犹他州南部钦利组以及国家公园

刘 俊

犹他州南部钦利组以及国家公园

刘 俊

每年古脊椎动物学会年会前后都安排有地质考察，这是了解经典化石产地的难得机会，也是我决定是否参加会议的一个因素。美国上三叠统的钦利（Chinle）组因为产出2.2亿年前的早期恐龙腔骨龙以及波斯特鳄、植龙类、鹰龙类（aetosaur）等众多的主龙类而闻名于世；英国广播公司著名的电视系列片《与恐龙同行》中第1集《新鲜血液》就主要基于此地层中产出的化石为原型而创作。这个组最著名的化石产地是新墨西哥州的幽灵牧场以及亚利桑那州石化森林。很久以前我曾经打算假期到石化森林国家公园当志愿者，参加野外发掘，不过最终未能成行。虽然这次考察就局限于犹他州南部，我还是报名参加了地质考察。拿到野外指南才发现有些地方我2011年已经拜访过了，不过那次的主要目的是下侏罗统的恐龙脚印（参看《化石》2012年第1期）。

我们的领队专门研究钦利组，对犹他州各个露头非常熟悉。考察团的成员很多元化，除传统的古生物学者之外，还有沉积学家、地球化学家、艺术家、学生（博士生及大学生）；共来自六个国家（美国、加拿大、德国、日本、南非、中国）。

摩押附近科罗拉多河大弯曲处剖面。此处钦利组由有疑问的Shinarump段（SM？）以及教堂岩段（CHM）组成。下伏地层是倾斜的莫恩科皮组（Tm），上覆地层是温盖特组（Jw）。注意钦利组下部的杂色层

钦利组是上三叠统的一套陆相地层，由河流相、湖相、沼泽相及风成沉积组成，广泛分布于美国西部内华达州、犹他州、亚利桑那州北部、新墨西哥州西部和科罗拉多州西部。其名称词来源于亚利桑那州阿帕奇县的钦利山谷，但是当时没有正式被指定为组名，也就没有标准地点。这个组最大厚度在南部可达500米以上，在犹他州只有100多米厚。研究历史很复杂，内部划分了10个段。这个组通常不整合覆盖在莫恩科皮组上。莫恩科皮组时代主要是早三叠世，可能有部分属于中三叠世；因此二者间的不整合代表了上千万年的时间间断。在这条不整合界线上下的地层都经常被古土壤改变，成为一段杂色岩层。这是由于地下水位波动形成了的潜育土，有多种颜色的氧化铁斑块以及缺铁的斑块弥散分布。杂色岩层里面有许许多多的螯虾潜穴。钦利组在大多数地方被侏罗系的温盖特砂岩覆盖，这套风成砂岩分选好，硬度高，通常形成陡崖。

在犹他州，钦利组的化石产地没有像南边的幽灵牧场以及石化森林那么著名的，但还是有一些不错的发现。例如在峡谷地国家公园中，从枭岩段中找到了虾的实体化石，是已知最早的螯虾化石。我们去的里斯本山谷是一处不错的化石产地，化石主要出自教堂岩段，以前找到过腔棘鱼、肺鱼以及多种完整的淡水辐鳍鱼类，还有完整的植龙类头骨。在温盖特砂岩底部有植龙类头骨的石核膜发现，这是这个类群已知时代最晚的化石；有许多人来此翻制模型。钦利组各段木化石都很常见，在圆顶礁国家公园烟囱岩小径一带就可见一斑。山坡上四处散落着风化破碎的木化石碎块，而完整的也不时可以遇见。木化石保存情况各异：有硅化后异常坚硬的，有很脆的；颜色有白、黑、黄、红等；有保存原来的直立着生状态的，有倒伏平行于层面的。有些树干被黄色的含铁矿物（褐铁矿、钒钾铀矿）所包裹，包括巨大的木贼化石。

这次观察露头穿行于国家公园、国家遗迹、州立公园中，包括了拱门国家公园、峡谷地国家公园、圆顶礁国家公园、宰恩国家公园，大楼梯—埃斯卡兰特国家遗迹，以及死马点州立公园。这几个公园以地质现象为主题，类似于我国的地质公园。好些公园收费，但是费用不高，有年票、通票就更便宜。美国的国家公园是通过议会立法批准设立的，前身一般是通过总统宣言成立的国家遗迹。美国国家公园内，不经过批准，不允许带走动植物以及石头，要求就在划定的小径上行走。最近各个公园在宣传保护生物土壤壳。生物土壤壳是活的，是蓝细菌、苔藓、藻类等多种生物共生的组合，在荒漠中雨后能够吸附大量水分，为荒漠植物生存提供帮助。每个公园游客中心是必须到访之地。中心内都有一个立体地图显示公园内主要景点，介绍公园自己的历史、特色，以及当地的动植物。这里可以补充饮水，建议自带水壶而不是瓶装水。每个中心都有一个商店出售特色纪念品以及相关书籍。因为这几个公园都以地质现象为主题，所售书籍大多与地质相关，如《犹他州公路边地质》、《犹他州公园和遗迹的地质》、以及岩石、矿物、化石类的书籍。在国内很少见到如此丰富的面向大众的地质书籍。

里斯本山谷产的鱼类化石：A, Cionichthys; B, Hemicalypteris; C, Semionotus; D,肺鱼牙齿。比例尺等于1厘米

里斯本山谷四足动物化石：植龙类Machaeroprosopus头骨侧视及顶视（注意箭头所示的鼻孔位置），以及野外见到的牙齿、骨骼

里斯本山谷头骨山脊，此处出产脊椎动物化石。白色线段标注钦利组教堂岩段

拱门国家公园有超过2000个天然石拱门，是世界上天然石拱门最密集的地方。这里最出名的是精致拱门，不过我们只到了双拱门，听说近些年有部大片曾在这里取景。构成拱门的是侏罗系的砂岩。众多拱门发育的原因在于石炭纪到三叠纪沉积的巨厚层的岩盐，它们在后期的岩石压力下运移形成盐墙，在构造背景下很多脆性的岩层断裂。科罗拉多高原在新生代隆升，河水深切，地下水到达盐墙，溶解了盐，引起坍塌造成今天的地堑—河谷地貌。在地堑上硬而脆的岩石沿以前的裂隙张开，软的部分在风化作用下被侵蚀，形成了深凹、拱门。由于盐靠近地表，易于开采，现在还在开采钾盐用作农家肥。这一带科罗拉多河的峡谷也非常壮观，虽然不如下游的大峡谷国家公园那么著名。

圆顶礁国家公园名称中“圆顶”来自圆顶状的岩石，“礁”形容岩石如海中礁石般，是旅途的障碍。这个公园是专为水窝褶皱而设立的。水窝褶皱是北美板块与太平洋板块在白垩纪末期前后碰撞而形成的，长100多公里，是世界上连续出露的最长单斜层之一。它壮观的景象从高处更能让人留下深刻的印象，例如从飞机上或者谷歌地球上；但是置身其中更能有直观的感受。

圆顶礁国家公园烟囱岩小径上横亘于路边两亿多年的树木

直立的巨木贼化石，A为图中化石放大，B为保存较好的一段巨木贼化石，C为一根现代的木贼

荒漠中孤零零的生物土壤壳

初冬的下午我们的汽车从博尔德沿12号公路开往埃斯卡兰特，穿行在公园内，两边出露大片浅色的纳瓦霍砂岩。这是一套厚400米左右的巨厚层砂岩，有大型高角度的槽状交错层理。这是早侏罗世撒哈拉沙漠般环境中的沙丘沉积下来形成的。下伏地层是红色的凯恩塔组，主要是河流相的沉积。

虽然有些干旱，植被不是十分茂密，公园内还是生活着不少野生动物。在死马点州立公园有成群的大乌鸦在蓝色的天空中盘旋；在圆顶礁国家公园中午野餐时一群火鸡来拜访；在宰恩国家公园又遇到大角羊，还见到长耳鹿。

游客中心商店一角，出售地质类书籍

拱门国家公园：双拱门

水窝褶皱中部景观，出露的地层为侏罗系

米尔峡谷恐龙足迹点

这次我们顺道参观了米尔峡谷遗迹化石点。这是白垩纪时期一个巨大的湖泊岸边的泥滩，上面留下了驰龙类、中型以及大型兽脚类、蜥脚类、鸟脚类以及结节龙类等多种恐龙的200多个足迹，还有鳄类滑行的遗迹。这是北美早白垩世最大且多样性最高的一个遗迹化石点。美国这样的地点一般是开放性的，树立有导游说明牌。都会强调古生物资源是不可再生的遗产，强调对该地点的保护，强调在公共土地上发现的脊椎动物化石未经许可不允许移动。旅行临近结束时，又来到圣乔治镇的恐龙足迹博物馆。与上次相比，多了恐龙三维的复原模型，更生动了；还有艺术家正在绘制大幅的复原壁画。我们到修理室参观了新采集的鱼类以及植龙类化石。

四天的旅程，大家挤在一辆车中，谈不上舒适；但是顺利完成了考察，领略了科罗拉多高原的风光，更重要的是了解了晚三叠世这一带的地质历史，不虚此行。

漫步在草地上的火鸡