青藏科考

征战藏北无人区

文章来源 :
2020-11-27 17:37

青藏高原是世界屋脊、地球的第三极。它的形成见证了异常复杂的构造演化,因此,青藏高原是研究地球动力学的天然实验室。化石是青藏高原上的精灵,对它的考察研究不仅可以了解青藏高原深时的生物多样性,更可以从化石的组成面貌上揭示青藏高原深时古地理演化的奥秘。依托于第二次青藏高原综合科学考察研究第七任务“高原生长与演化”第六专题“深时特提斯生物与环境演变”,由中科院南京地质古生物研究所和南京大学以及新京报科普团队等一行25人于8月30日至10月2月开展了穿越藏北无人区的科学考察。此次科考的任务是穿越青藏高原的不同特提斯缝合带,考察北羌塘地块、南羌塘地块和拉萨地块二叠纪-三叠纪和奥陶纪的动物群,了解它们的组成面貌,研究它们与古地理、古环境变迁的协同演化。


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图1. 考察路线


此次考察原计划安排在5月份,但由于新冠疫情的影响,未能成行。7-8月又是藏北的雨季,不利于科考采样工作的实施。因此,此次科学考察被推迟到9月份。此次科考与往次不同的是,队员们不仅要完成科考任务,还要完成科普任务。习总书记曾指出,科普与科研具有同等重要的位置。因此,我们此次是和新京报的团队合作,借这次藏北科考的机会,向公众科普地质学、地层古生物学的基础知识和青藏科考的精神。

8月30日,酝酿许久的藏北无人区科考终于拉开帷幕,南京地层古生物科考分队的科考队员和北京新京报以及中国联通信号支持的队员们分别从南京和北京进藏。

【出发前物资准备】

此次科考队伍中有不少队员是首次进藏,因此为安全考虑,安排有高反的队员在宾馆休息、调整身体。其他人员都各司其职、分头办理野外手续和采购物资。

此次科考大部分地区都远离县城,队员们必须露营。因此,在出发前要做好充分的准备。包括油桶、帐篷、氧气瓶、炊具、生活物资等。


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图2. 科考队员在采购物资(王金淼、蒋鹏峰摄)


【第一站:色林错北】

9月5日,队员们装好车后准备出发,大家心里又兴奋又忐忑,兴奋的是可以去藏北看到心仪已久的地层、采到梦寐以求的化石;忐忑的是不知道野外会碰到什么突出情况、有什么未知的风险。


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图3.部分科考队员出发合影(王金淼摄)


带着复杂的心情,队员们踏上了藏北科考之路。按预先的计划,张以春队长为大家科普了冈底斯花岗岩和念青唐古拉群的知识。尽管这不是此次科考的考察对象,但这些特殊的岩石中蕴含大量的地质信息,是各学科科学家们热门研究对象。因此,为其他科考队员们及公众讲解这些知识,让大家对地质学各学科都有初步的认识和了解,增加大家的科学素养是非常有必要的。


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图4.讲解冈底斯花岗岩(王金淼摄)

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图5.科考车队(王金淼摄)


6日科考分队在班戈县休整,科考分队的两位队长张以春研究员和张华研究员,以及厨师三人赶往色林错北踏勘,一是寻找化石点,二是寻找扎营的地方。半天的踏勘并未发现好的化石点,心里有点遗憾,但有收获的是,找到了一个水源地,虽然水流很小,但也足够科考分队几天的生活用水需求。


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图6. 张华研究员在踏勘剖面(张以春摄)

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图7. 色林错北1号营地(张以春摄)


7日,科考分队全体成员从班戈县赶往探勘好的扎营地,在阳光明媚的中午,科考队员们迅速扎好营地,简单地吃点东西,就立刻前往剖面进行考察。但下午的考察工作不太顺利,看的几个灰岩体都有非常严重的重结晶,方解石脉体太多。虽然可以看到零星的化石,但大多面目全非。因为这些块体都是从1亿多年前的班公湖-怒江洋盆的海沟中翻出来的,所以能在这些灰岩中找寻到化石,得费工夫。


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图8.色林错北找化石(王金淼摄)


第二天,科考分队转战到了双湖县多玛乡南面的工作点。刚走近露头,觉得有希望,因为这个块体比其它块体变质轻。在山脚下,队员们已经可以找寻到很多海绵似的礁体。大家迫不及待地爬到山上,找寻化石。终于在半小时后,张以春发现了含有䗴类化石的层位,野外初步判断它的时代是中二叠世(距今约2.65亿年左右)。这些䗴类化石虽然分异度不高,但或许可以告诉我们这些灰岩块体来自何处,因此科学意义可不小。大家分工明确、花了半天时间测了这条剖面,详细地采集了沉积和各类化石样品,满载而归。


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图9. 双湖县多玛乡南找到化石(王金淼摄)


【第二站:热觉茶卡地区】

色林错北的短暂科考工作完成后,科考分队就开始了最艰苦的无人区科考工作了。从9日开始,一路上马不停蹄跋涉前行。从色林错北面开车经过尼玛县,办理进入无人区的手续后,就赶往荣玛乡。10日,在乡里休息一晚后,队员们就赶往热觉茶卡的工作区。

从荣玛乡至热觉茶卡是穿越著名的龙木错-双湖古特提斯缝合带。因此,这一路可以看到非常经典的地质现象。在路过蓝岭时,张以春为大家详细地讲解了龙木错-双湖缝合带的研究历史和争议点,还介绍了蓝岭的蓝片岩形成机制。大家对这些地质现象有浓厚的兴趣,一致要求上山近距离观察。所以在路上临时安排大家采集一些计划外的蓝片岩样品。


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图10.科考队员在听蓝片岩的成因讲解(王金淼摄)


走过角木日沟后,从玛依岗日雪山前路过,队员们感叹和11年前见过的玛依岗日很不一样,雪线抬高了,冰川小多了,气候的变化太显著了。进入无人区的路碎石较多,路况很差,一路颠簸到热觉茶卡的南岸,在一个沟口安营扎寨。


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图11. 科考分队途经玛依岗日雪山进入羌塘无人区(王金淼摄)

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图12.热觉茶卡无人区的星空(王金淼摄)


热觉茶卡是此次科考任务的重点工作区,工作条件异常艰苦。已经9月中旬,无人区的昼夜温差极大,夜晚非常寒冷,早上起来都冻的瑟瑟发抖,时常也可看到睡袋上覆盖一层薄冰。无人区的风沙也很大,每天野外考察回来,发现帐篷里全是沙子,睡觉前都要清理一下才可以。但科考队员们不畏艰辛,坚持每天准时起床、准时出发采样。

这个地区的采样非常辛苦,因为地处羌塘中央隆起带附近,海拔普遍在5000米左右。张以春研究员负责找寻地层中的微小的有孔虫化石;张华研究员、郑全锋副研究员和博士生乔枫每天都背着满满一包的石头往返于山间;罗茂副研究员专心寻找二叠纪和三叠纪地层中的遗迹化石。南京大学博士生徐海鹏采集了丰富的腕足类化石。大家虽然辛苦,但收获也很大。在这个区域科考的9天时间里,队员们对热觉茶卡地区进行了大范围踏勘,了解了该地区的地层展布情况。随后对该区域内的多个剖面的晚二叠世动物群组成、海平面变化、二叠纪-三叠纪之交的植物群面貌、三叠纪地层及动物群等进行了详细的考察研究。

这个地区大家采到了二叠纪丰富的有孔虫、腕足类、双壳类以及植物化石等,也理清了该地区二叠纪-三叠纪地层层序的变化,这对于我们深刻了解北羌塘地块在2.5亿年前后动物群和地层层序的变化有了清晰的思路。

通过这次考察,科考分队在该地区取得了一些初步认识。一是该地区二叠纪末期热觉茶卡组分布范围很广,其下部是厚层的灰岩。所发现的化石基本可以确定从2.54亿年左右,该地区海平面开始下降。之前认为的中二叠统中发现的却是晚二叠世的化石,因此判定该地区可能并没有中二叠世的海相地层沉积。二是发现以往资料中划定的泥盆纪地层很可能是三叠纪的层序,该地区并不存在泥盆纪地层,这令专门来研究泥盆纪地层的郄文昆副研究员可能是个不好的消息。但科学就是实事求是,这些第一手资料的取得以及新认识都令我们很高兴,早已忘却了无人区缺氧及寒冷的恶劣条件。


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图13.热觉茶卡地区的部分化石

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图14.二叠纪末期热觉茶卡组的煤线


热觉茶卡地处是羌塘无人区,是野生动物的天堂,时常可以看到各种野外动物,如藏羚羊、藏原羚、野牦牛等。尤其是在一天踏勘剖面的路上,一头野牦牛挡住了我们的去路,与科考分队的车队僵持了半小时以上才缓缓离去。因为,根据我们的野外经验,单头牛的攻击性最强。


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图15.热觉茶卡湖一带的藏原羚(黄羊)(王金淼摄)2.jpg

图16.虎视眈眈的野牦牛(王金淼摄)


【第三站:荣玛乡地区】

结束了无人区的野外工作,科考分队于9月19日从热觉茶卡返回了荣玛乡。因为前几年的牧区搬迁,驻乡的人已经仅剩少数几户人家。队员们在乡里找了一些空房子就短暂安顿下来,虽然条件依然简陋,但至少比住帐篷要暖和一些。

这个地区位于缝合带附近,地层变质特别严重,能找到的化石屈指可数。最神奇的是在角木茶卡的深沟中科考时,发现那里的地层包括台地相的灰岩、深水相的硅质岩、杂乱无序的砂砾岩等,在空间上根本无法判断这些地层之间的接触关系。队员们就广泛采样,试图能从微体化石中重建它们的演化历史。

    依布茶卡东岸同样是大面积分布的二叠纪地层,但是去踏勘才发现这里的灰岩层变质严重,难以找寻到有价值的化石。


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图17.角木茶卡沟中的硅质岩地层(张以春摄)

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图18. 科考队员在考察依布茶卡东岸的地层(张以春摄)


但缝合带也有优势,就是可以把很多古老的地层翻出地表,比如队员们在玛依岗日雪山旁发现了丰富的奥陶纪角石化石。这些4亿多年前的化石记录了当时海底的环境。


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图19. 玛依岗日雪山旁的奥陶纪角石化石(张以春摄)


23日,科考分队完成了荣玛地区短暂的科考工作后,驱车离开羌塘保护区,赶往尼玛县。24日在尼玛县短暂停留了一天。在这一天里,一方面队员们把无人区采集的1.5吨样品从邮局寄往南京;另一方面,也补充了一些物资为最后一个工作区做准备。

值得提出的是,科考分队张以春研究员和张华研究员在24日上午为尼玛县中学的同学们做了“化石-青藏高原上的精灵”和“二叠纪末生物大灭绝”两场科普报告。这些科普的内容都是同学们特别陌生的,但他们听得津津有味,我们也为能有这样科普的机会而感到很荣幸。


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图20. 科考队员为尼玛县中学的同学们做科普讲座(蒋鹏峰、吕文君摄)


【第四站:文布乡地区】

在尼玛县补充好物资后,9月25日,科考分队驱车赶到了尼玛县文布乡。在我们的心目中想当然地认为人多的地方,住的地方应该不难找。但令队员们想不到的是,找扎营地就花费了大半天的时间。因为文布乡地区位于北部当穹错和南部当惹雍错之间,水源地较难找。最后选择的扎营地是位于两湖中间的一个小溪边,但晚上的风特别大,若不是大石头压着,帐篷估计都要被吹飞了。


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图21.文布乡营地(张以春摄)


尽管风特别大使得科考队员们晚上夜不能寐,但大家对考察的热情一点都没减少。尤其当我们在当穹错边上找到了完美的二叠纪地层后,队员们迫不及待地爬上坡度近50度的高山,采集了沉积和化石样品。这个剖面上出露了冰碛岩、冰川结束之后的碎屑岩以及上部的灰岩。沉积专家郑全锋老师说道:这是他见过最漂亮的冰室气候向温室气候转变的地层序列。这个剖面中可能蕴藏了古生物地理演变的奥秘。


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图22.文布乡二叠系剖面(张以春摄)


28日,科考分队又在当惹雍错边上找到了中二叠统下拉组的碳酸盐地层,并在其中发现了丰富的腕足类、䗴类、珊瑚和有孔虫等化石,这些化石告诉我们当时拉萨地块是一个非常稳定的地区,温暖的浅海造就了丰盛的化石。看到这些化石,我们仿佛看到了2.65亿年前的蔚蓝色的海底世界。


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图22.当惹雍错二叠系剖面(张以春摄)

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图23.当惹雍错二叠系剖面中的珊瑚化石(张以春摄)


【科考感悟】

近一个月的藏北科学考察中,25人的科考队伍穿越了藏北多个不同的地块、全程4700多公里。野外采集了各类化石、岩石样品3吨左右。科学传播方面推出延时直播12场、科普短视频50余个、微博的浏览量目前达到2284.5万。

对于我们来说,这是一次极具挑战的科学考察。一是任务繁重,既有大量科考工作,又有学科庞杂的科学传播任务;二是人员众多,任何一个小的疏忽都可能造成重大安全问题;三是考察区在藏北,海拔高、温差大、野生动物多,这对科考人员的生理和心理都是一个不小的考验。但科考队员传承了老一辈青藏科学家的吃苦耐劳和团队合作精神,科考队员、媒体人员、通讯保障人员、司机、厨师全力合作,齐心协力,努力克服各种突发情况和困难,顺利完成了藏北科学考察。

青藏高原是地球科学研究的天然实验室。青藏高原演化过程中遗留了大量的科研问题亟待我们去考察、去研究,这次科考的成功实施使我们更加坚定信心,明年继续赴青藏的空白区、难点区进行科学考察,去藏北发现重要的化石和地层。解读深时古地理的变迁和古气候的演变是我们持之以恒的研究动力。


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图24.部分科考人员野外合影


作者:南京地层古生物科考分队(张以春、张华)