山海相约——看大连沧海桑田的变化

乐活   科学   2024-04-30 13:59   北京  
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常常想寻得这样一座城,最好城中有山,城中有海。大连,恰好就是这样一座梦想之城。这座城市丰富的近海岸资源、宝贵的自然景观和良好的生态系统从何而来?亿万年来,它经历了哪些沧海桑田的变化?

大连金石滩的震旦纪沉积岩(吴子杰 供图)

隆升和碰撞造就了城中有山
地球经历了漫长的演变历程,新元古代-寒武纪是生命从藻类发展为无脊椎动物的大爆发时代,并以著名的“寒武纪大爆发”为代表。大连的震旦纪和寒武纪地层出露较为齐全,其中含有大量的藻类、古杯、类水母及三叶虫等各类化石,为揭开海洋生命大爆发之谜提供了良好的研究基地。对于地球上为什么会突然出现种类繁多的生物,科学家提出了各种猜想,其中一个重要原因缘于地质事件。
在距今 6 亿~2.5 亿年的古生代时期,包括 寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪,大连经历了两次重大的地质事件,第一次发生在震旦纪末期(距今约 5.4 亿年),被称为“大连上升”事件,使大连地区上升为海滨陆地。其所处的华北古陆在干燥炎热的环境下形成了一套滨海盐湖的“萨布哈”沉积,即红绿黄相间分布且富含石 膏的岩层。萨布哈在阿拉伯语中意为“被盐浸透”,是指干旱气候下障壁海岸潮上带的盐坪、盐沼和盐碱滩。第二次发生在早寒武世末期(距今约 5.2 亿 年),被称为“金州上升”事件,导致大连所在的华北古陆从此进入陆表海沉积环境,即以浅水相组合为主,潮上带、潮间带和潮下带沉积频繁交互和迁移,并一直持续到中奥陶世末期。
在距今 2.52 亿~6600 万年的中生代时期,南方冈瓦那大陆从古生代开始解体,其中的扬子板块向北一路漂移,大约在 2.5 亿年前与华北板块碰撞在一起。伴随着这次碰撞,在华北板块南缘的西段形成了秦岭造山带,在中段形成了伏牛-大别造山带,在东段形成了胶辽造山带。其中,胶辽造山带沿郑庐断裂与伏牛-大别造山带错开, 向北推移了 100 多千米,将辽东半岛从山东推到 了现在的位置。也正是由于板块的碰撞,巨大的挤压应力导致大连的地层发生了沧海桑田的变化,褶皱和断裂等地质构造极其发育。
在距今约 6500 万年新生代时期,由于太平洋板块对欧亚板块的碰撞,在后者东部形成了盆岭相间的地貌格局。在欧亚板块南部还有一股强大的动力促使印度板块迎头而上,青藏高原就此隆起,天山横断山脉厚积薄发。从戈壁地区源源不断涌入的黄沙最终受阻于太行山下,累积成黄土高原。这次碰撞使大连的地层再次遭到挤压,形成褶皱。这些褶皱叠加在早期的褶皱上,形成了典型的“窗棱构造”和“构造龙”等地质现象,如此才有了今天大连大黑山的褶皱成山。

在约 6500 万年前的新生代时期,太平洋板块对欧亚板块的碰撞形成了大连的大黑山(吴子杰 供图)

时间与海水塑造了城中有海
丰富的海岸类型 海水具有非常强大的力量,加上时间的磨砺,二者不断“雕塑”着地球上不同地区的海岸。根据组成物质的性质及形态,科学家将全球的海岸划分为基岩海岸、淤泥质海岸、砂质海岸、砾石海岸、树林海岸、水草海岸、生物礁海岸及人工海岸等多种类型。我国主要有 9 种海岸类型,它们在大连的各个地质历史时期都有体现。其中尤为典型的是,大连如今的海岸环境与地质历史时期岩石的沉积环境高度吻合,成为古今海岸对比研究的窗口,这在其他地区是极为罕见的。
在距今 7 亿~4.4 亿年的震旦纪、寒武纪和奥陶纪时期,大连地区主要表现为障壁海沉积(通常是一种长而狭窄的地质体,使近岸海与广海隔绝或部分隔绝,以致海水处于局部循环的一种海岸沉积)中的碎屑岩潮坪沉积;陆源碎屑潮坪虽然不发育,但在地层出露的白云岩和石灰岩中有所体现;发育有十分广泛的潮间坪沉积(在平均低、高潮线之间的沉积区域)。最典型的潮上坪沉积(平均高潮线之上、特大高潮线之下的地带) 位于金石滩东部景区鳖滩园的萨布哈沉积。城山头连岛坝位于东部黄海海岸的金州大李家镇,发育了典型的连岛坝沉积,即连接大陆与岛屿的沙 坝。而位于大连旅顺口区老虎尾的沙坝沉积最为著名。由于受到海滨波浪的不断侵蚀,经过流水搬运,再堆积、沉积下来,最终形成了老虎尾。由于旅顺港湾的黄金山抵挡了黄海海面的风浪,沿岸的泥沙在山背面的低能量区域堆积并沉积,加上东南风风化作用的助力,因此旅顺港湾形成了如今典型的反“S”形沙坝景观。
漫长、复杂的海岸线 大连西扼渤海、东临黄海,与朝鲜隔海相望,海岸线东始于庄河市的南尖二坨子,西至瓦房店浮渡河河口,长约 2000 千米,大陆岸线总长约 1371 千米,占辽宁省海岸线的近 65%。经过分析研究,我们终于知道了大自然是如何造就大连的今朝之态。大连地区的板块尤其复杂,历史变化也格外剧烈,使得海岸线曲曲折折,复杂程度在我国沿海城市中首屈一指。从显生宙伊始到埃迪卡拉动物群粉墨登场,再到昔日霸主恐龙退出地质历史,大连地区的海岸地形不断发生变化。新生代的地质运动大幅度向东推进我国北方的海岸线,造就了大连现今的地形海岸线。
丰硕的滨海资源 大连海岸的大陆岸线(海岸线分为岛屿岸线和大陆岸线两种)分为砂砾质、淤泥质和基岩岸线三种。类型丰富的海岸和漫长、复杂的海岸线为大连带来了富饶的滨海资源。近 40% 的淤泥质海岸为水产养殖提供了有利条件;约 23% 的砂砾海岸线提供了大连主要的滨海沙滩浴场;约 33% 的基岩海岸线集中分布了大连的主要港口。

大连金石滩黄金海岸(袁梦 供图)

野生动物赖以生存的自然保护区,滨海国家地质公园,被称为“地球之肺”的森林公园,有 “地球之肾”之称的滨海湿地,被群山环抱、最终汇入渤海和黄海的河流分支以及滨海沙滩浴场等,共同构成了大连物华天宝的自然资源,是“浪漫之都”大连的动力之源。
地层与化石中定格的地球巨变
大连的地形地貌随着海陆的不断变迁,有了沧海桑田的变化,并在陆地边缘的岩石上留下了已经消亡的大量海洋遗迹。
大连黑石礁(袁梦 供图)
大连现代的砂质海岸主要有金石滩的黄金海岸以及付家庄的金沙滩、银沙滩等。地质历史时期的砂质海岸在距今 18 亿~8 亿年的中、新元古代有着较为广泛的分布。在距今 8 亿~6 亿年的震旦纪,大连金石滩海岸形成了古喀斯特地貌,并记录了当时发生的大规模风暴事件,为深入了解地质历史变迁提供了有利的科学依据。在距今 7 亿~4.4 亿年的震旦纪、寒武纪及奥陶纪,碳酸盐岩沉积发育较为广泛,主要包括白云岩和石灰岩。在距今约 6.5 亿年的震旦纪,藻类占领了大连海岸线地区海洋生物界的统治地位,产出了大量血红色的古海藻化石,还有寒武纪发育的古杯礁以及新生代发育的古贝壳堤等。
大连现代淤泥质海岸主要发育在河流入海口处。地质历史时期的淤泥质海岸以距今 3.5 亿~2.5 亿年的石炭-二叠纪时期最为发育。近 1 亿年来, 经过第四纪的冰期和海蚀风化作用的影响,岬角出缩、海湾交错的基岩海岸景观在大连绵长的海岸线上均有体现。

大连黑石礁地质遗迹保护碑(袁梦 供图)

如果你问我们为什么喜欢这样一座城市,因为城中不只有山,也不仅有海。在大连,你能看到地质历史中被地层与化石定格的沧桑巨变的精彩。

作者单位:①成都理工大学; 

②中国科学院南京地质古生物研究所




END


本文为《大自然》杂志2024年第2期原创文章,未经授权不得转载或建立镜像。


排版:冯雪

编辑:李峰

审核:曾朝辉



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