼豐富。」代輝略帶興奮地說,「我之前發掘的大多是一條恐龍的化石。」
以代輝的經驗,一條恐龍的化石發掘起來相對較快,「我們不需要考慮要將化石留在原地還是挖出,而是可以將發現的骨骼化石全部挖出,再送到後方去做修復和研究工作」。但是恐龍化石牆的發掘卻需要更多思考的步驟:哪些化石觀賞性比較強,更適合留在原地;哪些有價值的化石可以發掘出來進行科研……「但有時候觀賞性和科研價值會同時具有,這種情況還不少,比如一片關聯性較好的骨骼化石,這樣我們就更難決定取還是留了。」
據代輝介紹,發掘過程中,他們還引進了三維雷射掃描、無人機航測、傾斜攝影、高清視頻監控等先進手段,綜合拍照、攝影等方式記錄了整個過程。與此同時,隨著發掘工作的深入,他們一邊發掘一邊將已經暴露在空氣中的化石「嚴密」地保護起來。「我們使用了新型的納米SiO2材料。與傳統的硝基清漆以及丙酮加顆粒膠的保護劑相比,納米SiO2材料不僅保護效果更佳,而且不會發生顏色變深的情況。」
經過將近一年的發掘,一面長150米,高6~8米,厚度2~4米的化石牆就這樣出現在人們眼前,給學界一個巨大的驚喜。
在近日舉行的發掘成果鑑定會上,以國家古生物化石專家委員會副主任、中科院古脊椎動物與古人類研究所所長周忠和院士為組長的專家組鑑定認為:雲陽普安恐龍化石群具有時代跨度大、分布密集且範圍廣、種類豐富等特點,具有非常高的科學價值和開發利用價值,是我國乃至世界研究領域的一個重大發現。
發現僅是開始
「因為現場恐龍化石多為零星單個化石,所以,從化石的堆積來看,屬於異地集群埋藏。也就是說,當時恐龍並不是在現在的埋藏地原址死亡的。」代輝說。
徐星與同事董枝明研究員到達現場勘查後,也初步推測恐龍的死亡原因與大洪水或者泥石流有關。災難發生時,洪水、泥石流攜帶著恐龍屍體一路奔襲,到達湖泊三角洲地區後,流速下降,屍體也因此沉積下來。而且,徐星透露,就目前的發現推測,化石埋藏時間大約在1.8億至1.6億年前。當時,雲陽縣附近有一個巨大的古巴蜀湖泊,自然環境優越,促成了動植物的多樣性。
相比其他恐龍化石群,董枝明與徐星認為雲陽普安恐龍化石群有六大特點:首先,這裡埋藏的恐龍化石分布時代跨度大,從早侏羅紀晚期到中侏羅紀,再到晚侏羅紀的地層中,都有發現;其次,化石的分布範圍大,在約5公裡長的巖層走向上有多處化石露頭,顯示了巨大的潛力;第三,此次發現的化石種類豐富,目前已經發掘暴露出來的化石包括基幹蜥腳形類、蜥腳類、獸腳類、鳥腳類和劍龍類等至少5個恐龍亞類群以及蛇頸龍類等其他爬行動物;第四,化石屬於異地集群埋藏,數量多、總體分布密集、關聯程度較低、存在許多碎塊化石,但分選性差,具有短距離搬運和快速埋藏的特點;第五,化石牆的保存方式有利於科普和旅遊事業,規模如此大的恐龍化石點是極佳的科普教育基地,也非常有利於推動旅遊文化事業;最後一點,雲陽普安恐龍化石四區自流井組有較為豐富的恐龍和蛇頸龍化石,很可能填補了世界上早侏羅紀晚期至中侏羅紀恐龍時空分布上的一個空白,具有填補恐龍演化序列空白的潛在重大研究意義。
「接下來,我還會再去現場勘查,並且對化石進行更深入的研究。我預計科研工作將持續五到十年。」徐星向《中國科學報》記者表示,「目前的發掘和研究,還僅僅是一個開始。」
因為普安鄉發掘的恐龍化石較多、面積較大,因此,今年5月,重慶市國土房管局批准建立了重慶市雲陽普安恐龍市級地質公園,規劃保護面積為91.3平方公裡。重慶市國土房管局還將與雲陽縣政府建設普安恐龍化石原址博物館、科研科普教育基地,並打造化石村,申報國家級重點保護古生物化石集中產地。