没有变成煤的远古森林，最终去了哪里？_风闻

出处 | 物种日历（GuokrPac）

作者 | 钟蜀黍

大雨中，一群扁肯氏兽（Placerias）从河岸边的南洋杉森林里缓缓走了出来，身体触过那些柔软低垂的树枝。

左一就是扁肯氏兽 Placerias hesternus。硅化森林国家公园游客中心的小型博物馆Rainbow Museum里，陈列了很多硅化森林同地层的动物化石；图中这3种看上去像恐龙，其实都不是，它们比多数恐龙要早得多。扁肯氏兽属于兽孔目，和哺乳动物关系更近；中间的是主龙类-伪鳄类下的掠食者后鳄龙 Postosuchus kirkpatricki，最右则是植食性的链鳄 Desmatosuchus | 钟蜀黍

这些河马大小的动物小心翼翼地踱过河滩觅食。这片低地河滩沼泽长满了它们喜欢的蕨类植物——靠近森林边缘还有许多硕大的木贼类，但木贼类的茎充塞着粗糙的硅质，令它们难以下咽。扁肯氏兽用龟一样的喙状嘴撕下蕨类的大片复叶，然后警觉地抬头咀嚼。这片河中长期游弋着体长10米、令它们胆寒的凿齿鳄（Smilosuchus），它们是晚三叠纪沼泽中的恐怖掠食者。

这个头骨就来自于凿齿鳄属；虽然长得像鳄鱼，但属于植龙目的掠食者，和鳄鱼关系很远 | 钟蜀黍

但骤然间，浑浊的河水漫过了扁肯氏兽眼前的一大丛蕨类，大树被连根拔起的声音由远及近，大风呼啸着掠过河岸森林的每一棵树——还未等扁肯氏兽发出哀鸣，暴雨引发的洪水漫天而来，沼泽仿佛整个被掀翻，每一头凿齿鳄和扁肯氏兽都被挟裹在树木和泥浆中翻滚，再无法发出一点声音。

数月之后，洪水才缓缓退去。除了部分露在泥浆上的树梢，厚厚一层泥浆埋葬了这小片沼泽大部分的生命。

世界远非今天的样貌  

这是发生在2.25亿年前三叠纪晚期诺利期的一场小规模洪灾。距离二叠纪末大灭绝——地球多细胞生命历史上最大规模的灭绝事件，已经过去了两千多万年，生命早已重新蓬勃繁荣。动物和植物早在两亿年前就已登上陆地，有些植物演化出了能用于输导和支撑的木质素，它们更是以前所未有的速度向着内陆进发。石炭纪时壮观的石松类木贼类雨林，早已在8000万年前崩溃式微，海岸森林遍布着的是今天裸子植物的远古亲戚，长着类似于苏铁、银杏、南洋杉、松柏类的样貌，有花被子植物则还难觅踪迹。

三叠纪晚期的沼泽森林想象图 | Blue Mesa Room, Rainbow Forest Museu / NPS

在这一时间点，整个世界还远非今天的样貌。

我们脚下的地壳并非铁板一块，大的陆块在地质史上分分合合，在3亿多年前的古生代晚期，地球上曾重新形成过一块超级大陆，被称为“盘古大陆（Pangea）”。“Pangea”这个名字正是提出大陆漂移学说的阿尔弗雷德·魏格纳所创造的，来自于“pan（全部）”和“gaea”的组合，后者所指是“大地之母盖亚”。

大约2亿年前的盘古大陆 | Fama Clamosa / Wikimedia Commons

这场洪灾发生的地点，在今天位于美国西部内陆的亚利桑那州，但在2.25亿年前，这里却正处热带，在盘古大陆的西南海岸，正对着古太平洋的前身、地球上曾有过的最广阔海洋之一——泛大洋（Panthalassa）。

巨大的海陆热力差异，让三叠纪时的亚利桑那州长期降雨频繁。热带的降水滋养了一大片沼泽森林和动物群，却又时时以洪水摧毁它们，这在地层上留下了显著的印记：洪水不断携裹着泥浆、碎屑和被葬送的生命，沉积于低洼盆地；数百万年后，今天所发现的沉积层最厚处竟超过了500米。除去洪灾，大规模的火山活动也不罕见，沼泽森林就常在洪灾泥浆和火山灰的夹缝中繁荣茂盛着。

掩埋古代森林的可能是一次泥石流或者一次火山喷发，后续经过数亿年的沉积，再因地质抬升，被风和水流侵蚀重新暴露在地表，同样的作用也形成了彩虹般的地层结构，日落和傍晚的风暴给彩虹般的地层更披上了变化莫测的色彩 | 钟蜀黍

但是，那些被埋葬的生命并没有彻底消失，另一场奇观在细微处继续进行，这也是我们今天得以一窥三叠纪末北美大陆上生命样貌的原因。

偷梁换柱的微观奇迹 

被泥浆和火山灰围裹的大树，与空气彻底隔绝；充沛的降水填塞了木质，形成了缺氧的环境。这使得分解木质的真菌难以生存，进一步放慢了降解速度。溶解在水中极微量的硅酸，在漫长的时间里，通过氢键与木质素分子结合，逐渐再次以结晶或无定形沉积在木质周围，如同倒模一样完整复刻了木质的形态。而木质本身在漫长时间里碎裂、降解。

悄无声息中，二氧化硅矿物的各种形态如石英、蛋白石等完全取代了木质，偶尔也有别的杂质混入，形成了类似玛瑙一样的矿物，而木质的形态却在这场微观的偷梁换柱中保留下来。它们形成了树木的形态化石，也就是硅化木。在近似的作用下，部分动物遗骸的结构也被矿物所替代、保存，成为化石。

硅化森林的硅化木大部分来自已灭绝的裸子植物如 Araucarioxylon arizonicum，形态和今天的南洋杉相似 | 钟蜀黍

一些断面显出玛瑙和蛋白石的虹彩 | 钟蜀黍

在数百万年的时间里，洪水冲来的沉积物一层层覆盖在这里。这些沉积物成分和质地不一，比如石英砂砾、含钙的白垩土、氧化的含铁的红壤……它们像书页一样沉淀下来。如果地质长期稳定，下层沉积物受到上层的重压，它们会成为沉积岩。而辽阔无伦的盘古大陆，从1亿8千万年前的侏罗纪，开始了距今最后的一次分裂解体，北美大陆也被板块运动推离了热带。

在上亿年之后，在太平洋板块的挤压下，这一大区域从浅海开始抬升，从6000万年前一直到今天，部分区域海拔甚至超过3000米——这就是现在的科罗拉多高原，原有的沼泽彻底消失，湿润的海岸变成了干旱的内陆。

硅化木长度可以到30-40米，直径多在1米以上，遍地都是 | 钟蜀黍

这个过程中，原先尚未稳固的的沉积带，被流水和大风所侵蚀风化，形成了千沟万壑和多彩的土丘。那些美丽的硅化木和动物化石也重新暴露在荒野，被数千年前才到达这里的人类所发现。

森林被埋葬的过程在全球各地多个地质时期都发生过。今天从北美的荒漠到中欧的平原，从新疆的准噶尔盆地到非洲马达加斯加的海岸，硅化木在几乎每个大洲都有出土发现；所在的地层，从3亿多年前的古生代二叠纪，到距今200万年前的新生代晚第三纪。洪水和火山的快速掩埋与硅质丰富的水体，创造了这一迥然不同于成煤和被真菌分解的过程，给了死亡森林以另一种生机。深圳仙湖植物园有一片“化石森林”，就收集了来自国内辽宁、新疆、内蒙古乃至北美的硅化木，足以让市民在参观时冥想山海剧变。

这些硅化木上常覆盖着明黄色的地衣，这些地衣会分泌一些有机酸如草酸，可以更强烈地侵蚀岩石——这片森林最后的遗迹也将无法逃脱风化作用，成为土壤，最终回归于地球的物质循环之中 | 钟蜀黍

当我驱车开过科罗拉多高原，这里已经满目是岩石和荒漠。**如果没有这些硅化木和壮观的沉积层，谁会知道这里曾经是连绵的针叶森林呢？**谁会知道一群扁肯氏兽的命运？

在森林的遗迹里行走，我看到那些玉石般的森林碎片上长着一些多刺的植物，开着鲜黄色的花，大概是仙人掌科御镜属的多刺御镜（Opuntia polyacantha），它们多汁的茎和尖硬的长刺适应于干旱气候，还有一些麻黄、蔷薇科的羚梅属（Purshia）…… 这些植物的祖先，抵达这里的时间不会超过1000万年。在三叠纪的沼泽森林消失两亿年后，这片土地上的生命又换了一副样貌。

死于三叠纪的硅化木化石边，开出了仙人掌和羚梅的花，植被已经完全改变 | 钟蜀黍

在这片曾经的森林边，我禁不住想象：如果东晋时代的先民看到过这样的荒野和“硅化森林”，不知道除了“沧海桑田”还会发明些别的什么成语？地质历史的辽阔要用狂野的想象去驰骋，初次遇见硅化木的人们，是否也曾经陷入虚无与困惑？

但当我见到那些石头上的岩画，我相信这些故事早已在上万年前，装点了人类的梦境。

北美原住民留在硅化森林国家公园里的岩画 | VIP Stuart Holmes / NPS