山東臨朐古生物地史學山旺實習基地建設探索與實踐

趙秀麗,李守軍,王平麗

(山東科技大學,山東青島 266510)

地質與礦產

山東臨朐古生物地史學山旺實習基地建設探索與實踐

趙秀麗,李守軍,王平麗

(山東科技大學,山東青島 266510)

為進一步深化教學改革,加強實踐教學,改善學生的知識結構,山東科技大學《古生物地史學》課程教研組充分利用山旺的地質資源優勢,在山東山旺國家地質公園建立教學實習基地,實習基地的建設可以使學生將古生物、地層、古地理、構造等知識融會貫通,鍛煉了學生分析問題、解決問題的實踐能力,從而也提高了教師的教學科研水平。

古生物;地史學;實習基地;探索與實踐;山旺;山東臨朐

1 山旺實習基地建設的意義

地學人才教育要適應科技國際化的發展趨勢,要培養出具有人文精神、科學精神、科學思維和具備參與國際科學競爭能力的人才,以服務于國家和社會。課程內容設計要與人才培養目標相一致,要重視基礎、開發能力。古生物地史學作為一門以發現為重要突破途徑的特殊學科,具有很強的實踐性,其各種學說、結論隨著新的發現不斷得到補充和修改,“方法重于結論”的教育理念在本課程知識傳授中體現得更為充分。因此古生物地史學課程體系近年來不斷改革[1-5],強化基本技能訓練、基礎知識教育和多學科知識的綜合運用,突出研究方法和研究思路教育,達到提高學生收集、獲取、分析、解決問題的能力,提高學生的實踐能力。

為進一步深化教育教學改革,貫徹新的教學理念,加強實踐教學,山東科技大學地質科學與工程學院古生物地史教研組通過考察,選擇在山東臨朐山旺國家地質公園建立古生物地史學實習基地,為學生提供一個穩定的參加校外實踐的場所,采取校內外相結合的教學方法,培養學生的創新能力、綜合能力,提高學生學習的主動性和能動性,有利于學生個性發展,有利于改善學生的知識結構。教學實習基地建設直接關系到實習教學的質量,對于高素質人才的實踐能力和創新、創業能力培養有著十分重要的作用。

2 山旺資源優勢和特點

山東臨朐山旺,早在1980年就由國務院批準成立了我國第一個國家級古生物化石自然保護區, 1999年又被國土資源部、國家環境保護總局明確為國家地質遺跡保護區,2001年國土資源部批準成立了國家地質公園。之所以選擇山旺作為古生物地史學教學實習基地,是因為山旺有其獨特的地質資源優勢和特點。為研究古生物、古火山、古氣候、古地理、沉積學、埋藏學、構造學等提供了豐富的材料。

2.1 優越的地理位置

山旺盆地位于山東省中部山區北緣,臨朐縣城NEE方向16 km處有公路相通。青島—泰安二級公路EW向由地質公園園區中部穿過,由省城濟南及泰安、東營、煙臺、威海、臨沂均有開往至公園的汽車,約2～3小時車程可達,交通十分便利(圖1)。

圖1 山旺地理位置圖

2.2 完整的地層剖面

山旺盆地地層區劃屬于華北地層區魯西地層分區的濰坊地層小區,發育新生代地層,是新近紀臨朐群典型發育區,巖性多樣而又具特色,由泥巖、黏土巖、砂巖、炭質頁巖、硅藻土頁巖、泥灰巖及火山噴發形成的玄武巖等組成,其中的山旺組硅藻土頁巖含有極其豐富的多門類化石,被譽為“萬卷書”,現將臨朐群各組分述如下[6]:

(1)牛山組:位于山旺組之下,主要發育于臨朐牛山、鵓鴿山,安丘留山、大安山、城頂山及沂水太平頂、龍山等地,巖性主要為褐灰、灰黑色氣孔狀玄武巖與灰黑色橄欖玄武巖互層,夾棕灰、灰白色砂礫巖、礫巖。夾層中產腹足類、雙殼類及介形類化石。堿性橄欖玄武巖、碧玄巖的 K-A r同位素地質年齡為10.64～18.87 Ma,平均值一般為14 M a,等時年齡為18.18 Ma,屬中新世早期。

(2)山旺組:為由砂礫巖、硅藻土頁巖、油頁巖夾玄武巖組成,山旺組厚22～106m。硅藻頁巖厚度7～27m。山旺組由于保存有精美良好而又極為豐富的動植物化石而聞名中外,有“化石寶庫”之稱。據《臨朐續志》卷二十一至二十三載:“堯山東麓有巨澗,澗邊露出礦物,其質非石非土,平整潔白,層層成片,揭視之,內有黑色花紋,蟲者、魚者、鳥者、獸者……花卉者不一其狀,俗稱萬卷書,唯干則碎裂,不能久存”。這非土非石的礦物,即硅藻頁巖(亦稱矽藻土、硅藻土)。硅藻頁巖質地細膩,顏色灰白,層理極為發育和豐富,分層很薄,1 cm厚的硅藻土竟達四五十層之多。這些硅藻頁巖就位于山旺組下部。

(3)堯山組:覆蓋于山旺組之上的一套基性玄武巖。該組分布于山旺小堯山、堯山及臨朐牛山、蒼山,昌樂方山、豹山、北巖,安丘留山、大安山,沂水龍山等地。多出露于山頂,巖層呈水平或近水平狀。由黑褐色厚層玄武巖、粗粒堿性橄欖玄武巖、橄欖鈦輝玄武巖及少量輝綠巖組成,無沉積夾層,厚80 m。其下與山旺組以玄武質砂礫巖分界。

該組的 K-A r同位素年齡值為4.34 Ma,地質時代屬上新世。據古地磁資料,堯山組的玄武巖全屬正向,與其下的山旺組、牛山組不同,古緯度為46°,較山旺組、牛山組(平均為25°)明顯偏高。所以,堯山組玄武巖與山旺組玄武巖不是同期次活動的產物。

2.3 豐富的古生物化石

山旺組地層在國內外具有重要的對比意義,其化石已成為國際上新近紀建階的重要生物依據[7]。這個面積不足1 km2的小盆地,保存了十多個門類的500多種化石,尤其是脊椎動物化石,以中部硅藻土層賦存的最多。故山旺盆地又有“化石寶庫”之稱。哺乳類有近無角犀,柄杯鹿,皇冠鹿,孔氏犬熊,意外山旺蝙蝠,山東硅藻鼠,三角原古鹿等。現生哺乳動物基本格局距今約2 000萬年前才形成,山旺動物群形成于約1 800萬年前,對研究現生哺乳動物起源、演化有重要意義。中國第一只完整的鳥化石山旺山東鳥就產自山旺,其他的有硅藻中華河鴨,碩大臨朐鳥,秀麗楊氏鳥,齊魯楊氏鳥,是中國目前保存完整鳥化石最豐富的產地。爬行類有硅藻中新蛇。兩棲類有臨朐蟾蜍,玄武蛙等。山旺的魚類化石具有顯著的區域性,主要包括鯉科、鰍科等。昆蟲化石種類豐富,有的甚至保留有絢麗的色彩,主要有膜翅目蟻類、鞘翅目步甲類、雙翅目的毛蚊等。硅藻植物群共有15個屬,95種和變種,約有85%的屬種是生活至今的種類,15%的絕滅種或是山旺湖特有種。有深水型,也有巖岸底棲型,顯示其沉積環境是一個較典型的淡水淺水湖,范圍不大,水體穩定,為富營養型。

山旺植物群包括苔蘚、蕨類、裸子植物及雙子葉植物,有典型的溫帶植物如樺木科、薔薇科、豆科、榆科、槭樹科、楊柳科等,還有一些熱帶、亞熱帶常綠及落葉闊葉樹種,如樟屬、榕屬、無患子屬、山核桃屬、楓香屬、金縷梅屬、皂莢屬、木姜子屬、山胡椒屬等。山旺組中含有豐富的孢粉化石,孢粉組合以被子植物占絕對優勢(占總含量的79%～98%),并以喜溫暖的闊葉樹種花粉占優勢為特點。其中山毛櫸科的櫟屬可達孢粉總數的37%,樺科為36%(其中鵝耳櫪屬達25.9%),榆科達28.2%(榆屬和櫸屬占21%),胡桃科為24%(山核桃屬占12.1%),松柏類植物的花粉少,總共只占20.5%～23%。蕨類孢子偶然出現。

山旺地層古生物遺跡具有不可替代和重要科學價值,對于追溯地質歷史、研究地球,尤其是新近紀古生物群、古環境、生物演化及地層對比等都具有世界性的意義,同時還具有較高的觀賞和收藏價值[8]。

2.4 壯觀的古瑪爾湖和火山口地貌

山旺盆地靠近郯廬斷裂帶,位于歐亞板塊的東緣,東北部為美洲板塊,東臨太平洋板塊,西北部為阿爾卑斯板塊,西南及南部為印度板塊。從漸新世以來環亞洲大陸周邊的板塊體制發生了許多新的改變,其中由于太平洋板塊向西俯沖,形成了復雜的島弧—弧后盆地帶。歐亞板塊東緣出現許多張裂帶,在張裂帶內巖漿活動十分活躍,形成不同巖漿序列的多期性幕次性噴發。郯廬斷裂帶也是一個新生代以前就已存在的拉張帶,新生代時又活動。硅藻頁巖沉積的山旺湖有的學者認為是玄武巖巖漿噴發后形成的古火山口湖——瑪爾湖。玄武巖漿噴發形成的火山口是山旺著名的景觀,昌樂縣城南有100多處古火山口,火山大噴發給這里帶來了寶貴的財富,不可再生資源藍寶石,其中喬官、北巖、方山一帶的火山口由于藍寶石等礦產的開采,火山口暴露較好,蔚為壯觀。

山旺組沉積之前,山旺一帶處于地殼運動活躍階段,形成了大規模火山噴發,火山噴發的間歇火山口就成了山旺湖的雛形。山旺湖形成的初期,沉積形成的地層主要由一套粗碎屑的砂泥巖組成,夾數層薄層黑灰色泥巖及灰白色硅藻土。山旺湖發展的全盛時期,該階段沉積形成了山旺組地層的主體,一般厚度大而穩定,由一套細的灰白色硅藻土和雜色泥巖、頁巖等典型的湖相沉積地層組成,因而該階段湖盆面積最大,氣候溫暖濕潤,在湖岸的四周平原上形成了一片片落葉闊葉混交林。針葉闊葉落葉混交林,在湖岸淺水地帶開始繁盛一些水生草本植物,在湖中尚有一些菱科植物生長。

山旺湖衰亡階段,火山再次噴發,使湖泊面積大大縮小,湖水變淺,局部出現了沼澤。所以沉積巖層主要巖性為黑色炭質頁巖及雜色泥巖,反映了湖泊沼澤相的沉積類型。

3 實習基地實習內容的確定與路線選擇

為了讓學生對古生物地史學課程的基本內容掌握得更加全面和靈活,對山旺實習基地主要安排的實習內容有觀察中新統牛山組、山旺組、堯山組地層層序、巖性特征、含礦性;觀察古生物化石及其與圍巖之間接觸關系;采集古生物化石標本,并熟悉野外古生物化石研究方法,進行初步鑒定;對實習區巖相、古地理環境和古氣候進行初步分析;參觀實習基地區域地質構造,了解郯廬斷裂帶的構造背景及演化過程。根據所確定的實習內容,選擇了2條實習路線。

3.1 山旺國家地質公園地層剖面觀測路線

山旺國家地質公園地層剖面設置的5條地層剖面。分別是:

(1)解家河南剖面(Ⅰ號剖面):生物化石組合帶地層剖面,位于解家河盆地山旺組3號采坑西山坡, NE 15°方向展布,長300 m,寬50 m。主要展現山旺組最重要的富生物化石層位層序及生物化石賦存分布特征,提高中新世山旺組的地層、生物及其與環境之間的高分辨率的研究。

(2)小山旺南東剖面(Ⅱ號剖面):層型剖面,位于小山旺南東,NW 310°方向展布,長約350m,寬5 m,為臨朐群山旺組層型剖面,展現了山旺盆地邊緣—中心巖層層序所反映的相變特征,及山旺組與牛山組的接觸界面特征。

(3)角燕山剖面(Ⅲ號剖面):層型剖面,位于角燕山東北坡,SW 230°方向展布,長約200 m,寬5 m,展現山旺組層序及所夾同沉積火山巖—玄武巖的特征。

(4)黃山剖面(Ⅳ號剖面):層型剖面,位于黃山東,長約410 m,SE 140°方向展布,寬5 m,為堯山組火山巖層型剖面,同時展現了與火山巖有關的巖組構造特征及現象,氣孔杏仁構造,深源包體,巨晶,紅頂綠底現象等。

(5)堯山東剖面(Ⅴ號剖面):火山巖景觀剖面,位于堯山東,長約300m,寬15m,近SN向展布,主要展現堯山組火山巖中柱狀節理構造及熔巖流動特征,巖石宏觀似竹林排立,參差簇擁,直指藍天的壯觀景象。

3.2 山旺古生物化石博物館參觀實習路線

博物館位于臨朐縣城,距“化石寶庫”——山旺化石產地僅20 km。該館1980年經山東省人民政府編制委員公布成立。始建于1982年,1985年第一期工程竣工。目前除主要展示山旺化石外,還辟有文物、石佛、書畫精品和奇石精品展廳及石刻長廊。學生通過參觀館內所展示的大量的標本實物及資料圖片,會更全面地掌握山旺國家地質公園的地質資源概況。

4 實習基地建設效果總體評價

(1)提高實習基地的經濟效益,擴大知名度和利用率。山東科技大學現每年招收地質工程、資源勘查、水文、物探專業學生200～300人,如果都能到實習基地去實習,將進一步提高山旺國家地質公園的社會經濟效益以及在全國乃至世界的知名度。

(2)深化教學改革,加強實踐教學。古生物地史學是一門實踐性很強的科學,傳統教學方法往往注重課堂講授,因此學生感到很多內容都很抽象,比較枯燥,難以記憶。通過在實習基地的實踐活動,學生可以學以致用,增加動手、動腦的機會,將古生物、地層劃分與對比、古地理和古構造的基本理論、方法、技能用以觀察解釋豐富多樣的野外地質現象和解決實際問題,將各方面知識和實際聯系起來,融會貫通,使學生的綜合素質明顯提高。

(3)實踐證明,實習基地的建設開闊了教師的視野和知識面,增加了教師與學生之間接觸和交流的機會,及時發現教學中出現的問題并及時進行解決;實習基地豐富的地質資源為教師提供了科學研究的素材,使教學和科研相互促進,如帶領學生采集孢粉樣品,在學院孢粉實驗室讓學生自己動手分析,鏡下觀察孢粉形態,并進行鑒定,通過孢粉植物群分析山旺古環境和古氣候。

總之,山旺實習基地的建立和建設會極大地促進古生物地史學課程教學與實踐改革,促進科研與教學共同發展,是培養高素質綜合型人才的需要,對推進地質公園建設具有重要意義,也能充分發揮地方地學資源的優勢,帶動地方經濟發展,因此這是順應時代發展的舉措。

[1] 龔淑云.《古生物地史學》課程教學改革的思考[J].中國地質教育,2000,(3):28-29.

[2] 孫柏年,閻德飛,解三平,馬錦龍.《古生物地史學》精品課程的建設與實踐[J].高等理科教育,2007,(5):36-38.

[3] 肖松.《古生物地史學》教改嘗試[J].重慶石油高等專科學校學報,2002,(4):48-49.

[4] 張云翔,崔智林,符俊輝.認清學科發展趨勢探索古生物學課程改革[J].高等理科教育,2004,(1):73-76.

[5] 張云翔,符俊輝,崔智林.建立《古生物學》課程新體系的思考[J].中國地質教育,2000,(4):47-48.

[6] 山東省地質礦產局.山東省區域地質志[M].北京:地質出版社,1991:209-214.

[7] 孫博.山旺古生物圖鑒[M].北京:科學出版社,1995:1-55.

[8] 王宗花,張魯府,陳華.山旺國家地質公園地學特色與現狀[J].山東國土資源,2006,26(4):29-31.

Study and Practice on Establishing Shanwang Practice Base Paleontology and Historical Geology in Linqu of Shandong Province

ZHAO Xiuli,L IShoujun,WANG Pingli
(Shandong University of Science and Technology,Shandong Qingdao 266510,China)

In order to deepen the educational reform,strengthen teaching p ractice,and imp rove student’s know ledge f ramework,by fully using geological advantages of Shanwang area,"Paleontology and geochronic geology"Teaching and Research Group of Shandong Scientific and Technology University built a teaching p ractice base in Shanwang National Geological Park.It w ill help students know mo re about paleontology,stratigraphy,topography and ancient structures,train the students to analyze and solve p roblem s,and imp rove the teaching level.

Paleontology;historical geology;p ractice base;research and p ractice;Shanwang;Linqu in Shandong p rovince

book=16,ebook=195

Q911.6;Q915.2

A

2010-03-08;

2010-05-05;編輯:程光鎖

山東省高校沉積成礦作用與沉積礦產重點實驗室(DMSM 200805)。

趙秀麗(1968—),女,山東單縣人,副教授,主要從事古生物學與地層學方面的教學與研究工作;E-mail:snow xiuli@sohu.com。