作者：山顯任 蓋志琨

審核：趙文金

魚除了食用還能干嘛？還能用來找海啊！

所謂滄海桑田，在地質時間尺度里，移山填海不過一瞬間，那么問題來了，我們該怎么知道哪兒曾經是海呢？

藍色的大海，紅色的證明

一說起海邊，我們都會想到藍色的海和黃色的沙灘，不過在地質領域里，證明志留紀期間“海邊在這里”的證據(jù)，卻是紅色的。

中國志留紀早期淺海紅層剖面（山顯任提供）

志留紀時期，我國的華南板塊和塔里木板塊上均沉積形成了一系列獨特的淺海相紅層，主要是一套以紫紅色和黃、灰綠色為主的細碎屑巖。這套志留紀海相紅層沉積主要形成于近岸淺水地帶，古陸的存在是這套紅層形成時最重要的古地理要素。河流攜帶的大量含赤鐵礦（Fe?O?）的細碎屑物,堆積在近岸海底上，如果當時恰好處在海平面下降的海退階段，海水則會呈現(xiàn)弱氧化狀態(tài)，在成巖過程中非常有利于赤鐵礦在沉積物中的保存，最終形成標志性的海相紅層。

因紅層顏色醒目，很容易在野外進行鑒定和識別，地質學家通過追索紅層的分布，從而確定志留紀時期古海洋的邊界。此外，紅層的發(fā)育還是還原、缺氧環(huán)境被氧化條件替代的一個地球化學事件, 能夠反映區(qū)域或全球氣候的變化。地質學家通過追溯全國范圍內的志留紀海相紅層的分布，終于重建出了4.38億年前的志留紀早期我國古海洋的海岸線，研究結果表明以我國長江流域為主的華南板塊曾是一片廣闊的海洋，被稱為揚子海。該海域又被進一步分為上揚子海與下?lián)P子海，兩者通過一狹長的水道相連，今天遠在四千公里之外的塔里木盆地在志留紀早期也不在現(xiàn)在的位置，而是與我國的華南板塊相連。

海是死的，魚是活的

那么問題來了，我們怎么知道哪些海是連在一起的呢？答案就在魚身上。如果在兩個地點發(fā)現(xiàn)了同樣的魚類化石，那么有理由認為當時這兩處的水道是相通的或者處于同一片海域。

揚子海及古魚化石產地的分布（紅色代表淺海紅層沉積區(qū)）（山顯任繪制古地理圖，縱瑞文提供湖北武漢生態(tài)復原圖，其他生態(tài)復原圖均由楊定華繪制）

揚子海也不例外，除了海相紅層，4億年前的這片古海洋還將它的印記留在了盔甲魚類身上?？佐~類是一種“披盔戴甲”的無頜魚類，主要生存于志留-泥盆紀時期的華南和塔里木兩個板塊上，其堅硬的膜質骨頭甲很容易被保存成化石。研究表明，盔甲魚是一類營底棲濾食性生活的魚類，主要的生活環(huán)境為靠近古陸邊緣的淺海地帶。因此，古生物學者也會通過調查盔甲魚化石的空間分布來追索志留紀時期的淺海規(guī)模與范圍。

然而，在全國范圍內尋找含有盔甲魚的化石點采集化石是一項浩大的工程，耗時、耗財、費力不說，還需要持之以恒的長期堅持。近20年來，中科院古脊椎所早期脊椎動物研究團隊跑遍了我國所有可能含有盔甲魚化石的志留-泥盆紀海相地層，足跡遍布了祖國的天南海北，南至海南保亭，西至西藏阿里無人區(qū)，東至浙江長興，西北至新疆阿勒泰，東北至黑龍江雙鴨山，西南至中越邊境，風餐露宿，共考察化石點800多個，行程近20萬公里。

野外踏勘是一場持久戰(zhàn)，既充滿了探索未知帶來的樂趣，也要面臨突如其來的困難和危險。一次，野外隊員林翔鴻在西藏野外考察阿里地區(qū)的志留系海相紅層的時候，由于高原反應加上小路險峻，不小心一腳踩空，摔折了下頜，在荒蕪人煙的扎達地區(qū)幾經輾轉，才在凌晨四點趕到阿里的醫(yī)院進行CT檢查。

可即便這樣，隊員們依然保持著非常樂觀的心態(tài)面對突如其來的意外，特別凌晨兩點，他們在趕往阿里醫(yī)院，中途路上休息的時候，突然發(fā)現(xiàn)阿里的星空是如此的美麗，竟然用手機拍攝到了阿里地區(qū)浩瀚的星空和壯觀的銀河系，非常震撼，這種壯美也是辛苦踏勘的額外收獲吧。

野外隊員林翔鴻凌晨兩點用手機拍攝到的阿里浩瀚的星空（林翔鴻攝）

時光不負有心人，在長達20年的野外考察當中，中科院古脊椎所早期脊椎動物研究團隊先后考察了蘇、皖、浙、鄂、贛、湘、渝、黔、川、新、藏等省市自治區(qū)近50個縣（市）的志留紀早期地層，最終在江蘇南京、浙江長興、安徽寧國、巢湖、江西九江、湖北武漢、湖南張家界、重慶秀山、貴州石阡、新疆塔里木等13個地區(qū)的志留紀早期海相紅層中發(fā)現(xiàn)了大量的盔甲魚類化石材料，這些魚類化石的分布和根據(jù)紅層重建的古海岸線高度吻合，進一步印證了在4.38億年前的志留紀早期，我國以長江流域為主的廣大地區(qū)曾是一片廣闊的海洋。

總結

盔甲魚化石除了能幫助確定古海洋的位置，還能用來指示地層的年齡。中國志留紀時期的盔甲魚類化石不僅屬種繁多，個體數(shù)量豐富，而且經過了幾次快速的輻射演化，能夠在地層對比上發(fā)揮一定的作用。現(xiàn)有研究資料表明，盔甲魚的古地理分布廣泛，遍布安徽、浙江、江西、武漢、湖南、重慶、云南、新疆等?。ㄗ灾螀^(qū)），為含魚地層的橫向對比提供了可靠的古魚類證據(jù)。

研究發(fā)現(xiàn)，在我國的湘西北、黔東南、鄂東南、贛西北、浙西北、皖東南、皖東等地區(qū)，盔甲魚的組成面貌高度相似，它們均包括了基干盔甲魚類、原始的真盔甲魚類和原始的多鰓魚類，代表了相同的生物演化階段。研究人員將這個魚類大家庭命名為溫塘魚類組合，代表了盔甲魚類演化歷史上的“一瞬間”，在一定程度上已具有了明確的時間屬性。溫塘魚類組合的廣泛發(fā)現(xiàn)，不僅證明了我國長江流域志留紀海相地層具有相同或相近的時代，而且為解決我國其他地區(qū)志留紀海相紅層的時代問題能夠提供來自盔甲魚類化石的證據(jù)。

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