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在“歷史書頁”中尋覓“奇異文字”

他們這樣給恐龍化石“定年齡”

2024年02月27日07:46 | 來源:四川日報
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原標題:他們這樣給恐龍化石“定年齡”

2021年10月,在四川隆昌見到這具恐龍化石時,成都理工大學沉積地質研究院教授歐陽輝就知道,自己將有較長的一段日子與它為伴。

  兩年之后,這隻恐龍確實帶給了研究者一份豐碩的“禮物”。

  1月16日,成都理工大學沉積地質研究院侯明才教授團隊在國際地學權威刊物Geology上發表相關研究成果,以骨骼空隙中方解石膠結物的成岩年齡測定,精確限定該恐龍埋藏年齡約為165百萬年前,從而揭示賦存化石的地層以及四川盆地侏羅紀馬門溪龍動物群,比北美和非洲地區的大型蜥腳類動物群要古老得多——這是四川盆地恐龍研究領域取得的重要突破。

  作為論文作者之一,歐陽輝在欣慰之余更是感到一份責任——如此優質的標本,需要加緊研究,產出更多成果。

  採石場裡的奇遇

  2月21日,成都自然博物館(成都理工大學博物館)的展廳裡,“亞洲完整恐龍化石中的最大者”合川馬門溪龍骨架化石,正“伸長”著脖頸,靜靜注視著游客。

  不遠處,成都理工大學硯湖旁的化石修復室,隆昌恐龍化石正在被一眾研究人員會診,初步確定也是馬門溪龍類恐龍。

  此前,它已在隆昌的山谷間,度過了無數不為人知的時光。

  2021年10月,內江隆昌市城郊的一處工地,正在熱火朝天地筑路採石。當工人們將一塊塊條石抬出採石坑時,他們驚奇地發現,有幾塊條石上露出了深褐色的“花紋”。圍觀的人越來越多,其中有一位化石發燒友,懷疑這就是恐龍化石。在他的熱心反映之下,當地政府有關部門迅速到場,採石場隨即停工。

  現場照片輾轉傳到了恐龍專家歐陽輝面前,那些“花紋”正是鑲嵌在岩石中的恐龍尾脊骨,於是他決定第二天一早就前往現場察看。

  從成都奔到現場,歐陽輝迅速做出初步鑒定——這是蜥腳類恐龍的幼體化石。暴露在外的是一節節脊椎骨,彼此關聯成串,這意味著當地有發現完整個體的可能。

  對隆昌恐龍化石的發掘,前后歷時近兩個月。“野外資料是第一手資料,尤其是化石埋藏信息,必須認真細致地採集。”歐陽輝解釋。與恐龍打了40多年交道,他見証了野外發掘作業方式從粗獷慢慢走向精細——

  一邊揭去圍岩暴露骨骼,一邊通過繪圖、拍照全面記錄埋藏的原始信息,研究團隊還首次在野外挖掘階段翻制了化石的埋藏狀態模型。隨后,在距離化石本體至少15厘米的位置,斜向下開出發掘槽,將沾了水的草紙貼在化石表面,用調制好的石膏漿糊上一層,混合竹片、麻袋,又耐心糊上另一層。待石膏固化后,沿著發掘槽敲打,直至整塊岩石從基岩中分離,再用類似的方法制作成一個個石膏包。發掘團隊一共制作了33個保護化石的石膏包。

  當這些石膏包被運到成都理工大學化石修復室,新一輪的精雕細琢又將開始。這次,要動用小型氣動研磨筆,挑燈苦戰。已經可以看到,這具恐龍化石保存非常完整,修復出的骨骼十分精美,是四川盆地迄今發現的最完整的蜥腳類恐龍化石,標本全長約10米,骨骼特征顯示是一個幼體。細細端詳,可以想象這隻恐龍活著時的樣貌。

  用形態學方法對恐龍骨架各部分的骨骼成分作細致的描述,研究記錄形態學特征、測量各塊骨骼的尺寸,並用科學繪圖等方法描繪其主要特征……穿越時光而來的化石得之不易,用各種手段將蘊藏在化石中的信息揭示出來,是下個階段的重要目標。

  實驗室裡定乾坤

  在歐陽輝看來,地層就好像“歷史的書頁”,而埋藏在其中的古生物化石,就是“書頁裡的奇異文字”。它們見証了地球從古到今的滄桑變化。

  “一旦發現化石,地層就不再是‘無字天書’。比如,三葉虫‘出沒’的地方,地質年代最早可以追溯到寒武紀。”歐陽輝舉例。

  四川盆地被公認為全球最重要的侏羅紀恐龍化石產地之一,具有化石分布廣泛、屬種眾多、保存類型豐富、化石埋藏量大等特點。然而,恐龍化石這種“奇異文字”,要比三葉虫化石難懂得多,脊椎動物化石結構復雜,尚未建立起准確的年代框架,其精確定年向來是學術界的難題。

  最常見的手段,是在埋藏化石的岩層中“尋找一顆最年輕的沙子”進行U-Pb同位素定年(一種利用鈾和鉛放射性同位素衰變來准確確定礦物年齡的方法),於是找到合適的含有鈾鉛的礦物是關鍵﹔而骨骼化石中生物成因磷灰石易受到后期作用的干擾,定年結果並不准確。

  歐陽輝介紹,經過百余年的發現和研究,恐龍學者在四川盆地建立了3個地質年代相關聯的侏羅紀恐龍動物群,分別是早侏羅世的祿豐龍動物群、中侏羅世的蜀龍動物群、晚侏羅世的馬門溪龍動物群。

  然而,馬門溪龍動物群的地質時代一直存在爭議,地層學及其大多數門類的古生物研究都傾向於將它歸入中侏羅世,但恐龍學者卻根據該動物群與蜀龍動物群在屬種特征和組合面貌上的差異,堅持認為應該屬於晚侏羅世。

  那麼,隆昌恐龍化石的“年齡”到底是多少?

  這個問題,吸引了成都理工大學沉積地質研究院侯明才教授團隊。其中,齊靚研究員主攻沉積大地構造研究,U-Pb同位素定年是她常用的研究手段。而利用一種名叫“方解石”的礦物定年,是領域內近年來的熱門方法,但從未用於恐龍研究。

  “既然化石骨骼空隙中存在方解石膠結物,能否從上面尋求突破?”說干就干,齊靚利用多台儀器,觀察到骨骼樣品切片上的方解石呈清晰的圈層結構,干淨無雜質,這說明方解石的膠結過程並沒有受到太多干擾,很適合進行U-Pb定年分析。

  最終的結果顯示,這隻隆昌恐龍的生存年代約165百萬年,落在了中侏羅世的年代范圍,較北美莫裡遜組恐龍動物群和東非的敦達古魯組恐龍動物群生存年代早800萬年以上。

  “這顛覆了人們對馬門溪龍動物群年代的認識。”歐陽輝說。

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  “現代古生物學研究遠不止限於回答化石代表的是哪類古生物的問題,更是要了解生物與環境的關系,揭示古生物與古環境協同演化的規律。”歐陽輝說,這對人類和環境之間關系的認識,也具有啟示作用。

  現代古生物學研究展現出多學科交叉的特點。以此次研究為例,歐陽輝是恐龍研究的專家,侯明才教授深耕沉積學,而齊靚是成都理工大學引進的珠峰人才,對地質學研究的新方法十分敏感。正是這種“碰撞”,為“恐龍定年齡”帶來了全新可能。

  圍繞這具恐龍化石,還有很多“謎題”。歐陽輝透露,團隊將繼續深化對標本上所有骨骼化石形態特征的觀察描述,並為這具新恐龍定名,還要討論該恐龍在生物演化史上的重要價值。

  “它是怎麼死亡的?死亡后又是如何被搬運、埋藏,最終形成化石的?眾多問題等待解答。”歐陽輝說,在下一步工作中,將繼續用到多學科的研究方法,深入挖掘其中蘊藏的科學信息,最終成為講好隆昌恐龍故事的科學依據。

  而齊靚決心要與古生物研究領域的學者繼續合作,把四川盆地“歷史的書頁”解讀得更好。“我此前研究的對象來自前寒武紀,在500個乃至1000個百萬年之前,那個時期生物實體化石很少,是非常寂寞的,而恐龍研究為我打開了一扇絢麗的大門。”

  在各地的自然博物館,恐龍往往是最受歡迎的展品。這種曾在地球上出現並稱霸的巨型生物,帶來無數有趣的遐思。

  然而,在發掘現場、修復室、實驗室,圍繞恐龍化石的研究工作枯燥又漫長。“但也正是在這種枯燥和漫長之中的久久為功,進化之‘樹’才日漸豐茂。”在歐陽輝看來,這也解答了一個問題——為何這份事業值得堅守一生。(四川日報全媒體記者 文露敏)

(責編:章華維、羅昱)

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