编者按:每年暑期,是地科学子忙碌和充实的时节,他们会参加必修课实习、全球科考和科研训练项目,或跟着导师参加科研训练、毕业论文的野外科考等。他们走出教室,奔赴山海;行万里路,读大地之书。地科学子的成长,从来不仅在方寸课堂。野外实习不止是知识的延申,更是地质人精神的淬炼。每一方岩土都是鲜活教材,每一道断层都是天然课堂。他们以脚步丈量山河脉络,以慧眼破译地球史诗,在旷野中坚定求知理想,用实干奔赴地学报国之路,在山川原野间绽放青春力量!
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7月25日至8月2日,南京大学地球科学与工程学院和地理与海洋学院的15名本科生及3名研究生,以及通过“飞越计划”全国招募的2名高中生,在地球科学与工程学院泮燕红教授和曹程助理教授、德国基尔大学Matthias Alberti博士、奥斯纳布吕克自然历史博物馆Patrick Chellouche博士的的联合指导下,完成了莱茵河谷-黑森林地质演化科考与科研训练。九天的行程里,我们用脚步阅读地层,向时间深处追问答案——足迹越过峡谷与岩壁、湖盆与高地。
行程过半时,我们停在一座建于陨石坑之上的古城:诺德林根。站在诺德林根古城中,我们第一次如此真切地意识到,地质并非只藏在远离人烟的峡谷与岩壁之间。那些砌成教堂、塔楼和城墙的石块,来自约一千五百万年前的一场撞击。那场转瞬即逝却撼动大地的事件早已远去,遗留下来的岩石却被后人开采、打磨,一块块垒入城市。于是,远古的震动悄然沉入日常,成为这座古城沉默而悠长的底色。
几天的考察中,脚下的路不断向前,眼前的时间也一次次向远方延伸。我们从古老湖盆走上黑森林高地,沿峡谷剖开的地层追寻侏罗纪海洋,又从陨石坑回到有人生活的街道与城墙。回望这段行程,真正将这些相隔遥远的地点连在一起的,其实始终是同一个问题:那些早已退去的海洋、消失的森林和发生于瞬息之间的灾变,为何仍能穿过漫长岁月,被今天的我们看见?
答案首先藏在被安静保存下来的岩层里。梅塞尔坑如今看起来沉静开阔,很难让人联想到,约四千七百万年前,这里曾是一座火山活动形成的深湖。细粒沉积物缓慢落向湖底,缺氧环境减弱了腐败和扰动,动物骨骼、植物残片乃至更细微的生命信息,才得以穿过漫长岁月留存下来。站在坑边,我们看到的是化石产地,而在这化石背后,我们所注视的却是一整个已经消失的生态世界留下的淡薄剪影。

图1 博物馆工作人员介绍梅塞尔坑
霍尔茨马登的黑色页岩保存着另一片海。博物馆中的鱼龙、菊石和海百合标本完整得令人惊叹,骨骼的轮廓仿佛仍带着水中的姿态。而等到真正走进采石场,弯下身去翻看一层层容易碎裂的页岩时,完整化石所经历的漫长过程才渐渐具体起来。海底的沉积要足够安静,遗骸要被及时掩埋,岩层还要在后来漫长的地质变化中幸存,最后才可能被人发现。这是许许多多幸运和偶然的结果,是大自然留给探索者最瑰丽的宝藏。
在这些地方,时间像被封存在岩石中;而在伍塔赫峡谷,时间则像被河流重新打开。谷底流水并不喧闹,沿途的岩壁却在不断变化。红色砂岩、灰岩、泥岩和页岩先后出现,原本上下叠置的地层,被河流的持续下切展开在一段可以行走的路程里。我们沿着峡谷前进,也像沿着一条被自然摊开的时间轴向前走。
野外最初给予人的往往是景色:陡峭的崖壁、潮湿的林木、被水声包围的狭长山谷。但当老师提醒我们注意岩层的产状、软硬差异和河道转折时,景色才逐渐显出形成它的过程。坚硬的岩层撑起陡壁,较软的地层塑造宽谷;河流改变方向,不只是地图上的一处弯折,也可能记录水系重组和侵蚀基准面的变化。很多结论并不直接写在岩石表面,需要把零散的迹象放在一起,才能慢慢接近它经历过的历史。

图2 Matthias Alberti博士带领同学穿越伍塔赫峡谷
在Schauinsland山上,我们又看到了另一种“显露”。山体中的片麻岩等变质岩,曾经埋藏在地壳深处,经历高温、高压和变形,后来才随着抬升和剥蚀来到地表。站在高处远望上莱茵平原,低平的地堑与两侧山地形成清楚的反差。眼前的高低起伏不再只是风景,而是地壳伸展、断裂活动与长期侵蚀共同留下的结果。那些曾经位于深处的岩石站到了山顶,也让我们意识到,脚下看似稳固的大地,其实一直处在变化之中。
如果说沉积让时间得以保存,侵蚀让时间重新显露,那么陨石撞击留下的,则是一种近乎骤然的改写。Steinheim盆地与Ries撞击构造提醒我们,地球历史并不总是缓慢推进。高速撞击在极短时间内压碎、加热并抛射岩石,形成中央隆起、角砾岩和撞击熔融物;灾变过后,洼地又逐渐积水,新的沉积开始覆盖破碎的地表,生命也在新的环境中重新出现。剧烈与平静并没有彼此割裂,而是被上下相接的岩层保存为同一段历史。

图3 Ries地质公园工作人员为我们讲解陨石坑成因
后来,当我们在诺德林根的建筑中再次看到Suevite时,野外与生活之间的边界忽然变得模糊。远古撞击产生的岩石被人们用作建筑材料,地质过程进入了街道、教堂和钟楼。人类在地球留下的痕迹固然清晰,但人类所使用的每一块石材,也有着比城市更漫长的来路。读懂一座城,有时不仅要看它的年代与建筑风格,也要看看砌成它的石头究竟来自哪里。

图4 俯瞰诺德林根
几天里,我们听到过很多专业名词,也在笔记本上记下岩性、时代和构造现象。但真正留在心里的,却不是一串串的术语。更难忘的是,在露头前停下脚步的那些时刻:老师指着一处并不起眼的接触关系,大家顺着岩层反复辨认;在采石场翻开页岩时,所有人会因为一个小小的化石印痕凑近观看;在山顶迎着风向远处望去,原本抽象的区域构造终于与眼前地形重合。
野外也常常没有清楚、完整的答案。露头会被风化和植被遮挡,观察的角度有限,同一种现象也可能存在不同解释。我们需要先把真正看到的内容记下来,再去判断它意味着什么。这往往是一个漫长而枯燥的过程,我们会有各种误解,我们也会有各式的方法。但在这探索之路上,我们将会记起科学研究的起点是对细节的耐心和对证据的尊重,而非一个漂亮、确凿无疑的先验结论。
图5 Heldenfingen Cliff是目前世界上保存最好的古海岸线之一
所谓“沧海桑田”,地球的时间远远长于人的一生。我们不会亲眼看到一片海洋如何变成陆地,也无法等待一座山脉从地壳深处升起;一次陨石撞击更只会以遗迹的方式留在后来者面前。可岩石把这些无法亲历的过程保留下来,使相隔千万年甚至上亿年的世界,仍能在同一块露头前与我们相遇。
离开野外以后,那些峡谷、湖盆和山地仍在原处沉默着守望。当我们再面对一面岩壁、一块石头或一座依山而建的城市时,可以不急着走过。会有这样一种意愿驱使,让我们停下来多看一会儿,问一问它从哪里来,又经历过什么。也许地质学习真正带给我们的,正是这样一种目光:在寻常景物中看见漫长时间,在沉默的岩石中听见大地曾经的回响。

图6 在图宾根大学交流合影
附科考第一阶段行程:
7月25日:南京飞往法兰克福
7月26日:考察梅塞尔坑、登顶Schauinsland山顶、俯瞰莱茵河谷与黑森林;
7月27日:徒步穿越Wutach峡谷;
7月28日:参观Holzmaden Hauff博物馆、Kromer采石场采集早侏罗世黑色页岩及化石标本、图宾根大学交流
7月29日:考察Heldenfingen Cliff、Steinheim盆地(撞击坑)、Noerdlingen撞击坑
待续
文字:王路遥
照片:李彦谷、关怡珂、曹程、王路遥
审核:泮燕红


