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第11章 地理奇观(11)

为什么六榜村会出现那么多恐龙?史前的广西扶绥到底是什么样子的?据赵教授推测:在距今约1.4亿年前的白垩纪,广西扶绥县那派村一带存在着一个巨型的天然湖泊,各种物种丰富,植物生长茂盛。丰富的植物和良好的气候,给恐龙提供了较为理想的生存环境。一个巨大的湖泊边,生长着茂密的植被,两只恐龙正在湖边漫步、寻食。湖里,蛇颈龙在游泳。天上,翼龙在飞。那时候,陆上,水里,天上,都是恐龙的天下。现在,这个盆地已是个山区,道路崎岖不平,气候炎热。一些植食性的恐龙,主要生活在比较深的湖泊中。在这里,吃肉的恐龙比较少,没有多少保存的。考察队在靠近岸边的地方发现了大约一两个食肉恐龙的牙齿。而深水里没有发现更多的东西。

恐龙化石验证板块漂移说

“恐龙化石不仅有助于研究古生物学,它也是地质研究的重要依据。”广西自然博物馆副研究员、地学部主任王危说。这位地学专家进一步指出,这次发掘出土的化石对研究地球板块漂移具有重要意义。

研究人员向记者介绍,把世界上不同大陆的古生物化石,包括恐龙化石进行对比,将为地质学家研究地球漂移、大陆板块构造学说提供新的证据。因为地球漂移学说认为,地球在很久以前是完整的一块陆地,后来逐渐漂移,才形成了现在的大陆与海洋的格局。这一学说最有力的证据,就是在远隔重洋的不同陆地上发掘到同一种古生物的化石。

研究人员向记者描述了一个典型的事例。1993年,美国一些古生物学在非洲的尼日尔的撒哈拉大沙漠里发现一种肉食性恐龙的完整化石骨架,并把它叫做“非洲猎人”。

“非洲猎人”与侏罗纪晚期繁盛于美国西部的跃龙非常相似。与“非洲猎人”一起在撒哈拉大沙漠地区被发现的还有好几条蜥脚类恐龙的化石,它们与侏罗纪晚期繁盛于美国西部的圆顶龙很相似。

一开始,非洲大陆的恐龙与北美西部恐龙之间的这种进化联系确实令古生物学家感到不可思议,但是他们很快找到了一种合理的解释,这就是大陆漂移。

可能的情况是,在大约1亿5千万年前的侏罗纪晚期,虽然当时的盘古古陆已经开始分裂,但是开始漂移不久的包括现代的非洲在内的南方大陆(冈瓦纳古陆)和包括现代的北美洲和欧洲在内的北方大陆(劳亚古陆)还没有完完全全地分开。在现在欧洲的直布罗陀地区存在着一个与非洲大陆相通的大陆桥,使得这两块古老大陆上的恐龙可以互相交流。而当时欧洲与北美洲是连在一起的,因此北美洲与非洲之间存在亲缘关系非常接近的恐龙类群就不足为怪了。

后来,到了白垩纪初期,冈瓦纳古陆与劳亚古陆进一步分离漂移,非洲完全与北方的劳亚古陆隔离开来,而且,也逐渐与冈瓦纳古陆本身的其他陆块如南美洲分离相隔,真正成为一个岛状的大陆。从那以后,非洲的恐龙就朝着自己独特的方向演化了。

“如果大陆没有漂移,上述动、植物是不可能飘洋过海的。这一证据在现在看来,具有很强的说服力。”研究人员说。

王危对记者说:“这次出土的化石,将为地质学家研究地球漂移、大陆板块构造学说提供新的证据。”王危还认为,这次在扶绥发掘的恐龙化石,由于是华南地区首次发现早白垩纪时代恐龙的完整骨架,它还将有助于研究1亿年前我国南方恐龙的演化、分布、形态以及当时华南地区的生态环境、气候等多个领域的研究。

蜥脚类恐龙:“世纪之交”的绝灭、生存与进化

大约在两亿零八百万年前,一场神秘的世界性灾难造成了许多生物的灭绝。这场灾难宣告了三叠纪的结束和侏罗纪的开始。不论原因是什么,结果是许多大型的爬行动物灭绝了,而许多种的小恐龙、小的陆生鳄鱼和似哺乳动物度过了灾难,幸存了下来,而且在以后的岁月里不断地演化、发展了下去。

在这些幸存者当中,有一支进化的路线指向后来的极度巨型化方向,这就是蜥脚类家族。

蜥脚类恐龙家族最初肯定是在侏罗纪的早期由某种古脚类恐龙进化而来。可是,由于侏罗纪早期的陆栖脊椎动物的化石特别贫乏,我们对当时蜥脚类起源与早期演化的细节还知之甚少。造成这种化石极度贫乏的原因可能有许多,但有一个原因是不可忽略的,那就是侏罗纪开始的时候地球的海域扩大了。海域的扩大使浅海侵入了许多大陆的内地,这种现象我们称之为海侵。相反,在地球历史上的某个时期,也亚洲最大白垩纪晚期蜥脚类恐龙骨架曾经发生过海域缩小,原来的浅海底暴露出来成为陆地的情况,这种情况则称为海退。就在侏罗纪早期的海侵淹没了许多原来三叠纪晚期的陆地的同时,侏罗纪的陆地本身又在很广阔的区域内存在着大面积的沙漠环境,这一点可以由北美洲西部广泛分布的侏罗纪早期地层都是古老的沙丘堆积而得到证明。在这种环境条件下,动物的生存要面临许多不利的问题,对动物死后的埋藏和化石的形成也同样不利。

侏罗纪中期世界性的陆相地层和陆生脊椎动物化石贫乏的情况并没有太大的改观,但是在我国四川省自贡地区,大自然却留下了一块埋藏着丰富历史遗物的风水宝地,这个地方叫做大山铺。

大山铺的岩层中埋藏有许多具完整的植食恐龙化石骨架,也同时埋藏了许多巨大的针叶树的树干化石。这些恐龙化石告诉了我们许多过去不知道的大型恐龙(尤其是四足行走的草食恐龙)的种群状况。这些恐龙生活在水源充足的低地森林里,充足的食物和适宜的环境使它们的身体长到了非常巨大的地步。尤其是那些长脖子的蜥脚类恐龙,可以伸长脖子取食到其他的动物都够不着的高高的树顶上的叶子。

这些蜥脚类恐龙包括蜀龙、酋龙和娥眉龙等许多种类。如此众多的种类发现于同一地点同一时代的地层中,说明蜥脚类恐龙在侏罗纪中期已经分化出了许多进化分支,因此也说明这一大家族的起源时间肯定在早于侏罗纪中期的时代。

地球物理探测穿透历史迷雾

一提起考古发掘,许多人的头脑中都会出现考古学家们用小铁铲,小刷子小心翼翼地掘土寻找文物的景象。但现在在长江三峡工地,一些科学家则在使用精密仪器来进行考古发掘。他们记录着现场的磁场、电场、重力场等各种技术数值,然后再通过一种叫做地球物理的技术来分析这些数据,得出地下岩层的结构、起伏、埋藏深度等信息,从而进一步分析地下是否埋藏着文物,埋藏着什么文物等问题。

这其实并不是地球物理技术第一次应用于考古发掘,在十三陵地区,在秦始皇陵墓,在周口店遗址等考古现场,科学家们都应用了地球物理探测技术来进行考古发掘工作。那么,究竟什么是地球物理探测技术,它在文物考古活动当中发挥着什么样的作用呢?

高科技,但不神秘

提起“地球物理学”,许多人也许都不知道这是怎么样的一门学科,其实这是由两门学科即传统的地质科学和物理学在100多年前互相渗透逐渐形成发展起来的,主要运用物理学的知识来进行地质科学的分析研究。“我们所居住的地球,圆圆的像一个鸡蛋,”中国科学院院士,中国地球物理学会陈副理事长为了说明什么是地球物理技术,打了一个很形象的比喻,“里面有蛋清,蛋黄,但是我们生活在蛋壳上,无法知道脚底下,蛋壳内部是怎样的一种情况。凭借地球物理技术,我们就可以知道地底下的情况,比如哪儿是固态的,哪儿是液态的,从而可以寻找石油,天然气等资源,当然也可以用来进行文物考古发掘。”

从具体操作的方法上来看,地球物理探测,就是通过探察,测量地球物理场的变化、反应及异常,来获取地下岩层的结构、起伏、埋藏、深度等信息。所谓的物理场是指物质的基本特性比如磁性、密度、弹性、导电性、核放射性等对其周围空间产生的影响,比如磁石周围存在着磁场,物体之间存在着吸引力,表明地球周围存在着重力场,岩石也具有一定的弹性,当地球表面受到机械冲击时,会产生地震波,电磁波向地下传播时,会产生电场和磁场。上面提到的磁场、重力场、地震波场和电磁场等,概括起来称作物理场。

物理场有两大类,一类为天然场,如磁场、重力场、天然电磁辐射场等;一类为人工场,如向地下供电产生可控制的电场,向地下发射电磁波产生电场,机械地冲击地面,产生地震波场等。

“如果我们用上百吨的锤子敲地球,就会产生地震波场,通过分析地震波场,我们就可以知道地球内部的一些情况。这就像买西瓜的时候我们通过敲击西瓜来判断西瓜是否成熟了一样。”陈院士打了个比方来说明如何运用地震波场来作地球物理分析。

地球物理技术在现实生活中发挥着重要的作用,运用地球物理学中的力学技术可以进行地震勘探,运用电学技术可以寻找地下断层,寻找煤炭;运用放射性技术可以探测地球的历史年代。因此地球物理技术主要有四方面的作用:一、认识地球,比如说知道地球有多大年龄,里面是什么样子。现在我们知道地球有46亿年的岁数,这就是通过地球物理探测技术得出的结论。二、寻找能源,开发矿产。比如说寻找煤矿、石油等。三、减轻地球灾害,比如预测全球气候变化、预测火山喷发、地震等灾害的发生。四、研究防治环境问题,比如是否有温室效应,是否有臭氧空洞等。

至于地球物理探测技术应用于文物考古,则是很自然的事情。并且两者结合的时间也不晚。据中科院遥感技术应用研究所的魏承介研究员介绍,1976年前后,他们利用红外探测技术曾对十三陵地区进行过探测普查,1990年,用航空遥感和红外探测技术对秦始皇陵墓进行过考察,1996年,又用这种方法对四川省云阳县故陵镇长江三峡地区最大的楚王墓——故陵进行考察。实践证明,其方法对研究墓穴式的帝王王陵是有效的。它可以准确地判断出这些墓穴式的帝王王陵的地宫形制,墓穴基本的规模以及文物埋藏的情况。

地球物理技术证实《史记》的记载

秦始皇陵是世界上最大的帝王陵园,其中到底埋藏了多少珍宝,至今还是个未知数。因此秦始皇陵一直都是考古学家们关注的焦点。

秦始皇陵位于临潼县城东5千米,距西安市约37千米。陵墓规模宏大,南倚骊山,北临渭水。陵墓为什么选在这里呢?古人们迷信风水宝地自不必说。1994年中央电视台报导说:地质学家根据卫星拍照的图片看,从骊山到华山正好像一条龙,秦始皇陵正好位于龙头眼睛的位置。成语“画龙点睛”之说,到底是古人有“高瞻远瞩”的本领,还是今人的附会之说,一时还搞不清楚。

秦始皇陵

《史记·秦始皇本纪》载:“始皇初即位,穿治骊山,及并天下,以七十余万人穿三泉,下铜而致楟,宫观百官,奇器珍贵,徒藏满之。令匠作机弩矢,有穿近者辄射之。以水银为百川、江河、大海,机相灌输。上具天文,下具地理,以人鱼膏为烛,度不灭长久之。”从中可以看出陵墓规模之大,工程之繁和陈设之豪华。秦始皇在位36年,修陵墓也用了36年,公元前211年秦始皇病故。葬礼隆重可想而知。据推算,当时秦王国有2000万人口,70万人约占全国青壮年劳力的十分之一,劳民伤财,累死活埋劳工不计其数。其后,火焚人盗,地上建筑全毁。《水经注·渭水》记载说:“项羽入关发之,以三十万人三十日运物不能穷。关中盗贼,销为铜”。

据中国地球物理学会高级工程师岳棋柱先生介绍,在对秦始皇陵进行考古科研的时候,运用地球物理技术探测得知秦陵封土下汞的含量比普通土含汞量高60多倍,从而证实了《史记》当中关于秦始皇陵地宫,“以水银为百川、江河、大海,机相灌输”“奇器珍贵,徒藏满之”的记载不是没有根据的。

秦始皇陵本身,至今没有考古发掘,据考古学家袁仲一先生解释说:“它不像隋唐以后的帝王陵墓,有墓门墓道(如唐乾陵墓等),找到墓门就可以开启进入地宫或墓室,而是先挖出规模宏大且很深的墓穴,然后用一层层黄土填夯起来,不仅没有墓道墓门,而且土层中可能还有文物,如要发掘,就要将山丘般的陵冢层层剥挖,不仅工程浩大,而且也会破坏秦始皇陵墓本身,这是十分可惜的,而且也与保护文化遗产的宗旨相悖。在现有的技术条件下,既然无法对秦始皇陵墓进行考古发掘,运用地球物理探测技术对陵墓进行考察分析则不失为一种好方法。”

精密磁测技术揭开明孝陵谜团

明孝陵是否是明朝开国皇帝朱元璋的寝陵,这是一个困扰了人们长达600多年的谜团。1999年初,江苏省地震工程研究所精密磁测(GPM)研究室主任,物探专家张治天及工作人员采用精密磁测技术对南京明孝陵区2万平方米的区域进行大规模的探测,终于将此谜团揭开,证实了明孝陵确实是明朝开国皇帝朱元璋的寝陵,并弄清了地宫的形制,地下埋藏物的基本分布情况等。

那么,立了如此大功的精密磁测技术究竟为何物呢?原来,空间的一切物质都有各自的磁场,金属带有磁性,就是非金属如砖瓦等其实也会带有磁性。况且,自然界中不同年代的土壤、砖石等,都有各自固定的磁场,因此,“精密磁测技术”就是利用物体磁场发布这种原理,来寻找地下分布物的一种探测方法。这种方法不仅可以探测到50~60米以下的分布物,甚至可以用这种方法探测出经人为扰动的不同时期埋土的磁场异常。就是在信号极弱,强干扰的情况下探测也有效。这次对明孝陵的探测就有一定的难度:其一,探测的范围和规模大,并且史料上对朱元璋墓地的记载不确;其二,墓地周围区域具有强大的磁场干扰,但他们仍然获得了令人信服的探测结果。据了解,江苏省地震工程研究院的物探专家们采用精密磁测技术曾先后在寻找苏州吴王墓,南京宁河王邓愈墓,镇江地下城,丹阳景陵梁武帝墓以及对陕西咸阳沙河西汉木桥年代的确认上,都作出了贡献。

1991年,张治天先生率队在陕西咸阳沙河就是用精密磁测技术,发现距离地面7米的古河床下的一座古木桥,当时,都认为是“中卫桥”,所测河道为500余米宽,但据史料记载,“中卫桥”河道为108米。如果用传统的磁测方法测的话,因为木头本身为高阻体,很难穿透,假如采用振动的方法也难于进行。张治天则采用了“逆向思维”的方法,判定“木桥的每一段圆木都占有一定的空间,必然形成沙子的空洞”,即先不去找木头,而是采用了精密磁测技术来判定空洞所占空间的距离,以此计算出了木头的最后长度。

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