深瞳工作室出品

科技日報(bào)記者 張曄?策劃 趙英淑 滕繼濮 林莉君

在內(nèi)蒙古烏蘭布和沙漠邊緣，黃河之濱，有一座因礦而建、因煤而興的城市——烏海。

烏海，即“烏金之海”，是我國重要的煤炭資源基地。從高空俯瞰，在烏海市西南角有一個形似左耳、面積35平方公里的巨大礦坑，這里就是烏達(dá)煤田，總地質(zhì)儲量達(dá)6.3億噸。

在煤層之中，有一層約0.65米厚的火山巖，埋藏著一座約3億年前的茂密森林。它因特異保存方式與意大利龐貝古城頗為相似，被譽(yù)為“植物龐貝城”，是世界級的化石寶庫與自然遺跡。

然而，這個不可再生的珍稀地質(zhì)資源，正面臨著消失的危險(xiǎn)。由于煤田正在持續(xù)進(jìn)行露天開采、滅火工程及回填復(fù)墾等相關(guān)工作，大面積的地質(zhì)露頭遭到破壞。粗略估計(jì)，原先占地35平方公里的“植物龐貝城”，如今僅剩不足10%的區(qū)域分布。

“若不盡快采取行動，大自然留給我們的這個寶貴遺跡可能隨時消失殆盡！”最近，周志炎、戎嘉余、周忠和、沈樹忠、朱敏、陳旭等6位院士聯(lián)名致信烏海市委、市政府，呼吁各方積極行動起來，盡快對所剩無幾的遺址進(jìn)行摸底普查，采取切實(shí)可行的措施，保護(hù)這片珍稀的大自然遺跡。

圖① （左下）蕨類植物櫛羊齒化石。

圖② 瓢葉類植物聯(lián)合齒葉化石。

“植物龐貝城”讓世界為之驚嘆

大約3億年前，內(nèi)蒙古烏達(dá)大地還是一片生機(jī)盎然的原始森林，這里溫暖濕潤，長滿植物，高低錯落。

原本一切都是歲月靜好的模樣，但天有不測風(fēng)云——烏達(dá)西北方忽然發(fā)生了一場規(guī)模巨大的火山噴發(fā)，厚厚的火山灰飄到了這片森林里，所有的樹木瞬間被封住，盛極一時的森林王國就此終結(jié)。

本世紀(jì)初，大規(guī)模的露天采礦掘開了封存已久的地層。恰在此時，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員王軍帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)來到烏達(dá)煤田，手起錘落、巖石碎裂，大量植物化石重見天日。

通過細(xì)致的研究，2012年王軍團(tuán)隊(duì)將這里命名為烏海“植物龐貝城”，這一研究成果在《美國科學(xué)院院報(bào)》發(fā)表后，驚動國際地質(zhì)古生物學(xué)界。

“目前，全球發(fā)現(xiàn)的動物化石埋藏點(diǎn)有5000多個，植物化石埋藏點(diǎn)有1300多個，但是公認(rèn)的‘植物龐貝城’只有5個。這里是唯一一個處于二疊紀(jì)的，準(zhǔn)確地說是處于石炭紀(jì)與二疊紀(jì)之交。”王軍說，大家都知道煤是植物形成的，但究竟是什么植物形成的，長期以來缺乏直觀而清晰的證據(jù)，而烏海“植物龐貝城”給出了圓滿答案。

石炭紀(jì)是重要的成煤地質(zhì)歷史時期，全球約40%的煤都形成于這個時期。烏達(dá)煤田中20多層煤炭與巖石交替疊加，就像一本地質(zhì)教科書，直觀地展示了億萬年來地質(zhì)歷史的變遷。

7號煤層向下，一直到18—22號煤層，都是石炭紀(jì)時期形成的煤炭。

“這告訴我們，遠(yuǎn)古的植物在水流等外力搬運(yùn)下堆積在一起，被泥砂或火山灰掩埋，在時間、壓力和地質(zhì)運(yùn)動的共同作用下形成煤炭，而火山灰又成為新一輪植物萌發(fā)生長的沃土，就這樣一輪接一輪生生不息。”王軍說。

6號煤層向上，煤炭則寥寥可數(shù)。6號煤層頂板上方就是山西組與太原組的分界線，也是整個華北板塊成煤分界線，山西組向上進(jìn)入了陸相成煤階段。

而在6號與7號煤層中間是一層灰白色的火山巖，3億年前的遠(yuǎn)古森林就藏身其中。億萬年來，地球板塊運(yùn)動和巨大的地質(zhì)壓力，已將幾十米高的森林封存到了約0.65米厚。但是剝離碎石后，各種植物仍清晰可見。

一般化石中的植物都是躺著的、破碎的，但這里的植物化石是站著的、完整的。每隔三五米就有一棵直立的樹樁，展開的樹冠、倒伏的樹干，甚至還有纏繞的藤蔓、樹間的小草以及被昆蟲咬食的植物葉片，都栩栩如生。

“過去，我們還原古植物形態(tài)好比盲人摸象，很多時候靠猜測和想象，只能用拼圖的方式重建史前地球生態(tài)面貌。”王軍說，烏海“植物龐貝城”不僅能直觀地回答“煤是由什么植物形成的”，還因?yàn)槎虝r間內(nèi)火山灰大量落下，導(dǎo)致這片森林以原位埋藏的方式保存下來，讓人類得以窺見3億年前森林的實(shí)際模樣。

截至目前，烏海“植物龐貝城”已發(fā)現(xiàn)松綱、楔葉綱、真蕨綱、種子蕨綱、瓢葉目、蘇鐵綱、科達(dá)綱（匙葉）等七大門類植物化石，以及蝎子和蜘蛛等昆蟲化石。

研究證明，烏海“植物龐貝城”囊括了5項(xiàng)世界之最：最大面積的遠(yuǎn)古森林復(fù)原、最豐富的成煤植物群化石標(biāo)本收藏、最古老的蘇鐵植物、最豐富的瓢葉目植物群落以及最多的化石植物整體重建。

“我從來沒有在學(xué)校的課堂、在野外考察、在博物館里看到如此精美的植物化石。”中國科學(xué)院院士、南京地質(zhì)古生物研究所研究員戎嘉余在現(xiàn)場考察后不由得感嘆。

更為重要的是，石炭—二疊紀(jì)之交的地球氣候環(huán)境與當(dāng)前十分相似：南北兩極覆冰，處在兩個冰期之間，全球氣候加速變暖……因此，這里便成為研究煤田地質(zhì)、成煤環(huán)境、古植物群落生態(tài)及植物—?dú)夂蝰詈详P(guān)系、冰室—溫室氣候轉(zhuǎn)換背景下植被演替等方面的絕佳地質(zhì)資源。

“它不僅僅是烏海的寶藏，更是全人類的自然遺產(chǎn)。”中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所研究員朱敏說，古生物學(xué)與當(dāng)前地球生物多樣性有密切關(guān)系，只有把過去搞清楚，才知道未來該怎么做。

圖③ 原始松柏類植物科達(dá)化石。

化石資源與化石能源如何選擇

烏海“植物龐貝城”接下來何去何從？這不是一道簡單的選擇題。

目前，整個烏達(dá)煤礦分屬3家企業(yè)開采，分別是國家能源集團(tuán)烏海能源有限責(zé)任公司蘇海圖礦、烏海市城市建設(shè)投資集團(tuán)有限責(zé)任公司、內(nèi)蒙古東源科技集團(tuán)有限公司。

“蘇海圖礦產(chǎn)量占我們公司的1/3多，貢獻(xiàn)的利潤約占70%。”國家能源集團(tuán)烏海能源有限責(zé)任公司有關(guān)負(fù)責(zé)人說，公司作為國家能源集團(tuán)唯一的焦煤生產(chǎn)基地，產(chǎn)出的煤主要用來煉鋼，公司在烏海有多個煤礦，蘇海圖礦的效益最好，煤炭品質(zhì)最高，洗凈煤回收率高達(dá)60%。談到接下來的保護(hù)工作，她說：“我們作為央企要承擔(dān)社會責(zé)任，積極支持并參與其中。”

目前，3家采礦企業(yè)對如何保護(hù)態(tài)度不一。“如果站在煤礦的立場來看這個問題，保護(hù)了化石，底下就有十幾層煤無法開采，經(jīng)濟(jì)效益和科學(xué)價(jià)值會產(chǎn)生矛盾，這個矛盾怎么解決？”戎嘉余一番話道出了很多人的糾結(jié)。

收到6位院士關(guān)于立刻對“植物龐貝城”進(jìn)行保護(hù)的聯(lián)名信后，2023年11月9日，烏海市委、市政府召開研討會，對化石遺址現(xiàn)場考察和保護(hù)開發(fā)利用進(jìn)行座談。

記者跟隨與會專家來到現(xiàn)場，眼前是一個巨大的礦坑。礦坑一邊是數(shù)百輛大型礦車、挖掘機(jī)、推土機(jī)往來穿梭，運(yùn)送煤炭的卡車在盤旋山路上排成長龍；而在礦坑的另一邊，礦區(qū)東南一角，十幾位科研人員與民工手持風(fēng)鎬和鐵錘，在一片上千平方米的巖石上，畫上1米見方的方格，一層又一層地剝離巖石，然后對露出的化石逐一辨別記錄。在一旁散落的碎石中，記者隨手撿起幾塊，其中就有一些化石碎片。

不時呼嘯而過的礦車以及刺骨寒風(fēng)揚(yáng)起的煤灰，無疑加大了化石發(fā)掘的難度。在此工作了一個多月的博士生孫文俊告訴記者，盡管當(dāng)?shù)貧鉁匾训椭亮阆拢l(fā)掘現(xiàn)場工作環(huán)境十分惡劣，但他們一刻也不能停歇，必須與時間賽跑進(jìn)行搶救性發(fā)掘。

目前，烏達(dá)礦區(qū)的開采已近尾聲。國家能源集團(tuán)烏海能源有限責(zé)任公司蘇海圖礦黨委書記、礦長李振陽預(yù)計(jì)，蘇海圖礦的煤炭還可以開采2年。

第十四屆全國政協(xié)常委、中國科學(xué)院院士周忠和說：“化石保護(hù)是一個世界級難題，尤其是像烏海這樣一個既是化石能源也是化石資源的‘植物龐貝城’。”

“這樣的‘植物龐貝城’造不出來，也不可再生，沒有了就沒有了。”現(xiàn)場，戎嘉余等多位院士專家對“植物龐貝城”的命運(yùn)表示極大的擔(dān)憂。

中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所研究員李獻(xiàn)華說，我們有很多獨(dú)一無二的歷史文化和自然遺產(chǎn)，作為一個正在快速崛起的國家，我們有責(zé)任保護(hù)好“植物龐貝城”。

圖④ 烏海“植物龐貝城”地質(zhì)剖面。

當(dāng)務(wù)之急要摸清家底明晰保護(hù)方案

能源是國家的，化石也是國家的。如何將二者統(tǒng)一起來，成為擺在烏海市和相關(guān)主管部門面前的現(xiàn)實(shí)問題。

記者與多位專家溝通后得出的看法基本一致，即永久保留一定規(guī)模、出露良好的“植物龐貝城”遺跡，不僅是科學(xué)研究和科學(xué)普及的需要，更是烏海擁有這個世界罕見寶貴物質(zhì)文化遺產(chǎn)的見證。

但是，僅用零碎的化石碎片去講述“植物龐貝城”的完整歷史，顯然不夠。周忠和說，如果把化石送到博物館去異地保護(hù)，就要把現(xiàn)場那些大樹化石“大卸八塊”，砸碎了搬走，太可惜了！

要不要原址保護(hù)、如何原址保護(hù)，成為此次研討會上的焦點(diǎn)話題。這不僅牽扯到各方利益，也關(guān)系到接下來保護(hù)工作該往哪個方向走。

“‘植物龐貝城’所在的火山凝灰?guī)r是一類遇水易分解的巖石，因此，原址保護(hù)必須建設(shè)一座永久性建筑，為3億年前原始森林遮風(fēng)擋雨。”王軍說。

但這樣的想法在當(dāng)前難以實(shí)現(xiàn)。煤礦企業(yè)更傾向于在開采行將結(jié)束時，辟出一塊區(qū)域進(jìn)行原址保護(hù)。

李振陽表示，根據(jù)他對烏達(dá)礦區(qū)的觀察，還未開采的礦區(qū)東部應(yīng)該還有這層火山巖。“從現(xiàn)場看，地層是由西向東一頭扎進(jìn)地下，礦區(qū)東部邊緣的化石層至少在地下幾十米深處。按照國家有關(guān)規(guī)定，煤田邊緣要保留一部分不得開采，并沿山體向下挖出梯形臺階，防止出現(xiàn)山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。”李振陽說，根據(jù)技術(shù)規(guī)范，每一層臺階至少10米寬，因此煤田東部邊緣的化石層或許能夠原址保留數(shù)千平方米。

但是，礦區(qū)東部邊緣的化石質(zhì)量怎樣目前并不清楚，因?yàn)闉踹_(dá)礦區(qū)曾發(fā)生過煤層自燃，過火區(qū)巖石極易破碎，其中的化石也就極大程度地失去了科學(xué)價(jià)值。

多位專家提出建議，應(yīng)先進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查，在關(guān)鍵地區(qū)進(jìn)行鉆孔勘探。“當(dāng)務(wù)之急是進(jìn)一步摸清家底，然后再來決定如何在盡可能不影響采煤和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的前提下，拿出一個更貼近實(shí)際的方案。”中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所研究員徐義剛說。

朱敏表示，現(xiàn)在烏海處在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的時期，需要更早地做準(zhǔn)備。據(jù)了解，蘇海圖礦還擁有完美的成煤地質(zhì)剖面，當(dāng)?shù)卦缬写蛟烀禾康刭|(zhì)公園的想法，這與保護(hù)“植物龐貝城”不謀而合。

戎嘉余認(rèn)為，只要政府部門重視起來進(jìn)行協(xié)調(diào)，把各方都調(diào)動起來保護(hù)好“植物龐貝城”，烏海未來的發(fā)展一定會因此而受益。

記者了解到，烏海市委、市政府，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所和國家能源集團(tuán)烏海能源有限責(zé)任公司三方已簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議。協(xié)議主要內(nèi)容有：合作開展“植物龐貝城”的調(diào)查、發(fā)掘、保護(hù)和開發(fā)利用研究；共同策劃項(xiàng)目，提供經(jīng)費(fèi)保障。其中，烏海市委、市政府主要推動建設(shè)“植物龐貝城”博物館、地質(zhì)公園、世界非物質(zhì)文化遺產(chǎn)等項(xiàng)目；中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所主要負(fù)責(zé)上述項(xiàng)目的科學(xué)內(nèi)涵方面的相關(guān)事項(xiàng)；國家能源集團(tuán)烏海能源有限責(zé)任公司負(fù)責(zé)為煤田開采區(qū)域內(nèi)“植物龐貝城”的標(biāo)本采集和搶救提供支持，包括巖石的挖掘剝離等方面，以及煤田開采尾期永久留存一片遺址的勘查和篩選。

（中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所供圖）