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昌邑古陆考究

因参与昌邑市政协《走近昌邑》丛书编写,于近日整理完成《昌邑古陆考究》初稿。由于近年地质考古界新成果不断涌现,关于地球古陆及生命形成的考证也在不断完善和纠错中,为让《走近昌邑》最终书稿更成熟,今将该初稿刊登,望各位师友给予审阅指正,以让本文更符合学界主流观点。

昌邑境内古陆27亿年前初现于赤道附近,后经多次重熔再造,并经历了反复的海陆相更迭;5.2亿年前沉入水下,首次着床海生动植物,4.6亿年前以陆地形态披上绿装;经历了20多亿年的大洋漂泊,于2.4亿年前北漂至今天的位置。潍河西岸大部地区为潍北凹陷(第三系)岩层之上覆盖第四系黄土层形成,另有文山一带第三系砂砾岩层裸露;潍河东岸大部地区为胶东群(新太古代)和粉子山群(古元古代)岩层之上覆盖第四系黄土形成,另有博陆山、青山、青龙山等新太古代和古元古代岩层裸露。地球形成约45.6亿年前,太阳系形成。又过了1000余万年,地球的雏形形成。此时的地球还是熔融状态的“火球”,质量也只有现在的64%。时间再次向后推移数千万年,一颗名为“忒伊亚”的行星因为金星的引力作用偏离了轨道,撞上了地球。忒伊亚的残骸大部分融入了地球,另有一部分反弹回太空,并重新汇集成了一颗小的星球—月亮。月亮刚形成时离地球只有2.2万公里,约为当下距离的十八分之一。“忒伊亚事件”的另一个影响,就是造成了地球自转的偏移,今天的四季变化,正是该次事件留给我们的气候遗产。忒伊亚事件约41亿年前,木星和土星的位移打破了太阳系的平衡,引发了一场持续数亿年的“陨石雨”。落入地球的陨石,通过自身所含的水分增加了大气层中水蒸气的浓度,也增加了地球的质量。陆地出现约39亿年前,随着地幔对流的减弱,地球表面温度逐渐降低,密布在大气层中的水蒸气进入凝结模式,出现了连续数百年的大暴雨天气,地球迎来了“超级大洪水”时代。因为当时的地球每天只有6小时,月亮距离地球又很近,地球更快的自转和月球引力的影响,致使初成的海洋里每天充斥着狂风巨浪。

地幔柱形态经过“超级大洪水”的洗礼,地球变成了被海洋包裹的“水球”,但此时的地幔仍处于高热运动期,在地热的推动下,突破海洋的地幔柱(地幔层涌起的熔岩流)形成了原始陆核。经历了火山喷发、地幔膨胀、陆核聚集等演化之后,又形成了古陆壳。地质考古发现,鲁西和胶东地体在38亿年前已经形成了古陆核,为地球上最早形成的古陆之一。约29亿年前,由古陆核衍生出的绿岩带陆壳拉张之后,形成了沂水岩群和(莱西)唐家庄岩群。近年来,山东省物化探勘查院田瑞聪博士团队对昌邑地表岩层进行了锆石定年测定,在青山、狗冢山、博陆山一带均测出27亿年前的古陆壳组份。该组份应为唐家庄岩群的延伸,而这几处埠岭也成了昌邑地体中最早露出水面的古陆。生命诞生自从地球上有了液态水,就有了生命的摇篮。后来莅临地球的陨石,落入海洋后分解出了矿物质、碳和氨基酸,为地球输送来了生命诞生的基本元素。在海洋形成后的数亿年中,海底的火山口处(古生物学家称之“黑烟筒”)孕育出了地球上最早的生命——原核细胞细菌。约29亿年前,原核细胞菌进化出了以原始蓝藻为代表的藻类。地球形成后的前十几亿年里,一直遭受着来自宇宙的高能粒子辐射,这些辐射足以破坏生物的DNA,让生物死亡。由此导致原核细胞细菌诞生后,无法得到向浅海繁衍的机会,只能孤独地生活在昏暗的海底。约27亿年前,在地心引力的作用下,高含铁量熔岩从地幔下沉,与地核中的镍铁熔岩形成了统一的对流状态,由此拥有了地球自己的磁场体系,屏蔽了外太空粒子对地球生态的伤害。地幔熔岩层的下沉,同样让火山喷发明显减少。大气尘埃散去以后,久违的阳光洒进浅海里。对阳光充满好奇的蓝藻浮到浅海,借助光合作用,把二氧化碳和水重组成了葡萄糖(6C0₂+6H₂0+光能→C₆H₁₂O₆+60₂),并释放出了副产物——氧气。数亿年后,大气层中氧含量明显提升,一度达到过今天的水平。古陆重熔地磁体系给海洋生命的繁衍提供了屏障,也加速了零散地壳的整合。27亿年之前,冒出洋面的古陆壳有1000个之多,多都各自飘零在地球海洋中。中国地质科学院万渝生教授带领团队通过大量测年勘察和综合研究,首次在华北地区辨识出3个大于26亿年的古陆块,其中就包括鲁中至胶东古陆。在26—25亿年期间,3个古陆块相互碰撞融合,形成了华北古陆的雏形,也是中华大地之根基。但此时的古华北陆块并不在现在的位置,而是在离赤道很近的地方。古华南陆块该时期也出现了,位置在古华北陆块西方的万里之外。近年的地质勘探中,在昌邑东南部的密埠、狗冢山、青山、青龙山、博陆山一带发现有胶东群、荆山群和粉子山群岩层,大约形成于25—21亿年前,属太古宙时期古陆壳与新太古代或古元古代火山熔岩重熔而成。这是首批冒出洋面的昌邑古陆的再次重生,也是昌邑古陆的第一次扩容。昌邑东部的毛家寨、南任、金山、郑家泊一带铁矿岩层属古元古代荆山群和粉子山群。关于博陆山石英矿,地质学界的主流观点认为属古元古代粉子山群,但近年另有新的观点,倾向于更早时期的新太古代胶东群。动植物诞生约17亿年前,华北陆壳大面积抬升,胶东至大连、吉林一带地体隆起了陆上走廊,山西东部、河北南部、山东西部和北部形成了与海洋分隔的华北古湖。此时的华北陆块包含今天的华北大部、东北南部、朝鲜半岛大部和蒙古南部地体。该时期地球上还发生了一件大事儿,有活泼的好氧菌钻进了厌氧菌细胞内,形成了真核生物,生存空间由此大大增加。真核生物后来演化出了“长着尾巴”的细胞,并分成单鞭毛菌(动物的前身)和双鞭毛菌(植物的前身)两类。10亿年前,因芹峪运动影响,古华北陆壳上的胶东及泰安地体隆起,昌邑、高密一带平坦地体下沉,变为障壁海沉积区。该时期,有领鞭毛虫聚成一起,形成了动物形态。8.5亿年前,因为抬出海平面的陆地面积增大,大气层中的二氧化碳经过雨水吸收后形成酸雨,渗入到地表的岩石里,导致地球失去了“保温层”。此后的数千年里,地表温度急剧下降,转入冰河期(成冰纪),地球被数千米厚的冰雪包裹起来,海洋中的浅海生物几近绝迹。冰层形成后,阳光中的紫外线致使冰层内部产生了化学反应,生成了大量的过氧化氢(H₂O₂)。2亿年后,冲破冰层的火山新喷发出的二氧化碳,逐渐形成了新的“太空保温层”,冰层开始融化,过氧化氢随之分解成水和氧气,大气层中的氧气浓度再次飙升。蛞蝓6亿年前,地球重回暖阳时代,这时的地球每昼夜时长已经延长到了22小时。在此后的1亿年中,熬过冰封期的海底菌群逐渐进化成了海底植物,整个浅海海床,变成了绚丽茂盛的“水下丛林”。复杂的多细胞软体动物蛞蝓在这个时期出现了,它成了“海洋丛林”里的第一批主人。蠕虫、水母、海绵、三叶虫等水生动物相继出现在这个时期。随后出现的是身长60厘米的奇虾和原始脊椎动物皮卡虫。昌邑古陆初迎生命5.2亿年前,华北、华南、塔里木三个陆块终于成为近邻,此时的华北陆块恰好位于赤道上,华南陆块反倒在北部(北纬30°附近),从南半球漂来的塔里木陆块漂到了华北陆块东北部。但该时期华北陆块出现了下沉,露在水面上的面积急剧缩小。昌邑全境变为浅海区,以“潜水”的方式迎接了首批水生动植物的“着陆”。4.6亿年前,大气层中的氧气浓度已经接近于现在的水平,被潮汐推上海岸的藻类腐殖质融进沙壤中,形成了最早的有机土壤。后来被冲上岸的藻类有一些滞留在了潮湿的泥土环境里,部分存活了下来,进化成了“两栖藻类”,这是植物迈向陆地的关键一步。登陆后的藻类逐渐进化成了蕨类植物,又衍生出了苔藓。在藻类登岸的同期,由三叶虫进化而来的海蝎爬到了海滩上,成为首批“登陆探险”的动物之一,我们今天看到的各类蝎子,都是它们的后代。该时期华北陆块再次上升,胶东古陆大面积露出海面,其中包括昌邑大部区域。昌邑大地首次披上了真正的绿装。4亿年前的古陆分布4亿年前,羌塘、拉萨地体从位于南半球的冈瓦纳超级大陆中分裂出来,并一路北上。华北陆块上升到该次抬升期的最高点,昌邑北部及今天的渤海海域演变为准平原,烟台至大连一带形成了狭长的山岭。提塔利克鱼3.75亿年前,提塔利克鱼勇敢地把头伸出了浅海水面,作为脊椎动物的杰出代表,第一次看到了“海外世界”,它把鳍作腿,拖着“沉重的躯体”爬上海岸溜达了一圈。随后的1500万年中,多种水生动物效仿提塔利克鱼,纷纷“登陆探险”。3.6亿年前,随着泥土层的增厚,树厥、石松、木贼等原始树木繁衍开来,松软潮湿的沿海地带迎来了鱼石螈等两栖动物群落。学界主流观点认为,鱼石螈就是由提塔利克鱼进化而来的。该时期华北古陆的大部地体(包括昌邑全境)持续了将近2亿年的陆地状态,遍地是茂密的丛林,爬行动物穿梭于密林之中。但随后地体又进入沉降期,包括昌邑在内的山东北部及河北大部出现了大面积浅海。3亿年前,华北陆块再次进入抬升期,河北大部、山东西部及北部从浅海变为内陆湖泊。随着地体抬升的持续,湖泊面积越来越小。中国古陆初成2.6-2.4亿年前,全球大部分陆块汇集到一起,形成了贯穿南北极的超级古大陆——盘古大陆。但是华北、华南、塔里木板陆块并没有参与其中,而是聚成了自己的小团体——中国古陆,并且基本漂移到了今天的位置。此时的日韩地体还没有从山东地体分裂出去,还属于华北陆块的一部分。东南亚陆块、羌塘陆块已经接近中国古陆,拉萨陆块已经从南半球漂移到了赤道一带。此后的2亿年里,华北地体沉沉浮浮反复数次,昌邑地域多次变成浅海。25亿年前的华北古陆中国古陆初成的2000万年里,并不是风和日丽的日子,此时的地球进入了火山密集喷发期,二氧化碳浓度增加,地球温度升高,出现二叠纪大灭绝,地球再次荒芜,95%的物种灭绝。2亿年前的中国古陆2亿年前,羌塘陆块已经和中国古陆融合,拉萨陆块基本在中国古陆的正南方,但离中国古陆已经很近。因为受到羌塘陆块的积压,青藏高原部分形成。在该时期,酸雨得到中和,植物又一次焕发生机,躲过二叠纪灭绝的爬行动物进化成了恐龙。但陆生动物鱼龙却生出鱼鳍,回到了海洋。昌北平原古地层形成1.7亿年前,受太平洋板块的俯冲挤压作用,太行山脉隆起。蒙古陆块并入中国古陆。此时的华北陆块已经再次抬高四千余年,并在今后的相当长一段时间保持大面积露出海面,繁盛的植被为华北大陆后来形成的煤层积累了充足的原料。1.3亿年前,中国古陆进入了造山运动活跃期。胶东古陆的招远一带因地壳深层岩上涌重熔而形成金矿地层。昌邑青山一带岩体也在该次造山运动中发生了再次重熔和抬升,形成了今天的青山山体。自约9000万年前开始,因西部陆块对中国大陆的持续挤压,导致华北地体东移,山东至胶辽陆块南北向拉伸,朝韩陆块裂解东移,渤海盆地形成。此后的数千万年中,昌邑北部及渤海区域经历了三起三落,并最终形成了今天的渤海湾和昌北平原。朝韩陆块的剥离在昌邑南部的塔耳堡至高阳一带暴露有白垩纪地层(中生界),该时期的昌南地域遍生裸子植物,高达30米至80米不等,漫步巨林中的是称霸一时的恐龙家族。1959年修峡山水库时,在原昌邑县高戈庄铁矿一带曾发掘出硅化木化石。1996年在石埠董家流河村出土过恐龙骨化石,直径有30-40厘米。这些化石的发现,足以让我们去回望白垩纪时期昌南大地上的壮阔画卷。约6500万年前,一块10公里长的太空岩冲破大气层,冲向墨西哥湾。太空岩的前端碰触到地球时,末端还在离地面10公里开外,相当于飞机飞行的高度。地震、海啸、撞击熔岩相继袭来,地表温度骤升。烟雾和尘埃遮天蔽日数月,致使植物死亡、恐龙灭绝。但部分住在地穴里的哺乳动物侥幸活了下来。约5000万年前,拉萨陆块已经与中国古陆合体,中国版图基本形成。随后,向东北方向漂移的印度板块与西藏板块挤在一起,致使此后的数千万年中喜马拉雅山脉渐次隆起,并且至今还处在抬升状态中。鲸鱼的祖先——印多霍斯兽
约4700万年前,每天的时长已经接近24小时,地球重回植被茂盛的时代,原始灵长类动物出现。另有一种体型类似鹿、大小如狐狸的哺乳动物(印多霍斯兽),为适应水中捕食,逐渐进化成了原始鲸类,重返大海。数千万年前的古鲸个头还很小,只有两米左右。1976年疏浚胶莱河时,在胶莱河昌邑卜庄段曾出土鲸骨化石,由此见证了昌邑古陆沧海桑田的变迁。昌北平原黄土层的形成自寒亭朱里至昌邑文山,又往北延伸到奎聚街道石湾店村一带,在260万年以前是偶有露出水面的浅海岭地,为晚第三纪(距今约2500万年至300万年)形成的上第三系地层,山体为砂砾岩,表层系红砂土。第四纪大冰期时的海岸线从大约260万年前开始,地球进入了第四纪大冰期,在冰期极盛的时候,海岸线后退了上千公里,致使今的渤海、黄海等水域都变为陆地。该时期,季风将黄土高原的黄土带到山东北部洼地,海水退去后的裸露沙层也被风搬运到陆上,如此持续了200余万年,造就了包括昌北平原在内的华北黄土层,并最终掩埋了与文山连为一体的古陆岭地,唯裸露于黄土层之上的文山宣誓着地下山岭的存在。至此,昌邑境内最年轻的地层——昌北黄土平原基本形成。昌北地层结构海岸线北移到了大约 1.1 万年前,地球进入较为温暖的间冰期,海平面重新上升,逐渐形成了我们今天看到的渤海。商周时期的昌邑古海岸线本在今天的新海路(原新沙公路)附近,但潍河从上游带下来的泥沙流淌到昌北平原,因水流变缓而沉积下来,又因河床抬高而频繁变道,不但垫高了昌北土层,还导致海岸线向北延伸。昌北断裂带昌邑境内黄土层下埋藏着两条大的地震断裂带。其中,安丘—莒县断裂昌邑延伸段主要经寒亭朱里方家屯村东、文山东坡 、石湾店(南村)西、下营镇后柳村东等地,属晚更新世活动断裂;昌邑—大店断裂作为郯庐断裂带东地堑的东侧边界断裂,也是潍北凹陷与鲁东隆起的分界断裂,主要经饮马青龙山西侧、石埠青山西侧、围子街道董家隅村东、下营镇西营村东,向北与安丘—莒县断裂交会,属于早中更新世活动断裂。两条纵穿昌邑境内的断裂带两条断裂带之间存在带状潜凸起,南起都昌街道太保村,北至下营镇北部,长约32 公里,宽度1.0—2.3 公里。今天的潍河在昌邑境内的流向,大致沿两条断裂带蜿蜒北流。
参考文集:[1]《地球系统与演变》汪品先,田军,黄恩清等。北京科学出版社(2018)[2]《华北古陆的形成与构造演化史》牛树银等。《地学前缘》第四卷(1997)[3] 《鲁东联合地体的形成及其构造演化》贾东,何永明,施央申。南京大学学报(1990)[4]《华东地区区域地层表山东分册》北京地质出版社(1978)[5]《渤海海岸带黄土微结构湿陷性及结构性研究》张伟朋(2019)[6] 《山东省区域地质》宋明春,王沛成。山东省地图出版社(2004)[7]《胶东昌邑地区古元古代二长花岗岩锆石U—Pb定年、Hf同位素组成及其构造岩浆演化意义》田瑞聪等。《地质学报》(2017)

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