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大雨中,一群扁肯氏獸(shou) (Placerias)從(cong) 河岸邊的南洋杉森林裏緩緩走了出來,身體(ti) 觸過那些柔軟低垂的樹枝。
左一就是扁肯氏獸(shou) Placerias hesternus。矽化森林國家公園遊客中心的小型博物館Rainbow Museum裏,陳列了很多矽化森林同地層的動物化石;圖中這3種看上去像恐龍,其實都不是,它們(men) 比多數恐龍要早得多。扁肯氏獸(shou) 屬於(yu) 獸(shou) 孔目,和哺乳動物關(guan) 係更近;中間的是主龍類-偽(wei) 鱷類下的掠食者後鱷龍 Postosuchus kirkpatricki,最右則是植食性的鏈鱷 Desmatosuchus | 鍾蜀黍
這些河馬大小的動物小心翼翼地踱過河灘覓食。這片低地河灘沼澤長滿了它們(men) 喜歡的蕨類植物——靠近森林邊緣還有許多碩大的木賊類,但木賊類的莖充塞著粗糙的矽質,令它們(men) 難以下咽。扁肯氏獸(shou) 用龜一樣的喙狀嘴撕下蕨類的大片複葉,然後警覺地抬頭咀嚼。這片河中長期遊弋著體(ti) 長10米、令它們(men) 膽寒的鑿齒鱷(Smilosuchus),它們(men) 是晚三疊紀沼澤中的恐怖掠食者。
這個(ge) 頭骨就來自於(yu) 鑿齒鱷屬;雖然長得像鱷魚,但屬於(yu) 植龍目的掠食者,和鱷魚關(guan) 係很遠 | 鍾蜀黍
但驟然間,渾濁的河水漫過了扁肯氏獸(shou) 眼前的一大叢(cong) 蕨類,大樹被連根拔起的聲音由遠及近,大風呼嘯著掠過河岸森林的每一棵樹——還未等扁肯氏獸(shou) 發出哀鳴,暴雨引發的洪水漫天而來,沼澤仿佛整個(ge) 被掀翻,每一頭鑿齒鱷和扁肯氏獸(shou) 都被挾裹在樹木和泥漿中翻滾,再無法發出一點聲音。
數月之後,洪水才緩緩退去。除了部分露在泥漿上的樹梢,厚厚一層泥漿埋葬了這小片沼澤大部分的生命。
世界遠非今天的樣貌
這是發生在2.25億(yi) 年前三疊紀晚期諾利期的一場小規模洪災。距離二疊紀末大滅絕——地球多細胞生命曆史上最大規模的滅絕事件,已經過去了兩(liang) 千多萬(wan) 年,生命早已重新蓬勃繁榮。動物和植物早在兩(liang) 億(yi) 年前就已登上陸地,有些植物演化出了能用於(yu) 輸導和支撐的木質素,它們(men) 更是以前所未有的速度向著內(nei) 陸進發。石炭紀時壯觀的石鬆類木賊類雨林,早已在8000萬(wan) 年前崩潰式微,海岸森林遍布著的是今天裸子植物的遠古親(qin) 戚,長著類似於(yu) 蘇鐵、銀杏、南洋杉、鬆柏類的樣貌,有花被子植物則還難覓蹤跡。
三疊紀晚期的沼澤森林想象圖 | Blue Mesa Room, Rainbow Forest Museu / NPS
在這一時間點,整個(ge) 世界還遠非今天的樣貌。
我們(men) 腳下的地殼並非鐵板一塊,大的陸塊在地質史上分分合合,在3億(yi) 多年前的古生代晚期,地球上曾重新形成過一塊超級大陸,被稱為(wei) “盤古大陸(Pangea)”。“Pangea”這個(ge) 名字正是提出大陸漂移學說的阿爾弗雷德·魏格納所創造的,來自於(yu) “pan(全部)”和“gaea”的組合,後者所指是“大地之母蓋亞(ya) ”。
大約2億(yi) 年前的盤古大陸 | Fama Clamosa / Wikimedia Commons
這場洪災發生的地點,在今天位於(yu) 美國西部內(nei) 陸的亞(ya) 利桑那州,但在2.25億(yi) 年前,這裏卻正處熱帶,在盤古大陸的西南海岸,正對著古太平洋的前身、地球上曾有過的最廣闊海洋之一——泛大洋(Panthalassa)。
巨大的海陸熱力差異,讓三疊紀時的亞(ya) 利桑那州長期降雨頻繁。熱帶的降水滋養(yang) 了一大片沼澤森林和動物群,卻又時時以洪水摧毀它們(men) ,這在地層上留下了顯著的印記:洪水不斷攜裹著泥漿、碎屑和被葬送的生命,沉積於(yu) 低窪盆地;數百萬(wan) 年後,今天所發現的沉積層最厚處竟超過了500米。除去洪災,大規模的火山活動也不罕見,沼澤森林就常在洪災泥漿和火山灰的夾縫中繁榮茂盛著。
掩埋古代森林的可能是一次泥石流或者一次火山噴發,後續經過數億(yi) 年的沉積,再因地質抬升,被風和水流侵蝕重新暴露在地表,同樣的作用也形成了彩虹般的地層結構,日落和傍晚的風暴給彩虹般的地層更披上了變化莫測的色彩 | 鍾蜀黍
但是,那些被埋葬的生命並沒有徹底消失,另一場奇觀在細微處繼續進行,這也是我們(men) 今天得以一窺三疊紀末北美大陸上生命樣貌的原因。
偷梁換柱的微觀奇跡
被泥漿和火山灰圍裹的大樹,與(yu) 空氣徹底隔絕;充沛的降水填塞了木質,形成了缺氧的環境。這使得分解木質的真菌難以生存,進一步放慢了降解速度。溶解在水中極微量的矽酸,在漫長的時間裏,通過氫鍵與(yu) 木質素分子結合,逐漸再次以結晶或無定形沉積在木質周圍,如同倒模一樣完整複刻了木質的形態。而木質本身在漫長時間裏碎裂、降解。
悄無聲息中,二氧化矽礦物的各種形態如石英、蛋白石等完全取代了木質,偶爾也有別的雜質混入,形成了類似瑪瑙一樣的礦物,而木質的形態卻在這場微觀的偷梁換柱中保留下來。它們(men) 形成了樹木的形態化石,也就是矽化木。在近似的作用下,部分動物遺骸的結構也被礦物所替代、保存,成為(wei) 化石。
矽化森林的矽化木大部分來自已滅絕的裸子植物如 Araucarioxylon arizonicum,形態和今天的南洋杉相似 | 鍾蜀黍
一些斷麵顯出瑪瑙和蛋白石的虹彩 | 鍾蜀黍
在數百萬(wan) 年的時間裏,洪水衝(chong) 來的沉積物一層層覆蓋在這裏。這些沉積物成分和質地不一,比如石英砂礫、含鈣的白堊土、氧化的含鐵的紅壤……它們(men) 像書(shu) 頁一樣沉澱下來。如果地質長期穩定,下層沉積物受到上層的重壓,它們(men) 會(hui) 成為(wei) 沉積岩。而遼闊無倫(lun) 的盤古大陸,從(cong) 1億(yi) 8千萬(wan) 年前的侏羅紀,開始了距今最後的一次分裂解體(ti) ,北美大陸也被板塊運動推離了熱帶。
在上億(yi) 年之後,在太平洋板塊的擠壓下,這一大區域從(cong) 淺海開始抬升,從(cong) 6000萬(wan) 年前一直到今天,部分區域海拔甚至超過3000米——這就是現在的科羅拉多高原,原有的沼澤徹底消失,濕潤的海岸變成了幹旱的內(nei) 陸。
矽化木長度可以到30-40米,直徑多在1米以上,遍地都是 | 鍾蜀黍
這個(ge) 過程中,原先尚未穩固的的沉積帶,被流水和大風所侵蝕風化,形成了千溝萬(wan) 壑和多彩的土丘。那些美麗(li) 的矽化木和動物化石也重新暴露在荒野,被數千年前才到達這裏的人類所發現。
森林被埋葬的過程在全球各地多個(ge) 地質時期都發生過。今天從(cong) 北美的荒漠到中歐的平原,從(cong) 新疆的準噶爾盆地到非洲馬達加斯加的海岸,矽化木在幾乎每個(ge) 大洲都有出土發現;所在的地層,從(cong) 3億(yi) 多年前的古生代二疊紀,到距今200萬(wan) 年前的新生代晚第三紀。洪水和火山的快速掩埋與(yu) 矽質豐(feng) 富的水體(ti) ,創造了這一迥然不同於(yu) 成煤和被真菌分解的過程,給了死亡森林以另一種生機。深圳仙湖植物園有一片“化石森林”,就收集了來自國內(nei) 遼寧、新疆、內(nei) 蒙古乃至北美的矽化木,足以讓市民在參觀時冥想山海劇變。
這些矽化木上常覆蓋著明黃色的地衣,這些地衣會(hui) 分泌一些有機酸如草酸,可以更強烈地侵蝕岩石——這片森林最後的遺跡也將無法逃脫風化作用,成為(wei) 土壤,最終回歸於(yu) 地球的物質循環之中 | 鍾蜀黍
當我驅車開過科羅拉多高原,這裏已經滿目是岩石和荒漠。如果沒有這些矽化木和壯觀的沉積層,誰會(hui) 知道這裏曾經是連綿的針葉森林呢?誰會(hui) 知道一群扁肯氏獸(shou) 的命運?
在森林的遺跡裏行走,我看到那些玉石般的森林碎片上長著一些多刺的植物,開著鮮黃色的花,大概是仙人掌科禦鏡屬的多刺禦鏡(Opuntia polyacantha),它們(men) 多汁的莖和尖硬的長刺適應於(yu) 幹旱氣候,還有一些麻黃、薔薇科的羚梅屬(Purshia)…… 這些植物的祖先,抵達這裏的時間不會(hui) 超過1000萬(wan) 年。在三疊紀的沼澤森林消失兩(liang) 億(yi) 年後,這片土地上的生命又換了一副樣貌。
死於(yu) 三疊紀的矽化木化石邊,開出了仙人掌和羚梅的花,植被已經完全改變 | 鍾蜀黍
在這片曾經的森林邊,我禁不住想象:如果東(dong) 晉時代的先民看到過這樣的荒野和“矽化森林”,不知道除了“滄海桑田”還會(hui) 發明些別的什麽(me) 成語?地質曆史的遼闊要用狂野的想象去馳騁,初次遇見矽化木的人們(men) ,是否也曾經陷入虛無與(yu) 困惑?
但當我見到那些石頭上的岩畫,我相信這些故事早已在上萬(wan) 年前,裝點了人類的夢境。
北美原住民留在矽化森林國家公園裏的岩畫 | VIP Stuart Holmes / NPS
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