张以春：用化石“拼出”青藏高原
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大家好,我是张一春,来自中国科学院南京地质古生物研究所从 2001 年我大学三年级开始,我就第一次去青藏高原开展地质考察工作至今我已经去过 23 次了,所以我想和大家分享一下在我们青藏高原上一些比较有意思的科学发现

谈到青藏高原可能大家第一印象就是青藏高原非常的漂亮很多人都去旅游因为它有非常壮丽的冰川和雪山它还有非常辽阔的藏北的湖泊还有在草原上奔跑的各种各样的野生动物这个都是我们在野外拍到的但是对于我们来讲我们更加的关注的是我们脚下的石头

因为对于地质工作者来说整个的青藏高原是我们研究的一个天堂尤其是在藏北一望无际一片荒凉的藏北高原上我们可以看到这些石头都裸露在地表我们只要俯下身体就能在石头上找到非常多精美的化石其他化石

大家可能对恐龙化石印象最深刻科学家通过对恐龙化石的研究知道恐龙会进化成我们天上飞的鸟类这就说明研究化石有重要的演化的意义除此之外化石还有重要的地层和环境体系意义什么意思呢我们提到恐龙我们知道它主要生活在侏罗纪和白厄纪它生活的环境主要是陆地的环境

那么你们可能也曾听说过喜马拉雅地区曾经是一片汪洋其实这个也是用化石来证明的不只是喜马拉雅地区整个青藏高原地区在地质历史时期曾经都是在海洋里

这张图叫做古地理重建图展示的是地球三亿年前的这样的一个模样和今天是很不一样的如果在这张图上让你们去找青藏高原可能就比较复杂了因为它分的到处都是主要的一部分块体它是在南半球的高维度地区那么三亿年之后

这些板块会分别在不同的时间从南半球脱离出去一直向北半球飘去到了新生代早期的时候我们可以看到这样的一个面貌就和现在的西藏比较相似了不过有点差别就是当时的海水还没有退出去

直到最后印度板块和欧亚板块最后完成了最终的碰撞高原的陇山海水的退出我们就见到了我们今天青藏高原的模样

所以青藏高原在你们看起来是一个非常非常大的一个铁板一块但是在我们看来它是有很多个不同的板块经过复杂的演化最后拼起来的那么问题来了在三亿年前的时候科学家们都说当时古特迪斯洋是一个大洋它分割了北方大陆和南方大陆当时的这个洋就是从我们的青藏高原上穿过的

但是它究竟是从哪里穿过的呢我们前辈的科学家们给出了很多种不同的假设就是这个图中这些白线的这个位置它叫做这个缝合带在 1987 年吉林大学的理财教授首次提出来说羌塘盆地中部的这个龙木错双湖带代表了这个羊盆当时经过的位置就是图中这些红点点的位置

它分隔了北边的北羌塘地块和南面的南羌塘地块那么这个观点提出来之后在学术界引起很大的一个争议有人说这不是一个缝合带是一个裂骨带那么我们在想我们能不能用化石角度切入来研究这样的问题呢我们就花了很多年在去羌塘盆地来考察羌塘在藏语中就是指北方的高地

它是青藏高原北部一个海拔特别高人烟非常稀少的绝大部分都是无人区的这么样一个地方也是国家级的自然保护区那么途中可以看出来枪塘是分为两个盆地一个南枪塘一个北枪塘中间的一个中央龙起带就是途中这些车北边的这排高山那么也把它称为龙不错双湖缝合带

2020 年 9 月我们科考队来到了这个羌塘盆地中部的荣马乡正好在这个缝合带的位置上我们来开展考察当时在这个沟口我们看到一排藏野驴长得非常的好看但是呢这个沟的里头

有一堆的野牦牛在这个地方大家可能都不太了解野牦牛对于车辆的攻击性是非常非常强的所以鉴于这样的危险性我说我们就暂时停一会儿正好下车的时候就找到了这样的一种石头黑黑的

表面像涂了一层油一样它叫做硅脂岩形成这种石头有两种可能性一种是在海里面是由放射虫组成的一般形成于深海的环境叫深海的放射虫硅脂岩另外一种是火山喷发形成的热液形成的一个硅脂的交解它就形成了这样的一种岩石在这个里面是找不到化石的

但是在野外呢我们拿到石头也看不清里面有没有化石我们就拿回来进行分析后来我的同事告诉我这不仅仅是放射虫归籍人而且是放射虫的时代是泥盆鸡的晚期距今大约 3.7 到 3.6 亿年前当我知道这个消息的时候我非常非常兴奋因为这个就是我们苦苦寻找的证据

这样的发现就表明了在 3.7 到 3.6 亿年沿着

这个羌塘盆地中部的这个龙木措双湖缝合带当时的时候已经存在深海的环境了如果它存在深海了那么下面的问题就是当时的北羌塘地块和它的南羌塘地块在这个羊盆的两边它们的前海象生物里究竟有没有差别呢带着这个问题我们在 2021 年 5 月份我们到了阿里北部的无人区这个地方去进行考察这个地方是属于北羌塘地块

因为这个地方我们谁都没去过我们 20 多个人带着几台车进去的时候这个海这个海拔非常高 5200 米以上所以第一天进去就碰到了大雪这个大雪把路基本上就全部盖住了我们看不清路但是后来我们商量了一下觉得能进来很不容易所以就咬着牙就慢慢的把车就开进了无人区

开机了之后从早上一直到下午四点钟我们到达了预定的地点但是正准备这个扎移的时候发现新的问题又来了找不到淡水找到的都是盐碱地的水那些水是不能喝的所以我们又紧急的派两个车去到处找淡水的资源还好我们在这个山脚下发出发现有一库泉水所以我们就在这个地方安营扎寨扎

扎好营之后第一天这个考察我们就在寿行湖地区就找到了这样的一种地形那么它成独立的小小的山包状就像一些小火山一样但是它不是火山我们走进来一看这个里面有非常多的化石它是典型的生物胶

这还是第一次在藏北发现这个生物礁所以我们就把它采回来进行了切片的研究发现它主要是由海绵 尘孔虫还有珊瑚组成我们可以想象一下在 3.85 亿年前

可能当时这个北腔塘就像现在的澳大利亚一样阳光非常的好那么水体非常的温暖所以这些生物都非常的繁盛都造出很多的骨架最后他们都变成了今天的一个化石所以这样的化石的发现告诉我们这个地方一直是暖水

然后我们在这些无人区继续考察的时候发现了双点打板一带这个 3.5 到 3.4 亿年以及北墙塘地块中部的索纳湖一带 3.15 亿年一直到 3 亿年几千万年的时间里整个北墙塘地块全部都是碳酸盐而且化石非常丰富很多的这个碗族化石很多的这个亭类的化石都告诉我们这个地块一直都非常的温暖那么我们就要看看

在这个冯鹤带的这个南面的这个南羌塘地块当时是怎么样的一个面貌所以我们 14 年 8 月我们就来到了这个多玛地区它属于南羌塘地块进行考察我们当时就发现了这样的一种石头看上去非常不协调就是一个大礫石其实啊它的学界叫做滨海杂粒岩

它是由冰川形成的就相当于我们现在南极有大陆型冰川一样在冰川的北边它有很多的浮冰这浮冰里会夹了很多的石头当浮冰融化的时候这个石头就往下掉就砸碎了海底正常的一个沉积这就是为什么我们能看到这么不协调的一种现象这种现象告诉我们南昌塘地块当时是在高纬度地区而且它非常的冷

我们在去年在穆斯热布卡地区考察的时候也找到了另外的一种冰基岩它实际上和我们在西部发现的一样但是它的基质是泥岩说明它更加的复杂那么在这种冷水型的控制的一种环境之下你要想去找比较暖水的化石像附体珊瑚像大型的亭类这样的化石你基本上找不到的但是有一种化石能够在冷水的环境下生长

就是我们在红土打板一带发现的这种大大的这种厚翘的这种碗足类化石它能够适应冷水的环境

所以我们用化石的证据就确定了当年这个理财老师提出的这个龙木措双湖缝合带确实是当时的古特迪斯的所在的位置在 3.7 到 3.6 亿年的时候沿着这个带里已经发现深水了但是过了 6000 万年之后它这个阳盆会越开越大

所以那个时候南腔塘地块已经跑到高纬度地区了所以我们能见到冰激炎我们能见到冷水的动物群但是相比之下我们北边的这个北腔塘地块因为它一直是在这个中低纬度地区所以上面的生物群就非常非常的暖和你可以看到我们的这个化石能够告诉当时的这个海洋是怎么扩张的那么接下来的问题是我们今天看到

南昌塘和北昌塘是连在一起的但是三一年前是隔着几千公里的那这个过程是怎么发生的就是我们要了解当时的南昌塘又是怎么样什么时候从南边大陆跑走的所以呢我们就到南昌塘地块

做了很多年的工作因为南腔堂地块非常非常复杂我们做了好多次的科考终于锁定了南腔堂地块西部的泡面可能是一个非常重要的泡面

因为说这个地质泡面有三到四公里长从这个泡面的底端我们可以看到它是深水再到上面逐渐变成泉水它是记录了这个地块从南方大陆裂解的一个完整的过程也就是说大家现在看到的这个山顶的这个突出来的这个石头到这个时候的时候它已经不在南昌塘边缘了它已经裂解出去了

那么裂解出去之后对生物群有没有什么影响呢我们就要看看这个山顶上究竟有什么化石我们在 2017 年 5 月份我们花了三个小时从山底爬到了山底但是非常的不幸到了山底就迎来了风雪暴风雪暴大家可能都没有感觉它不是正常的下雪它那个雪打在脸上就像刀割的一样

但是我们也不可能再花三个小时再爬山了所以我们就在石头反面就躲着等风雪暴过后我们接着进行考察采样真是风雪之后见彩虹我们找到了非常多的珍贵的化石包括很多的腕足类附体的珊瑚还有很多的亭类化石时代是 2.91 年

一派是个生机勃勃的样子非常的暖和的一种生物群所以它和当时的南方大陆是非常的不一样的但是我们也要确定一下这样的一种生物群的变化它是气候的变化呢它还是说当时它是谷地里的变化引起的

为了验证这个事情我们就需要进行对比我们来看看当时南乡塘地块南面的当时拉萨地块在这个时间段里发生了什么故事

这个是 2011 年我们在深渣的木鸠措地区的考察的一个照片我们可以看到在 2.7 到 2.8 亿年的时候这个地块上还能找到非常多的偏凉水的芽型类还有这种非常单体的一个一个的珊瑚这种指示的环境是偏凉水的

可以看到它在 2.75 到 2.8 亿年前它还是偏凉水的但是相比之下我们刚才说的南昌塘地块在 2.9 亿年前就已经非常暖水了所以看到对比起来来看它们两个差异性是非常大的

所以根据这样的证据我们认为南昌塘地块是在 2.9 亿年前从南方大陆裂解的裂解之后在南面形成了一个新的羊棚我们把它叫做中特蒂斯羊

其实裂解的不仅仅是在西藏的南昌堂地块在很大的范围之内一直从伊朗到阿富汗到喀拉昆仑再到我们云南的西部到缅甸马来西亚印度尼西亚上万公里的地块那个时候都从 2.9 亿年前都从南方大陆裂解了

这目前为止还是地质上的一个谜团但是我们可以看到青藏高原正好是位于这个上万公里的这个条带的一个核心的位置所以在青藏高原上做工作是能够解释一些比较重大的科学问题的

研究地址除了有科学意义以外还有一些现实的意义比如说远在藏北的这个羌塘盆地现在是国家资源勘探的一个重点的一个盆地我们在 09 年考察的时候就在 2.521 年前的这个地层里发现了一套黑黑的一道霉层 10 年之后我们在北羌塘地块的昌都地区考察的时候同样的也找到了这样的一个这个霉层的发现

所以这引起了我们非常大的兴趣我们就对这个科学问题开展了研究我们证明了实际上这个煤只能分布在当时的北羌塘地块上所以它的这个形成的煤它是受当时的特殊的板块构造所控制的但是你现在要看看和它相连的南羌塘地块你就在这个时代找不到煤可以看出来它这个地址的分布的情况是非常清楚的

这张图是展示了我们 20 多次在青藏高原开展工作的这个点我们呢近几年的考察中也发现了非常多的前人没有发现过的生物群我们用化石发现了很多地层演化的这个规律性结合了其他的学科我们也提出了青藏高原板块演化的一个规律性

那么我们近几年也把我们的考察点延伸到了国外到伊朗 巴基斯坦和缅甸但是我们发现随着研究的深入更多的科学问题更难的科学问题也涌现了所以这个就需要我们进一步的开展考察

考察的工作所以我们这个科学考察还会继续的往西藏去深入的考察下面呢我给大家展示一个我们在科考的一个是野外的一个实录这个是 2021 年 5 月份我们去无人区考察的一些这个影像

当时下着暴雪我们很多的车就进去了然后找到扎因点之后我们一部分人在洗碗一部分人在搭帐篷分工非常明确因为当时正在下着雪所以我们要赶紧把我们的营地给撑起来

所以在这个地区的考察我们也找到了非常多的石头非常多的重要的化石包括石炭级的珊瑚还有腕足的生物群还有泥盆级的生物胶而且这个地区也非常的有意思还有很多的野生动物特别是这些藏野驴会和我们车进行赛跑这个是跑过西藏的人都知道这样的一个现状

我们每天上山都会背着很重的石头下山所以非常辛苦但是比较幸福的是我们能找到各式各样的原来前人都没有发现过的化石的材料来供我们进行研究

尽管青藏高原是比较艰苦的地区但是二十多年的研究我们深切的感觉到国家经济的发展和藏区生活的改善因为曾经的泥岭的道路变成了现在通天的这个柏油路我们甚至在藏北的一些小镇里我们都能拿手机扫码来采购物资甚至在扎营的时候我们还能给家人连线视频这是以前想都不敢想的

两天之后我们李斯光青藏高原地层古神物科考突击地将再次进入西藏来赶往这个羌塘无人区进行考察我希望我们这次能有更多新的发现来服务于重大的科学问题和国家的重大的一个需求把青藏高原这张图拼得越来越好好 谢谢大家