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天

津北部長城腳下，群峰突起，雖無名山大川，卻暗藏奇觀。這片幽僻的山區之中，有一條名震地質學界的地層走廊叫“薊縣剖面”，是8億至18億年前地質演化史的縮影。它身上潛藏著哪些地球密碼？這里為何誕生了最美的疊層石？

1934年，高振西等學者在這一帶考察時發現了一種紫紅色的白云質灰巖，并將這種巖層命名為“楊莊紅頁巖”。“薊縣剖面”命名后，這段地層（地層是指地質歷史上某一時代形成的層狀巖石）被劃分為一個獨立的組—楊莊組。幽藍夜空和璀璨星光之下，出露完整的紅色巖層景觀顯得尤為壯麗，山下劃過的幾束燈光好似一條時光隧道，將我們帶入十幾億年前的遠古世界。深藍色的夜空中劃過的星軌與醒目的層狀巖石景觀，形成了奇妙的呼應關系。攝影／張博開

選編于《中國國家地理》撰文/上官千尋

天津北部山區，潛藏著一部神奇的“地質巨著”

從衛星地圖上看，薊縣縣城被嚴絲合縫地鑲嵌在燕山南麓的沖積扇上，城北緊靠的府君山（燕山的一部分）像一道牢固的天然城墻，守護著這座小城。山下有一條橫貫東西的環城公路，大致就是燕山與華北平原的分界線。說話間，車子駛入一條山道，視線立刻被起伏的群山所阻斷。此時，山路四周盡是色彩斑斕的林海，叢叢密林織成了層層彩緞，順著起伏的山勢鋪展開來。說起欣賞秋色，天津北郊這些小山的名氣遠不如北京香山。因為來此觀光的游人較少，反而讓這里多了幾分清幽。

此次來到薊縣，我并非僅為欣賞秋色而來。這片山地中，讓我更感興趣的是一部藏在山中的神秘“長卷”——走在清幽的山谷中，我頓時覺得自己化身為武俠世界中尋寶的俠士。的確，我這次要尋找的寶藏放在世界范圍內，也稱得上是罕見寶貝，因為它儲存著地質時期的海量信息，可以還原人類誕生前的生命世界。從明永樂二年（1404年）建城開始，天津的城市史已有600多年。若放在漫長的地質年代中，600年不過是短暫的瞬息。大約19億到8億年前這段時期，今天津地區為海水所覆蓋。此后的7億多年里，海水屢次進退。約1億年前，經歷“燕山運動”后，今薊縣地區的地殼不斷隆起，形成了低山丘陵。

若將時光回溯至億萬年前，薊縣所在地剛剛隆升為陸地。近1萬年以來，燕山與華北平原地殼穩定后，天津地區的早期文明曙光出現在薊縣地區，而天津市區所在地則被大片沼澤覆蓋著，尚不適合人類居住。怪不得薊縣人常常自豪地說：“六百年歷史看天津，五千年文明在薊州。”億萬年過去了，海陸變遷和地質演化過程中到底留下過什么蛛絲馬跡？今天的地質專家，如何能夠窺探十多億年前的地質面貌？

我們向山溝深處走去。據說，那部神秘的“地質巨著”就藏在不起眼的溝壑之中。

巖石類型：花崗巖地質年代：距今約2億年

攝影/吳軍江

怪石林立的盤山：巖漿侵入留下的景觀杰作

從薊縣縣城向西走12公里，便可以看到拔地而起的盤山，從這里向北，便是綿延400多公里的燕山山脈。盤山整體海拔不高，但山石蜿蜒起伏，頗似騰云駕霧的蛟龍，所以得名。比起薊縣古老的沉積巖和變質巖，盤山上的花崗巖則年輕了許多。它是在距今約2億年前的中生代三疊紀，地下巖漿侵入到中新元古代地層中冷卻形成，而后經過一系列構造運動“拱出”地表。如今的盤山花崗巖退去了曾經的鋒芒，被風化剝蝕成為險峻的山嶺。冬季這里銀裝素裹，干枯的樹木靜靜等待著春季的萌芽。

跨10億年的“剖面”，袒露在大地上的“巖石史書”

20世紀30年代，薊縣（時屬河北省）北部山區還是一塊人煙稀少、草木叢生的處女地。那是一個冬天，三個與當地人穿著不同的年輕人來到這里，迅速打破了山區的寧靜。原來，他們是從北京來的地質學者，以北京大學地質系助教高振西為首。他們騎著幾頭毛驢走進了山谷，一路上走走停停，不時觀察著沿途的峭壁。在一個露出地面的石壁前，三人一邊拿著放大鏡觀察，一邊拿起鐵錘輕輕敲打。勘測一番之后，一種前所未有的興奮涌上他們的心頭。原來，這巖石便是他們苦苦尋找多年、形成于十多億年前的疊層石。他們趁熱打鐵，沿著山谷北行，發現這里有一條南北延伸、露出地表的巖層帶，后來被地質學家稱為“薊縣剖面”——它完整地呈現了中上元古界（注：元古界中晚期）時期的地層面貌，所以也稱“中上元古界剖面”。

其實，對標準地層或標準剖面概念，科班出身的我已爛熟于心，似乎不去現場也能輕易描述其重要意義。然而這一次，當我實地考察后，才真正感受到“剖面”更加驚人的一面—景兒峪、下馬嶺、洪水莊、霧迷山、高于莊、大紅峪、團山子、串嶺溝、常州溝、府君山……這些教科書上無比響亮的地層名竟一一出現在山村路口，并且早在國家地層命名前就已經出現在這里。僅幾十分鐘的車程，我們就似乎穿越了億萬年的時空隧道。顯然，前文所說那部神秘的“藏寶圖”，指的正是“薊縣剖面”。

對于地質學界來說，“薊縣剖面”的發現是極具轟動性的。它現在被視為“中上元古界的標準剖面”。也就是說，它是目前這一時期地層剖面中近乎完美的樣本。國土資源部天津地礦研究所的朱士興研究員評價說：“薊縣剖面幾乎是完美的，地層少有錯位，極少發生變質，是難得一見的好剖面。”

最初，我跟大多數人一樣，有這樣一個疑問：中上元古界地層很多地方都有，為何學者如此偏愛薊縣這個地方呢？理論上講，所有地下巖層均有可能產生剖面，但由于多種復雜因素，大多數地方的地層因地殼運動而失去了本來面目，而薊縣剖面基本保持著沉積時的模樣，幾乎沒有“失真”。

圖1攝影/吳軍江

微觀看地層：天工造就的象形世界

天津薊縣地層中遍布碳酸鹽巖，指示了洪荒時代的海陸演變，留下了許多精彩瞬間。4張微觀畫面展示了其中幾種有趣的巖石：由于花紋形狀奇特，它們分別形象地稱為虎斑巖（圖1）、姜狀灰巖（圖2）和臼齒巖（圖3、圖4，當地百姓俗稱“蝦米石”）。圖1中，一塊平坦的灰巖表面一個個突出的磨圓石塊，如同宮墻上的龍紋浮雕，實際上，它們并非粘在巖石表面的附著物，而是與巖石融為一體的，只是由于內部礦物成分不同，被風化的程度也有所不同。另外兩種巖石中形態各異的黑斑，其成因有兩種說法，有人認為黑色部分為生物有機質的遺跡，另一觀點則認為黑色部分是地層破裂后縫隙中填充的“泥晶脈”，很可能是古地震作用的結果。

圖2攝影/吳軍江

圖3攝影/吳軍江

圖4攝影/吳軍江

巖石類型：碳酸鹽巖地質年代：距今約13億—14億年

1984年，薊縣剖面所在地誕生了“中上元古界國家級自然保護區”。進入薊縣山區后，一路為我們講解的專家楊立公先生，是保護區管理處的負責人。這條長長的地層帶，被地質學家劃分為3個系、11個組、105層——這部“巨著”的系、組、層，恰似古典小說的章、回、節，地層中“章章”經典、“回回”精彩、“節節”生動。由于剖面十分完整，我們可以在地表輕易地看到10億年前，被時光洗禮過的巖石。

從縣城向北直到黃崖關腳下，兩邊出露地層的地質年代越來越久遠。透過車窗我們看到，很多地層因為后期的構造運動而發生明顯的褶曲，與水平面約呈大角度傾斜，深埋地下的部分也被“拉”出了地面。車到山路盡頭，停在了長城腳下的常州村。村口一處斷崖清晰地留有“元古界”與“太古界”界線。兩塊相距不到一米的巨石，年代跨越了7億年。所以，此處被楊先生形容為“一步跨越7億年”。

路上，我們遇到了許多前來游歷的人。來此登山的人，往往是奔著“薊縣剖面”而來。我在現場遇到三支考察隊，兩支來自地質院校，一支來自地礦企業。作為地質院校的畢業生，他們中的大多數人讀過李四光撰寫的《中國地質學》，該書對薊縣剖面的贊譽讓我印象深刻：“在歐亞大陸，同時代地層中薊縣剖面之佳，恐無出其右者。”地質圈里的人到這里來，就好比虔誠的信徒來膜拜心目的圣地。

常州溝組：“萬卷史書”長卷的第一頁

常州溝組是薊縣中下元古界中最古老的地層，距今約18億年。地層中顆粒粗大的礫巖和雜砂巖是古河流沉積的標志。這張手繪圖是將科學圖件經過藝術加工的產物，遠方是當我們站在薊縣的山上看到的崇山峻嶺，而山前宏大的地質剖面則展示了綿綿青山下古老巖石的質地與韻律，地層的疊覆與起伏。繪圖／劉震宇

從薊縣縣城到常州村，連綿起伏的丘陵中好似一排巨大的書柜，其中安放了跨越10億年歲月的沉積巖層；巖層則像魚鱗瓦脊那樣，重重疊疊地在大地上延伸，儼然一冊冊用巖石壘砌的典籍大作。數億年時光中，宛如典籍般羅列的地層經歷過各種劇烈演化，卻幾乎沒有改變容顏，或許就是為了有一天被人發現。巖石不能言，但它們一直在等待知音的到來。

朱士興國土資源部天津地質礦產研究所 研究員

薊縣地層表明，寒武紀前有更早的生命大爆發

天津薊縣出露的疊層石及其他微生物化石，就像一個個信息存儲器，通過上面的信息，我們推斷出了當時的海陸演化情景，甚至可以復原海盆的擴張及海水進退變化過程。當然，中新元古代的疊層石不僅在薊縣有發現，它們的身影遍及世界各地，但薊縣疊層石的保存完整度、圖案審美性等方面獨樹一幟。

此前的地質理論認為，距今10億到16億年前的中元古宙，正是古老的原核生物向真核生物過渡的重要演化時期，然而從目前的發現和研究來看，多細胞的古植物也已經大量出現，說明早在5億年前左右的寒武紀生命大爆發之前，地球就已經呈現出生命欣欣向榮的情景。也就是說，“前寒武紀”地球缺少生命跡象的傳統理論將面臨顛覆。

巖石類型：微生物疊層石地質年代：距今約13億—16億年

薊縣疊層石解開古老宇宙秘密的密鑰

疊層石是由藍藻等微生物的參與下形成的微生物巖（或稱生物沉積構造），是一種“準化石”，它的存在說明曾經有微生物的生命活動。“薊縣剖面”幾乎各個時期都有疊層石被發現，數量達數十種。圖中為柱狀疊層石的天然縱剖面和橫剖面，“疊層石柱”之間留有縫隙，曾被海水中的礦物充填。攝影/吳軍江

攝影/吳軍江

早期的古生物和巖層的共同作用，構成一幅幅蘊藏生機的圖案，令觀者真切感受到地質年代的生命律動。薊縣通往黃崖關長城的公路邊上，出現了幾座以疊層石工藝為主題的奇石館。這些“會記憶的石頭”的審美價值，漸漸地被民間藝人發掘出來。攝影／張博開

中國最美“疊層石”，還原生機盎然的“中元古界”

5億多年前，地質年代進入古生代的寒武紀，此后數百萬年里，包括現代生動物類群祖先在內的大量多細胞生物出現。長期以來，寒武紀之前的地層中幾乎找不到動物化石，所以這次生物演化事件被稱為“寒武紀生命大爆炸”。

寒武紀之前的40多億年，一度被認為是缺少生命的死寂時期，這段漫長歲月也被籠統地稱為“前寒武紀”。

科學家之所以得出上述結論，很大程度上是因為前寒武紀缺少化石發現，其巖石要么嚴重變質，要么被埋在海底地層中。這個時候，“薊縣剖面”的出現彌足珍貴—這里先后發現了距今14億至12億年的微生物群化石，距今8億至10億年的藻類化石。這些發現，逐漸改變了過去的固有認知。據中國地質調查局天津地礦研究所數據，薊縣剖面地層中發現的微生物群至少有16個屬、28個種。因此，地質環境專家張書義先生認為：“早在中上元古代，地球生物已經有了眾多家族，當時已經存在一個生機盎然的生命世界。”

巖層剖面中，破解生命密碼的重要鑰匙就是“疊層石”，它因為布滿層狀紋理或由層狀結構組成而得名，是寒武紀之前出現的生物化石，或“準生物化石”。薊縣剖面為中元古界的標準剖面，所以這里的疊層石幾乎是最完美的。正因為疊層石的品質出色，“標準剖面”更顯得名副其實。在薊縣鐵嶺溝、井兒峪山區，我看到了千姿百態的疊層石袒露在大地之上，清晰地顯露著浮雕般的圓弧或水波紋理。大學時，我曾在實驗室里見過許多疊層石，它們中的大多數要么發生了變質，要么被侵蝕損毀。在薊縣，我第一次見識了紋路如此清晰、完美的石頭。這些神奇的石頭，仿佛擁有特殊的魔法，一下子將我的思緒帶到10億至20億年前。

長期以來，地質學家在意的是疊層石的科研價值，所以無意間忽視了其審美價值。我在天津結識了一位叫吳軍江的攝影師。20世紀70年代，剛參加工作的老吳對家鄉北部山區的了解還非常粗淺。80年代，他不斷地跟地質專家打交道，方知這些不知名的小山中蘊藏著寶貝。他從事攝影創作30多年，多數作品均取材于此地。吳軍江的鏡頭將薊縣疊層石的視覺美呈現得淋漓盡致。以形狀而言，疊層石有的為錐形，有的呈柱狀，有的像一面石壁或一堵城墻。縱向窺視，石頭表面布滿條條石柱，很像古希臘神廟中的殘垣斷壁；橫向觀之，它們形成了一個個球形凸起，看起來像一大片起伏的山丘。這些狹小的空間包含著一個個大世界——因為，那里曾是早期生命的家園，那些微觀景色，是原核生物新陳代謝、生老病死過程中演奏的生命樂章。

朱士興研究員曾長期致力于破解疊層石的生態密碼。他說，那些相間分布的紋路就像樹木的年輪，對應著歲月更迭。他的團隊觀測發現，一組薊縣疊層石蘊藏著13億年前的季節變化等信息。這些信息證明，地球當時一年約546—588天、13—14個月——由疊層石破解出來的數據，跟天文觀測結果相差無幾。

巖石為何能孕育生命？不熟悉地質的人覺得不可思議。《西游記》講了一個石頭里蹦出猿猴的故事，薊縣疊層石則表明，早期生命形成與地殼運動、巖石演變密不可分，猿猴和人類的先祖最初還真離不開石頭。了解這些后，吳軍江對腳下這片大地更加敬畏。工作之余，他常常坐在疊層石面前沉思。“跟它們面對面，就相當于跟那個時代的地球對話。生命孕育之初，這里經歷過劇烈演變，現在卻是一副安詳寧靜的面孔。”在老吳眼中，疊層石是一種至美的雕塑藝術品，“這偉大的作品是大自然和早期生物用數億年之功塑造的，沒有哪位藝術家具備這種功底和想象力。”

遙想十多億年前，眼前這片山地還在茫茫大海之中，條條古河流從古大陸上奔流而來，河流所攜泥沙在淺海中沉積，慢慢形成了巖層。但是，這里并非荒蕪、死寂的天地，那些層疊的巖石中，頑強的生命正在悄悄地完成演化，并繁衍成早期的生命王國……

巖石類型：白云巖地質年代：距今15億年左右

紅白相間白云巖十多億年前海水進退的遺存

走在薊縣鄉間的路上，你會發現兩邊裸露的地層大都與地面呈大角度的傾斜，甚至近于直立，也讓我們感受到地球的巨大能量。這里曾發生多次的構造運動，形成若干條褶皺，而這段巖層正是一個背斜的南翼，因而出現了地層整體向西南方向傾斜的規律。地層中紫紅色與灰白色相間是楊莊組地層的典型特征，反映當時氧化、還原環境的變化，指示了無數次海水進退的旋回。而今這些被大地翻轉的巖層矗立在這荒野中，白雪的映襯下，顯得安詳和靜謐。攝影/吳軍江

常州溝口，“薊縣剖面”與萬里長城的交會之地

我站在薊縣剖面起點處舉目四望，幾座石英巖狀砂巖形成的山峰連成一道弧，環抱著元古界、太古界分界處的崖壁，一條清澈見底的溪水從山前潺潺流過。在楊立公先生指引下，我攀上附近一座山頭，望見了藍天下突兀聳立的天津市最高峰——海拔1078米的九山頂。清代，薊縣黃崖關附近的九龍山、八仙山均為清東陵風水禁地，曾被封禁了近300年，不允許民眾靠近。所以，這里至今從谷地到山峰，都密布著各種植被。深秋到了，山腳、山坡、山頂好似涂上了濃墨重彩，顯得如夢如幻。站在八仙山主峰南眺，唯見山巒疊嶂，將這些山峰串聯在一起的，正是24公里長的“薊縣剖面”巖層。

層林盡染的群峰之巔，綿延著60多公里的黃崖關長城。頗有意思的是，翻山越嶺的邊墻恰好橫跨了“薊縣剖面”這條地質長廊，下方露出的巖層距今有18億年。從地圖上看，薊縣剖面為南北向斜跨，長城則沿東西山脊線蛇行，二者組合在一起，就像一只展翅翱翔的鴻雁—常州溝組段的薊縣剖面是大雁的頭顱、軀干，兩側蜿蜒的長城則是大雁的翅膀。從明初誕生算起，黃崖關長城不過600多歲，而它身軀之下最“年輕”的地層恐怕也有10億多歲了。人類所謂的偉大工程，在大自然締造的“地質長城”面前，不過是個小小的角色。

晚上，我和朋友住在了長城腳下的農家院里。晚飯過后，長庚星（金星）從東面山頭爬了出來，閃著耀眼的白光；不久，“獵戶座”從東南天空出現。隨著夜幕拉下，密集的星斗布滿了天空。久居城市的我習慣了霓虹燈的光芒，很久沒有看到如此純凈的星空了。這里距大城市有100多公里，又有重重山嶺，遠處光污染被阻斷。隨著夜色漸深，一道閃著白光的銀河斜貫長空，高懸于山巔，并一直延伸到遠處烽火臺處。

夜空下的薊縣山區，天文、地質、人文，三種穿越時空的景觀互相交織著，也將“天、地、人”的關系巧妙地闡釋出來：地大于人、天高于地，天地之間，再美的人文景觀，也不過是滄海一粟。在這個寧靜的山區，看星空、登長城的同時，你可以在跨越10億年的地層中盡情暢游，散步間就可以感悟滄海桑田之變。看似悄無聲息的山林之下，地質演化仍在悄然進行。日出東方之后，“薊縣剖面”將會繼續開門納客，靜候那些絡繹不絕的地質“朝圣者”……

地理君

本文選編于《中國國家地理》2013年12月刊，撰文/上官千尋 攝影/吳軍江 等 責任編輯/馬子雷 荀新平。如果你喜歡這篇文章就請轉發到朋友圈吧！

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