古生物学家理查德·欧文将化石比喻为“地球历史的书页”,提供了地球生物演化和环境变化的直接证据。

裸露在野外的钙化木根化石
上世纪末,因为一次偶然的野外考察,中国地质大学(武汉)焦养泉老师认识到铀矿资源的重要性,从而组建了盆地铀资源研究团队。他从来没有想到,自己会在鄂尔多斯盆地这块神奇的土地上,偶遇钙化木化石(以下简称“钙化木”)这种罕见的化石,并花费十余年的时间去揭开它的真面目。
对铀矿勘查来说,鄂尔多斯盆地鄂尔多斯市东胜区一带曾是一片不被看好的土地。在焦养泉团队和当地地质部门合作下,2000年,该地区获得砂岩型铀矿的重大找矿突破,并逐步扩大为东胜铀矿田。

焦养泉在鄂尔多斯市东胜区一带发现钙化木
为了认识东胜铀矿田含铀岩系的基本特征,2001年暑期,中国核工业地质局组织了一次大规模的野外考察和学术交流,焦养泉成为领队和主讲人之一。在带队考察的过程中,几块散落在神山沟沟谷中的植物树干化石,引起了焦养泉的注意。
自然界中,最常见的植物树干化石是硅化木,钙化木比较罕见。由于当时时间紧迫,焦养泉没有来得及仔细研究这些化石究竟是硅化木还是钙化木。带着疑问,2002年暑期,他带领一批学生专程前往神山沟,经过反复研究,才确定这些植物树干化石正是少见的钙化木。
经过研究,他们发现,由于侏罗纪时期洪水的泛滥,大树的树冠首先从根部折断,它的树木主干被裹携到河床深部堆积下来,呈现水平定向排列,直径在几厘米到上百厘米不等,最长可达几十米。叶片被带到更远的下游或盆地中沉积下来,而树根则被保留在原地,呈原地直立状态。随着树木主干和根逐渐被埋藏,植物纤维经历了氧化作用,有机质被逐渐分解,仅仅保留了植物主干或根的外形。当地下水富含二氧化硅时,这些树干或根就容易发生硅质胶结作用而形成硅化木;如果是富含碳酸盐的地下水,这些树干或根的部位则易于发生钙质胶结作用而形成钙化木。

焦养泉在逸夫博物馆深情凝望着钙化木标本 徐燕 摄
钙化木的母质是植物有机质,当气候适宜植物大量繁衍聚集时,则能为煤层的形成奠定物质基础,有些植物死亡后还可以充当天然气和石油的母质。植物死亡后有两条演化途径,一种是持续的还原埋藏环境(缺氧环境),它们就向煤炭、石油或天然气方向演化。而当处于氧化环境时,则有利于钙化木或硅化木的形成。
无论是煤炭、天燃气,还是钙化木或硅化木,它们都能成为研究当地深时古气候和沉积环境的地质依据。东胜区一带钙化木化石的广泛存在说明,在侏罗纪时期,当地正处于温湿气候,植被相当发育,但这些植被死亡被埋藏后都经历了氧化作用,植物有机质丧失,被钙质胶结成为钙化木。在这些钙化木产出层的下部,就蕴藏着世界级规模的砂岩型铀矿床。

大学时代的焦养泉(前排右二)和同学在周口店实习基地
20多年来,焦养泉带领团队在砂岩型铀矿勘查领域艰苦探索,先后在吐哈盆地、鄂尔多斯盆地、二连盆地、松辽盆地、巴音戈壁盆地、伊犁盆地、塔里木盆地、十万大山盆地、金鸡盆地开展了系列偏重铀矿勘查应用的基础科学研究,创建了“铀储层沉积学”理论技术体系。在数个万吨级至十万吨级的砂岩型铀矿床(田)的勘查预测和系列找矿突破行动中取得了突破性成果,他悉心培养的研究生,成为核工业地质系统及其相关领域的佼佼者,被业界誉为“产学研”合作的典范。2019年,他获评“全国模范教师”。2022年中国地质大学70年校庆前夕,他将精心收藏的钙化木标本捐赠给中国地质大学逸夫博物馆。2023年,他带领的矿产勘查教师团队入选并随后被认定为第三批“全国高校黄大年式教师团队”。
钙化木历经数亿年而不朽,不惧风霜雨雪、电闪雷鸣,以一种倔强的姿态存在于天地间。敢于“上天入地、下海登极”的地大人,也正行进于自然间,探索着生命生生不息的密码。 (图片均由焦养泉教授提供)
焦养泉简介:焦养泉,1963年出生,陕西韩城人,中共党员,1986年获武汉地质学院学士学位,1993年获硕士学位,2001年获中国地质大学博士学位。2019年获评“全国模范教师”,2023年获评“全国高校黄大年式教师团队”负责人。