10月26日,國際地質科學聯合會首批100個地質遺產地公佈,其中涵蓋了全球大量世界自然遺產地、世界地質公園等著名區域中重要的地質遺蹟,如美國黃石公園、科羅拉多大峽谷、加拿大布爾吉斯頁岩等。
新京報記者獲悉,中國是入選地質遺產地最多的國家之一,共有7個地質遺產地入選,分別是國家級地質遺蹟保護區——長興煤山二疊紀/三疊紀生物大滅絕和“金釘子”剖面,世界地質公園——內蒙古巴丹吉林沙漠必魯特高大沙山和湖泊,香港早白堊世酸性火成岩柱狀節理,雲南石林喀斯特,世界自然遺產地和國家地質公園——雲南澄江寒武紀化石產地和化石庫,藏南絨布峽谷滑脱構造體系和珠峯奧陶紀岩石(中國/尼泊爾)。
這些遺產地有何特點?又有哪些重要的價值和意義?
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珠峯奧陶紀岩石
珠穆朗瑪峯,海拔8848.86米,是喜馬拉雅山脈的主峯,位於中華人民共和國與尼泊爾邊界上。它是地球上最高的山峯,通常被稱為“世界屋脊”或“第三極”。喜馬拉雅高原上有着一個獨特的生態系統,也記錄着地球上最著名的構造帶演變。大約5500萬年前,印度板塊向亞洲大陸漂移並與之碰撞,構成了5億年來地球最重要的造山運動之一。青藏高原劇烈抬升,形成綿延的喜馬拉雅山脈,也造就了世界最高峯——珠穆朗瑪峯。
珠穆朗瑪峯的山頂是由約4.6億年前(奧陶紀)的石灰岩構成,形成於温暖的淺水海洋中。這些岩石中含有海洋動物的化石,如腕足動物,牙形類和棘皮動物海百合類,代表地球歷史上最重要的時期之一——奧陶紀生物大輻射時期的熱帶海洋生物,現今大多已經滅絕或很少。這些形成於古特提斯洋的岩石,在印度與亞洲大陸相撞時,被推擠和抬升到現在的位置。
珠穆朗瑪峯山頂的奧陶紀岩石是在20世紀70年代由中國科學院領導的團隊在該地區進行了詳細測繪和採樣後確定的。而今,相關研究仍然在繼續進行,希望能還原出這一地殼標誌性部分的地質歷史。
珠穆朗瑪峯。圖/IC photo
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煤山二疊紀/三疊紀生物大滅絕和“金釘子”剖面
地質歷史曾經發生了多次生物大滅絕事件,這些事件給地球生態系統造成嚴重威脅,是什麼導致這些重大生物事件發生?地球生物多樣性在大滅絕後如何復甦?研究這些重大事件發生的機制對於評估當今地球生態系統面臨的現狀以及預測未來發展趨勢具有重要的啓示意義。
浙江省長興縣煤山“金釘子”剖面(以下簡稱煤山剖面)以含有兩顆經過國際地質科學聯合會國際地層委員會正式批准的“金釘子”(二疊系-三疊系界線和長興階底界“金釘子”),以及完整記錄了2.52億年前地質歷史時期發生的最大的一次生物滅絕事件而聞名於世,這次生物滅絕事件導致當時海洋和陸地中80%以上的生物物種在很短的時間內滅絕,為如何認識和保護當今地球的生物與環境提供了極其重要的歷史借鑑。
煤山剖面地層連續,跨越古-中生代界線,含有非常豐富的牙形類、菊石、䗴類、放射蟲、介形類、腕足動物和魚類等十多個門類化石300餘種,除化石研究外,世界各國科學家對煤山剖面在生物地層、岩石地層、磁性地層、同位素年齡、旋迴地層和化學地層等方面都開展了全面深入的研究,其中的生物大滅絕、“金釘子”時間標尺和環境變化過程等成果令世界關注。
根據統計,有關長興煤山剖面研究的成果發表在兩種世界知名雜誌Science和Nature上的文章有12篇,另有近200篇(部)論著發表,我國學者為此研究做出了巨大貢獻,可謂是世界上研究程度最高的地層剖面。
煤山剖面還見證了近20年國際同位素測年技術和精度的發展歷程,為推動世界地球科學領域有關生物大滅絕事件的研究和國際地質年代表的建設做出了重要貢獻。
煤山剖面的早期工作在推動長興縣提前對外開放等方面發揮了重要作用,2000年“金釘子”剖面批准以後,成為國家級地質遺蹟自然保護區。煤山剖面目前已經擁有核心保護區和“金釘子”博物館等設施。國際地層委員會對煤山剖面出色的保護舉措大加讚賞,並在多次大會上表示,希望世界各國以此為標杆保護所有批准的“金釘子”剖面。煤山剖面、“金釘子”保護區和博物館已經成為集研究、科普和學生實習於一體的理想場所。
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澄江寒武紀化石產地和化石庫
距今約5.2億年的寒武紀澄江化石羣是一個舉世罕見的化石寶庫,化石豐富且保存精美,生動再現當時海洋生物世界的真實面貌,充分顯示出寒武紀早期生物多樣性,它代表了現代生物多樣性的起點,將絕大多數現生動物門類的演化歷史追溯到寒武紀早期,為揭示“寒武紀生命大爆發”的奧秘提供了極其珍貴的證據,被譽為“二十世紀最驚人的科學發現之一”,是“世界古生物聖地”,“永遠的科學大廈”,為早期生命科學研究開闢了一個重要的創新性研究領域。
澄江動物化石不僅保存了外殼和礦化的骨骼,生物的軟體器官和組織輪廓,如動物的腸、胃、口等進食和消化器官,運動器官腿肢和肌肉組織,以及神經和腺體等化石構造,同時也保存了動物行為、生態和羣落信息。
經過30多年的連續發掘和研究,到目前為止,澄江動物羣已經發現包括原始脊椎動物在內的300餘種類,歸屬於20多個門一級的動物類型。澄江動物羣不僅表現出動物身體結構的複雜多樣,同時也體現了動物生態功能的分化和多樣,建立起了由“金字塔”型食物鏈構成的複雜生態系統。澄江動物羣作為一個整體,向我們展示了以後生動物為主導的現代海洋生態系統已經形成,是地球歷史早期生物演化的重要實例。
1984年,澄江動物羣首先發現於澄江帽天山,距昆明市56公里,距玉溪市87公里。以澄江帽天山為中心的重要化石產地,2001年成為首批國家地質公園,2012年澄江化石地帽天山及周邊正式被列入世界自然遺產,是中國首個、亞洲唯一的化石世界自然遺產。澄江帽天山作為澄江動物羣的首發點和人類的自然遺產,具有重要歷史地位,是向公眾展示澄江動物羣重大科學意義、普及和宣傳生物進化的科學前沿陣地。
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香港早白堊世酸性火成岩柱狀節理
香港地質公園西貢火山岩園區的早白堊世流紋質火山岩柱羣是香港最具代表性的地質遺蹟。這些火山岩柱羣源自約一億四千萬年前該地區的火山活動。當時劇烈的地殼活動導致香港東南面形成一座超級火山。經過前後長達300萬年的猛烈噴發後,火山最終崩塌,形成直徑約20公里的破火山口,大量火山物質在破火山口內堆積並冷卻。由於冷卻環境穩定及火山物質均勻一致,過程中火山物質能夠隨着冷卻體積收縮,導致表面首先形成規整的六角網絡狀裂隙,並隨着冷卻方向下延伸,最終將龐大的火山物質分割成數百萬條巖柱。
2022年10月23日,中國香港,早白堊世流紋質巖柱羣。圖/IC photo
縱觀世界各地的六角形火山岩柱,大多屬二氧化硅含量較低的深灰色基性玄武岩,唯有香港地質公園的巖柱罕有地由富含二氧化硅的酸性流紋質火山岩形成,分佈在西貢糧船灣、滘西洲、吊鐘洲、甕缸羣島及果洲羣島等約100平方公里海陸區域。這些巖柱的直徑平均為1.2米,最粗達3米,現存總厚度估計達400米,露出地表的高度達100米。加上這些巖柱大多分佈在西貢地區綿長的海岸線和眾多的島嶼上,海岸侵蝕使得這些巖柱清晰敞露,並結合了豐富的海蝕地貌景觀,構成全球罕見的地質奇觀。
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藏南絨布峽谷滑脱構造體系
絨布峽谷位於珠穆朗瑪峯北坡,上游是絨布冰川穀,長度約20公里,發育珠峯地區最大的冰川和冰塔林。下游匯為絨布河谷,在絨布寺附近為南北走向,長度也約為20公里,然後轉為東西向,匯入扎嘎曲,最終流入恆河。20世紀80年代,喜馬拉雅山藏南拆離系的發現徹底改變了喜馬拉雅造山帶的模型,極大地提高了對喜馬拉雅造山帶的構造-變質演化的認識。
絨布峽谷是藏南拆離系發育的典型地區,具有重要的科學價值,在這個位置,藏南拆離系滑脱構造結構得到了詳細描述和研究,珠峯及絨布峽谷在岩石上具有3層結構,中部是黃色的低角度韌性滑脱斷層,上部是灰色脆性的珠峯灰巖,下部是黑色的高喜馬拉雅結晶岩。喜馬拉雅造山帶深處的變質岩也是由於藏南絨布峽谷滑脱構造體系的伸展位移而被出露地表。
20世紀80年代以來,喜馬拉雅地區同碰撞伸展構造的發現對板塊構造產生了深遠的影響。藏南絨布峽谷滑脱構造體系是一組平行造山帶的低角度正斷層性質的韌性剪切帶,沿着喜馬拉雅的整個走向長度(約2000公里)進行延伸。出露在珠穆朗瑪峯峯頂的構造是地球上最高的斷層。沿着絨布峽谷,這個滑脱構造體系很容易到達,而且很好地出露在了外面。研究證明藏南絨布峽谷韌性剪切滑脱構造體系主要為伸展特徵,順該斷層珠峯頂部灰巖向北滑動。
在過去的35年裏,因其對理解喜馬拉雅構造演化的重要意義,藏南絨布峽谷滑脱構造體系得到了大量詳細研究,為揭示覆雜造山帶的結構與形成過程做出了重大貢獻。
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石林喀斯特
石林喀斯特位於昆明市石林彝族自治縣境內,海拔1600米-2203米,面積350平方公里。石林以其高大、密集的石灰岩石柱呈森林狀分佈而得名,是典型的高原喀斯特。石林世界地質公園保存和展示了最好的劍狀喀斯特(石林)地貌,是世界上該類喀斯特的最好樣板,該地質遺產地是“石林”術語的發源地。
雲南昆明的石林世界地質公園。圖/IC photo
石林的形成經歷了漫長而複雜的地質演化過程。2.7億年前的二疊紀,石林地區為海洋環境,海底沉積形成了厚層石灰岩;2.6億年前,地殼運動使石林地區抬升成為陸地,石灰岩受到擠壓,產生破裂。抬升成為陸地的同時,石灰岩中發育了最早期的石林。2.5億年前大規模的火山噴發,將早期的石林覆蓋於火山岩(玄武岩)之下;經過近2億年的覆蓋,約6千5百萬年前,火山岩大部分被剝蝕,早期石林再次露出地表;5千萬年至2千萬年前,地殼抬升使石林地區大部分成為湖泊,部分石林再次被湖泊沉積物覆蓋;2千萬年來,古湖消失,石林地區逐漸向高原盆地演化,同時發育了最新一期的石林。
石林的發育具有明顯的階段性,各階段的石林構成了獨特的“世代”歷史,以此展示了特殊地區的地球演化進程,時間跨度達250Ma(Ma百萬年),世界罕見。
石林喀斯特代表了地球上一種獨特的地貌形態,是中國最具代表性的三大喀斯特地貌(峯林、峯叢、石林)之一。獨特的地質演化使得石林的形態豐富多樣,除了典型的劍狀、柱狀、蘑菇狀、塔狀石林,還有許多難以歸類的不規則狀石林,公園幾乎彙集了世界上所有類似的石林地貌形態,因而被譽為“石林喀斯特博物館”。除了石林地貌,該地質遺產地還發育了漏斗、石芽、暗河、湖泊、溶丘、溶洞、窪地、天生橋、瀑布等其他喀斯特地貌,從地上到地下構成了一幅喀斯特全景圖。
舊石器時代就有人類在石林地區活動,數千年前石林地區散落的氏族部落便是現今石林彝族的祖先。長期的歷史演化中,當地彝族人形成了與石林景觀密切聯繫的民族文化,建築、服飾、刺繡、節慶、崖畫等無不反映了彝族與石林的歷史淵源。
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巴丹吉林沙漠必魯特高大沙山和湖泊
巴丹吉林沙漠面積約4.92萬平方公里,是世界第四大沙漠,亞洲內陸(也是中國)第二大流動沙漠,擁有世界罕見且獨特的沙漠與湖泊系統。必魯特高大沙山及其周圍的湖泊是這一系統的典型代表。
巴丹吉林沙漠。圖/IC photo
巴丹吉林沙漠位於亞洲夏季風帶和西風帶的過渡區,雅布賴斷層的西部。巴丹吉林沙漠底部的年齡距今大約110萬年。在其腹地,分佈有多座巨型沙山,且許多沙山高300多米,其中最高大的必魯特峯是一座複合橫向沙山,海拔高1611.009米,相對高差近500米,是世界上相對高度最高的沙山,被稱為沙漠中的珠穆朗瑪峯。除了高大沙山,還有140多個湖泊分佈沙漠之中。
氣候變化及構造演化對巴丹吉林沙漠獨特的湖泊系統起到了關鍵的作用,無論是整個體系的形成,或者是其狀態的維持。從距今62萬-56萬年前的温暖期(深海氧同位素15階段),大量湖泊開始在沙漠中形成。來自湖盆的沙子不斷向沙山上遷移和堆積,抬升雅布賴山脈成為了地形屏障,通過對氣候、風和水循環的影響,促使沙山的固定、復活和最終形成。新近研究表明,巴丹吉林沙漠中的高大沙山正變得越來越高和陡峭。
巴丹吉林的科學研究歷史可以追溯到1927年。20世紀60年代就有科研人員開始了對巴丹吉林沙漠的系統深入的調查研究,已經發表了150多篇科學論文。該遺產地自2009年以來,因阿拉善沙漠聯合國教科文組織世界地質公園的建設而得到了良好的管理和保護。
巴丹吉林沙漠位於青藏高原東北邊緣的西風季風過渡帶,是研究青藏高原隆升過程中第四紀末期氣候變化以及風力地貌、乾旱區水資源的理想區域。巴丹吉林沙漠獨特的沙漠湖泊系統和世界上最高的沙山是亞洲內陸乾旱的產物,它們直接、客觀地反映了該地區的歷史和過程。這對於研究風沙防治等民生問題也具有重要的現實意義。
新京報記者 張璐
編輯 白爽 校對 劉越