新疆準噶爾盆地東部侏羅系石樹溝群中的硅化木等化石的另一種地質意義探討

摘 要:在新疆準噶爾盆地東部的中、上侏羅統石樹溝群殘留地層中，廣泛分布著非常壯觀的硅化木化石群，有的看起來就象是被破壞的森林一樣，這不能不說是一種奇跡。因為，它們是遠古的森林、樹木埋藏后被硅質交代作用的產物，而要使這一變化過程能夠順利進行，所要求的地質條件是非常苛刻的。迅速的深埋藏作用，讓這些樹木能夠保持生前最后的一瞬間被“定格”在地層中不被氧化、腐爛，直到成巖交代作用徹底完成，這是最重要的一個條件。由此可見，這套沉積物應當是有別于正常沉積的快速堆積層，屬于事件性沉積的范疇。另一方面，硅化木化石是屬于前期生物死亡后被保存在新的地層單元之中，現在的產出層位不是代表其生存時的環境，而是代表了有利于其死亡后成為化石的環境，從地層層序方面講，這套地層也是有別于下伏地層，屬于另一個地層單元。

關鍵詞:準噶爾盆地侏羅系石樹溝群硅化木恐龍化石事件沉積西山窯組頭屯河組

中圖分類號:P539文獻標識碼:Ａ文章編號:1674-098X(2011)01(a)-0129-02

在新疆準噶爾盆地的東部、東北部及臨近地區的中－上侏羅統石樹溝群地層中，普遍含有大量的硅化木化石群，并且以其分布之廣、數量之大、保存之完好而舉世矚目。在地質學研究中，古生物化石是用來判斷所在地層層位和當時的古氣候、古環境等的最重要依據，因此，前人把硅化木做為一種化石來確定地層的時代似乎是沒有什么異議，也不足為怪。然而，象森林一樣成群成片出現在地層中的硅化木甚至還有多個完整個體的恐龍化石發現，這能認為是象通常化石一樣偶然出現的嗎？那么，它是什么事件造成的呢？又具有什么特殊的地質意義呢？本文就是針對這一問題展開的粗淺討論。

1 化石的特征

目前，有關這些硅化木化石的分布特征主要是來自旅游資源開發與保護方面的統計資料，其分布范圍相當廣泛，至少在富蘊-清河-吉木薩爾-奇臺-木壘-八里坤-哈密-伊吾這方圓數萬平方公里的范圍內，都發現過硅化木(圖1，圖2)。

其中，以奇臺縣將軍戈壁的帳篷溝、石樹溝、清真寺溝、老鷹溝與恐龍溝等地的硅化木群最為壯觀，還為此建立了硅化木－恐龍國家地質公園。在這一地區，硅化木以分布集中、數量和規模巨大、保存極其完整而著稱。如，在石樹溝方圓3.5平方公里的范圍內，靜躺著1000多株石樹，在一片數百平方米的山丘上，密集地“生長”著104棵巨大的化石樹樁，樹根一如往昔，深扎巖層；樹木的原生構造保存清晰，硅化木直徑一般0.5～1m，最大者可達2.8m，長一般5～20m，最長者達26m，呈倒伏狀、直立狀等不同的埋藏狀態，那栩栩如生的黃褐色皸裂的樹皮，粗壯的樹根，斜生的樹杈與現代伐木場的樹木簡直毫無二樣，樹皮上纖維、樹干上的年輪清晰可辨。

此外，在同一套地層中，還保存有豐富的恐龍化石。其中袁復禮教授1931年在將軍戈壁發現的長10.26m、背高4.05m的大型恐龍—— 奇臺天山龍，是中國人第一次在亞洲發現恐龍的化石。1983年以來，中外古生物專家在公園區域內又先后挖掘出大量恐龍化石，其中包括體長30.4m，高10余米，目前亞洲最大的恐龍—— 中加馬門溪龍、新疆侏羅紀典型的食肉型恐龍—— 長5.1m，背高1.7m的江氏單嵴龍、以及蜥腳類的蘇氏巧龍和戈壁卡拉麥里龍，鳥臀目的五彩灣工部龍，還有被稱為代表了獸腳類恐龍重要演化環節的董氏中國伶盜龍。與恐龍化石伴生的還有大量鱷類、龜類、蜥蜴以及兩棲—哺乳動物和小型原始哺乳動物化石，等等。

2 地層特征

很久以來，根據所產的這些動物、植物化石，前人就順理成章的把這套地層定為中、上侏羅統，取名為石樹溝群，地層的名字也是來自于以盛產石樹(硅化木)而聞名的地方—石樹溝。它是一套與下伏地層界線很明顯的獨立地層單元，地層是以紅色調為主的砂巖、泥巖，一般認為這是代表著干旱氧化氣候下的沉積環境；該套地層的下伏地層是中侏羅統西山窯組，表現的是以灰色、灰褐色等為主的暗色含煤系地層，一般認為代表的是溫暖潮濕的沉積環境。因此，地層間的分界特征很明顯(表1)。

3 構造特征

從經過該地區的地震剖面上可以清楚的看出，含有硅化木化石的石樹溝群與中侏羅統西山窯組之間是一個明顯的超覆不整合面(圖3)，這表明，在石樹溝群沉積之前曾經發生了強烈的構造運動，使前期地層被強烈的褶皺或抬升。大量的研究成果也都證實，這次運動是準噶爾盆地及周邊地區非常重要的一次構造運動—— 燕山運動I幕，在準噶爾盆地內也有非常顯著的表現，是一個非常清楚的地質界面(何登發等，2007；張滿郎等，2000；胡平等，2005；史宣玉等1995；五敏芳等2007；張琴等，2001)。

4 硅化木的成因分析

硅化木就是一種樹木類的化石，它是地史上的森林、樹木被沉積物埋藏以后，由于富含二氧化硅的地下水成巖交代作用，使樹木中原先的含碳物質被二氧化硅分子所取代而成為硅化木。所以，盡管它的外形和內部的結構可能絲毫不受改變，但卻已變成了真正的石樹。以后，由于地殼上升，上覆地層受流水等外力侵蝕、剝蝕，才使地下的硅化木被剝露在地表。一般認為，硅化木化石形成的條件是非常很苛刻的，所以，盡管地表的生物圈內自很久以來就是動物、植物生存的王國，幾乎是從沒有間斷過，但是，在地層中，卻很少見到它們被大量交代成為化石的現象，人們見到更多的只是它們演化成的煤和炭屑等。

在諸多的硅化木成因條件中，首先必須要有一個良好的地質保存環境。若樹木曝露地表，由于處于氧化作用狀態，木質纖維很容易腐爛變質。必須要及時深埋地下造就一個還原環境，樹木才有可能保存。當然，這還遠遠不夠，要造就硅化木化石的形成，還必須具備一個相對穩定、有富含硅質熱液的來源以及能夠保持成巖交代作用順利進行的封閉環境，等等，缺一不可。所以說，能夠把象是森林一樣的近似原始狀態的生態現象大規模保存下來，這本身就是一個奇跡。僅僅是這些殘存的記錄現象也足以表明，最初始的保存過程不可能是一個緩慢的、逐漸沉積埋藏的正常地質背景，而應當是一次類似于“突發事件”的突變過程，它表現的是一種快速的埋藏保存特征，只有這樣，才能夠使這些生物就象是“速凍”的一樣，被“定格”式的保留下其生前最后的那一瞬間，并且還要長久地保持住這個穩定的狀態，直到隨后更為嚴格的成巖交代過程緩緩完成。根據化石分布的巨大規模以及成巖交代作用進行的如此完美，可以推測，當時發生的應當是一次非常廣泛的區域性快速沉積事件，而不會是局部的或偶爾的一個個呈點狀分布的個別事件性沉積。這一認識，同樣適合于本層中多處發現的恐龍化石群，大量個體完整的恐龍化石能夠保存下來的這種奇跡，也是同樣需要事件性掩埋為條件的(張玉賓，1998)，正常狀態下的沉積環境不可能滿足這種如此巨大規模的保存、交代作用的條件。

5 地質意義討論

綜合上述特征，可以表明，含有硅化木、恐龍化石群的這套石樹溝群地層應當是快沉積形成的事件性產物，而不是正常的沉積條件下認為是幾十甚至上百萬年沉積形成。因此也可以說，保留在該套地層中的恐龍、硅化木等化石所代表的生存時代，不能簡單的認為是代表出土化石地層的沉積時代，它們代表的是該套地層沉積前生物生活的最后一幕，在生物生存時間與保存地層之間就存在一個時間差的問題，也可以說是具有穿時的特征。雖然用事件沉積的觀點看，這一時間差是很短暫的，但是，如果把這套地層當成正常的沉積單元計算的話，就會得出一個相當長的地質時間了。

一直以來，我們都是把石樹溝群當成了正常的地層沉積單元進行研究(何登發，周路等，2007；張滿郎等，2000；胡平等，2005；史宣玉等，1995；五敏芳等，2007；況軍等，2006；張琴等，2001)。并且還根據地層的對比，認為準噶爾盆地東部石樹溝群下部地層相當于準噶爾盆地南緣的頭屯河組(表1)，由此就把燕山運動I幕定在了中侏羅紀內部，后來的研究工作也都是在以此認識為基礎上展開的，甚至還對石樹溝群細分，開展了劃分出的中侏羅統頭屯河組和上統齊古組界線問題的討論，如，依據地層中的凝灰巖層、顏色、沉積旋回特征等標志進行細分(賀凱等，2004)。一般認為，就象樹木中的碳質被成巖作用交代一樣，巖石的顏色受沉積后的漫長成巖環境改造也是會發變化的，特別是當地層中含有一定量的有機物質時。所以，色調的標準不是絕對的。硅化木化石只是很偶然的記錄了這些生物在生命結束時那最后的一幕，對于沒有硅化木存在的地層并不能說它不是事件沉積地層，特別是對于這個區域內的同一套地層來說。

迄今為止，在正規的地質類文獻的研究成果中，還沒有發現關于石樹溝群存在事件性沉積或受事件性沉積影響因素的記錄，都是當成了正常的沉積體系進行研究。事件沉積的影響因素真的是僅僅發生在局部的嗎？真的是對該套地層的形成可以忽略不計的嗎？事實上可能并非如此，我們不可能視而不見或把其中的硅化木、恐龍化石當成一般的化石，認為它真是“土生土長”的代表了沉積時的環境。本文只是提出了這套特殊地層研究工作可能存在的凝問，受個人能力和資料的限制，對事件沉積的認識還是很膚淺的，有關事件沉積和硅化木成因的一系列問題，還需要各個學科的綜合研究、加深認識，只希望在此起到拋磚引玉的作用，使這方面研究得到深入。

6 結語

(1)規模巨大的硅化木群體化石的完美保存表明，準噶爾盆地東部的侏羅系石樹溝群具有快速沉積的事件性沉積特征。(2)硅化木和恐龍化石是前期古生物生前的最后形象被“定格”保存在新地層單元之中，所以，從嚴格意義上說，產出層位并不能代表化石生物的生存環境。

參考文獻

[1]中華人民共和國地質礦產部地質專報.區域地質第32號.新疆維吾爾自治區區域地質志[M].地質出版社，1993，7:212-217.

[2]何登發，周路，唐勇等.準噶爾盆地中侏羅統西山窯組與頭屯河組間不整合面特征及其油氣勘探意義[J].古地理學報，2007，9(4):387-396.

[3]張滿郎，朱筱敏，張琴.準噶爾盆地東部侏羅系沉積體系及油氣意義[J].石油與天然氣地質.2000，21(3):272-278.

[4]胡平，解宏偉，石新璞.準噶爾盆地白家海_五彩灣地區侏羅系基準面旋回劃分及隱蔽油氣藏[J].石油勘探與開發，2005，32(6):56-60.

[5]史宣玉，喻春輝，熱依汗古麗，等.準噶爾盆地侏羅系沉積體系與油氣關系[J].新疆石油地質，1995，16(3):233-241.

[6]王敏芳，焦養泉，任建業，等.準噶爾盆地侏羅紀沉降特征及其與構造演化的關系[J].石油學報，2007，28(1):27-32.

[7]張琴，朱筱敏，張滿郎，等.準噶爾盆地阜東斜坡區侏羅系層序格架的建立[J].沉積學報，2001，19(4):575-580.

[8]張玉賓.由恐龍化石論晚白堊世的事件沉積[J].沉積學報，1998，16(2):124－127.

[9] 況軍，齊雪峰.準噶爾前陸盆地構造特征與油氣勘探方向[J].新疆石油地質，2006，27(1):5-9.

[10]賀凱，韓軍，李培俊，等，準東探區侏羅系齊古組與頭屯河組的劃分[J].新疆石油地質，2004，25(5):568-570.