大雨中,一群扁肯氏獸(Placerias)從河岸邊的南洋杉森林裡緩緩走了出來,身體觸過那些柔軟低垂的樹枝。
左一就是扁肯氏獸 Placerias hesternus。矽化森林國家公園遊客中心的小型博物館Rainbow Museum裡,陳列了很多矽化森林同地層的動物化石;圖中這3種看上去像恐龍,其實都不是,它們比多數恐龍要早得多。扁肯氏獸屬於獸孔目,和哺乳動物關係更近;中間的是主龍類-偽鱷類下的掠食者後鱷龍 Postosuchus kirkpatricki,最右則是植食性的鏈鱷 Desmatosuchus
這些河馬大小的動物小心翼翼地踱過河灘覓食。這片低地河灘沼澤長滿了它們喜歡的蕨類植物——靠近森林邊緣還有許多碩大的木賊類,但木賊類的莖充塞著粗糙的矽質,令它們難以下嚥。扁肯氏獸用龜一樣的喙狀嘴撕下蕨類的大片複葉,然後警覺地抬頭咀嚼。這片河中長期遊弋著體長10米、令它們膽寒的鑿齒鱷(Smilosuchus),它們是晚三疊紀沼澤中的恐怖掠食者。
這個頭骨就來自於鑿齒鱷屬;雖然長得像鱷魚,但屬於植龍目的掠食者,和鱷魚關係很遠
但驟然間,渾濁的河水漫過了扁肯氏獸眼前的一大叢蕨類,大樹被連根拔起的聲音由遠及近,大風呼嘯著掠過河岸森林的每一棵樹——還未等扁肯氏獸發出哀鳴,暴雨引發的洪水漫天而來,沼澤彷彿整個被掀翻,每一頭鑿齒鱷和扁肯氏獸都被挾裹在樹木和泥漿中翻滾,再無法發出一點聲音。
數月之後,洪水才緩緩退去。除了部分露在泥漿上的樹梢,厚厚一層泥漿埋葬了這小片沼澤大部分的生命。
世界遠非今天的樣貌
這是發生在2.25億年前三疊紀晚期諾利期的一場小規模洪災。距離二疊紀末大滅絕——地球多細胞生命歷史上最大規模的滅絕事件,已經過去了兩千多萬年,生命早已重新蓬勃繁榮。動物和植物早在兩億年前就已登上陸地,有些植物演化出了能用於輸導和支撐的木質素,它們更是以前所未有的速度向著內陸進發。石炭紀時壯觀的石松類木賊類雨林,早已在8000萬年前崩潰式微,海岸森林遍佈著的是今天裸子植物的遠古親戚,長著類似於蘇鐵、銀杏、南洋杉、松柏類的樣貌,有花被子植物則還難覓蹤跡。
三疊紀晚期的沼澤森林想象圖 | Blue Mesa Room, Rainbow Forest Museu / NPS
在這一時間點,整個世界還遠非今天的樣貌。
我們腳下的地殼並非鐵板一塊,大的陸塊在地質史上分分合合,在3億多年前的古生代晚期,地球上曾重新形成過一塊超級大陸,被稱為“盤古大陸(Pangea)”。“Pangea”這個名字正是提出大陸漂移學說的阿爾弗雷德·魏格納所創造的,來自於“pan(全部)”和“gaea”的組合,後者所指是“大地之母蓋亞”。
大約2億年前的盤古大陸 | Fama Clamosa / Wikimedia Commons
這場洪災發生的地點,在今天位於美國西部內陸的亞利桑那州,但在2.25億年前,這裡卻正處熱帶,在盤古大陸的西南海岸,正對著古太平洋的前身、地球上曾有過的最廣闊海洋之一——泛大洋(Panthalassa)。
巨大的海陸熱力差異,讓三疊紀時的亞利桑那州長期降雨頻繁。熱帶的降水滋養了一大片沼澤森林和動物群,卻又時時以洪水摧毀它們,這在地層上留下了顯著的印記:洪水不斷攜裹著泥漿、碎屑和被葬送的生命,沉積於低窪盆地;數百萬年後,今天所發現的沉積層最厚處竟超過了500米。除去洪災,大規模的火山活動也不罕見,沼澤森林就常在洪災泥漿和火山灰的夾縫中繁榮茂盛著。
掩埋古代森林的可能是一次泥石流或者一次火山噴發,後續經過數億年的沉積,再因地質抬升,被風和水流侵蝕重新暴露在地表,同樣的作用也形成了彩虹般的地層結構,日落和傍晚的風暴給彩虹般的地層更披上了變化莫測的色彩
但是,那些被埋葬的生命並沒有徹底消失,另一場奇觀在細微處繼續進行,這也是我們今天得以一窺三疊紀末北美大陸上生命樣貌的原因。
偷樑換柱的微觀奇蹟
被泥漿和火山灰圍裹的大樹,與空氣徹底隔絕;充沛的降水填塞了木質,形成了缺氧的環境。這使得分解木質的真菌難以生存,進一步放慢了降解速度。溶解在水中極微量的矽酸,在漫長的時間裡,透過氫鍵與木質素分子結合,逐漸再次以結晶或無定形沉積在木質周圍,如同倒模一樣完整復刻了木質的形態。而木質本身在漫長時間裡碎裂、降解。
悄無聲息中,二氧化矽礦物的各種形態如石英、蛋白石等完全取代了木質,偶爾也有別的雜質混入,形成了類似瑪瑙一樣的礦物,而木質的形態卻在這場微觀的偷樑換柱中保留下來。它們形成了樹木的形態化石,也就是矽化木。在近似的作用下,部分動物遺骸的結構也被礦物所替代、儲存,成為化石。
矽化森林的矽化木大部分來自已滅絕的裸子植物如 Araucarioxylon arizonicum,形態和今天的南洋杉相似
一些斷面顯出瑪瑙和蛋白石的虹彩
在數百萬年的時間裡,洪水衝來的沉積物一層層覆蓋在這裡。這些沉積物成分和質地不一,比如石英砂礫、含鈣的白堊土、氧化的含鐵的紅壤……它們像書頁一樣沉澱下來。如果地質長期穩定,下層沉積物受到上層的重壓,它們會成為沉積岩。而遼闊無倫的盤古大陸,從1億8千萬年前的侏羅紀,開始了距今最後的一次分裂解體,北美大陸也被板塊運動推離了熱帶。
在上億年之後,在太平洋板塊的擠壓下,這一大區域從淺海開始抬升,從6000萬年前一直到今天,部分割槽域海拔甚至超過3000米——這就是現在的科羅拉多高原,原有的沼澤徹底消失,溼潤的海岸變成了乾旱的內陸。
矽化木長度可以到30-40米,直徑多在1米以上,遍地都是
這個過程中,原先尚未穩固的的沉積帶,被流水和大風所侵蝕風化,形成了千溝萬壑和多彩的土丘。那些美麗的矽化木和動物化石也重新暴露在荒野,被數千年前才到達這裡的人類所發現。
森林被埋葬的過程在全球各地多個地質時期都發生過。今天從北美的荒漠到中歐的平原,從新疆的準噶爾盆地到非洲馬達加斯加的海岸,矽化木在幾乎每個大洲都有出土發現;所在的地層,從3億多年前的古生代二疊紀,到距今200萬年前的新生代晚第三紀。洪水和火山的快速掩埋與矽質豐富的水體,創造了這一迥然不同於成煤和被真菌分解的過程,給了死亡森林以另一種生機。深圳仙湖植物園有一片“化石森林”,就收集了來自國內遼寧、新疆、內蒙古乃至北美的矽化木,足以讓市民在參觀時冥想山海劇變。
這些矽化木上常覆蓋著明黃色的地衣,這些地衣會分泌一些有機酸如草酸,可以更強烈地侵蝕岩石——這片森林最後的遺蹟也將無法逃脫風化作用,成為土壤,最終迴歸於地球的物質迴圈之中
當我驅車開過科羅拉多高原,這裡已經滿目是岩石和荒漠。如果沒有這些矽化木和壯觀的沉積層,誰會知道這裡曾經是連綿的針葉森林呢?誰會知道一群扁肯氏獸的命運?
在森林的遺蹟裡行走,我看到那些玉石般的森林碎片上長著一些多刺的植物,開著鮮黃色的花,大概是仙人掌科御鏡屬的多刺御鏡(Opuntia polyacantha),它們多汁的莖和尖硬的長刺適應於乾旱氣候,還有一些麻黃、薔薇科的羚梅屬(Purshia)…… 這些植物的祖先,抵達這裡的時間不會超過1000萬年。在三疊紀的沼澤森林消失兩億年後,這片土地上的生命又換了一副樣貌。
死於三疊紀的矽化木化石邊,開出了仙人掌和羚梅的花,植被已經完全改變
在這片曾經的森林邊,我禁不住想象:如果東晉時代的先民看到過這樣的荒野和“矽化森林”,不知道除了“滄海桑田”還會發明些別的什麼成語?地質歷史的遼闊要用狂野的想象去馳騁,初次遇見矽化木的人們,是否也曾經陷入虛無與困惑?
但當我見到那些石頭上的巖畫,我相信這些故事早已在上萬年前,裝點了人類的夢境。