地质遗址是指在地球演化的漫长地质历史时期,由于各种内外动力地质作用(如地壳运动、火山活动、沉积作用、风化侵蚀等),形成、发展并遗留下来的具有特殊地质科学意义、稀有性和美学观赏价值的自然地质体或地质现象所在地。这些地质遗址是地球历史的见证者,记录了地球数十亿年的演变过程,包括生命的起源与演化、大陆的漂移与碰撞、山脉的隆升与夷平、海洋的进退等众多重大地质事件。主要划分为地层剖面类、古生物化石类、构造地质类、火山地质类以及熔岩地质类五类,而在广西地区常见的地质遗址有碰冲剖面、南边村剖面以及来宾蓬莱滩剖面等。
化石是保存在地层中的生物遗骸、印痕和遗迹,例如骨骼、壳体、动物或微生物的痕迹、琥珀里的生物和毛发、硅化木、石油、煤、DNA及蛋白质残留物等。古生物学家的研究任务主要是了解化石的年代、形成机理和演化意义。一般而言,化石的形成需要超过至少1万年以上。到目前为止,地球上发现最早的化石距今约41亿年。在19世纪,地质学家往往依据地层中的不同的化石,来确定地层的地质时代;进入20世纪后,随着放射性测量技术的发展,年代学家可以准确测定古老地层及其中的化石绝对年龄。
古生物遗体改造成为化石的过程称为石化作用。石化的程度也反映了化石的时代,时代越老,石化程度越深。常见的石化作用主要有四种方式:矿物质充填作用、交代作用、重结晶作用和升馏作用。化石的大小差异极大,从微米级别的细菌到巨型恐龙和成吨重的树木。通常情况下,生物活着时已部分矿化的部分得以形成化石,如脊椎动物的骨骼和牙齿、无脊椎动物几丁质和钙质的外壳。另外,动物移动留下的痕迹以及粪便也可形成化石。除上述实体化石之外,还有生物化学作用形成的化学化石和生物标志化石。
广西地处中国地势第二级阶梯中的云贵高原东南边缘、两广丘陵西部,南临北部湾海面。广西地势西北高、东南低,呈西北向东南倾斜状。广西地层发育齐全,自元古界至第四系都有分布,以古生代地层最为发育,其中泥盆地层系分布最广。地层出露面积21万平方公里,占陆地面积的90%。广西各个时期地层中的化石非常丰富,特别是古生代的无脊椎动物化石、中生代的恐龙化石、新生代的哺乳动物化石和第四纪的人类化石最具特色,受到国内外学术界的高度关注。
主要研究要点如下:
1.广西地区古生物化石出露情况
桂北兴安及邻区位于南岭东西向成矿带的西段,区内地层从老到新包括前寒武系、寒武系、奥陶系、泥盆系、石炭系、二叠系和白垩系其中石炭纪地层 层序完整、分布广泛且出露较好,化石相当丰富。桂林兴安柘村黄金组上部以灰岩、泥质 灰岩为主,向上渐变为泥灰岩、泥岩和页岩互层,含丰富的珊瑚和腕足类化石,同时含有少量三叶虫、菊石、海百合等化石,反映了浅海沉积环境。依据所发现的珊瑚和腕足类化石,兴安柘村黄金组上部可与贵州独山地区鸭子塘组相对比,但柘村剖面并未出现,可能与兴安地区早石炭世水体含泥量较高有关。
桂林大圩钓鱼山、磨盘山一带早石炭世黄金组处露出富含丰富的珊瑚、腕足类等化石。黄金组主要为灰白色泥晶灰岩、深灰色亮晶灰岩以及泥质灰岩,夹少量泥灰岩。广西桂林南边村剖面泥盆—石炭系界线地层发育良好,出露清楚,可作为泥盆—石炭系界线层型剖面。该剖面上泥盆统一下石炭统出露完好,根据沉积相特征,该地当时发育在浅海碳酸盐台地边缘,底栖和浮游动物同时繁衍,有利于不同沉积相的对比。化石十分丰富,包括牙形类、头足类、有孔虫、三叶虫、介形类、腕足类、腹足类、瓣鳃类、珊瑚、苔藓虫、棘皮类、藻类、钙球、海蕾等共14个门类。其中牙形类生物的演化十分完整,不仅有深水相的管刺动物群,也有浅水相的原颚刺动物群,它是目前世界上发现唯一能够反映先槽形及毛槽形管刺演化谱系的剖面,已得到国际上的公认。在兴安地区可见灰黑色灰岩及灰黑色页岩且部分含硅质、钙质结核,化石中以珊瑚化石居多,以广西珊瑚、泡沫柱珊瑚、犬齿珊瑚、贵州珊瑚为主,腕足类化石以长身贝和大长身贝为主;少量层孔虫、海百合茎和菊石等,反映了黄金组形成于浅海相环境。原地埋藏和异地埋藏的化石皆有出露处,早期生长泡沫柱珊瑚受水体动荡影响导致大量异地埋藏形成化石层,且岩层中含泥质较多,再次经历水体动荡后腕足类和珊瑚的生长逐渐稳定,且岩性也从较多灰岩与泥质灰岩韵律产出转变为微晶灰岩,因此古生物化石出露较为繁多。
2.广西地区古生物研究基础
为广西地区化石研究提供了重要线索。通过查阅地质资料、地层分布图以及相关的古生物文献,可以确定可能含有目标化石的地层和区域,团队将进行实地调研将研究地区导入到我们的数据库中。
现代数字化技术的发展,为化石保护、研究及利用带来了新思路。为了克服人为因素对化石保存的影响,项目将组建属于自己的数据库,与政府部门合作,对化石保护宣传牌建设进行推广,将创新训练项目转变成为创业项目。将研究价值转化为经济价值。
3.对地质遗址与化石资源的全面普查
制定详细的野外调查计划,覆盖广西全境的不同地质构造单元与地理区域,对各类地质遗址,如地层剖面、古生物化石点、岩溶地貌、火山遗迹等进行系统勘查。
详细记录每个地质遗址与化石点的地理位置、地质特征、出露地层信息、化石种类与保存状态等基础数据,运用地理信息系统(GIS)技术建立广西地质遗址及化石资源的空间数据库,绘制精确的分布地图。
4.对典型化石进行采集、鉴定与生物演化研究
在重点化石产地,依据科学的采样规范与方法,有针对性地采集各类化石标本,包括古脊椎动物化石、无脊椎动物化石以及古植物化石等。
借助古生物学专业知识与现代分析技术手段,如显微镜观察、扫描电镜分析、生物化学测定等,对采集到的化石进行精确鉴定,确定其所属物种、分类地位以及年代归属。通过对不同地质时期化石组合的对比研究,构建广西地区生物演化的时间框架与谱系关系,揭示生物在广西地区的起源、发展、灭绝与复苏过程及其与全球生物演化趋势的关联。
5.地质遗址的成因解析与地质历史重建
针对不同类型的地质遗址,如典型的地层剖面、岩溶洞穴系统等,开展详细的地质构造分析、岩石学研究与地球化学测试。通过研究地层的沉积序列、岩石的矿物组成与化学成分变化,以及同位素年代测定等方法,解析地质遗址的形成过程与成因机制。
结合化石证据与地质年代学数据,重建广西地区自元古代以来的地质历史演化过程,包括板块运动、海陆变迁、火山活动、气候变化等重大地质事件的发生时间、强度与影响范围,探讨这些地质事件对生物演化与古环境变迁的驱动作用。
6.进行科普宣传与教育推广活动
基于项目研究成果,设计制作一系列广西地区地质遗址及化石科普宣传资料,包括科普图书、宣传手册、海报、科普短视频等。内容涵盖地质遗址与化石的科学知识、形成过程、演化历史以及广西地区在全球地质演化与生物多样性保护中的重要地位等方面,以通俗易懂、生动有趣的形式呈现给公众。
组织开展多样化的科普教育活动,如地质科普讲座进学校、进社区、进乡村;举办地质遗址与化石主题的科普展览;开展地质科普研学旅行活动,带领中小学生与社会公众实地参观广西的典型地质遗址与博物馆,亲身体验地质科学的魅力与奥秘。通过这些科普活动,提高公众对广西地质文化遗产的认知度与保护意识,激发青少年对地质科学的兴趣与热爱,培养潜在的地质科学爱好者与接班人。