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第24章 泥河湾层有孔虫追索记(2)

1987年,王景哲、我与地质矿产部地质力学研究所田国强先生,共同总结了“桑干汾渭断陷带晚新生代介形类组合序列及古环境”(《微体古生物学报》),将泥河湾地区环境演变与整个汾渭盆地湖泊演化的同步性联系起来。同年我应邀参加青海省第一水文地质队沈振枢先生主持的柴达木盆地含盐层系研究项目,把泥河湾地区工作认识推进到西部大盆地。经与青海石油管理局杨藩先生从1979年开始的长期交流,确认泥河湾地区介形类动物群与青海有很多差异,同时也有一些相同属种,基本理顺了东西部盆地介形类动物群的对比;目前看来,西部湖盆典型湖相介形类属正星介Cyprideis没有进入桑干-汾渭断陷带以东的大平原。这一认识在程裕淇先生主持的丛书之一《中国地层-14-中国的第四系》(周慕林主编,1988,地质出版社)发表。虽然此后有文说在廊坊地区发现过这个属,但是作者没有展示过照片,也没有与我们交流,暂以存疑处理。当年12月5日,我室主任陈茅南先生在四川西昌附近野外因车祸不幸罹难。

1988年,我室同事龙天才先生,接替陈茅南先生执行地质行业基金项目“泥河湾地区第四纪下限研究”,主要对红崖剖面重新进行了古地磁测试,1990年在《第四纪研究》成文发表。

1989年,应中国科学院地质与地球物理研究所袁宝印教授之邀,我与同事张金起、彭树华等,与袁先生、北京师范大学李容全先生一同实测了大道坡剖面,张金起、叶素娟先生在我所实验室完成了该剖面的古地磁测试。大道坡剖面与我们在1979年系统研究的小渡口剖面在走向上垂直。

1991年,我完成了运城盐湖总计3000余米钻探的3000个岩芯样品微体古生物分析鉴定,大量海相介形类出现在10个钻孔地层中,2个样品中见有孔虫。虽然我们已经知道运用锶同位素测试可以分辨海相与非海相生物,但是岩芯样品分析所获微体生物标本毕竟还少,仅能使用运城P2钻孔1个样品大量有孔虫壳体在我所实验室做锶同位素测试,已经显示了非海相的特征。同年,我在《第四纪研究》发表“250万年以来的地质事件与全球变化”论文,将泥河湾盆地、三门古湖、元谋盆地、柴达木盆地250万年前后发生的构造-沉积事件联系、对比;无论是从盆地分析还是构造气候旋回角度看,泥河湾研究工作还有提升的空间。

1992年,中国地质科学院矿床研究所刘成林教授送来新疆罗布泊2个钻孔样品,但是我们仅见介形类,没能分析出有孔虫。同年,长庆油田袁效奇、傅智雁教授在《石油学报》发表了“河套盆地第三系有孔虫的发现及其生态环境的分析”论文。

1993年,我专程赴陕西咸阳地质矿产部第三石油普查大队,观摩了汾渭盆地深钻岩屑样品中分析获得的有孔虫、海相介形类标本,与黄育庆先生进行了交流,皆不认同汾渭盆地海侵之说。

1995年,中国科学院地球化学研究所王世杰教授等在《科学通报》发表“泥河湾组有孔虫化石群的锶同位素研究”论文,报道了阳原小渡口剖面所见有孔虫壳体锶同位素研究成果,确认泥河湾层所见有孔虫为非海相有孔虫。汪品先教授在《同济大学学报》发表“’海源陆生‘化石与中国新生代海侵问题”论文,提出来自海洋的微体生物可以在非海相环境相似地球化学条件下生存。

1995年,关绍增先生在《化工矿产地质》报道延庆杨户庄村妫水河畔河流阶地泥河湾层发现有孔虫,提出可能是海侵作用的结果。

1996年,萧宗正、关绍增先生在《地质论评》再次报道了延庆杨户庄村地区的发现,提出:“化石是否是’海侵‘或’海泛‘的产物?或是由’生物传布的空中通道‘而来,还是’盆内盐度增加的水介质中生存的特殊生物相?‘都正在研究与探讨之中。”

1997年,我开始执行国家自然科学基金项目(编号:49672090)“桑干汾渭断陷带晚新生代侵入型微体生物群与古环境”,以及地质力学研究所吴锡浩先生领衔的地质矿产部“九五”重点基础地质研究“第四纪中国地表系统巨变过程”项目,我负责其中的生物地层部分。春季,即与田国强、岳军先生沿大道坡剖面采集了600块样品,发现很多样品淘洗后筛上残留的全部是介形类标本,且再次发现少量有孔虫。秋季,完成了延庆杨户庄剖面的采样和钻探。同年,石油大学孙镇诚先生的专著《中国新生代咸化湖泊沉积环境与油气生成》(石油工业出版社)出版,中国地质大学(北京)曾学鲁教授在其中亦报道锡林浩特浅部地层发现了有孔虫,我在运城的发现在该专著中也单独写就一节。孙先生在下辽河油田期间,曾在房顶放置空水桶,结果发现了有孔虫,显然存在着海洋生物被风水鸟搬运的可能性。对西部有孔虫一类海相生物的出现,视为咸化湖泊水质变化的结果。李元芳、李炳元教授等在《科学通报》报道了新疆海拔5000米的甜水海钻孔和露头剖面盛冰期地层所见有孔虫,否定了以有孔虫的出现指示海侵之说。

1998年,委托青岛海洋地质研究所对我在延庆杨户庄露头剖面所获有孔虫壳体进行了碳氧同位素测试,获得成功;但是该剖面地层年代学判断尚缺乏更好的测试方法,而且至今我未能在现代水域找到该种现生种作碳氧同位素测试,故而剖面地层中的有孔虫碳氧同位素测试结果,尚无法转换为定量指标。

1999年,中国科学院南京湖泊研究所吴艳宏、吴瑞金等先生与我在《海洋地质与第四纪地质》发表“运城盆地110万年以来气候环境变迁与湖面波动”,报道运城盐湖西南部硝池浅钻地层喜盐介形类胖真星介Eucyprisinflata(Sars)富集状况,而该种在运城盐湖与泥河湾地区此前工作中并不多见。同年,中国地质科学院矿床研究所王弭力和李海清教授在《地质论评》报道了罗布泊K1孔地层中发现有孔虫卷转虫Ammonia,称之为海陆过渡相种群,提出系残留海的表现。

2000年,我领衔在《中国科学》(30卷第4期)发表了“720万年以来运城盆地地表系统巨变与盐湖形成的构造背景”一文,其中盐湖P3钻孔岩芯样品全岩测试显示,在湖泊浓缩由碳酸盐湖转化为盐湖之前,是海相介形类、有孔虫出现的最佳水化学条件,为泥河湾地区同类发现的解释奠定了基础。显然,全岩地球化学研究由于原生、后生地球化学作用的影响,其结论往往有很多不确定的因素。目前湖泊学研究,已经大量使用介形类、有孔虫等微体生物壳体碳氧同位素测试重塑古气候变化细节。在中国科学院南京地质古生物研究所现代古生物与地层学开放实验室资助的项目资助下,我们对大道坡全岩样品碳酸钙测试结果进行了处理,基本反映了该剖面具有一定的环境变化周期性,但是全岩样品中应该去除介形类壳体的钙质,大道坡剖面古地磁测试亦有一些待讨论之处,但我们已经无经费再深入进行了,故而至今尚未发表。

2004年9月,我与同事袁桂邦、张玉发先生参加了中国地质科学院泥河湾建阶项目现场会,张宗祜先生告诉我他们也在研究的台儿沟剖面地层中见有孔虫;这个剖面中下部与大道坡剖面仅以一条冲沟相隔,且古脊椎动物群标本即采自后者,故而这两个剖面所见有孔虫实际是产自我们实测的“小渡口”剖面同一层位。

2008年,肖应凯教授等在《科学通报》发表“延庆杨户庄第四纪有孔虫的非海相生存环境:硼和锶同位素证据”论文,否定了依据有孔虫判断海侵的说法。2011年出版的《泥河湾裂谷与古人类》(袁宝印等主编,地质出版社)专著,我应邀撰写了“无脊椎动物化石的环境记录”一节,客观地总结了该学科取得的成绩。

由运城盐湖钻孔和泥河湾地区露头剖面发现有孔虫为开端的、内陆地区“海侵”迹象研究,倏忽间已有半个世纪之久了,现在看来已经有了一个比较清晰的认识,即在湖泊浓缩过程中,外来的物种可以在与源生生态环境相同的条件下存活,特别是水体环境变化涉及到的水化学状况的变化,是研究湖泊水位变化、区域降水与古水文状况变化不可忽视内容,也是泥河湾古湖泊演化研究必不可缺少的内容。大道坡剖面连续丰富的介形类标本,有可能为开展壳体同位素测定,探讨泥河湾地区古气候变化提供极好的材料。

长期以来,河北泥河湾盆地、晋陕豫交界处三门湖盆、云南元谋盆地视为三个研究上新世-更新世界限的最佳场所,我有幸在这三个盆地皆从事了部分工作。相信随着科学技术的发展和对科学问题认识的提高,这三个地点有可能还会产生更好的研究成果。目前从微体古生物壳体同位素还使用微量元素测试看,泥河湾地区已经具备了较好的条件。

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