當前簡訊:古魚類化石印證我國長江流域曾有片“揚子海”

科普時報記者 陳杰

近日，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所（中科院古脊椎所）早期脊椎動物研究團隊關于志留系淺海紅層研究取得重要成果，證實早在4.38億年前的志留紀早期，以我國長江流域為主的華南板塊曾是一片廣闊的海洋，被稱為揚子海，該海域又被分為上、下揚子海，兩者通過一狹長的水道相連，而今天遠在四千公里之外的塔里木盆地也不在現在的位置，而是與我國的華南板塊相連。相關成果由中科院古脊椎所碩士研究生山顯任在蓋志琨、趙文金研究員的聯合指導下在地層學專業期刊《地層學雜志》上發表。

(相關資料圖)

中科院古脊椎所早期脊椎動物研究團隊在全國范圍志留系淺海紅層中已進行了長達20年的野外考察，特別是10余年來，蓋志琨研究員帶領野外團隊跑遍了蘇、皖、浙、鄂、贛、湘、渝、黔、川、新、藏等省市自治區近50個縣（市）的志留系淺海紅層，最終在江蘇南京、浙江長興、安徽寧國、巢湖、江西九江、湖北武漢、湖南張家界、重慶秀山、新疆塔里木等地區志留紀早期的海相紅層中發現了大量的早期魚類化石材料，從而為這些地區志留系海相紅層的劃分對比提供了重要的古魚類化石證據。

志留紀早期的揚子海及古魚化石產地的分布（紅色代表淺海紅層沉積區）（山顯任繪制古地理圖，縱瑞文提供湖北武漢生態復原圖，其他生態復原圖均由楊定華繪制）

盔甲魚成為中國志留系海相紅層研究重要證據

志留紀時期，我國華南板塊和塔里木板塊沉積形成了一系列獨特的淺海相紅層，主要是一套以紫紅色間夾黃、灰綠色為主的細碎屑巖。這些以碎屑巖為主的淺海紅層中大多缺失筆石、牙形類等志留紀標準化石，導致不同學者在一些地區紅層的劃分對比和時代問題上分歧很大，至今仍未達成共識。因此，亟待其他門類化石來確定紅層歸屬和進行廣泛的區域地層對比。

盔甲魚類是我國志留系淺水海相紅層中的常見分子，其堅硬的膜質骨頭甲很容易被保存成化石。中國志留紀時期的盔甲魚類化石不僅屬種繁多，個體數量豐富，而且經歷了幾次快速的輻射演化，能夠在地層對比上發揮作用。目前，我國學者已經初步建立起志留紀魚類生物地層對比序列，其中，三個各具特色的魚類化石組合——溫塘組合、茅山組合和揚子組合，分別產自志留系紀下紅層、上紅層和羅德洛統紅層之中，為這三套淺海紅層的劃分對比提供了重要的化石證據。

溫塘組合是依據產自湖南張家界下紅層溶溪組中的2個盔甲魚類屬種和若干軟骨魚類鰭刺化石建立的。長期以來，由于該組合的古地理分布比較局限，因此難以被廣泛應用于區域地層對比。十余年來的野外工作給了我們新的認識：除湖南地區的溶溪組之外，江西、江蘇、浙江、安徽、湖北、重慶、貴州等地的下紅層中也產有豐富的盔甲魚類和軟骨魚類化石材料。這一系列新發現證實盔甲魚類和軟骨魚類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區域地層對比的潛力。

該研究對近年來發現的最為關鍵的兩個志留紀含魚層位——江西九江地區的清水組和安徽寧國地區的唐家塢組進行了報道, 并對中國志留紀早期5個下紅層沉積區的魚類化石及魚化石組合進行了總結及對比分析, 豐富了溫塘組合的生物多樣性、擴大了該組合在揚子地區的古地理分布, 并為揚子地區溶溪組、清水組、唐家塢組、侯家塘組及新疆塔塔埃爾塔格組等特列奇早期海相紅層的對比提供了可靠的化石證據。

通過一系列早期魚類化石材料的新發現和長江下游地區下紅層的廣泛識別，本項研究對下紅層中的溫塘組合進行了補充和修訂。溫塘組合的進一步深化研究不僅為我國長江流域志留系下紅層的區域對比提供了最直接的化石證據，而且能夠在解決志留系淺水海相紅層的時代問題上提供可靠的古魚類化石實證。

浙西北唐家塢組魚類化石代表（蓋志琨攝、楊定華繪）

古生物化石證據在證明大陸漂移假說的過程中起了非常關鍵的作用，盔甲魚類在證明板塊漂移學說中同樣起著舉足輕重的作用。盔甲魚是一類營底棲濾食性生活的魚類，主要生活環境為靠近古陸邊緣的淺海地帶，從現有的化石記錄來看，志留紀蘭多維列世特列奇期早期的魚類化石總體上沿華夏古陸和滇黔古陸的北緣分布，進一步印證了在4.38億年前的志留紀早期，我國以長江流域為主的廣大地區曾是一片廣闊的海洋——揚子海。此外，盔甲魚類頭甲均扁平，缺少成對的偶鰭，表明其游泳能力較弱，擴散、遷移的能力有限，寬廣的陸地和寬闊的海洋均成為其擴散、遷移的障礙，因此盔甲魚類具有重要的古地理意義。

塔里木盆地因撞擊而離開

新疆柯坪-巴楚地區的志留紀特列奇期早期的淺海紅層中同樣產有豐富的盔甲魚類，該魚群面貌涵蓋了基干盔甲魚類的三大類群和原始的多鰓魚類(古木魚科)，與同時期華南地區尤其是浙江長興、安徽巢湖一帶的魚群面貌高度一致，這不僅為華南板塊和塔里木板塊志留系淺海紅層之間的對比提供了直接證據，同時表明如今相隔四千公里的兩個板塊在志留紀早期可能屬于同一片海域。

除了古魚類化石證據外, 無脊椎動物化石的研究也表明: 我國華南和塔里木盆地在志留紀期間屬于同一動物地理區系。另外，兩者在志留紀早期的沉積環境也基本是一樣的, 均為干旱條件下的淺海環境。再者, 兩者在志留紀期間的地層架構基本是相同的, 即底層和蓋層的時代大致是相同的。在這一時期，兩個板塊上的志留紀地層均蓋在晚奧陶世的地層上面, 而其上均被中-晚泥盆世的地層所覆蓋。古地磁的研究認為, 早在志留紀時期(距今4.43-4.19億年前)，塔里木板塊大約位于北緯15°以南, 即赤道附近，而且位置偏東。當時它應該是與華南板塊連在一起的, 被稱為塔里木-華南聯合板塊。

根據古魚類化石復原的塔里木盆地在志留紀早期的古地理位置（與華南板塊一起形成一個塔里木-華南聯合大板塊，趙文金提供）

那么塔里木盆地后來為什么從赤道附近跑到了四千公里之外的西部邊陲了呢?目前尚沒有一個統一的看法。不同的學者根據自己手中所掌握的證據資料分別給出不同的解釋。目前，根據古生物化石材料的研究并結合古地磁學、地層學和古環境等方面的綜合分析得出的最新觀點是：塔里木-華南聯合板塊是在志留紀晚期的羅德洛世(距今4.27—4.23億年前)開始分開的，并各自成為一個獨立的板塊, 也就是說在這個時期塔里木板塊才開始從聯合板塊脫離出去。這個聯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來, 從而把聯合板塊撞開。聯合板塊解體之后, 塔里木板塊開始按著順時針的方向緩慢地向西北方向漂移。大約在晚二疊世時才到達現在的位置。也就是說塔里木盆地原來并不在現在的位置,經過漫長的地質歷程，才從華南地區慢悠悠地漂到這里來。隨著印度板塊繼續向北俯沖, 它是否還要向北漂移，尚待求證。而華南板塊則向東平移滑動了約800公里。