古剑山木化石群：探秘巴渝远古森林

说完了侏罗纪中期的木化石群，接下来我们说一下侏罗纪晚期的木化石群，目前唯一的代表——位于綦江古剑山风景区的木化石群。綦江的古剑山嵯峨挺拔，如剑指云，是著名的川东名胜“巴渝十二景”之一，以几十平方千米优美的丹霞地貌著称。这里的赤壁丹崖主要由红色的砂砾岩层和红色砂泥岩层形成陡峻山壁或山峰，发育广泛，美景千姿百态。此外，这里是省级森林公园，有着10多万亩（1亩≈666.7平方米）森林，满眼郁郁葱葱、层层叠叠的美景让人心潮澎湃。大家在享受古剑山绿色的森林时也许想不到，在古剑山红色的山崖中也产出过大量的远古树木化石。这些是侏罗纪最晚期的森林，说明古剑山在1.4亿年前就是一片郁郁葱葱的世界。

这个木化石群是2011年在修建古剑山景区道路期间，由工人凿山修道时发现的。当时在长约100米道路两侧的岩层剖面中产出大量的木化石，工人们就怀疑这会不会是什么古老树木？于是将化石堆放在公路两侧，后来被綦江国土局的专家确认是木化石。这是綦江国家地质公园里继马桑岩木化石群后又一重大发现。

在野外可以很明显看到，木化石在公路两侧均有大面积的出露，在左侧边坡上化石出露面积有1 265平方米，产出木化石46处；右侧边坡面积虽然只有526平方米，但产出木化石61处，多于左侧。这里的木化石和马桑岩采石场的木化石的保存状态明显不同。马桑岩木化石是平行于岩层坡面的，而这里的木化石多垂直或近垂直于坡面，所以在剖面中几乎全部为横截面外观，长度都很短，基本上都在1米以内，而横截面的形状多为近椭圆或近菱形状，总体长轴直径在60～70厘米，最大一块的长轴直径约74厘米（图5.11）。

同马桑岩的木化石一样的是，这里的木化石也受到矿化作用，树皮发生碳化与褐铁矿化，但是颜色有所不同。古剑山的木化石呈现橘色、黄色及红色等混合的彩色花纹；质地较脆，锤击可敲碎，很多结构可以从树皮表面疤结木质纤维结构观察到。树木经历了多种矿化，包括硅化、钙化与褐铁矿化等。这里木化石最显著的一个特点是从横截面可以观察到树木周边包裹一薄层类似沥青的黑色物质，中间为暗色物质。这层黑色物质遇火可燃，能闻到一股浓烈的橡胶味。

我们对木化石所在的岩层剖面进行了实测，来确定古剑山木化石的地层年代，结果表明整个化石群产出区完全位于侏罗系最晚的地层蓬莱镇组的地层中。人们往往将蓬莱镇组划分为上、下两个部分，而古剑山木化石是产在上段部分中，距离侏罗系—白垩系的界线不远。确定了木化石的准确层位，我们就可以和四川盆地及全国其他地方的木化石进行对比。前面我们提过，在四川盆地中还有两处地点也产出蓬莱镇组的木化石：一处是四川宜宾江安硅化木群，主要赋存于蓬莱镇组下段的灰黄色钙质长石砂岩中；另外一处是四川射洪国家地质公园硅化木，化石产出层位为上侏罗统蓬莱镇组下段。古剑山木化石是产自于蓬莱镇组上段，显然比这两处的木化石层位都要高，不言而喻也就成为四川盆地发现木化石的新层位，换句话说就是四川盆地最年轻的木化石。

我们统计了四川盆地发现木化石的层位，发现四川盆地下沙溪庙组赋存有木化石，遂宁组也有木化石报道，加上蓬莱镇组上、下段均有木化石发现，木化石的序列逐渐完整、清晰，构成了一个木化石的完整序列，为我们以后系统地研究四川盆地木化石打下了基础。

图5.11　古剑山硅化木

我们跳出四川盆地，和国内其他的木化石进行对比也有新的发现。侏罗纪晚期的木化石在我国除四川盆地外，其他全部分布于北方，而古剑山木化石是国内南方侏罗系层位最高的木化石，而北方能与古剑山木化石相比较的只有黑龙江嘉荫宁远村组的云杉型木化石，其他木化石年代都要比古剑山木化石群早。虽然确定古剑山木化石和嘉荫木化石群哪个更晚还需要更深入的研究，但可以肯定的是古剑山木化石群不但是迄今为止四川盆地最晚的木化石群，也是国内最晚的木化石群之一。古剑山的木化石类型与嘉荫的木化石有所不同，地理环境也有较大差别，这为以后我们开展科学研究工作提供了方向。

跟马桑岩木化石一样，我们同样将采集的大量样品磨制成薄片，在显微镜下对其微观结构进行观察，其结果是我们又观察到了一个精彩的木化石内部世界（图5.12）。这些特征看起来很像马桑岩木化石的结构：生长轮清楚，管胞径壁纹孔单列，木射线单列，射线高度低，呈梭形或纺锤形，交叉场纹孔小、数量较多等。古剑山的木化石中均未发现有髓部和初生木质部，应该是没有保存下来。因此，我们认为这是无髓木化石。经过仔细的研究对比，我们发现古剑山的木化石解剖特征与贝壳杉型木的解剖特征非常接近，因此可以认定是同一类，所以我们确定古剑山木化石应为贝壳杉型木。这些贝壳杉型木有力地证明了在侏罗纪晚期，重庆及周边地区存有大片高大乔木形成的森林。

图5.12　古剑山硅化木显微镜下特征

古剑山的木化石是如何形成的？古剑山木化石所在的蓬莱镇组主要是一套代表河流湖泊沉积环境的红色碎屑岩系。这些岩层反映出一个明显的特征变化，那就是从侏罗纪中期河流相占主导转变为湖泊相与河流相多次交替共存的陆相沉积，这样就形成了泥岩、砂岩与粉砂岩相互逐渐演变的规律。这种规律根据以往研究可以指示河流与湖泊的进退，换句话说岩性的变化可以指示湖泊与河流范围的变迁。这说明在侏罗纪晚期，古剑山的森林是生长在盆地边缘河流或者湖泊的沉积环境之中，深受河流与湖泊共同的影响。

结合古剑山木化石赋存的地层岩石学特征，我们可以对古剑山木化石群的形成原因做出推断。侏罗纪晚期，地质运动导致古剑山及周边地区从河流纵横转变为河流与湖泊共同发育，河流与湖泊周边生长有茂密的植物。后来发生地质构造抬升事件，导致湖泊面积减少，植物随之大量死亡，倒卧并被就地掩埋在河流与湖泊的沙石泥土之中。经过近1.5亿年漫长的地质历史，沉积成岩作用导致沙石泥土变成砂岩、泥岩等。

木化石的形成过程与前面马桑岩木化石十分相似，唯一不同的是地层变成了蓬莱镇组，而该组含有大量粉砂岩、细砂岩与长石石英砂岩，同样可以提供大量二氧化硅给水溶液。

和马桑岩木化石群一样，古剑山木化石群同样有着重要的古气候学意义。马桑岩的木化石已经证实了侏罗纪中期四川盆地总体是半干旱—干旱气候的结论，从而反映出侏罗纪中期这段时期四川盆地具有不同于全球海洋性温暖潮湿气候背景的特殊局部气候特征，但对于四川盆地侏罗纪晚期的气候，之前的研究一直没有一个统一的结论。既有人研究认为四川盆地的气候到侏罗纪晚期就发生了变化，这个时候的气候比侏罗纪中期更加湿润，而且侏罗纪晚期到白垩纪早期四川盆地是以暖湿气候为主，与同期全球气候变化保持一致。也有人认为侏罗纪晚期植被面貌与侏罗纪中期基本相似，仍以较为繁茂的灌木丛及松柏类裸子植物为主，但林间蕨类植物较侏罗纪中期有所增加，气候总体上为半干旱—干旱环境，部分时期为半干旱—半潮湿。我们根据古剑山木化石与马桑岩木化石都是松柏类的情况推断，该地区侏罗纪晚期为半干旱—干旱气候，基本上支持上述的后一种结论，即侏罗纪晚期的植被面貌应该与侏罗纪中期的十分相似，总体气候应为干旱—半干旱。由此我们可以进一步得出结论，尽管从侏罗纪中期到侏罗纪晚期沉积相发生了重大变化，由河流相占主导转变为河流相与湖泊相占据主导，但四川盆地的气候依然保持总体干旱，并未发生根本性的变化。(www.xing528.com)

我们把两个木化石群所代表的气候拉通来看，可以从植物大化石角度更加有力地证明綦江乃至更大地区从侏罗纪中期到晚期气候总体一直保持半干旱—干旱状态。而后构造运动导致四川盆地抬升，湖泊就逐渐消失，而水域面积的缩小导致植物大量死亡，很多植物变成了木化石。而后更加干燥炎热的白垩纪到来，四川盆地的环境更加不适合生物居住，而这个时期正是四川盆地的恐龙还有鳄鱼、龟类等走向终结的时期。所以，我们可以作出一个大胆的设想：气候的持续干旱是终结四川盆地恐龙统治的罪魁祸首，正是气候的持续干旱导致了这个真实存在的巨大东方侏罗纪公园的坍塌。当然，是否真是如此，还有很多细节需要深入研究，才能得出科学、准确结论。这是我们下一步的研究方向。

另外，需要指出的是，我们前文所提到的木化石都属于裸子植物。裸子植物从晚泥盆世到全盛的中生代，历时1.5亿年。就在侏罗纪晚期，茂密的森林逐渐走向衰败，一种不起眼的植物开始出现在地球上，它们与之前的森林植物不同，它们可以开花，这种革新让它们开始登上了地球演化舞台的中心，开始逐渐取代裸子植物的统治地位，这就是被子植物（图5.13）。它们出现之后，地球表面开始变得鲜花烂漫，更加美丽。可能是由于保存条件的原因，重庆目前还没发现被子植物化石。而在我国辽宁西部的侏罗纪晚期地层中发现了大量的早期被子植物化石（图5.14），因此辽西成为了被子植物的起源地。

图5.13　早期多种被子植物化石

（来源：Xin Wang，2015）

图5.14　最早的被子植物化石之一——辽宁古果

附录名词

巴蜀湖：二亿多年前发生了全球规模的“印支运动”，使得使四川盆地边缘逐步隆起环绕成山，被海水淹没的地区逐步上升成陆地，由海盆转为了湖盆。湖水几乎占据现今四川盆地的全部，称为“巴蜀湖”。巴蜀湖是四川盆地很多地方产盐和天然气的原因，盐卤是海陆转换时期形成的上扬子蒸发海的产物。

丹霞地貌：是指以陆相为主的红层发育的具有陡崖坡的地貌，在我国广泛分布，最早得名于广东省韶关市仁化县丹霞山。

蓬莱镇组：为侏罗纪最晚期的地层，命名地点在四川蓬溪县蓬莱镇，含有硅化木与马门溪龙化石等。

云杉型木化石：是指类似云杉树木形成的木化石。云杉为乔木，高可达45米，直径可达1米。

松柏类：为松柏纲植物，常绿或单叶乔木，主干发达，叶呈针形、线形、披针形、刺形或鳞片形。最早出现于石炭纪晚期，中生代早期发生快速演化，至晚侏罗世或早白垩世达到顶峰。

被子植物：起源于侏罗纪晚期，也是开花植物，是当今世界植物界中最高级、种类最多、分布最广、适应性最强的类群。现知全世界的被子植物共有20多万种，占植物界总数的一半以上。我国已知的被子植物2 700多属，3万余种。