三叠纪晚期：巴渝远古森林揭秘

流年虽过亿，

我木依风采。

旧种接新类，

藏宝从无涯。

除了采集二叠纪煤层的煤矿以外，重庆辖区内还有一些规模相对较小的煤矿，采集的煤层属于三叠纪晚期的须家河组，这个距离二叠纪的龙潭组煤层有足足5 000万年时间，历史开始了轮回。比二叠纪煤层更好的是，三叠纪煤层附近的岩层中产出更多精美的植物化石，例如我们在北碚区的运河小煤矿中就发现了大量的植物化石。与二叠纪一样，这也说明了巴渝大地在三叠纪的晚期同样有大片的森林，而且在侏罗纪早期同样发现有与三叠纪类似的植物化石。这说明了重庆在三叠纪时期出现的森林一直延续到了侏罗纪的早期。

说起成煤，你也许会推测三叠纪晚期的植物跟二叠纪的一样。但事实却恰恰相反，植物到中生代发生了重大的变化，很多二叠纪占据优势的植物，像石松类、楔叶类、种子蕨类和科达类都出现了大衰败，很多甚至彻底绝灭，而新崛起的势力有裸子植物门的苏铁类、本内苏铁类、银杏类和松柏类，它们接替了二叠纪的那些植物，继续着造煤大业。

三叠纪时期的海陆格局处在分久必合的状态，与今天的情况相差甚远。当时所有大陆连成一片，形成一个联合古陆——泛大陆（Pangea），外形像一个巨大的不规则的字母C，C的里面就是辽阔的特提斯洋（Tethys Ocean），当时重庆所在的南中国位于字母C的起笔之处（图4.1）。

图4.1　三叠纪海陆格局

在三叠纪的早期，重庆辖区内沉积的是海相灰岩地层，被称为飞仙关组与嘉陵江组。到了三叠纪中期情况则一分为二，有的地方地层称为雷口坡组，以海相灰岩为主，有的地方地层则称为“巴东组”，岩性则是以陆相的紫红色粉砂岩、泥岩夹灰绿色页岩为主。目前已经在重庆巴东组中发现了双壳类化石等，但还没有发现植物化石。而在紧邻重庆的湖北西部三峡一带地区的巴东组中下部和上部发现了丰富的植物化石，主要以石松类和种子族类植物为主，尤其是发现了肋木化石（图4.2）。这个填补了中三叠世没有发现植物化石的空白。人们通过研究推断：这些植物当时可能生长在较平坦的滨海岸边，不断地受到潮水的影响，或者分布在不受风浪冲击的平坦海岸和海湾的淤泥浅滩上。当涨潮时，植物部分或全部被潮水淹没，形成了滨海潟湖环境；退潮时，植物体又露出来，又形成了干化潟湖环境。

图4.2　肋木化石与复原图

（来源：维基共享资源）

重庆的地质地层情况与湖北西部比较相似，之前已有研究分析认为在重庆应该有肋木存在。因此，未来很有可能在重庆辖区内的巴东组中发现有植物化石，甚至是肋木化石。我们这里可以暂且推断：与湖北西部地区的同一时期，重庆除了有大海之外，东部地区处在滨海地区，海岸附近长满了植物，植物生长受海浪的影响。

时间到了三叠纪晚期，我国的植物分布情况出现了新的特征。当时我国北方属于丁菲羊齿植物区系，化石保存在陕西的延长组中，这个组含有厚度不大的煤层。聚煤作用总体是由西北向华北地区扩展，在新疆、陕北等地形成了巨厚的煤层，这是我国最强盛的聚煤期，我们今天烧的煤大多是这个时期形成的。同一时期我国南方的植物属于网叶蕨和格子蕨植物群，在重庆、四川、云南、江西和湖南一带形成重要的含煤地层，重庆和四川境内地层叫作“须家河组”，重庆的小煤矿采集的就是须家河组里面的煤层。

在晚三叠世这个时期，重庆乃至四川盆地中有很多种植物类型，其中有节类、苏铁类和真蕨类最为丰富，科学分类上有接近50个属，大约90个种。这些植物以简单网脉型植物为特征，不含或少含银杏类和种子蕨类。我们在北碚运河煤矿和施家梁须家河组地层中发现了枝脉蕨化石（图4.3）、新芦木化石和侧羽叶化石（图4.4、图4.5）。

图4.3　北碚枝脉蕨类植物化石

科学家对四川盆地的植物化石进行了研究发现，这些纷繁复杂的植物当中其实具有演替，发现了4个植物群落：

①沿岸水生植物群落，以节蕨类占优势。

②沼泽湿生草本植物群落，以真蕨类双扇蕨科、紫萁科占优势。

③浅滩及平原湿生—中生灌木—乔木植物群落，以苏铁类为主。

④高地中生—旱生乔木植物群落，以银杏和松柏占优势。

这4个群落顺次构成演替序列，高地中生—旱生乔木植物群落是演替序列的顶级群落。这4个植物群落的演替序列实际上反映出了一个湖泊被逐渐填平的过程。在这个过程中，植物类型和群落类型与沉积环境关系密切。从这些植物群落的变化中我们可以看出重庆是如何从一个大湖泊消亡变成陆地的。

除了对植物群落总体面貌进行研究之外，科学家对个体古植物生态恢复也做了分析，其中苏铁目带叶植物并非单叶，而是由十几枚或更多枚带羊齿型具柄单叶簇生于枝顶端，包围着雄性或雌性花，生活在湿热的湖泊沼泽水体边缘岸上环境。由此可以想象2亿年前重庆辖区内巨大湖泊旁边水草丰茂的场景，就如同今天的湖边场景一般（图4.6）。

说起茂盛的植物森林，就不难联系到上面提到的煤。经过研究发现，气候对植物成煤的影响十分显著，湿度和温度是其中两个主要因素。我们通过对四川盆地晚三叠世须家河期古气候与成煤作用实例分析，可以得出结论：湿度增加、温度下降，有利于煤的形成。侏罗纪早期的珍珠冲组含煤性不及三叠纪晚期的须家河组可采煤层多，总的看来，重庆乃至四川盆地中生代早期含煤地层沉积时期古气候变化与成煤作用关系有下列几种现象：

图4.4　三叠纪侧羽叶植物化石(https://www.xing528.com)

图4.5　三叠纪新芦木植物化石

①植物丛生的湖沼地区，在地史演进中，随着该区湿度增加、温度下降有利于煤的形成。

②温度与湿度同步升高的环境，不利于煤的形成。

③湿度与温度同步下降的环境，不利于煤的形成。

④湿度下降，温度升高的环境，不利于煤的形成。

晚三叠世须家河早中期，气候变化为湿度增加、温度下降，因而在须家河组的第三段和第五段形成大面积可采煤层。在重庆辖区内发现了一些小煤矿，像北碚区的运河煤矿就是采集的这样的煤层，而在四川省则发现了如广元、旺苍煤田，华蓥山这样的煤田。须家河晚期湿度下降，温度升高，很少形成有价值的煤田。在侏罗纪早期的珍珠冲组时期，湿度、温度同步升高的重庆东北的开州区辖区内形成了一些零星的煤层，但没有多少开发价值，在开州区周边的四川宣汉、达县地区湿度与温度同步下降，也没有形成有开采价值的煤田。我们这两年在重庆北碚施家梁陆续发现了大量的外观呈黑色的植物化石，均为蕨类植物，其中还有黑色硅化木，这些都暗示了煤的形成过程。

图4.6　三叠纪森林场景

到了早侏罗世，地质运动使得四川盆地东部发生了局部抬升，这导致重庆辖区内的湖底暴露出了水面，这个可以从侏罗纪最早期的红色砂泥岩中得到验证。而随后，湖盆又发生下降，暴露的重庆地区又重新被湖水所覆盖，产生了浅湖—滨湖或滨湖沼泽环境，在浅湖区内生物开始繁盛起来，这让植物又重新兴盛起来。古生物学家在地层当中找到了植物化石，经过研究确认是蕨类植物，叫作似木贼（图4.7）。这种似木贼出现在3亿多年前的石炭纪，在侏罗纪时期最为繁盛。可见虽然发现的化石不多，但反映出当时繁荣一时的似木贼森林。今天也有似木贼，但已经处在次要地位，外观和侏罗纪的亲戚相差较远，只能从它们身上追忆远古时期祖先的辉煌了。科学研究发现这种似木贼植物可以反映出一种湿润的气候。从植物以及其所在的地层颜色上：灰色—黄绿色—紫色，可以分析出当时气候环境变化是从温暖湿润到半干燥再到干燥。湿润这个时期正是植物化石对应的时期，可见正是植物让当时的气候变得湿润，如同我们今天一样。而后来环境变化导致了植物的消失，环境变得炎热干燥。

图4.7　北碚侏罗纪蕨类植物——似木贼化石

时间到了侏罗纪中期，四川盆地完全成为陆地，紫红色的岩石开始形成。重庆地区也随之开始有河流与湖泊的陆地沉积，炎热干旱的气候开始到来，高大的乔木森林也开始形成。但由于陆相保存的缘故，植物的叶子等无法保存，只在紫红色的砂岩中保留了它们巨大的茎干身躯，但这并不妨碍它们以这种伟岸的姿态来继续述说远古森林的故事。

附录名词

三叠纪：为2.5亿至2亿年前的一个地质历史时期，延续5000万年，是中生代的第一个纪。三叠纪中期，泛古陆开始出现分裂，以恐龙为代表的爬行动物开始在三叠纪崛起。晚三叠世时，裸子植物真正成了大陆植物的主要统治者。末期发生地球史上第四次大灭绝事件。

须家河组：曾称广元煤系、须家河系，为三叠纪晚期的地层，分布于四川、云南、陕西等省。为海陆交互相含煤沉积，以砂岩及粉砂岩为主，夹泥岩和煤层，产有丰富植物化石与双壳类化石等。

特提斯洋：也称特提斯海，是指位于北方劳亚古陆和南方冈瓦纳古陆间长期存在的古海洋。由于类似其残存的现代欧洲与非洲间的地中海，现代地中海是特提斯海的残留海域，故又称特提斯海为古地中海。

巴东组：为三叠纪中期的一段地层，以紫红色粉砂岩、泥岩夹泥灰岩为主，含有植物化石与无脊椎动物化石。

潟湖环境：是海岸地带由堤岛或沙嘴与外海隔开的平静的浅海水域，它和外海之间常有一条或几条水道沟通。由于潟湖地处海陆相交的特殊地带，受河流和海水的共同影响。

丁菲羊齿植物区系：丁菲羊齿为一种种子蕨类植物，以其为代表构成了晚三叠世的北方植物区系。

延长组：为鄂尔多斯盆地内中—晚三叠世形成的一套河—湖相岩石地层，是鄂尔多斯盆地内主要含油、气地层之一，产著名的铜川植物群和延长植物群。

网叶蕨和格子蕨植物群：为网叶蕨—格子蕨两种植物组合类型代表的植物群，代表了晚三叠世我国南方近海湿热气候下繁茂的热带—亚热带植被。

枝脉蕨：枝脉蕨代表一种起源于二叠纪时期的树蕨，现生的树蕨作为罕见的乔木状蕨类植物，已经成为一种“活化石”。枝脉蕨植株高大，其羽片长度就可达1米。化石多保存为羽片以及小型叶片。

新芦木：为三叠纪至中侏罗世的一类植物，其茎分节，中空。

侧羽叶：生存年代为晚石炭世至早白垩世，三叠纪和侏罗纪最为常见。叶片裂成细线形或舌形的裂片；裂片基部着生于羽轴的两侧，上下两边近于平行；叶脉平行，不分叉或在靠近基部处分叉一次。

有节类：茎及其分枝具有叶的功能，而叶本身只起着辅助作用。因现存唯一的代表属木贼属及作为化石代表的芦木等有明显的节而得此名。

似木贼：指起源于外形与现代木贼属和新芦木高度相似的植物。茎干常保存成为印模化石，分布遍及全球。始于石炭纪，最盛于侏罗纪。