神農(nóng)架茨介坪發(fā)現(xiàn)古杯礁

于深洋 梁宇

神農(nóng)架茨介坪發(fā)現(xiàn)古杯礁

于深洋 梁宇

古杯動(dòng)物(Archaeocyatha)，名副其實(shí)，古老、大多數(shù)具有杯狀外形的動(dòng)物。說(shuō)起古老，可謂是顯生宇最早的淺海底棲動(dòng)物之一，是和三葉蟲(chóng)一起出現(xiàn)的，但這類動(dòng)物的存在歷史卻很短命，它們只限于寒武紀(jì)早期，隨著2次接踵而來(lái)的海洋缺氧事件，即森斯克事件和豪克灣事件的打擊，它們就永遠(yuǎn)消失了，所以我們現(xiàn)在見(jiàn)到的只有多孔的鈣質(zhì)骨板組成直徑、高度厘米級(jí)的化石，它們大多保存在石灰?guī)r中。少數(shù)種類還可以是錐狀、圓柱狀、盤(pán)狀、分枝狀等，具外壁或由外壁及內(nèi)壁組成的兩個(gè)壁，內(nèi)、外壁之間的空隙有放射狀縱向排列的隔板及橫向排列的橫板等。內(nèi)壁之內(nèi)為中央腔，有時(shí)部分填有泡沫板。內(nèi)、外壁及隔板、橫板等均穿有小孔。推測(cè)與海綿動(dòng)物親緣關(guān)系最近，是底棲固著生活的（圖1），但從未在古杯化石中發(fā)現(xiàn)海綿動(dòng)物特有的骨針，所以有研究者推測(cè)古杯是獨(dú)立進(jìn)化出來(lái)的。已描述的古杯動(dòng)物有300多個(gè)屬，近1000個(gè)種。

圖1.古杯動(dòng)物骨骼構(gòu)造示意圖

湖北省在寒武紀(jì)天河板組的淺?；?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r、鮞狀灰?guī)r和泥灰?guī)r之中最豐富的化石是三葉蟲(chóng)、腕足類、腹足類、軟舌螺、單板類、軟舌螺等，少數(shù)地方能發(fā)現(xiàn)古杯，最有名的是西陵峽公路邊的古杯礁。作者在神農(nóng)架茨林區(qū)介坪進(jìn)行下古生界野外地質(zhì)考察期間，為測(cè)定頁(yè)巖氣參數(shù)指標(biāo)鉆了2口勘探井（圖2），我和陳清、孫宗元、倪超為了取巖芯樣品和記錄鉆井進(jìn)程，在工地度過(guò)了10余天。

神農(nóng)架林區(qū)植被特別密，很難看到大片巖石出露，要想找到理想的采化石點(diǎn)實(shí)屬不易。當(dāng)?shù)鼐用駷榱巳√旎ò褰M薄層狀灰?guī)r做石材，在鉆井附近開(kāi)了一個(gè)采石場(chǎng)（圖3），這挺難得的，

圖2 為頁(yè)巖氣勘探而開(kāi)鉆的神茨1井。

圖3 神茨1井附近的天河板組薄層灰?guī)r，其中以核形石最常見(jiàn)

咱們幾個(gè)同行抽空去碰碰運(yùn)氣，看能否發(fā)現(xiàn)一些好化石。

僅從采石場(chǎng)的露頭剖面上看，沒(méi)發(fā)現(xiàn)類似西陵峽公路邊特有的、呈丘狀隆起外形的古杯礁，這里的剖面和西陵峽的天河板組一樣，灰?guī)r層面上核形石特別豐富（圖3）。核形石，就是鈣質(zhì)微生物紋層圍繞一個(gè)小內(nèi)核生長(zhǎng)，像滾元宵一樣，幾十上百個(gè)紋層環(huán)繞起來(lái)，長(zhǎng)成厘米級(jí)大小的碳酸鈣圓球。看來(lái)這里的天河板組是一種淺海區(qū)高水動(dòng)力條件下的核形石灘沉積環(huán)境。

在少量的薄層灰?guī)r中也發(fā)現(xiàn)許多細(xì)分枝狀的古杯化石，多被打碎后平躺在層面上（圖4）?？磥?lái)它們有點(diǎn)弱不禁風(fēng)，在淺海區(qū)波浪頻繁沖擊下很難形成骨架礁。

有的薄層灰?guī)r上還有鈣質(zhì)微生物形成的藻席紋層，潑上些水更能看得清楚（圖5）。藻席紋層通常是長(zhǎng)成穹窿狀或圓柱狀，被稱為疊層石，我們?cè)趫D5中看到的是一種起伏平緩的疊層石。

古杯礁的特征通常應(yīng)該是厚層灰?guī)r中出現(xiàn)的，這里能找到古杯礁嗎？小路旁的幾塊厚層灰?guī)r引起我們的興趣，它們與采石場(chǎng)單層厚度幾厘米的灰?guī)r不一樣，仔細(xì)看，表面還真有許多長(zhǎng)柱狀的古杯（圖6），這肯定是古杯礁灰?guī)r！密集的古杯能形成像現(xiàn)代珊瑚礁一樣的抗浪骨架，能抗拒強(qiáng)風(fēng)浪的沖蝕。但它們?cè)厣L(zhǎng)狀態(tài)是咋樣的？有多厚多寬？這是研究生物礁必須說(shuō)明清楚的的幾個(gè)參數(shù)指標(biāo)啊，如何能測(cè)量呢。林區(qū)的植被太密了，而且是被嚴(yán)格保護(hù)的，不能像在別的剖面一樣通過(guò)挖掘清理來(lái)獲得這幾個(gè)參數(shù)，我們幾個(gè)人轉(zhuǎn)了幾次，也沒(méi)能發(fā)現(xiàn)，看來(lái)我們這次深秋季節(jié)來(lái)考察的時(shí)間還是早了點(diǎn)，要找到古杯礁的核心部位，恐怕要等下次選擇寒冬季節(jié)植被最凋零的時(shí)候了。

圖4 分枝狀的古杯化石

圖5 起伏平緩的藻席紋層

圖6 滾石表面上看到的長(zhǎng)柱狀古杯

現(xiàn)代的暖水淺海中有許多珊瑚礁，被稱為是海洋生物多樣性的基因庫(kù)。地質(zhì)歷史上的生物礁遠(yuǎn)不止珊瑚礁，有的完全沒(méi)有動(dòng)物參加造礁，而是鈣質(zhì)微生物或鈣藻類造礁，比如說(shuō)天津薊縣特別著名的元古代疊層石。藻類、特別是鈣質(zhì)微生物造礁的實(shí)例現(xiàn)代還有，以澳大利亞大堡礁鯊魚(yú)灣的疊層石最有名。最早的動(dòng)物造礁者是埃迪卡拉紀(jì)的海綿，可惜目前只發(fā)現(xiàn)于西南海綿礁。顯生宇最早的造礁動(dòng)物是古杯，全球最古老的古杯礁僅限于西伯利亞地區(qū)，隨后它們的生物地理區(qū)擴(kuò)展到世界其他板塊。可惜中國(guó)目前還沒(méi)找到早期的古杯礁，天河板組的古杯礁已經(jīng)是最晚的代表，是古杯礁的強(qiáng)弩之末了。非洲納米比亞。盡管在中國(guó)貴州陡山沱組磷礦中就發(fā)現(xiàn)世界最古老的海綿化石，比納米比亞海綿礁時(shí)代還要早，它們大小只有毫米級(jí)。遺憾的是到目前為止在中國(guó)還沒(méi)發(fā)現(xiàn)這些海綿化石長(zhǎng)成更大的抗浪骨架，形成和納米比亞一樣的