古地理等方面的见证

“沧海桑田”的故事，我们在前面已经提到过了。中外历史上许多科学家根据地层中发现的化石。推测古今地理的变迁也早已为人们熟知了。

当然，并不是所有的化石一经发现，就能够凭那个“蛛丝马迹”立刻判断其当时的地理、气候、水文等等。我们只能运用其中比较特殊的一些化石才能对古代自然地理环境作出比较合理的推测，这就是所谓“指相化石”。随着科学研究的不断深入，指相化石的种类与数量也逐渐增加，对它的生存环境的认识，也必然逐步深刻起来。

首先是如何根据化石确定海洋还是陆地？我们就要分析这些化石属于哪个门类，研究它们生存时候应该在哪里生活。比如珊瑚、腕足动物、三叶虫， 头足动物只能在海洋中生活；大量的爬行动物和哺乳动物只能在陆地上生活；大量的昆虫最喜欢聚居在温湿的森林地带等等。

当确定为海生的化石以后，就要进一步研究它们是在什么样的海域里生活，诸如温带、热带、还是寒带？是正常盐度（35‰）的海水，还是非正常

盐度（大于 35‰称为咸化，小于 35‰称为淡化）的海水？深水还是浅水？近海岸还是远海岸？等等。

如果确定为陆生化石，还要追究是旱生还是水生，是山区还是平原，是森林还是草原，气候温湿还是干燥、暖热还是寒冷，是河流还是湖泊，是静水还是急流，等等。

所有这一系列的疑问，都需要古生物地质工作者予以回答。凭借各种各样的指相化石，再结合所在地层的岩石性质、岩层结构与构造的特点，岩石中所含特殊矿物的标志等等，予以综合考虑，对每一个具体问题作出具体的分析和解释。

当然，这里不可能把所有的问题一一作答，仅举若干常见的实例说明一下。

现代造礁珊瑚，主要分布在年平均温度为 18～20℃、盐度正常、水深不超过 100 米的浅海地带。在 30 米水深之内，水温为 20℃的地方珊瑚最为发育。所以大量的珊瑚礁分布在赤道两侧南北纬度 28°之间的热带和亚热带的浅海中。因此，当我们在某一地层内发现造礁珊瑚化石时，就可以判定当地在某一地质历史时期曾经是温暖的海区。例如我国南方各省早二迭世时普遍发育了含有珊瑚礁化石的石灰岩地层，由此断定广大的华南地区当时正处于热带或亚热带的海洋中。有人进一步研究了古生代若干地质时代的珊瑚礁的分布规律以后，从而作出了那几个地质时代的赤道与两极的位置，并认为地球的自转轴的位置是在变化的。

又例如欧洲一带，白垩纪晚期的珊瑚礁分布于丹麦地区，到晚始新世时， 珊瑚礁南移到维也纳；渐新世时，再南移到地中海北岸；上新世时，分布于地中海南岸；现代，已分布到红海地区了。由此可见，7000 万年以来，热带气候逐步南移，赤道的位置也必然作相应的变化。同时，在这 7000 万年间， 地中海也逐步缩小，最后与大洋隔离，水体变淡，成为内海。

再如第四纪冰期以后，波罗的海的演变史也可以从地层中所含的化石情况得到说明。当最后一次冰期结束时，约距今 1.5 万年前，当时还没有波罗的海，只是一个冰川湖，在湖中沉积的纹泥里找到许多属于亚寒带的喜冷植物化石和猛犸象等。到距今 1 万年时，冰川后退到瑞典南部，出现了第一次海进，海水破坏了淡水，开始形成波罗的海的雏型——实际上是北海的一个海湾。海水带来了喜寒的瓣鳃类北极刀蚌、寒水蚶等。当距今 6000 年时，冰川退到斯堪的纳维亚半岛的中部，波罗的海又变成封闭的湖泊，出现了生活于气候温和条件下的淡水楯螺等。到距今 5 千年前，冰川继续后退，波罗的海又与北海沟通，湖水咸化，带来了海生的滨螺和乌蛤，表明那时波罗的海区的气候变得更加温暖。不久，约距今 2000 年前，由于斯堪的纳维亚半岛稍稍上升，出现了海峡，波罗的海就成为现在的轮廓，属于一个半封闭的内海了，同时气候也较前期有些转凉。

现在，我们再举一两个以陆生动物化石说明古地理、古气候的例子。 河南省简称“豫”。这个豫字，如果按照文字的原意来说，表示一个人

牵着一头象。这岂不是说，河南省的简称与象有联系吗？现在河南地处温带， 不仅看不到象，就连其它亚热带类型的动物也难得看到。那么，象和河南到底有什么联系呢？

这里，我们就需要查一查有关河南省古代动物资料来说明这个问题了。本世纪的 20 年代，在河南安阳地区曾有一批考古工作者发掘到一个 3500 年

前的古迹——殷墟。发现大批目前当地已经绝灭了的哺乳动物残骸。在这些可称为亚化石的骨胳、牙齿等碎片中，我们认得出有象、獏、四不象鹿、水牛、獐、竹鼠以及其它动物。前面两种现生于东南亚等亚热带或热带森林地区；四不象鹿是古代生活于华北南部的淮河流域的动物；水牛、獐和竹鼠则是温暖地带的动物。所以殷墟的动物残骸表明：3500 年前的河南，自然地理条件与目前大不相同，至少相当于气候温湿的南温带，甚至是亚热带的森林环境。

据章鸿钊对我国古籍记载的研究，约在公元前 600 年，山东、河南一带还有象和犀牛的分布。这样一来，“豫”字之谜完全解开了。

如果把时间再推远到十几万年前、几十万年前、100 多万年前，华北到处可见象、犀牛等喜暖动物。再远推到 1000 万年前，除象、犀牛外，还有长颈鹿、三趾马，这些化石都说明华北地区当时正处在温暖湿润的热带或亚热带。

此外，还可以根据化石恢复古代水文特点，例如许多现生的或化石的软体动物壳体上的某些特征往往灵敏地反映出这方面的情况。一般来说，生活于深水远岸地带的壳体比较薄，表面比较光滑；而生长在岸边，流动水体中的壳体比较沉厚，表面比较粗糙，多饰以瘤点突起，以此调节砂石对它的磨损。如果在泥质水底中钻孔生活的贝类，壳体薄得几乎呈半透明状态。如果是固着在泥底生活的，还生满长刺来支持身体，免受沉陷之危。研究者还利用壳体化石中所含的某些元素分量的比率，推测当时水体的温度、盐度、深度等情况。总之，从化石的各种特点来研究古代的自然条件是多方面的，目前尚在继续探索或试验。

至于化石与古天文学的关系，主要是指古生物记时的研究。

据近年天文学的研究，一般公认地球绕太阳公转的周期在整个地质历史时期变化不大，而地球自转的周期却逐渐减慢。从而引起地质历史时期中日长度的增加，而每年的天数趋向减少。据统计，地球自转周期大体上每 10 万年减慢约 2 秒钟。1966 年，任康考虑到潮汐的摩擦作用对地球自转速度的影响，计算出各地质时代每年的天数。

如何根据化石来研究这个问题呢？日常生活中我们有这样一个经验，当砍下一棵树木，截取横断面时，便清楚地看到了一圈一圈的年轮，数一下它的圈数，便可知道这棵树已经生长了多少年。因为每年一度，冬去春来，发育成长的痕迹就遗留在这里。于是从本世纪的 60 年代开始，许多古生物学家注意到若干化石壳体具有“年轮”的生长纹，研究它们生长时期的年、月、日情况。1963 年威尔斯首次论证了珊瑚增长物与时间的联系，创立了古生物记时的方法。他发现珊瑚外壁上面的微细生长脊（其厚度一般小于 50μ）能代表每日增长物，而外壁上面最突出的生长环则代表每年的增长物。这样， 两个相邻的生长环之间所包含的日增长物的数目即表示该珊瑚生活期间的一年天数。据他的统计，现代珊瑚每年约有 360 圈生长脊，中、晚石炭世珊瑚的生长脊分别为 385、390 圈。中泥盆世约 400 圈。1970 年，他又补充了若干新数据：晚奥陶世约为 412 圈，中志留世约为 400 圈，中泥盆世平均为 398

圈，早石炭世约为 398 圈，中、晚石炭世分别约为 380 和 390 圈。这些数字与天文学的计算也大体一致。

根据珊瑚化石的生长脊可以推算出该珊瑚生存时期每天应包含几个小时的数目，其计算公式为：

现代每年的天数×每天时数=珊瑚化石生长脊圈数×X X 代表当时每天的时数。

如果我们发现一块中泥盆世的珊瑚化石，其生长脊的圈数是 400，那末， 中泥盆世每天应包含的小时数为：

X = 365×24 = 21.9（小时）， 400

即中泥盆世每天只有 21 小时 54 分。

威尔斯提供的资料，引起了古生物学界的重视，也得到了地球物理学、天文学界的支持。此后，许多学者对珊瑚及其它有记时能力的化石发生兴趣， 陆续进行研究，提供了各地质时代每年的天数、每天的时数、每年的月数、每月的天数之类的具体数据。被利用的化石材料除珊瑚外，还有瓣鳃类、头足类、腹足类、腕足类的贝壳和迭层石，涉及的地质时代更为广泛。目前， 自寒武纪以来的各个地质时代几乎都有古生物方面的记时数据，一般来讲， 都与天文学、地球物理学方面的推测基本相符，兹列表如下：