华北克拉通的破坏对热河生物群的形成的影响

克拉通是地球表面上相对稳定的构造单元，它包括了地球最外层的地壳地幔顶部的一部分，总厚度大约为150公里至200公里，作为一个整体，“漂浮”在下伏的软流圈之上。就是这样厚厚的一层，温度低，密度小，浮力大，强度高，保证了克拉通在漫长的地质演化中保持稳定。地质上，华北克拉通的范围比地理上华北的范围要大不少，南部基本以秦岭-大别山为界，北部基本沿着内蒙古的南部边界，东部包括了辽宁和吉林南部、朝鲜。而西部，则到达了宁夏以西、内蒙古的阿拉善地区。

华北克拉通区域图

到底是什么原因导致了华北克拉通的破坏？它是以什么样的方式被破坏掉的？这个问题在今天仍旧没有得到十分完美的答案。

华北克拉通的破坏，首先是强烈的减薄，厚度由原来的200公里变成后来的60公里至80公里，一下子少了100多公里。一种解释是，这么一大块东西直接掉下去了，掉到了更深的地幔里面去了。另外一种解释是，从地幔更深层涌上来的富含流体的物质把原来的克拉通给改造了，一部分给侵蚀掉了。不管哪种解释，都和华北克拉通所处的地质构造背景直接相关。曾经的华北克拉通，是四面临海：北部是古亚洲洋，南部是古秦岭洋，西部是古祁连洋，而东部就是太平洋。随着时间的推移，古亚洲洋、秦岭洋和祁连洋都消失了。这些大洋板块都俯冲到了华北克拉通的下面及周围，这些消失的板块与华北克拉通的碰撞，会对它造成很大的震动。而太平洋板块的俯冲，可能影响更大。

大约在2亿年前左右，古太平洋开始向亚欧板块俯冲，这是对东亚地区构造环境持续影响至今的一个地质事件。那个时候，太平洋俯冲的位置比现在要靠近亚洲大陆，日本列岛尚未从亚欧板块分离出去，中国的东部直接暴露在俯冲活动影响的最前缘。当时整个中国东部，火山频发，地震众多，一如今天的日本。后来，日本海形成，俯冲前缘后撤，中国东部的地质活动才有所缓和。

　 正是由于以上原因，三叠纪至早中侏罗世时期，辽西及华北地区处于西伯利亚板块和华北板块的汇聚地带。碰撞与挤压控制着当时的地理地貌格局，软化的岩石圈将大量的热释放出来，形成大规模的火山活动。到了中晚侏罗世——白垩纪，西伯利亚板块和华北板块最终拼贴完成，但板块运动并没有停止，因此在大陆内部形成了规模宏大的造山带。与此同时，西太平洋板块开始向欧亚板块俯冲，软化的岩石再度冲破地表，形成一次次强烈的火山爆发。早白垩世的热河生物群就是在这样的背景下产生的。

热河生物群区域图

板块运动在造成火山喷发的同时，也在辽西地区形成了几个大的盆地。它们当时是一些淡水占据的湖泊，周围环绕着茂密的森林，构成了当时的主要景观。除此之外，高山、丘陵、沼泽等地貌分别孕育了不同的动植物群落。然而，当时火山喷发频繁，这些湖泊也成为热河生物的葬身之所——炽热的火山碎屑流从火山口喷涌出来，来不及逃跑的以恐龙为主的陆地生物被裹挟进来，它们中的少数则被赶进湖泊，无奈之下落入湖底；随之而来的大量火山灰也铺天盖地落入湖泊，它们搅浑了湖水，致使一些水生生物死亡；火山爆发在邻近地区产生高温，翼龙和鸟类纷纷向湖泊上方的低温地区逃散，而它们最终也逃不过硫化氢等有毒气体的荼毒，死亡后直接掉进湖泊。总之，这些沉入湖底的不幸儿，被湖泊中沉降的泥沙和落入湖泊的火山灰埋藏起来，从而形成了我们现今见到的热河生物群化石。有人将热河生物群称为“中生代的庞贝城”，这再形象不过了。

由于华北克拉通破坏所造成的古地质环境、气候和温度的变化也促使了热河生物群生物的演化和向外扩展与辐射，气候的变化带来了生物的演化和突变，所以通过对于热河生物群化石的观察，我们看到了许多物种演化的过渡状态。

热河生物群北票龙复原图

近日，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所周忠和、王敏与中国科学院地质与地球物理研究所孟庆任、朱日祥在PNAS发表一篇合作研究论文，“早白垩世热河生物群的时空演化对华北克拉通破坏的响应”（“Spatio-temporal evolution of the Jehol Biota: responses to the North China craton destruction in the Early Cretaceous”）。文章总结了早白垩世古生物学、地层学、年代学、盆地演化以及深部过程等方面的最新研究成果，恢复了热河生物群及相关陆相生物群的时空分布，探讨了生物群演化与华北克拉通破坏之间可能的内在联系。

该研究揭示了陆相生物群演化与区域构造活动的成因联系，为探索地球深部构造活动如何通过地表地质过程制约陆相生物群的演化提供了一个很好的实例。该研究得到国家自然科学基金委基础科学中心项目“克拉通破坏与陆地生物演化”的资助。