梁 悅

2019 年下半年，在導師張志飛教授和西北大學地質學系的資助， 我有幸前往瑞典烏普薩拉大學進行為期半年的學習交流。在此期間，我很榮幸在該校地球科學系古生物學家Lars Holmer 教授的邀請下于10 月7 日至15 日參加了該系本科生的為期9 天的野外實習。 同行的還有烏普薩拉大學火山變質巖學家Karin H?gdahl 教授和另外兩名博士生。 在這9 天的野外中， 我不僅復習了本科時學到的地質學知識， 看到了豐富有趣的地質現(xiàn)象和保存精美的化石， 更是與同行的老師學生進行了活潑有效的溝通， 欣賞了瑞典西南部唯美靜謐的自然風光。

此次野外實習橫跨了瑞典西南部的大部分面積，其中包括Sm?land（斯莫蘭省）、Sk?ne、（斯科納省）、V?sterg?tland（西約特蘭?。▓D1）。 實習內容主要分為兩部分， 一部分是前寒武紀變質巖及相關地質構造現(xiàn)象的觀察與解釋， 另一部分是寒武紀至第四紀的地層及化石的認識，分別由KarinH?gdahl 教授和LarsHolmer 帶領。此次行程安排節(jié)奏緊密，內容豐富，唯一讓我感到困難的是野外教學過程全程為瑞典語， 這讓對瑞典語一竅不通的我摸不著頭腦， 只好不斷向老師們請教、查閱資料，與另外兩名博士生交流，才有了以下的收獲。

瑞典西南部的基巖以前寒武紀1.85-1.65Ga 的花崗巖和少量輝長巖為主，這兩者通常具有混合關系。 花崗巖是酸性巖石， 多呈肉紅色、灰白色，粗粒，并且通常不具有斑晶。而輝長巖是基性巖類，為灰黑色至黑色（圖2A）。 為了更好地觀察和理解花崗巖， 我們來到了著名的ScandinavianStone 采石場， 它在瑞典和挪威的13 個采石場中提取天然的花崗巖石材。 這里的花崗巖致密堅硬、抗壓性強，幾乎不受到酸雨的影響，且?guī)r體完整，易于開采。 由于通常結構致密，均質性強，花崗巖極其牢固堅硬，因此成為優(yōu)良的石材（圖2B）。 比如，埃及金字塔中保存最好的一座就由花崗巖建筑而成； 用于體育賽事的冰壺石，也是由花崗巖制成的。 此外，我們在Sl?ttemossa 見到了著名的球形花崗巖（地球儀花崗巖）（圖2C）， 這里是瑞典唯一可以見到這種奇特類型巖石的地方。 它是花崗巖在地球深層凝固， 然后在地殼褶皺過程中到達表面而形成的。 截面上看起來像數(shù)千只盯著游客的眼睛。

圖1.野外路線圖。 黑色線連接的是本次瑞典西南部野外實習路線。 綠色的地標點是保存了奧陶紀化石的Dalarna（達拉納）省。

隨后，我們步入了南山脊國家森林公園（圖8C，D，F(xiàn)）。在這里，我們見到了奇特的玄武巖火山石柱（圖2D-F）。 它的歷史可追溯到白堊紀，其年齡定為1.1 億年。當時Sk?ne（斯科納）省的中部是一個火山景觀， 多達150 座火山散發(fā)著巖漿、火山灰和天然氣。我們在這里看到的是一個玄武巖圓頂，它是火山口管道的殘留物，玄武巖漿在該通道中向上移動。當受到冷卻，它會破裂成美麗的像蜂巢一樣的六個角的玄武巖柱，柱子直徑20-30 厘米， 長度可達到幾米 （圖2E）。 由于玄武巖在凝固時溫度很高，并且隨著冷卻的繼續(xù)，巖石的體積減小，導致裂紋以規(guī)則的方式發(fā)生。 玄武巖石柱至今仍整整齊齊地排列在一起，是由于玄武巖是一種堅硬、不易被風化的巖石。這些玄武巖支柱不是筆直，而是向西南傾斜。 至于原因則仍待考究。 接下來，我們在波羅的海海邊的剖面看到了有趣的壓扁層理（flaser bedding，俗稱"泥包沙"）（圖2G-M），即具脈狀層理的薄層的砂巖呈波狀起伏。 壓扁層理中的砂質沉積物可以發(fā)育像交錯層理那樣的紋層。 垂向上，間隔出現(xiàn)的泥的厚度均較小，一般不超過1-2cm，常常只有幾毫米。 這主要發(fā)育于潮汐環(huán)境中，在湖濱、三角洲前緣、河流等環(huán)境中也可見到。在這些紋層中，我們還發(fā)現(xiàn)了一些遺跡化石（圖2K-M）。

在10 月14 日的考察中， 歡喜和激動始終將我縈繞，因為這是唯一一天全是看地層、找化石的野外， 讓我這個古生物學博士生在看了許多天變質巖后自然是感到興奮難當！ Lars Holmer 教授帶領我們走過海岸， 穿過叢林，看了V?sterg?tland 省Kinnekulle 地區(qū)從寒武紀到奧陶紀的地層與化石（圖3）。 該省的地層涵蓋了在全球范圍內多細胞生命最早演化發(fā)生的時期， 并且在此期間形成了所有主要動物群和第一個復雜的海洋生態(tài)系統(tǒng)。 V?sterg?tland 省保存完好的Orsten 動物群是世界上最重要的寒武紀化石產(chǎn)地之一。 它對大部分幼蟲化石的軟軀體的保存極大地增加了我們對早期節(jié)肢動物、緩步動物和五足綱動物的了解。這里還報導了干群類腕足動物， 三葉蟲和筆石以及極為多樣的遺跡化石（圖4）。 遺跡化石是生物穿過沉積物或在沉積物上移動而形成的軌跡和痕跡，它們使古生物學家能夠推斷出早期動物的行為。V?sterg?tland 省Kinnekulle 地區(qū)寒武紀的砂巖屬于FileHaidar 組（該組在Gotland 島的巖芯中得以充分描述）。 通常情況下，該組被分為兩個單元，位于下部的"Mickwitzia sandstone"和上部的"Lingulid sandstone"（圖3）。 1997 年Jensen對Mickwitziasandstone 進行了充分的研究。 它是一種云母質薄層砂巖，具有稀薄的黏土夾層，在下部產(chǎn)出干群腕足動物Mickwitzia 和非常豐富的遺跡化石。相比之下對于Lingulidsandstone的研究相對較少，它受到的生物擾動作用強烈，因此產(chǎn)出的實體化石極少（圖4C）。中寒武紀的AlumShale 化石含量豐富， 這些頁巖本身不含有化石， 但是其中的灰?guī)r夾層和結核幾乎全由三葉蟲Agnostuspisiformis 組成（圖4E-F），伴隨著一些腕足動物（圖4G）。這種類型的密集層僅現(xiàn)于寒武紀。在附近的一所教堂中，我們觀察了產(chǎn)出自Lingulidsandstone 中的一種極為罕見的遺跡化石"Fucoides"circinatus（圖4O-P）。 看完寒武紀的地層后， 我們來到了奧陶紀的地層，H?llekis 采石場（圖H-I），該采石場的灰?guī)r由紅色和灰色的灰?guī)r組成， 其中紅色的灰?guī)r指示富氧的環(huán)境，灰色的灰?guī)r顯示缺氧的環(huán)境。在該采石場中， 我們幸運地見到了大量的保存精美的角石（圖4K-M）、數(shù)量之大幾乎同等于全世界隕石化石總和（圖4N）。

圖2.一些野外地質現(xiàn)象。A-B，ScandinavianStone 采石場的花崗巖和輝長巖；C，前寒武紀的地球儀花崗巖；D-F，位于Sk?ne（斯科納省）省南山脊國家森林公園的玄武巖石柱；G-M，中生代壓扁層理及其所含的遺跡化石。

圖3.V?sterg?tland 省Kinnekulle 地區(qū)的地層層序

記憶將我拉倒了九月中旬在Dalarna（達拉納省）省兩天的短期野外（圖1 中綠色標記點），看到的地層同樣為奧陶紀的灰?guī)r（圖5）。 在這里， 我們見到了數(shù)以萬計的海百合莖密集保存（圖5A-E）。海百合是一種始見于早寒武紀世的棘皮動物，生活于海里，具多條腕臂，身體呈花狀，表面有石灰質的殼，由于長得像植物，人們就給它們起了這么個生動形象的名字--海百合。海百合的身體有一個像植物莖一樣的柄，柄上端羽狀的東西是它們的觸手，也叫腕。這些觸手就像蕨類的葉子一樣迷惑， 致使人們認為它們是植物。除了密集的海百合之外，就是豐富的腕足動物了。 在這里我們見到了具有精美放射狀紋飾的鈣質殼有鉸類腕足動物（圖5H-J）和同心狀紋飾的磷酸鈣質殼無鉸類腕足動物（圖5K）。 同時，與在上文中提到的H?llekis 采石場中見到的化石類似， 我們在這里的野外露頭剖面上也見到了許多角石化石（圖5L-M），有的個體還清晰的保存了內部的結構（圖5M）。

看完古生代寒武紀奧陶紀的化石后， 我們來到了中生代侏羅紀和白堊紀的地層中。 在侏羅紀頁巖中，我們見到了植物化石（圖6A-C），這些植物化石被保存為黑色的炭質壓模， 并且清晰地顯示出了植物的脈絡紋理。緊接著，我們考察了白堊紀的白色細砂巖（圖6D-E）。 在這厚層、綿延幾公里的細砂巖中，我們發(fā)現(xiàn)了許多化石，其中有箭石（圖6F-G）、厚殼蛤（圖6F）、鈣質殼有鉸類腕動物髑髏貝（圖6H-I）、苔蘚蟲（圖6J）。

圖4.V?sterg?tland 省Kinnekulle 地區(qū)的化石與地層。A，早寒武紀Mickwitziasandstone 中保存的遺跡化石；B，劃分早寒武和中寒武的凝塊巖；C，早寒武紀Lingulid sandstone；D，中寒武紀Alum Shale 的地層，灰?guī)r和黑色頁巖的互層；E，中寒武紀三葉蟲Agnostuspisiformis 密集層；F，中寒武紀三葉蟲Agnostuspisiformis 的復原素描圖；G， 中寒武紀AlumShale 的灰?guī)r中發(fā)現(xiàn)的腕足；H，H?llekis 采石場；I，奧陶紀紅色和灰色相間的厚層灰?guī)r；J，奧陶紀的豹皮灰?guī)r；K-M，H?llekis 采石場奧陶紀灰?guī)r中保存精美的角石；N， 奧陶紀灰?guī)r中的隕石化石；O-P， 早寒武紀Lingulid sandstone 中發(fā)現(xiàn)的罕見遺跡化石"Fucoides"circinatus。

圖4.Dalarna（達拉納省）省灰?guī)r中保存的化石以及一些博物館藏品。 A-C，密集保存的海百合莖化石；D，海百合莖的外層紋飾；E，海百合莖的縱切面；F，藏于瑞典自然歷史博物館的海百合化石；G，藏于湖北省黃鶴樓巖石博物館的海百合化石；H-J，保存了精美放射狀紋飾的鈣質殼有鉸類腕足動物；K，保存了同心狀紋飾的磷酸鈣質殼無鉸類腕足動物；L-M，野外露頭剖面上保存的角石化石；N，藏于湖北省黃鶴樓巖石博物館的角石化石。

圖6.侏羅紀和白堊紀的動植物化石。 A-C，產(chǎn)出植物化石的侏羅紀地層及保存在頁巖中植物化石；D-J，白堊紀白色細砂巖及其保存的化石；F，箭石化石及厚殼蛤化石；G，箭石化石縱切面；H-I，鈣質殼有鉸類腕動物髑髏貝化石；J，苔蘚蟲化石。

這次旅途中，我有滿滿的收獲，也有深深的意外。 這意外便是本科生們在教授的帶領下親自對第四紀地層的鉆孔的實習（圖7）。 這是我們在國內從來沒有經(jīng)歷過的， 另外來自法國和德國的博士生也未曾經(jīng)歷過， 這頓時讓我對瑞典高校對本科生的培養(yǎng)方式肅然起敬！ 或許實地觀察、親自采集的資料，更能引起同學們學習的興趣。學生們在烏普薩拉大學第四紀地質學家Ian Snowball 教授的帶領下學習鉆孔，并在隆德大學第四紀地質與環(huán)境實驗室里對獲得的材料進行細致的分析。 他們在沼澤地里，淋著雨同心協(xié)力鉆孔， 在實驗室共同討論學習，讓Ian Snowball 教授和Lars Holmer 教授十分欣慰。 "這是我?guī)н^的最愛提問題，最愛記筆記的一屆學生！ "，Lars Holmer 教授興奮的說道。 至此，九天的野外實習順利的結束了！

圖7.第四紀鉆孔實習。 A-C，本科生在野外團隊合作鉆孔；D-E，本科生在隆德大學第四紀地質與環(huán)境實驗室的室內學習。

此次的野外實習，讓我在學習、復習地質知識之余， 也欣賞到了瑞典西南部的絕美風光。 瑞典作為一個高度發(fā)達的資本主義國家，不僅在高科技領域領先世界，人民生活富裕而平等，其自然環(huán)境更是優(yōu)雅靜謐，讓人神往。它擁有漫長的海岸線、 廣闊的森林和大量的湖泊，我們實習所在的西南部更是如此。這里土地肥沃，氣候溫和，農業(yè)發(fā)達，自古以來就是北歐最富饒的地區(qū)之一。在自然風光上，瑞典西南部以遼闊的平緩丘陵著稱。秋天這個季節(jié)，金黃的麥田一望無際，像厚實的毛毯延伸至天際。從高處眺望， 廣袤的麥田和森林偶爾出現(xiàn)幾幢紅色的小木屋， 給這遼闊的景象添加了幾分溫暖與動人（圖8）。 除此之外，一個位于海邊的剖面使我們近距離感受了波羅的海溫暖潮濕的氣息，而海的對面，就是丹麥。

就在今年六月份，有位老師問我，喜歡地質的什么方面？當時的我竟一時語塞，因為我從未認真思考過這個問題。而此刻，坐在回烏普薩拉的大巴上， 觀看著大衛(wèi)·愛登堡解讀的紀錄片《First Life》★， 回想著研究生這兩年的經(jīng)歷，我想，正是那些翻山越嶺、穿越叢林尋找剖面的汗水； 那些烈日下敲了一天化石后發(fā)現(xiàn)保存精美化石的興奮瞬間；那些與博學的師長、有趣的同學共同學習討論的時刻； 那些只有地質工作者才能看到的人跡罕至的絕美風景······共同構成了我對這門學科的熱愛與沉醉、堅守與追逐?！飳派锔信d趣的讀者朋友們， 我強烈地向大家推薦BBC 出品的紀錄片《First Life》，世界上著名的古生物學家在此片中精彩生動地解釋了前寒武紀至寒武紀時期生活在地球上神秘而有趣的生物！ 大衛(wèi)·愛登堡：英國著名自然博物學家、探險家、旅行家。

圖8.瑞典西南部和烏普薩拉的美景。 A-F，此次野外實習的美景；A，霧氣氤氳的傍晚；B，朝霞滿天的早晨；C-D，斯科納省南山脊國家森林公園；E，隆德大學圖書館；F，安靜祥和的村莊；G-E，烏普薩拉美景；G，烏普薩拉城堡；H，林奈博物館與林奈植物園；I-J，初秋的烏普薩拉；K-E，烏普薩拉大教堂。