王 雪,孫作玉,2,魯 昊,2,周 敏,2,季 承,江大勇,2
(1. 北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院,北京 100871;2. 北京大學(xué)地質(zhì)博物館,北京 100871;3. 中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所,江蘇 南京 210008)
關(guān)嶺生物群是指分布于我國貴州省關(guān)嶺縣新鋪鄉(xiāng)的上三疊統(tǒng)法郎組瓦窯段地層(距今約2.2億年)中,以富產(chǎn)海生爬行動物和海百合化石為特色,多門類脊椎動物、無脊椎動物共同繁盛的珍稀化石生物群[1-2]。對關(guān)嶺生物群的遺產(chǎn)價值進行科學(xué)性分析,既能為其申遺提供可靠的科學(xué)依據(jù),又可合理開發(fā)、利用及妥善保護關(guān)嶺地區(qū)自然遺產(chǎn)資源。
關(guān)嶺,是關(guān)索嶺的簡稱,位于貴州省中部,隸屬安順市,坐落于云貴高原東部脊狀斜坡南側(cè)向廣西丘陵傾斜的斜坡地帶。境內(nèi)山脈屬烏蒙山系,山體多起伏綿延。地貌高低起伏,且類型復(fù)雜多樣,常態(tài)地貌與巖溶地貌交錯分布的自然景觀,是一個典型的喀斯特山區(qū)。
關(guān)嶺跨越南溫帶、北、亞熱帶、中亞熱帶,氣候溫和濕潤。該地區(qū)交通位置優(yōu)越,東北、西北與鎮(zhèn)寧自治縣、六枝特區(qū)毗鄰,西南以北盤江為界和晴隆、興仁、貞豐3縣相望。多條國道、省道縱橫交錯,貫穿全境,長達114 km(圖1)。古有“上走云南十八站,下進京城七十二天”的美譽,清康熙帝曾賜“滇黔鎖鑰”之題詞。關(guān)嶺縣境內(nèi)分布有豐富的自然資源、生物資源、礦產(chǎn)資源和能源資源,如多達2 373 km2的森林覆蓋面積;上千種各類中草藥;煉鎂白云石、大理石、鐵、汞、銅、瑩石、水晶石、方解石、冰洲石、硅石、粘土等礦產(chǎn)資源。
圖1 貴州省關(guān)嶺縣交通位置圖(來源:作者自繪)
1972年, 聯(lián)合國教科文組織通過了《世界文化與自然遺產(chǎn)保護公約》,指出凡符合下列規(guī)定之一者,方可為自然遺產(chǎn):①從美學(xué)或科學(xué)角度看,具有突出、普遍價值的由地質(zhì)和生物結(jié)構(gòu)或這類結(jié)構(gòu)群組成的自然面貌;②從科學(xué)或保護角度看,具有突出, 普遍價值的地質(zhì)和自然地理結(jié)構(gòu)以及明確劃定的瀕危動植物物種生境區(qū);③從科學(xué)、保護或自然美角度看,其有突出、普遍價值的天然名勝或明確劃定的自然區(qū)域。從世界自然遺產(chǎn)的概念角度分析,關(guān)嶺生物群產(chǎn)出大量精美保存的化石,包括種類豐富的海生爬行動物化石,和與之伴生的海百合、雙殼、菊石等化石,無疑具有突出的、普遍科學(xué)和美學(xué)意義,具有重大科學(xué)保護價值,是當之無愧的自然遺產(chǎn)。
世界自然遺產(chǎn)評選標準列入《世界遺產(chǎn)名錄》的項目,必須符合下列一項或幾項標準并獲得批準;①構(gòu)成代表地球演化史中重要階段的突出例證;②構(gòu)成代表進行中的重要地質(zhì)過程、生物演化過程以及人類與自然環(huán)境相互關(guān)系的突出例證;③獨特、稀有或絕妙的自然現(xiàn)象、地貌或具有罕見自然美的地帶;④尚存的珍稀或瀕危動植物種的棲息地[3]。
從世界遺產(chǎn)的價值角度分析,關(guān)嶺生物群所具備的突出的科學(xué)價值和獨特的美學(xué)價值完全符合評選世界自然遺產(chǎn)的第I、Ⅱ、Ⅲ條標準。
“關(guān)嶺生物群”被國內(nèi)外學(xué)界譽為“全球晚三疊世獨一無二的海生爬行動物和海百合化石寶庫”,其科學(xué)研究意義可見一斑。從1929年樂森璕先生首次在關(guān)嶺地區(qū)發(fā)現(xiàn)海百合化石開始,科學(xué)工作者在關(guān)嶺地區(qū)的研究歷史迄今已近90年歷史。我國重要科學(xué)研究團隊,包括中科學(xué)院古脊椎與古人類研究所、國土資源部宜昌地址礦產(chǎn)研究所、北京大學(xué)、貴州省地質(zhì)調(diào)查院等,以及多家國際研究單位,在地方政府的支持下,先后對關(guān)嶺生物群進行了探索與研究,取得了相當豐富的研究成果。這些重要科研成果表明,關(guān)嶺生物群具有大量保存精美且具有高度生物多樣性化石,主要是海生脊椎動物化石和與之伴生的大量海百合、雙殼、菊石、腕足等無脊椎動物化石,以及部分植物化石。
關(guān)嶺生物群的化石主要產(chǎn)自瓦窯段下部距底7~10 m處,層位穩(wěn)定,在新鋪鄉(xiāng)黃土塘、毛凹、巴毛林和沙子田等地均有發(fā)現(xiàn)。瓦窯段總厚180~250 m,依巖性可分為上下兩部分:上部為泥質(zhì)灰?guī)r、鈣質(zhì)泥巖及泥晶灰?guī)r;下部為深灰色、灰黑色泥質(zhì)灰?guī)r,底部常含錳結(jié)核[4]。浮游型的菊石和雙殼類等在下部普遍出現(xiàn),并常與海生爬行類、海百合等伴生。關(guān)嶺生物群的化石產(chǎn)出層位見圖2[5]。孫作玉等(2003)[6]研究了關(guān)嶺新鋪小凹尖山pku-1剖面,根據(jù)典型的牙形石帶分子,即Paragondolella. Polygnathiformis和P. tadpole,及其他重要分子P. navicula navicula、P. foliata foliata、P. jiangyouensis、P. foliata inclinata、P.maantangensis等,通過與國內(nèi)外地層對比,推斷關(guān)嶺生物群的時代是晚三疊世卡尼期中晚期。
關(guān)嶺動物群含有的脊椎動物化石門類豐富,主要是海生爬行動物,如魚龍類,鰭龍類,海龍類,原龍類,初龍類和早期的龜類化石,其保存的精美程度也為世所罕見(圖3[7])。
自1998年10月初,在關(guān)嶺新鋪上三疊統(tǒng)瓦窯組首次發(fā)現(xiàn)海生爬行動物化石以來,針對關(guān)嶺生物群內(nèi)發(fā)現(xiàn)的海生爬行動物化石的研究已引起了國內(nèi)外學(xué)界的廣泛關(guān)注。其后,李淳(1999)和劉?。?999)分別報道了發(fā)現(xiàn)自貴州關(guān)嶺上三疊統(tǒng)地層中的周氏黔魚龍(Qianichthyosauruszhoui Li, 1999)和黃果樹安順龍(AnshunsaurushuangguoshuensisLiu, 1999)[8-9]。2000年,尹恭正等(2000)[10]報道了多具在關(guān)嶺地區(qū)發(fā)現(xiàn)海生爬行動物化石標本,并建立了多個新屬種,包括:梁氏關(guān)嶺魚龍(Guanlingsaurus liangae)、鄧氏貴州魚龍(Guizhouichthyosaurus tangae)等。至此,中國海生爬行動物研究進入了一個新的階段。此后,大量精美保存的海生爬行動物標本相繼在關(guān)嶺發(fā)現(xiàn),尤其是近完整保存的大型魚龍標本,例如關(guān)嶺魚龍(Guanlingsaurus),其成體最長可達14 m,是僅次于美國晚三疊世發(fā)現(xiàn)的肖尼魚龍(Shonisaurus)的個體第二大的魚龍類群。
圖2 關(guān)嶺生物群的化石產(chǎn)出層位[5]
圖3 關(guān)嶺生物群中的海生爬行動物[7]
其后,大量精美保存的三疊紀海生爬行動物化石在我國貴州、云南和安徽等地相繼發(fā)現(xiàn),國內(nèi)外學(xué)者對這些珍貴材料進行了詳細的研究,結(jié)果表明:中國的三疊紀海生爬行動物群形成了自早三疊世奧倫尼克期至晚三疊世卡尼期的一個近乎完整的演化序列(圖4[7]),包括:早三疊世奧倫尼克期巢湖-南漳巢湖龍動物群、中三疊世安尼期盤縣-羅平盤縣混魚龍動物群、中三疊世拉丁期興義-富源貴州龍動物群、晚三疊世卡尼期關(guān)嶺動物群。這些動物群代表了三疊紀海洋生態(tài)系統(tǒng)在經(jīng)歷了二疊紀末大絕滅后在早三疊世開始復(fù)蘇,中三疊世迅速輻射分異,至晚三疊世全面復(fù)蘇的近完整過程[1,7,11]。在這之中,關(guān)嶺生物群發(fā)現(xiàn)的化石材料扮演了無可替代的重要角色,是研究海生爬行動物演化的不可或缺的一環(huán)。
目前,根據(jù)關(guān)嶺生物群發(fā)現(xiàn)的標本建立的海生爬行動物有效命名屬種包括:魚龍類,周氏黔魚龍(Qianichthyosauruszhoui Li, 1999)[9],梁氏關(guān)嶺魚龍(Guanlingsaurus liangaeYin, 2000)[10],鄧氏貴州魚龍(Guizhouichthyosaurus tangaeCao et Luo, 2000)[10];鰭龍類,新浦中國豆齒龍(Sinocyamodus xinpuensisLi, 2000)[12],多板礫甲龜龍(Psephochelys polyosteodermaLi et Rieppel, 2002)[13];海龍類,黃果樹安順龍(Anshunsaurus huangguoshuensisLiu,1999)[14],孫氏新浦龍(Xinpusaurus suniYin,2000)[10],戈氏新浦龍(Xinpusaurus kohiJiang et al,2004)[14],短吻貧齒龍(Miodentosaurus brevisCheng et al,2007)[15],雙列齒凹棘龍(Concavispina biseridensZhao et al., 2013)[16];龜,半甲齒龜(Odontochelys semitestaceaLi et al,2008)[17]。魚類[18]和兩棲類[17]在相近層位也有發(fā)現(xiàn)。
圖4 中國華南三疊紀海生脊椎動物群序列關(guān)系與三疊紀碳同位素及生物多樣性變化[7]
此外,牙形石作為關(guān)嶺生物群中最為重要的微體化石是確定該動物群時代和地層劃分對比的重要依據(jù)[5]。
除上述珍貴化石標本之外,自20世紀末以來,在關(guān)嶺地區(qū)還發(fā)現(xiàn)了大量與海生脊椎動物化石伴生的無脊椎動物化石, 如①棘皮動物,包括被稱為“海百合森林”的大量共同生活的海百合化石個體[19-22]和少量海參骨片[23]。自20世紀40年代末,穆恩之教授開始研究采自貴州省關(guān)嶺、貞豐、貴陽青巖等地三疊級地層中的海百合化石,并定名有許氏創(chuàng)孔海百合(Traumatocrinus hsuiMu,1949),許氏創(chuàng)孔海百合異常亞種(Traumatocrinus hsuienormisMu,1949),貴州創(chuàng)孔海百合(Traumatocrinus kueichouensisMu,1949)及均一創(chuàng)孔海百合(Traumatocrinus uni formisMu, 1949)、荷花石蓮海百合(Encrinus liliformisMiller)等兩屬4種及一個亞種[24];②軟體動物,包括雙殼[25],菊石[26-27]和腕足[26,28]等,其中,雙殼和菊石的產(chǎn)出極為豐富。③黃金元等(2017)[29]還報道了十足目節(jié)肢動物化石,進一步增加了關(guān)嶺生物群的生物多樣性。
此外,在關(guān)嶺生物群還發(fā)現(xiàn)了重要的植物化石。20世紀初,孟樊松等(2002、2003)[30-31]在關(guān)嶺生物群盛產(chǎn)海生爬行動物的同一層位首次發(fā)現(xiàn)了植物化石,根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)指出關(guān)嶺生物群的地層時代為晚三疊世卡尼期,且推斷當時關(guān)嶺一帶為非熱帶雨林地區(qū)。
綜上所述,關(guān)嶺生物群的科研價值主要體現(xiàn)在以下4個方面。
(1)為研究海生古脊椎動物的形態(tài)學(xué)、解剖學(xué)及分類學(xué)提供了極為豐富而重要的化石材料。
(2)是研究海生古脊椎動物的起源、演化、古地理遷移等問題的熱點區(qū)域。對我國爬行動物化石群的大量研究表明:在中三疊世,我國華南地區(qū)的海生爬行動物面貌呈現(xiàn)明顯的親特提斯屬性,而在晚三疊世發(fā)現(xiàn)的一些門類如大型魚龍類、海龍類的材料則體現(xiàn)出典型的太平洋區(qū)屬性[1,7,11],這與當時華南地區(qū)所屬的古地理位置密切相關(guān)——是時,我國華南地區(qū)處于古特提斯洋和古太平洋之間,是連接兩大生物區(qū)系的重要紐帶。關(guān)嶺生物群發(fā)現(xiàn)的海生爬行動物化石,其在古地理上是連接三疊紀太平洋區(qū)和特提斯區(qū)的重要區(qū)域,而在生物演化上則成為連接三疊紀原始類型和侏羅紀—白堊紀海洋統(tǒng)治者之間的重要過渡環(huán)節(jié)[1,11]。
(3)標志著海洋生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)徹底從二疊紀末期的大災(zāi)難中恢復(fù)了過來[1,11]。二疊紀末期生物大絕滅后,經(jīng)過早三疊世的緩慢復(fù)蘇和中三疊世的快速輻射,生態(tài)系統(tǒng)在晚三疊世進入了頂峰時期。關(guān)嶺生物群正與這個頂峰相對應(yīng),為研究二疊紀末大滅絕后生態(tài)圈復(fù)蘇提供了重要材料。前已述及,關(guān)嶺生物群與我國其他地區(qū)發(fā)現(xiàn)的三疊紀海生爬行動物群形成了自早三疊世奧倫尼克期至晚三疊世卡尼期的一個近乎完整的序列,代表了三疊紀的海洋生態(tài)系統(tǒng)在經(jīng)歷了二疊紀末的絕滅事件后在早三疊世開始復(fù)蘇,至中三疊世迅速輻射分異而至晚三疊世全面復(fù)蘇的近完整過程。
(4)是開展生態(tài)學(xué)研究和埋葬學(xué)研究的重要區(qū)域[4,32]。關(guān)嶺生物群具有高度的生物多樣性,不僅具有大量保存精美的脊椎動物化石,主要海生爬行動物化石,還保存有多門類的無脊椎動物化石,包括棘皮動物,主要是海百合等;軟體動物,雙殼、菊石、腕足等,以及部分植物化石。這些化石都曾是三疊紀海洋的重要組成成分,對它們的相互關(guān)系,如共生關(guān)系、捕食關(guān)系等方面的研究,對進一步探索、研究三疊紀海洋生態(tài)系統(tǒng),例如三疊紀海洋系統(tǒng)的恢復(fù)、重建等工作具有重要意義。此外,關(guān)嶺生物群發(fā)現(xiàn)的化石多為原位保存,是非常理想的研究埋藏學(xué)的材料。
除重大科研意義之外,關(guān)嶺生物群還具備重要的科普意義。關(guān)嶺地方政府高度重視關(guān)嶺生物群研究取得的科學(xué)進展及研究成果,并以此為契機,通過關(guān)嶺生物群國際交流平臺,建立了貴州關(guān)嶺化石群國家地質(zhì)公園。
貴州關(guān)嶺化石群國家地質(zhì)公園化石保護面積分布200 km2、公園規(guī)劃面積86km2,由主景區(qū)、服務(wù)區(qū)和其他景區(qū)組成。主景區(qū)有3個原位保護展示館,主要原地展示貴州魚龍、安順黃果樹魚龍、胡氏新鋪魚龍;博物館展示有數(shù)十條魚龍、海龍和海百合化石標本;館外有科普走廊、展示性發(fā)掘場、游客小化石采集區(qū)、科研工作站、4D影院。目前關(guān)嶺地質(zhì)公園保存的化石最完整、最精美。4D影院是貴州較先進的影院,該影院能展示2億年前的古海洋環(huán)境和魚龍、海龍、楯齒龍、菊石、雙殼、鸚鵡螺、腕足類、海百合等的生存復(fù)原在現(xiàn)。
貴州關(guān)嶺化石群國家地質(zhì)公園的建立進一步提高了關(guān)嶺生物群等貴州三疊紀海生脊椎動物群的國際知名度,促進了科學(xué)交流和化石保護,促進了國家地質(zhì)公園與聯(lián)合國世界自然遺產(chǎn)保護區(qū)的國際交流和合作,為地方經(jīng)濟和文化事業(yè)發(fā)展作出了突出貢獻。
關(guān)嶺境內(nèi)山川秀麗,景色宜人,關(guān)嶺生物群與當?shù)氐淖匀痪坝^、人文景觀相互依存,將科學(xué)美巧妙地與自然美、文化美相融合。
關(guān)嶺生物群產(chǎn)出的化石標本,其保存的精美程度為世之罕見,因此除上述重要科學(xué)價值之外,還具有難以比擬的美學(xué)價值。近完整保存的海生爬行動物標本,讓人們可以直觀地領(lǐng)略中生代海洋巨怪的風(fēng)采;千姿百態(tài)的海百合化石聚集形成的“海百合森林”,宛如一幅巧奪天工的雕刻畫,展現(xiàn)了大自然的鬼斧神工。
關(guān)嶺縣境內(nèi)風(fēng)景秀麗,喀斯特地貌發(fā)育完整,瀑布峽谷星羅棋布,草木山川交相輝映。打邦河坐落著世界第二大瀑布——黃果樹瀑布群;花江河之上峽谷聳立,花江河水奔騰不息,浪花翻滾,氣勢凌然,峽谷兩岸峰巒疊嶂,山崖聳峙。關(guān)嶺縣境內(nèi)的自然景觀氣勢磅礴,景色優(yōu)美,實不多見。
除了秀麗山川所展示的自然美之外,關(guān)嶺地區(qū)還具有融合于歷史文物古跡的絢爛的人文美。關(guān)嶺具有深厚的歷史底蘊,千百年來凝結(jié)為珍貴的文物古跡?!凹t巖天書”神秘莫測;“花江壁現(xiàn)群”瑰麗絢爛;“花江鐵索橋及石刻群”巍峨壯觀。此外,在關(guān)嶺地區(qū)還具有多處縣級文物保護單位,包括頂營司城垣、培鳳閣、關(guān)索古驛道、周西成衣冠墓等,無一不彰顯著濃厚的歷史氣息與人文風(fēng)情。
關(guān)嶺生物群因產(chǎn)出數(shù)量豐富、保存精美的海生爬行動物化石和海百合化石,而被譽為“全球晚三疊世獨一無二的海生爬行動物和海百合化石寶庫”,是國內(nèi)外學(xué)界的重點研究區(qū)域,具有極高的科學(xué)價值。此外,關(guān)嶺地區(qū)自然資源豐厚,風(fēng)景優(yōu)美,文化底蘊深厚,集旅游觀賞和歷史文化研究價值于一身。突出而普遍的科學(xué)價值和美學(xué)價值完全符合申報世界自然遺產(chǎn)的第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ條標準,這賦予了關(guān)嶺生物群深厚的申報世界自然遺產(chǎn)的潛力。
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