探秘巴渝远古森林：发现马桑岩木化石群

马桑岩木化石群发现于2005年初，产地位于距离綦江主城区2千米的文龙街道文龙村马桑岩采石场上。经过一段时间的挖掘，已发现了20多根木化石，这些树木化石分布十分集中，在面积大约1 000平方米的范围内，而且所有木化石都没有完全地暴露出来，最长的一根露出来的长度达到24米，钻孔证实长度至少还可以延伸2米，直径接近1米。这应该是西南木化石之王，在国内也应该是名列前茅。还有两根树木的长度也达到了十几米，直径超过1米。这些在西南地区都是创纪录的。经研究发现，马桑岩的木化石所在的地层是上沙溪庙组。而经过对前人研究四川盆地的地层总结，发现侏罗系地层在四川盆地中从下部到上部有侏罗纪早期的自流井组，侏罗纪中期的新田沟组、下沙溪庙组与上沙溪庙组，侏罗纪晚期的遂宁组与蓬莱镇组。之前曾经在下沙溪庙组、遂宁组和蓬莱镇组发现有木化石，唯独缺少上沙溪庙组。所以，马桑岩的木化石群无疑是四川盆地在新的地质时期发现的木化石，为四川盆地的木化石增加了新的研究材料。如果我们把这里的木化石放在全国范围内进行比较，可以发现除了在四川自贡市、射洪县、宜宾市发现有侏罗纪中期的木化石以外，其他都分布在北方，所以这次马桑岩木化石的发现不但扩大了四川盆地整个侏罗纪木化石分布范围，而且增加了我国南方的侏罗纪木化石分布地点。这样，我们就可以继续搜索南方侏罗纪地层的木化石。

如果你走入马桑岩采石场，很容易看到躺在巨厚的砂岩中的巨大木化石。这些木化石是顺着坡向分布的，与岩层面倾向基本一致，树木基本都是沿着岩层面纵向分布的，有一些小一点的木化石垂直或者斜交倾向。木化石保存较完整，既有粗大的树干又有细小的枝桠。所有木化石均受到了比较强烈的矿化作用，看上去呈灰黑色或褐黄色，就像煤炭一样。木化石都十分的坚硬致密，质量较大，如果拿一块在手里，会感觉比较重；如果用地质锤敲打，则会冒火星；如果观察断面，会看到树皮表面疤结、年轮，甚至可以模模糊糊地看到一些木质纤维结构。

这些木化石横面或端面呈圆形或者椭圆形，直径一般为50～60厘米，大者超过100厘米。树皮形态清晰，表皮漆黑如炭；内部颜色都呈深灰色或黑色，以黑色为主。最长的一根长度已经超过26米，直径接近1米，如果按照树木比例与生长情况估计，树的高度应该超过了30米！除了树干之外，这些树木的树枝也呈圆柱形，直径10～20厘米，一般保存不全；有的树木还有外皮，呈桂皮状，厚度一般都是0.5厘米，极易脱落。部分树木表层不是黑色而是褐黄色，这应该是褐铁矿这种矿物的矿化杰作。

木化石的外观已经比较震撼了，而如果把木化石样品采集回去，制作成为化石薄片在显微镜下进行观察，则会看到另外一个精彩的世界！我们对多根木化石采集了样品，然后在室内磨片机上精心磨制了几十张薄片，这些薄片既有穿过树木中心的，也有垂直树木生长方向的，还有平行生长方向但没有穿过中心的。可以观察到：木材生长轮很清楚，木材当中类似玉米粒的管胞排列整齐。管胞径向壁上的具缘纹孔排列密集，圆形或椭圆形，多数为1列，少数情况下为2列；还有由若干大圆圈组成的交叉场纹孔，5～10个；还能观察到射线薄壁细胞略呈梭形或纺锤形，水平壁平滑，端壁常加厚；射线比较密集、单列，射线中常见膨大的椭圆形细胞，就像嵌在射线中一样（图5.10）。

图5.10　马桑岩硅化木显微镜下的特征

我们根据这些精美的树木微观世界可以对这些树木进行分类鉴定，来确定它们究竟属于哪个植物家族。因为中生代木化石分类系统往往将具有髓部、初生木质部及次生木质部的木化石类型与仅保存有次生木质部的木化石类型进行单独分类，二者属于不同的分类系统。从上面的解剖特征可以看出，马桑岩这些古老的树木是属于松柏类植物，可以认为是贝壳杉型木，是高大的乔木，是远古松柏林森林的冰山一角。(www.xing528.com)

看到这些壮观的木化石，很多人会问，这些巨大的远古树木化石究竟是如何形成的呢？

要回答这个问题，就要从保存木化石的地层与岩石中寻找答案。马桑岩木化石所在的整个侏罗纪地层主要为一套代表河、湖沉积环境的红色碎屑岩系，而木化石群所埋藏的地层上沙溪庙组主要是一套块状中粗粒岩屑长石石英砂岩层。岩石总体特征反映出的是多次交替出现的河流与湖泊的湖陆相沉积，这表明当时构造运动强烈，水动力条件强。这些特征说明綦江木化石生长在盆地边缘河湖相沉积环境之中，当时的气候生态很不稳定，非常多变。根据“将今论古”的原则，松柏类植物在今天生活在热带—亚热带，气候相对较高，阳光比较充足，所以发现木化石的綦江在侏罗纪时期应该也处于热带—亚热带气候。

综合木化石的本身特征与所在岩石的沉积相特征，我们可以勾画出木化石的形成过程：1.4亿年前中侏罗时期，地处四川盆地边缘的綦江地区主要为亚热带—热带气候，气温较高、阳光充足、雨水充沛、土地肥沃，土壤中富含植物生长所必需的各种营养元素。这里生长着高大的南洋杉木型常绿树木，林下推测有丰富的蕨类及其他植物。当时的环境也有利生物的繁衍生息。此后地壳变动引发的一系列地质事件，像盆地抬升与降低、盆地内发洪水等，这些事件摧毁、推倒了茁壮的树木，导致这些树木大多顺层卧倒并被就地掩埋在沙石泥土之中。经过千万年到亿万年漫长的地质历史时期，沉积成岩作用导致沙石泥土变成砂岩、砂砾岩等。树木所在的上沙溪庙组含有大量长石石英砂岩，可为水体溶液提供二氧化硅。大气降水、地下水等在火山或地热等作用下往上流动，并从流经的岩石中淋滤萃取出大量二氧化硅及其他矿物质，形成富含二氧化硅的胶体溶液。这些胶体溶液在树木腐烂之前不断地向树木体内渗透，树木中的有机质被带出来，溶液的矿物质如二氧化硅、碳酸钙、氧化铁等填充进入细胞腔和细胞间隙，这样树木原来的物质成分几乎全部被溶液中的物质成分所替代，而树木原貌几乎未改变。因此，树木的形态轮廓，包括它的年轮花纹都还栩栩如生，而树木的叶子、枝条等被水流带走或腐烂。保存在沙石泥土中的树木躯干与部分树枝经各种石化作用，最终变成了木化石。

那么这些木化石能反映出什么样的古环境呢？木化石身上黑乎乎的东西表明了什么呢？众所周知，植物是指示气候的最具说服力的要素。前面我们说过马桑岩植物化石为松柏类，代表的是热带—亚热带气候。我们如果进一步深入研究，还能提炼出更多的科学信息。这里的木化石树皮碳化，木质硅化、褐铁矿化，根据地质学研究得出的规律：碳化代表的是一种还原环境，而褐铁矿化代表的是氧化环境。还原环境和氧化环境是完全敌对的。这就带来了一个矛盾，这两种对立的成因环境怎么就在木化石中融为一体了呢？这就需要我们从树木经历的自然和地质作用入手，去寻找答案。我们推断：树皮碳化是因为当时这些树木遭受了森林大火，可能是闪电或者其他原因造成的森林大火将树的表皮烧成了木炭，后来树木倒在了泥土当中，受到富含二氧化硅以及氧化铁溶液的浸泡。碳化转向石化，而同时也发生了褐铁矿化，导致这两种作用同时发生在了木化石的保存过程中。

木化石遭受森林大火燃烧同时带来的一个推论是当时该地区的气候较为干旱。科学研究表明侏罗纪到白垩纪整个地球总体是以均一的海洋性温暖潮湿气候为主，而在亚洲中部及东部，自侏罗纪中期末或侏罗纪晚期开始出现的干燥气候，一直延续到白垩纪。我们根据木化石的指示并结合孢粉的研究结果，可以对四川盆地侏罗纪中期时期的气候与植被作出推测；当时四川盆地在侏罗纪中期总体应该是亚热带半干旱—干旱气候，植被发育，以乔木、灌木为主，林间蕨类植物繁盛。这一点不同于当时全球海洋性温暖潮湿气候大背景。这表明四川盆地当时具有独特的地理位置，因此，造成了这样的结果。