是誰，翻開青藏高原地層天書的扉頁？

　　出品：科普中國 

　　制作：古明地戀 

　　監(jiān)制：中國科學(xué)院計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心 

　　何物巖上作圖畫？恰如天書留世間。 

　　青藏高原的地層，是一本讀不完的天書。那里幅員遼闊，群山聳立，地殼運(yùn)動強(qiáng)烈，海陸變遷頻繁，填海造陸只需短短數(shù)千萬年。8000萬年前，這塊今日被稱為“世界屋脊”的內(nèi)陸高原仍是一片海洋，各種遠(yuǎn)古生物在其中繁衍生息，留下了無數(shù)的生命遺跡。這些遺跡埋藏在海底，在漫長的歷史變遷中化為化石，鐫刻在青藏海底的層巖巨淵中，又隨著地殼運(yùn)動造就的群山峻嶺，變?yōu)橄柴R拉雅山上的一塊小小化石。 

　　壯美的青藏高原，群山之間蘊(yùn)藏著無數(shù)的古生物資源。圖片來源：Britannica

　　青藏高原是世界上地層發(fā)育最全的地區(qū)之一。自古至今，日積月累的各時代近40000米總厚的高原地層分布在高聳的山脈之中，古生物遺跡的沉積記錄既完整又齊全，是研究全球生物演化歷史難得的地區(qū)之一。然而，受到高寒缺氧的限制，青藏的科考事業(yè)十分艱難。直至20世紀(jì)80年代，青藏高原的古生物工作程度還很低，大片區(qū)域的研究還是一片空白，較系統(tǒng)、較詳細(xì)的地層研究更是少之又少。 

　　但惡劣的環(huán)境絲毫沒有動搖中國古生物人的斗志。近些年來，一批又一批的科考人接力前往青藏，開展對青藏地質(zhì)和古生物的考察。他們頭頂天山鵝毛雪，面對戈壁大風(fēng)沙，前輩在西藏科考的文獻(xiàn)，便是他們的地圖；手里的一把地質(zhì)錘，則是他們的武器。在一代代人的努力下，青藏化石天書的早期生命之頁——全吉山地區(qū)的埃迪卡拉生物群，終于被中科院南京古生物研究所的學(xué)者翻開。 

　　一路向山，燈影闌珊 

　　1947年，在澳大利亞南部的埃迪卡拉山區(qū)元古宙地層頂部，發(fā)現(xiàn)了一個含有大量軟體動物化石的地層。此動物群包括可能的腔腸動物、環(huán)節(jié)動物、節(jié)肢動物，以及一些早已滅絕的神秘生物，被命名為埃迪卡拉生物群。它們體型獨(dú)特，無口無腸，身軀扁平，不會移動，體型多呈盤狀、管狀和葉片狀。這些動物是迄今已知最早的復(fù)雜多細(xì)胞生物，向我們展示了寒武紀(jì)生命大爆發(fā)之前地球生物的原始模樣，對理解早期動物演化和古地理具有重大意義。 

　　狄更遜水母，埃迪卡拉生物群最有代表性的動物。圖片來源：Wikipedia

　　在那之后，在全球很多地區(qū)都發(fā)現(xiàn)了類似的生物和近似種類。而在中國，李四光、趙亞曾早在1924年就命名了相當(dāng)于埃迪卡拉紀(jì)的地層，并于1963年正式定名為 “燈影組”，年代在 5.5~5.39億年前的埃迪卡拉紀(jì)晚期。 

　　“燈影組”得名于湖北宜昌縣境內(nèi)長江的燈影峽。2000年起，中科院南京古生物研究所前寒武紀(jì)課題組在湖北三峽地區(qū)進(jìn)行了長期的工作。在野外地質(zhì)勘查時，學(xué)者們注意到有些農(nóng)戶的屋頂蓋著從埃迪卡拉紀(jì)地層中挖取的薄石板；在征求房主們的同意后，他們便上房研究，沒想到真的有了發(fā)現(xiàn)：大量的遺跡化石躺在瓦片中，似乎正等待著他們的到來。 

　　湖北宜昌的燈影峽，風(fēng)景秀麗。圖片來源：隨意窩

　　之后的2011年，周傳明、陳哲、王偉和關(guān)成國再一次來到這里。當(dāng)他們走到一家農(nóng)家小院時，發(fā)現(xiàn)農(nóng)民正在更換新瓦，從屋頂換下來的石板擺放在地上?？茖W(xué)家們立刻興奮起來，熟練地開始了調(diào)查。功夫不負(fù)有心人，石板中就保存著埃迪卡拉生物的化石；在之后的幾年中，他們在該地區(qū)又陸陸續(xù)續(xù)發(fā)現(xiàn)了400多塊埃迪卡拉化石，包括十多個類群：典型的埃迪卡拉化石(Hiemalora、Pteridinium, Rangea和 Charniodiscus，以及一些從未在世界其他地方發(fā)現(xiàn)的新物種，如中空的，由一個個圓環(huán)堆疊而成的管狀化石, “霧河管”，以及夷陵蟲和只有一塊化石的燈影恰尼蟲（Paracharnia dengyingensis）。 

　　典型的埃迪卡拉生物夷陵蟲。圖片來源：nature

　　燈影恰尼蟲的化石。圖片來源：參考文獻(xiàn)[4]

　　“燈影組”一直分布到黔中、滇東、陜南、川西。在那之后，中國科學(xué)家一路向西，漫步遺塵。從貴州、川西再向西走，便到了遼闊的青藏高原，對青藏埃迪卡拉紀(jì)的探索也宣告開始。 

　　蟲名恰尼，定時靠你 

　　2020年7月，中科院南京古生物研究所早期生命研究團(tuán)隊與北京大學(xué)、成都理工大學(xué)的科研人員合作前往青藏高原進(jìn)行考察。這次科考有著新面孔：龐科，歐陽晴、郎咸國等人，也有陳哲和周傳明等老熟人。他們于柴達(dá)木板塊北緣的全吉山地區(qū)發(fā)現(xiàn)了典型的埃迪卡拉生物群化石。這是繼湖北三峽地區(qū)之后，在中國發(fā)現(xiàn)的第二個埃迪卡拉生物群化石產(chǎn)地，也是迄今在青藏高原發(fā)現(xiàn)的最古老的化石生物群。 

　　這些在皺節(jié)山組新發(fā)現(xiàn)的埃迪卡拉化石以恰尼蟲（Charnia）為代表。恰尼蟲是埃迪卡拉紀(jì)晚期固著生長于海底的葉狀體生物，具有葉片狀外形，沒有口，也沒有消化和運(yùn)動系統(tǒng)，推測是以水中游離的營養(yǎng)成分為食。盡管恰尼蟲的外觀像蕨類植物，但因?yàn)樗霎a(chǎn)于無光照抵達(dá)的深水環(huán)境下的沉積物中，因此它一定是動物，而不是營光合作用的植物。 

　　恰尼蟲的3D復(fù)原圖。圖片來源：Free 3D

　　恰尼蟲的發(fā)現(xiàn)具有重大的意義，它是第一個被承認(rèn)的前寒武紀(jì)復(fù)雜宏體生物化石，也是埃迪卡拉生物群中最典型的化石之一，因此，它的發(fā)現(xiàn)意味著柴達(dá)木板塊曾經(jīng)生活著埃迪卡拉生物，并可根據(jù)恰尼蟲的生存時間——距今約5.74-5.4億年前，來初步判定地層的年代。 

　　皺節(jié)山組發(fā)現(xiàn)的恰尼蟲化石。圖片來源：參考文獻(xiàn)[7]

　　跡名陜西，借石定地 

　　另外，在皺節(jié)山組發(fā)現(xiàn)了數(shù)量更為豐富的陜西跡（Shaanxilithes）化石，超過600個。陜西跡是一種具有密集排列橫紋的條帶狀化石，“橫紋”的間距通常在0.34mm，總長度范圍在2～3cm，寬度范圍為1～5mm。陜西跡的所屬類群和形態(tài)尚不完全清楚，但中國科學(xué)家王欣依據(jù)7個化石產(chǎn)地的資料以及大量的化石證據(jù)，將它的三維形態(tài)復(fù)原為由一系列套杯結(jié)構(gòu)形成的內(nèi)管和具有塑性(具褶皺)的薄膜狀外管共同組成的“管中管”結(jié)構(gòu)，較為可信地還原了它的生存狀態(tài)。 

　　套管狀的陜西跡復(fù)原，應(yīng)沒有復(fù)原軟體部分而只體現(xiàn)了硬質(zhì)殼體。 圖片來源:參考文獻(xiàn)[6]

　　它的外管原始成分可能為柔軟的有機(jī)質(zhì)，具有一定的塑性，起到包裹并固定內(nèi)管的作用；內(nèi)管成分可能是硬度稍大的幾丁質(zhì)，起到支撐、保護(hù)中心空腔的作用。同時，王欣根據(jù)研究提出，陜西跡與現(xiàn)生深海管狀蠕蟲類在形態(tài)上具有極高的相似性，并傾向于將陜西跡分類于環(huán)節(jié)動物多毛綱，是生存于淺海環(huán)境中，管體始端插入泥質(zhì)或者砂質(zhì)基底中營固著底棲生活的“埃迪卡拉紀(jì)管蟲”。 

　　研究員在皺節(jié)山發(fā)現(xiàn)的陜西跡化石。圖片來源：參考文獻(xiàn)[7]

　　現(xiàn)代的多毛綱管蟲。圖片來源：YouTube

　　陜西跡最早報道于陜南寧強(qiáng)地區(qū)的晚埃迪卡拉紀(jì)燈影組，代表接近正常海洋環(huán)境的地層；在后來，陜西跡被普遍發(fā)現(xiàn)在距今5.5~5.39億年的地層中，包括華南、華北、印度、西伯利亞和納米比亞，成為晚埃迪卡拉紀(jì)地層劃分和對比的潛在標(biāo)準(zhǔn)化石。 

　　天書已鑄，人敢來翻 

　　恰尼蟲和陜西跡在皺節(jié)山組的共同出現(xiàn)，說明這個地區(qū)的時代很可能是距今5.5-5.39億年前，與湖北地區(qū)的埃迪卡拉紀(jì)燈影組處于同時期；同時，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)皺節(jié)山組的地層與指示寒冷冰凍氣候的紅鐵溝組冰磧巖緊密相連。冰磧巖是由冰川直接堆積而形成的巖石，它們的出現(xiàn)說明在當(dāng)時的柴達(dá)木盆地有冰川和寒冷氣候活動。因此，研究員們推測埃迪卡拉紀(jì)的柴達(dá)木盆地可能位于溫帶或寒帶，而非一貫認(rèn)為的熱帶地區(qū)。 

　　冰磧巖是冰川直接堆積而形成的，或是冰川和冰川海洋作用形成的巖石。 圖片來源：AGU Blogosphere

　　除此以外，科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)了另外一個微妙的聯(lián)系。皺節(jié)山的地段產(chǎn)出陜西跡化石，而同時代的華北地層西緣和南緣也產(chǎn)出陜西跡化石；正巧的是，這兩處的地層都由冰磧巖和砂巖組成，表明柴達(dá)木板塊在當(dāng)時可能位于華北板塊附近，估量了青藏高原的這個板塊在埃迪卡拉紀(jì)的地理位置。 

　　由此，青藏地層天書的扉頁被中國的青年古生物學(xué)家翻開。雖然在以后，隨著新的探索，現(xiàn)在的這篇“扉頁“可能會成為第二頁、第三頁，但并無妨這次探索為青藏地層天書關(guān)于早期生命的化石記錄增添了濃重的一筆。這本天書，以及日后編撰的青藏地質(zhì)書籍，可以增加一句——“距今5.5~5.39億年前，在多細(xì)胞生物開始輻射的埃迪卡拉紀(jì)，青藏高原柴達(dá)木板塊曾位于溫寒帶，是一片接近華北板塊的淺海?！?/span> 

　　參考文獻(xiàn)： 

　　[1]魏振聲,譚岳巖. 西藏地層概況[J]. 青藏高原地質(zhì)文集,1983(05):1-38. 

　　[2]華洪,蔡耀平,閔筱,柴姝,代喬坤. 埃迪卡拉紀(jì)末期管狀動物的“大輻射”[J]. 西北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2020,50(02):141-174. 

　　[3]房瑞森,梁悅,華洪,張志飛. 埃迪卡拉紀(jì)晚期疑難化石Shaanxilithes在云南會澤朱家箐剖面的首現(xiàn)及其意義[J]. 古生物學(xué)報,2021,60(01):25-41.

　　[4]劉許生. 全球唯一燈影恰尼蟲[J]. 國土資源導(dǎo)刊,2012,9(06):75-76. 

　　[5]丁啟秀,陳憶元. 湖北峽東地區(qū)震旦紀(jì)軟軀體后生動物化石的發(fā)現(xiàn)及其意義[J].地球科學(xué),1981(02):53-57+276.

　　 [6]Wang X, Zhang X, Zhang Y, et al. New materials reveal Shaanxilithes as a Cloudina-like organism of the late Ediacaran[J]. Precambrian Research, 2021, 362: 106277.  [7]Pang K, Wu C, Sun Y, et al. New Ediacara-type fossils and late Ediacaran stratigraphy from the northern Qaidam Basin (China): Paleogeographic implications[J]. Geology, 2021.