北山“石化”的那些鱼

来源:地调局西安地调中心作者:王国强过磊卜涛黄博涛董增产发布时间: 2020-04-22

　　化石是指保存于地层中的古生物遗体、遗物或遗迹。在漫长的地质历史中,地球上曾经生活过无数的生物,这些生物死亡后的遗体或生活时的遗迹都有可能被保存下来。古生物遗体本身全部或部分保存下来的化石称之为实体化石,特殊的实体化石对于地质年代的确定有着重要的意义。通常情况下,古生物大量集中死亡而形成的化石很可能是由自然界发生的灾难性事件(火山爆发导致的气候剧变或泥石流等自然灾害)将生物掩埋、隔离、氧化而成,在这些灾难性事件中“石化”的生物数量较多且千奇百样,“石化”的鱼类即是其中之一,这类化石相对容易被人类所发现。宋代杜绾撰写的中国第一部论石专著《云林石谱》中曾有对“鱼石”的描述和成因的科学分析,这说明古人对“石化”的鱼类的发现和认识由来已久。

　　中国含鱼类化石的地层分布很广且在陆相、海相地层中均有发现(黄为龙,1960)。泥盆纪(约4.2亿-约3.6亿年)是中国鱼类最为繁盛的时期,曾被称为“鱼类的时代”。中国乃至全球最古老硬骨鱼化石发现于云南曲靖距今4亿多年前的地层中(下泥盆统)中(Zhu et al., 2009);进入到中生代(约2.5亿年-6600万年)以后,鱼的种类变得相当复杂,现今发现数量众多的辽西北票一带中生代晚期的狼鳍鱼(热河生物群的主要成员)即是该时期代表之一。在西北地区的酒泉盆地新民堡组中曾发现有保存完整的早白垩世(距今约1.4亿年)的“孙氏鱼”;新生代(约6600万年)以来,“石化”的那些鱼基本上可以分为“绝灭种”(在现今地球已灭绝)和“现生种”(一万年以来看到的种类),从这些鱼的产出位置可以大致了解他们分布与迁徙的情况,例如对黄河流域河南三门峡系及丁村鱼化石的研究,让人们知道现在广泛分布在华南的青鱼在第四纪(约260万年前)时曾繁盛于黄河流域,充分反映了当时的古地理与古气候的情况(黄为龙,1960)。

　　北山位于新疆-甘肃-内蒙古衔接地带,其西接天山山脉,东连阴山山脉。在这片广袤的区域里,曾有不少中生代鱼类化石的报道。中生代的鱼化石在北山报道相对较多,除了孙健初先生发现的早白垩世“孙氏鱼”外,还有以刘东生院士名字命名的三叠世的“东生甘肃鲨”(图1B)。据中国科学院官网介绍,甘肃北山地区目前已成为中国目前已知的早三叠世非海相地层中与鱼化石数量和种类最为富集的化石点。北山图拉尔根-辉铜山地区区域地质调查二级项目在明水一带开展区域地质调查亦发现三叠系中产有丰富的淡水鱼化石(图1),这些鱼大多“石化”于三叠纪-侏罗纪的粉砂岩或页岩中。北山明水一带三叠纪陆相地层(灰色页岩)中“北山鱼”(图2)的发现和明水似凶暴鱼(图3)的修订以及褶鳞鱼类的研究工作将该目在中国的最早化石记录时间从中三叠世延伸到了早三叠世,并从鱼类系统研究的角度进一步支持将北山含鱼地层的时代置于早三叠世(Xu et al., 2015; Xu and Zhao 2016)。值得注意的是,近乎同时期的华南扬子地区中三叠世罗平生物群中的罗平强壮鱼(目前所发现的最大的全骨鱼类属种,图4)、光泽肋鳞鱼(目前肋鳞鱼目最古老和最原始的代表,图5)以及贵州兴义中三叠世的飞翼鱼(图6)大量出现显示了华南鱼类形态多样性。然而,北山地区陆相地层中发现的三叠纪淡水鱼化石与华南扬子地区的海相三叠纪鱼群相比,具有生物物种多样性低、形态多样性相对单调的特征(Xu et al., 2015)。三叠纪时,北山地区已经成为劳亚古陆的组成部分,根据北山明水一带产出大量“石化”的鱼类所在陆相地层的形成环境推断,这些鱼可能在早三叠世时遭受自然环境急剧变化(很可能为灾难性变化)过程中死亡,同时就地掩埋,在水体较深且缺氧的湖相沉积环境中随着沉积物成岩过程而“石化”,从而得以保存至今,“石化”的鱼类保留了其生命最后一刻的瞬时形态。

　　鱼类的分布严格受其所处地质年代的古水系格局的控制,水系格局又受重大地质事件的制约。通过对“石化”的这些鱼的研究可以揭示当时该区内的古气候特征、古水系格局及古环境等,进而为研究区域地质构造演化提供重要依据。在气候变化与世界上各个国家和人民息息相关的今天,通过众多的诸如“石化”的鱼类的研究可以探讨古生物与环境的协同演化关系,以古论今论未来,为当今人们在研究及应对气候变化的威胁时提供借鉴。

图1 北山明水地区鱼化石

图2 早三叠世短尾柄北山鱼化石及复原图（Xu and Gao, 2011）

图3 早三叠世明水似凶暴鱼化石及复原图（Xu et al., 2011）

图4 中三叠世关岭组罗平强壮鱼化石及复原图（Ma and Xu, 2017）

图5 中三叠世关岭组罗平肋鳞鱼化石及复原图（Xu and Zhao, 2016）

图6 中三叠世飞翼鱼化石及复原图（Xu et al, 2013）

参考文献:

黄为龙. 中国鱼类化石的地史分布[J]. 地质科学, 1960, 3(5): 249-255.

卢立伍, 李大庆, 杨良锋. 中国发现二叠纪鲟形鱼类化石[J]. 科学通报, 2005, 50(10):1058-1059.

Ma X Y, Xu G H. A new ionoscopiform fi sh (Holostei: Halecomorphi) from the Middle Triassic (Anisian) of Yunnan, China[J]. Vertebrata PalAsiatica, 2017, 55(2): 162–176.

Wang N Z, Zhang X, Zhu M, et al. A new articulated hybodontoid from Late Permian of northwestern China[J]. Acta Zoologica, 2009, 90(s1):159-170.

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Xu G H, Gao K Q, Coates M I. Taxonomic revision of Plesiofuro mingshuica from the Lower Triassic of northern Gansu, China, and the relationships of early neopterygian clades[J]. Journal of Vertebrate Paleontology, 2015, 35(6)：e100515.

Xu G H, Zhao L J. A Middle Triassic stem-neopterygian fish from China shows remarkable secondary sexual characteristics[J]. Science Bulletin, 2016, 61(4): 338-344.

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