武漢市古生物化石資源特征與保護開發建議

苑金玲， 李 琦， 王 鏑， 趙 璧， 劉述德， 周冰洋， 劉漢生， 劉鴻飛

(1.湖北省地質科學研究院，湖北 武漢 430034; 2.湖北省自然資源廳，湖北 武漢 430071)

古生物化石是指地質歷史時期形成并賦存于地層中的動物和植物的實體化石及其遺跡化石，是地球發展歷史的見證，是研究生物演化、古生態、古地理、古環境等的科學依據[1-2]。中國高度重視古生物化石的保護和管理，2010年頒布了《古生物化石保護條例》(國務院令第580號)，并陸續建成了一批以古生物化石為特色的自然保護區、地質公園、國家級古生物化石產地、地質文化村、研學旅行路線[3-4]，它們成為獨特的地質旅游資源，在講好地球故事、傳播地球科學知識中扮演著重要角色，在促進地方經濟社會發展、生態文明建設、美麗鄉村建設中發揮著重要作用。

武漢是中國中部中心城市，也是長江流域經濟帶重要的特大型城市，在經濟、科技、商貿、文化等領域具有重大戰略地位。區內含有魚化石群、化石木群、古人類等豐富的古生物化石資源[5-7]，它們見證了武漢市滄海桑田的歷史變遷，具有重要的地質文化內涵，在促進武漢城市建設和增強武漢自然文化魅力等方面具有重要意義。這些寶貴的古生物化石能在城市建設高速發展的現代化進程中保留下來實屬難得，應該給予高度重視并合理的保護與開發。本文首次對武漢市古生物化石資源進行系統地梳理，基本查明古生物化石資源類型、分布、賦存地層及現狀，全面分析它們的科學研究、科學普及價值，并以古生物化石保護為前提，對武漢市古生物化石資源的開發提出建議，為武漢市古生物化石資源保護與開發提供參考。

1 武漢市古生物化石調查研究的歷史

有關武漢市古生物化石調查研究可追溯至20世紀40年代，最早由高振西等人在武昌蛇山發現了魚化石[8]。1957年，潘江[8]正式將武漢魚化石命名為中華棘魚，其代表了湖北脊椎動物化石研究乃至中國志留紀魚化石研究的開始。之后30年，又相繼在鳳凰山、鍋頂山等地發現更多的古生物化石標本[9-12]，其中鍋頂山漢陽魚動物群的發現[10]，對學界將魚類出現時代推前至志留紀有著重要的作用。1983年，陳公信[7]對新洲舊街發現的龜化石進行了研究，其填補了湖北龜鱉類化石的空白。1984年，齊國凡等人在新洲陽邏一帶發現化石木群[6]，隨后20多年里，學者們對陽邏地區的化石木群開展了分類學、地層學、年代學等方面的研究[13-15]，填補了中國新生代被子植物化石木群的空白,為長江中下游地質、地理、古氣候、古環境等方面研究提供了新材料。1997年，毛湊元在紗帽山發現一件完整的人類頭蓋骨化石，經中國科學院多位專家鑒定，命名為“漢陽人”，這是在湖北省首次發現的更新世晚期人類頭骨化石[16-17]。近年來，縱瑞文等人在武漢鍋頂山、鐵箕山、梨山、古姆山等多地發現豐富的魚類、三葉蟲、腕足、珊瑚等化石標本，尤其是在魚化石分類學研究方面增添了武漢魚化石新類型，在志留系地層劃分對比方面提出了新見解[5，18-21]。這些古生物化石調查研究成果不斷增加武漢化石新材料，刷新著化石研究的新認識。

2 武漢古生物化石資源特征

通過系統收集整理前人資料，結合實地調查，共篩選出武漢市古生物化石產地19處(表1)，并對其進行歸納分析，將武漢市古生物化石資源特征概括為以下兩個方面。

表1 武漢市古生物化石產地一覽表

2.1 化石產地受地形控制，空間分布規律明顯

武漢市位于鄂東北大別山和鄂東南幕阜山之間，處于江漢平原的東部，整體地形為北高南低，以山丘和平原相間的波狀起伏地形為主。市內低山、丘陵達466座，它們大致為EW走向，形成南北兩列山丘。北列自西向東為吳家山、扁擔山、仙女山、鍋頂山、龜山、蛇山、洪山、珞珈山、南望山、喻家山、馬鞍山、九峰山、長嶺山、古姆山等，南列自西向東為九真山、伏牛山、軍山、八分山、花山、龍泉山等。南北兩列山丘形成了武漢城市的地理骨架和脈絡，在武漢城市文明發展演化歷程中發揮著重要支撐作用。武漢市古生物化石主要賦存于志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、侏羅系地層中，這些地層沿近EW走向的南北兩列山丘呈帶狀展布。因此，武漢市化石產地受地形及地層分布控制，空間分布規律明顯，構成武漢獨特的化石風景線(圖1)。

圖1 武漢市化石產地分布圖

2.2 化石資源豐富，保護開發價值高

武漢市古生物化石資源豐富，從化石類型看，主要包括古植物、魚類、爬行類、古人類、遺跡化石以及以三葉蟲、腕足、雙殼、腹足、珊瑚、苔蘚蟲為代表的無脊椎動物化石等十多個門類；從年代來看，發現的化石時代有志留紀、泥盆紀、二疊紀、侏羅紀、古近紀、第四紀，以志留系化石群、陽邏化石木群最為典型，化石保存完整、密度大、豐度高。

按照《古生物化石產地調查技術要求(征求意見稿)》(內部資料)中化石產地評價定級標準，以科學性、稀有性、完整性、保存程度、可保護性五方面為評價因子，將化石產地分為Ⅰ級(世界級)、Ⅱ級(國家級)、Ⅲ級(省級)及Ⅳ級(省級以下)四個等級。通過綜合分析，武漢市19處化石產地劃分為Ⅱ級(國家級)4處、Ⅲ級(省級)5處、Ⅳ級(省級以下)10處。其中鍋頂山、古姆山、黃金塘是漢陽魚、中華棘魚、洪山魚、江夏魚的首發地和命名地，共計發現魚化石6屬12種，在全國甚至世界早期魚類演化研究領域具有深遠的影響，且化石豐度高、可保護性強，是國內少有的志留系魚化石產地，為Ⅱ級化石產地；陽邏發現化石木200余件，填補了中國新生代被子植物化石群研究的空白，對長江中下游古地理、古氣候、古環境演化研究具有重要作用，科研、科普價值高，化石數量大、類型多、保存完整、可保護性高，是國內較為少見的木化石產地，定為Ⅱ級化石產地；伏牛山、鐵箕山、梨山產無脊椎及魚類化石，尤其是無脊椎動物化石豐度高、規模大，具有區域地層對比意義，但保存不夠完整，可保護性差，具有一定的科普價值，為Ⅲ級化石產地；新洲舊街、紗帽山分別是新洲安徽龜、“漢陽人”的發現地，在省內龜鱉類及古人類研究中具有重要意義，化石相對完整，但考慮到化石產出的地層、環境信息缺失，定為Ⅲ級化石產地；其他化石產地產出的是一般保護化石，化石豐度相對較低，保存的完整性一般，但能反映武漢市的地質事件和主要古生物化石產地特征，具有一定的科研潛力及科普價值，為Ⅳ級化石產地。

3 武漢典型古生物化石概述

目前古生物化石的開發利用價值還處于初始階段，社會公眾對化石的認知更多的還是其科學研究價值及科普價值。下面主要介紹武漢市重點古生物化石及化石群，概括典型古生物化石特征，總結其科研、科普意義，從而為武漢市古生物化石保護開發提供思路。

3.1 武漢魚化石群

武漢魚化石主要產于鍋頂山、蛇山、鳳凰山一帶，且距今4.3億年左右的志留系蘭多維列統墳頭組黃綠色粉砂巖中。20世紀50—90年代，潘江等人對武漢魚化石進行了研究和報道[10-12,22-23]，新建了無頜魚類漢陽魚屬鍋頂山漢陽魚、鍋頂山漢陽魚相似種，有頜魚類中華棘魚屬三角形中華棘魚、畈村中華棘魚、武昌中華棘魚和新中華棘魚屬平刺新中華棘魚，其中中華棘魚的發現被認為是中國早期脊椎動物化石研究的開始[24]。鍋頂山漢陽魚作為當時最古老的脊椎動物化石，對將“魚類時代”推前至志留紀有著重要作用。近年來，縱瑞文等人在鐵箕山、梨山、黃金塘、古姆山更多區域發現巴楚塔里木棘魚、山門始中華棘魚等魚類化石，建立了洪山魚屬意外洪山魚種和江夏魚屬后刺江夏魚新屬種，不斷擴大著魚類化石新類型[5,18-21]。武漢魚化石群的科研和科普意義可概況為三個方面：①到目前為止武漢地區發現無頜魚、有頜魚共計6屬12種(圖2-a)，是研究中國魚類化石的重要地區，在魚類分化、硬骨魚類的起源等研究中具有重要意義；②魚類化石的新發現為湖北志留系地層重新劃分及比對提供了新證據；③魚類化石及伴生化石的發現，對研究志留紀時期生物事件及講述武漢地區滄海桑田的地質歷史巨變提供了證據。

a.武漢魚化石群[5]；b.志留系無脊椎動物化石[21]；c.二疊系腕足化石；d.陽邏化石木；e.“漢陽人”化石；f.新洲安徽龜化石[7]

3.2 武漢志留系墳頭組化石群

武漢志留系主要呈近EW走向分布于米糧山、洪山、喻家山、螞蟻峰及磨山一帶，上志留統地層缺失，地表出露地層為中志留統墳頭組[21,25-26]，僅在武漢東部梨山、古姆山、官塘井一帶出露下部清水組地層[18]。在墳頭組地層中可見三葉蟲、腕足、雙殼、頭足、腹足、棘皮、珊瑚、苔蘚蟲、喙殼、板足鱟、魚類、遺跡等多門類化石(圖2-b、圖2-c)[18，20-21，27]，尤其是鐵箕山、伏牛山化石類型多樣、數量豐富、規模較大、交通便利，是武漢市民熱衷的“尋寶”之地。其地學科普意義在于三個方面：①普及古生物化石相關的科學文化知識，了解化石文化；②講述三葉蟲、腕足、雙殼、頭足、腹足、棘皮等化石的特征及地學意義；③這些海相化石的出現，代表了武漢曾是汪洋大海，對探討武漢4.3億年前的地質環境具有重要意義。

3.3 陽邏化石木群

齊國凡等人在進行地質調查時，先后在武漢陽邏香爐山、半邊山、青松山等地發現大量以闊葉樹為主、針葉樹為輔的混合林植被類型化石木[28]，引起學術界的高度關注，開啟了陽邏化石木群乃至中國被子植物木化石的研究工作。陽邏化石木群主要保存于倒水河下游、長江北岸的Ⅲ級階地上部洪沖積相陽邏組礫石層內[15]，可能是由大別山南麓經灄水搬運而來[29]。自發現以來，共挖掘采集標本200多件，鑒定出有12科13屬20種植物,其中被子植物9科9屬15種,裸子植物3科4屬5種[30]，是中國發現樹種最多的化石木群(圖2-d)。它們生長于低緯度熱帶—亞熱帶炎熱潮濕氣候環境中，與現今武漢地區相比,年平均氣溫高約4～10℃,年平均降雨量多約800～1 000 mm，類似現今海南島的氣候。在陽邏化石木群形成時代方面，齊國凡等[6]通過分析化石木埋藏特征，認為陽邏礫石層與化石木是同時沉積的，并對比國內外新近紀植物群化石，認為其形成時代為新近紀；黃寧生等[31]在陽邏礫石層曾獲得(933.38±186.67) ka和(928±74.3) ka的熱釋光年齡，但考慮到熱釋光測年的測量范圍為0.1～300 ka，梅惠等[14]采用ESR法獲得陽邏礫石層下部和上部的年齡分別為1.78 Ma、1.12 Ma，基本確定了陽邏化石木群的形成時代為更新世早期；田望學等[32]研究認為，陽邏礫石層分上下兩部分，分屬上新世統廣華寺組和下更新統陽邏組。綜上所述，陽邏化石木群科研和科普意義可概況為兩個方面：①是中國首次發現的被子植物化石木群，其類型豐富，在古植物分類學研究中具有十分重要的意義；②其生態學和古環境研究為開展武漢乃至長江流域古氣候、古地理變遷及古植被演化等方面研究提供了論據。

3.4 “漢陽人”化石

“漢陽人”化石是由民間奇石收藏愛好者毛湊元于紗帽山長江邊發現的古人類頭骨化石[17]，標本保存有額骨和左右頂骨(圖2-e)。根據顱內特征，推測個體年齡為25～35歲之間。根據額結節和頂結節特征，推測可能為女性。李天元[17]認為“漢陽人”前額隆起、顱頂高隆，其特征介于北京人和現代人之間，可能與四川資陽人、北京山頂洞人時代相當，屬晚期智人，據此推測它的地質時代為距今1萬～5萬年。由于發現地紗帽山原屬漢陽縣所轄，該化石被命名為“漢陽人”。其關鍵的科學和科普意義可概況為兩個方面：①在“漢陽人”發現以前，距今3 500～3 200年前的商代中晚期盤龍城遺址是武漢市最早的人類生活遺址，“漢陽人”的發現則把武漢歷史文化名城的歷史向前推進了1萬年，改變了武漢人類歷史；②湖北共發現古人類化石產地7處，建始龍骨坡、鄖縣學堂梁子、鄖縣梅鋪、鄖西白龍洞發現的是直立人化石[33-36]，長陽鐘家灣發現的是早期智人化石，武漢紗帽山、鄖西黃龍洞發現的是晚期智人化石[37]，就人類演化階段而言，武漢紗帽山“漢陽人”是湖北省首次發現的這一時期人類頭骨化石，填補了湖北這一時期古人類科學研究的空白。

3.5 新洲安徽龜化石

新洲安徽龜化石發現于新洲舊街寨崗由紅層組成的緩丘小山崗中，在地理位置上隸屬于大別山古陸西南側的新洲盆地。自1974年以來共發現3件龜化石標本，均是由當地人開山造田過程中挖掘出來的。這些龜化石標本可歸為大別山東南麓所產的安徽龜屬(圖2-f)，陳公信[7]將其命名為新洲安徽龜。湖北龜化石發現較少，目前僅發現3種龜鱉類化石，其中新洲安徽龜化石保存較好，另外2種發現于當陽半月景山洋溪組和宜昌艾家鎮七里村羅鏡灘組，但保存不完全，尚未定名[37]。新洲安徽龜化石科學和科普意義可概況為兩方面：①是湖北首次發現和研究的龜鱉類化石標本，增加了龜化石新類型，填補了湖北龜鱉類研究的空白；②通過新洲安徽龜的發現，結合地質特征，提出龜化石所在地層為古新世，為這一地區古新世紅層的劃分對比提供證據。

4 武漢古生物化石保護開發建議

古生物化石具有重要的科研、科普及美學價值，是寶貴的不可再生的地質遺產[38]，必須遵循“在保護中開發,在開發中保護”的方針對其進行合理保護與開發。武漢市古生物化石產地分布相對零散，多數化石產地保護級別較低，且受到武漢市城市發展建設影響，其保護與開發受到相對限制。

4.1 以保護為基礎，開展多元化開發

加強古生物化石保護已在全球范圍內取得共識，其保護理念經歷了從單一保護到保護開發相協調的演進。自20世紀末提出“以發展地質旅游開發來促進地質遺跡保護，以地質遺跡保護來支持地質旅游開發”以來，自然文化遺產、自然保護區、地質公園、地質遺跡保護區成為地質遺跡保護與地方旅游經濟發展行之有效的模式[39]，但其性質仍然側重于保護。近年來，隨著“生態文明”、“鄉村振興”、“美麗中國”、“科學普及”等國家戰略的提出，賦予了地質工作新的歷史使命，一批以古生物化石為特色的地質文化村(鎮)、原地科普場館、科普旅游研學路線等應運而生，使珍稀古生物化石資源能夠更加開放合理地運用，服務于生態文明建設和經濟社會發展[40-42]。武漢市應借鑒這些古生物化石發展模式，將武漢市古生物化石文化融入景區、公園等建設中，開展地質文化村(鎮)建設，打造科普場館及經典科普游覽路線，探索基于保護視角的城市古生物化石資源多元化開發模式。

4.2 加強科學研究，夯實代表性成果

科學研究成果是深度挖掘古生物化石價值的重要抓手，是古生物化石開發利用的靈魂，應加強開展武漢市古生物化石調查與科學研究工作。武漢是大學之城，擁有古生物研究在內的各方面地質專家，且地勘單位機構健全，有良好的研究環境和人才基礎。應充分依托各方面有利條件，加大武漢古生物化石調查研究工作，力爭有新的發現和進展，尤其是在志留系地層中開展魚類化石及伴生化石的專項調查，系統掌握武漢市化石家底。同時開展相關地層、古環境、古地理、生物門類等課題的研究工作，打造經典剖面，探討生命與環境協同演化事件，從而使各種珍貴化石群落的重要科學內涵得到充分挖掘。另外有關陽邏化石木群研究還存在較多問題，如大量已發現化石尚未鑒定，木化石及同沉積礫石層的時代還存在很大爭議，有關古環境的重建還缺乏系統研究，因此應加強陽邏化石木群的綜合研究工作，加快對大量化石的鑒定，查明其組合全貌；應用多手段開展時代研究及物源分析；通過化石類型、顯微結構及巖石、礦物特征等多指標重建古環境。

4.3 與城市景觀融合，打造地質文化載體

古生物化石作為一種獨特的地質文化元素，能在城市建設高速發展的現代化進程中保留下來實屬難得、稀有而獨特。將這些寶貴的地質資源與城市景觀建設相融合，打造地質文化載體，是地質工作服務于城市基礎建設及生態文明建設的一個新方向。鍋頂山作為漢陽魚的首發地，其出露地層中可見志留系魚類化石、無脊椎動物化石及泥盆系古植物化石，承載者生命進化、地史環境變遷的歷史演化，是保留珍貴自然遺產的重要場所，建議在鍋頂山已有公園建設的基礎上，以鍋頂山漢陽魚化石產地為核心，開展古生物科普園建設，植入漢陽魚、洪山魚、江夏魚等化石模型，講述武漢地質歷史演化，打造武漢化石王國及典型地質科普類城市公園，建成集休閑觀光與科普于一體的地質文化公園示范區。對龜山公園中蘊含的地質資源進行科普解說，建立原地展示館，打造地質文化氛圍，加強民眾對地質科學的了解。鑒于伏牛山化石產地已成為武漢市民熱衷的尋寶圣地，建議在該地打造化石文化廣場，開發化石尋寶小徑，科普化石保護、采集等相關知識長廊，同時有規劃地開放化石采集點，做到為化石留白。

4.4 注重科學普及，開拓經典研學路線

自從2013年《國民旅游休閑綱要(2013—2020年》(國辦發〔2013〕10號)首次提出“逐步推行中小學生研學旅行”以來，國家陸續頒布了眾多研學旅行相關政策，研學旅行由此受到社會各界的普遍關注[43-44]。武漢市作為湖北省首批納入省級研學旅行試點的城市，形成了“五色研學旅行路線”，為研學旅行發展奠定了良好基礎[45]。但武漢的地質文化還未在研學旅行中得到充分體現，古生物化石作為城市研學旅行獨特而稀有的研學主題，可以打造出獨具風格的地質研學課程及精品研學路線。其模式可分為兩種：①打造以地質科學為主題的經典研學科考路線，將典型的志留系生物群落、陽邏化石木群等化石產地與反映“大江大湖大武漢”地理演化的重要景觀、記載區域地史演化和環境變遷的重要地質點相結合，講述地球科學相關知識，體驗地球生命演化進程及武漢滄海桑田的歷史巨變；②將古生物化石元素與“五色研學”的其他主題進行交叉融合，重在探索地球生命演化進程中某個特定階段的“古生物化石”的故事,講述武漢的前世今生，擴充研學旅行素材。

5 結語

武漢市古生物化石調查研究可以追溯到20世紀40年代，80年來相繼發現了以魚化石群、化石木群、“漢陽人”化石、新洲安徽龜化石等為代表的大量古生物化石，它們不僅具有重要的地質科學研究價值，而且具有較高的觀賞、科普價值，是武漢特有的不可再生的地質資源，也是武漢特大城市建設、生態文明建設中的寶貴財富，在城市發展進程中值得高度保護，同時也非常有必要對其價值進行合理開發。應在重點保護的前提下，開展多元化的開發，不斷深化科學研究，提高對武漢古生物化石認知的科學性，打造自然景觀與古生物化石相融合的景點，開辟經典研學旅行路線，普及地球科學知識，努力讓古生物化石文化成為大武漢的特色、亮點。