【创作培育计划】古鱼化石再次印证4.38亿年前我国长江流域曾存在古海洋——扬子海

作者：山显任 盖志琨

审核：赵文金

鱼除了食用还能干嘛？还能用来找海啊！

所谓沧海桑田，在地质时间尺度里，移山填海不过一瞬间，那么问题来了，我们该怎么知道哪儿曾经是海呢？

蓝色的大海，红色的证明

一说起海边，我们都会想到蓝色的海和黄色的沙滩，不过在地质领域里，证明志留纪期间“海边在这里”的证据，却是红色的。

中国志留纪早期浅海红层剖面（山显任提供）

志留纪时期，我国的华南板块和塔里木板块上均沉积形成了一系列独特的浅海相红层，主要是一套以紫红色和黄、灰绿色为主的细碎屑岩。这套志留纪海相红层沉积主要形成于近岸浅水地带，古陆的存在是这套红层形成时最重要的古地理要素。河流携带的大量含赤铁矿（Fe₂O₃）的细碎屑物,堆积在近岸海底上，如果当时恰好处在海平面下降的海退阶段，海水则会呈现弱氧化状态，在成岩过程中非常有利于赤铁矿在沉积物中的保存，最终形成标志性的海相红层。

因红层颜色醒目，很容易在野外进行鉴定和识别，地质学家通过追索红层的分布，从而确定志留纪时期古海洋的边界。此外，红层的发育还是还原、缺氧环境被氧化条件替代的一个地球化学事件, 能够反映区域或全球气候的变化。地质学家通过追溯全国范围内的志留纪海相红层的分布，终于重建出了4.38亿年前的志留纪早期我国古海洋的海岸线，研究结果表明以我国长江流域为主的华南板块曾是一片广阔的海洋，被称为扬子海。该海域又被进一步分为上扬子海与下扬子海，两者通过一狭长的水道相连，今天远在四千公里之外的塔里木盆地在志留纪早期也不在现在的位置，而是与我国的华南板块相连。

海是死的，鱼是活的

那么问题来了，我们怎么知道哪些海是连在一起的呢？答案就在鱼身上。如果在两个地点发现了同样的鱼类化石，那么有理由认为当时这两处的水道是相通的或者处于同一片海域。

扬子海及古鱼化石产地的分布（红色代表浅海红层沉积区）（山显任绘制古地理图，纵瑞文提供湖北武汉生态复原图，其他生态复原图均由杨定华绘制）

扬子海也不例外，除了海相红层，4亿年前的这片古海洋还将它的印记留在了盔甲鱼类身上。盔甲鱼类是一种“披盔戴甲”的无颌鱼类，主要生存于志留-泥盆纪时期的华南和塔里木两个板块上，其坚硬的膜质骨头甲很容易被保存成化石。研究表明，盔甲鱼是一类营底栖滤食性生活的鱼类，主要的生活环境为靠近古陆边缘的浅海地带。因此，古生物学者也会通过调查盔甲鱼化石的空间分布来追索志留纪时期的浅海规模与范围。

然而，在全国范围内寻找含有盔甲鱼的化石点采集化石是一项浩大的工程，耗时、耗财、费力不说，还需要持之以恒的长期坚持。近20年来，中科院古脊椎所早期脊椎动物研究团队跑遍了我国所有可能含有盔甲鱼化石的志留-泥盆纪海相地层，足迹遍布了祖国的天南海北，南至海南保亭，西至西藏阿里无人区，东至浙江长兴，西北至新疆阿勒泰，东北至黑龙江双鸭山，西南至中越边境，风餐露宿，共考察化石点800多个，行程近20万公里。

野外踏勘是一场持久战，既充满了探索未知带来的乐趣，也要面临突如其来的困难和危险。一次，野外队员林翔鸿在西藏野外考察阿里地区的志留系海相红层的时候，由于高原反应加上小路险峻，不小心一脚踩空，摔折了下颌，在荒芜人烟的扎达地区几经辗转，才在凌晨四点赶到阿里的医院进行CT检查。

可即便这样，队员们依然保持着非常乐观的心态面对突如其来的意外，特别凌晨两点，他们在赶往阿里医院，中途路上休息的时候，突然发现阿里的星空是如此的美丽，竟然用手机拍摄到了阿里地区浩瀚的星空和壮观的银河系，非常震撼，这种壮美也是辛苦踏勘的额外收获吧。

野外队员林翔鸿凌晨两点用手机拍摄到的阿里浩瀚的星空（林翔鸿摄）

时光不负有心人，在长达20年的野外考察当中，中科院古脊椎所早期脊椎动物研究团队先后考察了苏、皖、浙、鄂、赣、湘、渝、黔、川、新、藏等省市自治区近50个县（市）的志留纪早期地层，最终在江苏南京、浙江长兴、安徽宁国、巢湖、江西九江、湖北武汉、湖南张家界、重庆秀山、贵州石阡、新疆塔里木等13个地区的志留纪早期海相红层中发现了大量的盔甲鱼类化石材料，这些鱼类化石的分布和根据红层重建的古海岸线高度吻合，进一步印证了在4.38亿年前的志留纪早期，我国以长江流域为主的广大地区曾是一片广阔的海洋。

总结

盔甲鱼化石除了能帮助确定古海洋的位置，还能用来指示地层的年龄。中国志留纪时期的盔甲鱼类化石不仅属种繁多，个体数量丰富，而且经过了几次快速的辐射演化，能够在地层对比上发挥一定的作用。现有研究资料表明，盔甲鱼的古地理分布广泛，遍布安徽、浙江、江西、武汉、湖南、重庆、云南、新疆等省（自治区），为含鱼地层的横向对比提供了可靠的古鱼类证据。

研究发现，在我国的湘西北、黔东南、鄂东南、赣西北、浙西北、皖东南、皖东等地区，盔甲鱼的组成面貌高度相似，它们均包括了基干盔甲鱼类、原始的真盔甲鱼类和原始的多鳃鱼类，代表了相同的生物演化阶段。研究人员将这个鱼类大家庭命名为温塘鱼类组合，代表了盔甲鱼类演化历史上的“一瞬间”，在一定程度上已具有了明确的时间属性。温塘鱼类组合的广泛发现，不仅证明了我国长江流域志留纪海相地层具有相同或相近的时代，而且为解决我国其他地区志留纪海相红层的时代问题能够提供来自盔甲鱼类化石的证据。

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