民国学术,地质为先。为什么这样说呢?1912年(民国元年)初成立南京临时政府实业部矿政司地质科。1913年9月,工商部矿政司在北京设立地质调查所(简称地调所)。这是民国时期由官方设立的 “我国第一个现代科学研究所”。1915年北京丰盛胡同3号地质研究所教室。后为中国地质调查所所址及地质矿产陈列馆经过十年的努力,地质调查所取得了发现仰韶文化遗址、北京西山地质填图、调查甘肃地震(即今天所称的宁夏海原里氏8.5级大地震)报告等一系列成果。1922年7月,农商部地质调查所图书馆落成揭幕,胡适在《努力》周报上发文说:“中国学科学的人,只有地质学者在中国的科学史上可算是已经有了有价值的贡献。自从地调所成立以来,地质科学四大奠基人章鸿钊、丁文江、翁文灏、李四光和其他的几位地质学者整理中国的地质学知识,已经能使中国地质学成为一门科学。单这一点,已经很可以使中国学别种科学的人十分惭愧了。”1916年农商部地质研究所教员与卒业生之留影。坐者左起:翁文灏、章鸿钊、丁文江天津对地学的发展也是有贡献的。早在清宣统元年八月十五日(1909年9月28日),中国地学会在天津官立第一蒙养院举行成立会,公推傅增湘为总理,北洋高等女学堂的张相文为会长。第二年,还创办了学术期刊《地学杂志》。
《地学杂志》所说的地学,包括地质,但侧重地理,《地学杂志》是我国最早的地理学术期刊。
地学会主要靠会费维持。在民国初年经张相文申请,教育总长蔡元培批准,每月由教育部向地学会发放补助200元,并在北京有专门会址,但地学会运转经常是捉襟见肘,所取得的成就和地质调查所相比就相形见绌了。1931年6 月,受北平地质调查所所长翁文灏派遣,六名北京大学地质系学生和一名燕京大学地质系学生联合组成野外地质实习队,暑假期间前往地处燕山山脉南缘的冀东蓟县(今天津市蓟州区)一带,进行地质填图。先解释一下什么是地质填图?在野外实地踏勘的基础上,按一定比例尺将各种地质体和地质现象填绘在地理底图上而构成地质图的工作过程。重点是野外测绘,打标本,确定不了岩性的标本带回实验室切片,在显微镜下观察等等。北大地质系的高振西、熊永先、高平三人一组,高振西比熊永先、高平高一年级,担任小组长。他们对以蓟县为中心,包括蓟县、兴隆、遵化数百平方公里范围内的地层、地质构造和火成岩进行详细记录和测量。高振西小组在地质图上根据岩层产状绘制剖面图时,发现了一大套浅变质或没有变质的沉积岩层,这套岩层厚度竟然超过了一万米,就给它命名为北部震旦纪地层。高平曾回忆说:“我和高振西、熊永先三个人一组,费了50天工夫,除大家共同测了一幅盘山地形地质图外,还详细研究震旦纪地层。” “震旦”,是古代印度人称呼中国的梵文译音,“日出东方”的意思,随佛教典籍传入中国。在英语、德语等印欧语系里语义相同。法国天主教会在上海办有震旦学校、中学,翁文灏就毕业于上海震旦预科。19世纪70年代,德国地理学家李希霍芬在中国进行地质考察,把一些地质构造和地层冠以震旦之名。李希霍芬回国以后写了一本书《中国》,书中第一次使用了“丝绸之路”这一说法。如今我们国家“一带一路”倡议中的“一带”就是指丝绸之路经济带。而“丝绸之路”已成为中国与世界交流连通的代名词。那么震旦纪地层是怎样形成的呢?从距今约18亿年前开始,到8亿年前结束,中朝板块北部板内裂解形成的燕辽裂陷槽接受沉积。这个燕辽裂陷槽有多大呢?面积大致与38万多平方千米的云南省相当。在持续将近10亿年的地质时期,燕辽裂陷槽接受了来自周围陆地9000多米近万米厚的沉积物,这些沉积物深埋在地下,经过压实、胶结等地质作用,变成了一层层的岩石。距今约1亿年前,“燕山运动”使今蓟州地区的地壳不断隆起,经过后期的抬升以及漫长的风化剥蚀,形成了现今的面貌。震旦纪地层最完好的出露地点位于蓟县,像一部巨型天书,半遮半掩,等待人类的探索。华北克拉通燕辽裂谷中-上元古界地层柱状图(管树巍等,2017)
1931年时,今天蓟州地区和现在河北省的兴隆一带,还是人烟稀少、交通落后的状况。高振西三人经常是骑着毛驴,走走停停,敲敲打打。对于这次野外填图,高平回忆说:“一个剖面,测了50多天,天天是披星戴月地在山上细细敲打,相互讨论。3个还没有毕业的学生,知识浅,经验缺,但功夫是相当深。”“测了50多天”的剖面绘成了1/5000比例尺的蓟县地层剖面图,这是天津地区第一张地质剖面图,具有划时代的意义。由此,高振西等三人所创立的中国“北方震旦系标准剖面”初步确立,在中国地质界通常称其为“蓟县剖面”。1931年高振西毕业留校担任地质系助教,1932年起,他在北平西山、南口居庸关一带开展地层对比工作。高平、熊永先1932年毕业,进入了地质调查所。左起: 高振西、李四光、丁文江、章鸿钊、翁文灏、安特生(J.G.Andersson)、裴文中1933年11月11日,中国地质学会第十届年会在清华大学生物馆开幕,李四光理事长主持。在13日上午,高振西作为三人代表宣读了论文《中国北部震旦纪地层的初步研究》;下午翁文灏作大会总结发言,他提到地层研究中古生物研究的重要性,其中就包括了高振西三人论文中列出的“蓟县聚环藻”的古生物化石。1934年5月,北京大学地质系高振西和地质调查所熊永先、高平合著的论文《中国北部震旦纪地层的初步研究》(英文版)在《中国地质学会志》(第13卷第2期)发表,文末列出了地层所含蓟县聚环藻的化石图版。需要说明的是:高振西与熊永先原定的“蓟县聚环藻”后为藻类古生物学家更名为“蓟县叠层石”。当年12月,中央研究院地质研究所所长兼北京大学地质系主任李四光先生,应英国牛津大学的聘请,启程乘船赴英。在为期8个月的讲学期间利用演讲稿撰成《中国地质学》(英文版,1939年)一书,对“蓟县剖面”作出评价:“在欧亚大陆同时代地层中,蓟县剖面之佳,恐无出其右者。” “蓟县剖面”奠定了我国北方晚前寒武纪岩石地层学的基本格架。1959年,第一届全国地层会议将“蓟县剖面”确定为中、上元古界标准地层剖面。 震旦纪标准剖面,如何变成中上元古界标准地层剖面呢?在地层学上,经同位素年龄测定,我国目前已把“震旦纪”和“震旦系”的概念和词意用于原“南方震旦系”;原“北方震旦系”概称“中、上元古界(代)地层”。 中国科学院院士黄汲清先生评价道:“《中国北部震旦纪地层的初步研究》的成果,经过长时间的考验,被证明是一个划时代的、有国际影响的基础研究性质的重大贡献。尽管后来对震旦系的归属有所变化,但高先生等奠定的蓟县剖面岩石地层单位的基本格局,则为中外地质学家所认同。” 1976年开始,联合国教科文组织的分支机构“地科联”数次派员考察,选定蓟县中、上元古界标准地层为前寒武纪地质研究的重要目标之一。从1931年至今的90多年来,无数的国内外学者和地质院校学生到蓟县考察实习。1984年10月2日,经国务院批准,天津市蓟县中上元古界地层剖面自然保护区立碑揭幕仪式在剖面起点常州村举行。保护区范围北起万里长城脚下蓟县下营镇常州村,沿西南至古渔阳城北的府君山,呈条带状,延续总长约24千米,平均宽约350米,核心面积约9平方千米。主要保护中上元古界标准地层剖面,是我国第一个国家级地质类自然保护区。虽然经历了将近10亿年的沧海桑田,这套厚度巨大的岩层却近于完美地抵御住了的各种磨难,不同时间段内形成的地层之间接触关系极为清晰,各种沉积现象和化石纪录保存完好。沉积遗迹波痕、层理、雨痕、泥裂、滑塌痕迹等种类丰富,不一而足。剖面中古生物化石丰富,尤以叠层石蕴含层位之多、时限之长、保存之好为中外同期地层仅见。总之,蓟县中上元古界地层剖面中储存着大量的极其珍贵的自然科学信息,是袒露在我国华北大地上的“万卷书册”,被地质学家划分为3个系、11个组、105层,恰似给一部浩如烟海的古典巨著批点上了眉目,高振西、熊永先和高平就是最早的批点人。1989年10月13号,自然保护区陈列馆揭幕,高振西先生应邀出席,会上赠送他两对海绿石健身球,石材便采自蓟县剖面中。海绿石一般呈浅绿、黄绿或深绿色,属叠层石的一种。据同位素测定,距今已有10.5亿年。这是一次很有纪念意义的活动,2年之后,高振西先生便与世长辞了,终年84岁。黄汲清先生曾写下一副对联,高度评价了他的老校友高振西:“一万米前寒武剖面发明显著,地层地史奠定着对比目标,名扬全世界;四十年博物馆事业成绩辉煌,科普科研打下了设备基础,功在大中华。” 上联就是名闻遐迩的“蓟县剖面”,下联赞颂高振西筹建并担任中国地质博物馆馆长、名誉馆长期间所作出的贡献。借助于我国第一个国家级地质类自然保护区在中外地学界的的声誉,2002年3月,天津蓟县国家地质公园进入第二批国家地质公园名录,并于2003年11月8日揭碑开园。
坐落在蓟县府君山南麓山脚下,为保护和利用好蓟县的地质资源,建立了由中上元古界地质剖面、盘山、八仙山、府君山等八个景区组成的天津市第一个国家级地质公园。公园总面积最初为265平方千米,后期经过扩园,达到了342平方千米,由中上元古界蓟县剖面景区、盘山花岗岩景区、八仙山石英砂岩峰林峡谷景区、九山顶石英砂岩峰林景区、梨木台石英砂岩峰林峡谷景区、九龙山碳酸盐岩地貌景区、黄崖关断崖地貌景区、府君山地质构造景区八个景区组成。蓟县剖面景区以罕见而不可复制的科学价值,堪称蓟州国家地质公园当之无愧的灵魂。在蓟州国家地质公园,盘山花岗岩的“球形风化”,形成“石蛋”惟妙惟肖,黄崖关断崖地貌“黄崖夕照”诗意盎然,府君山(古称崆峒山)孕育了古代渔阳八景之一的“崆峒积雪”,它们呈现的地质遗迹和花岗岩、砂岩峰林地貌景观,个个名气不凡。但从地质公园得名的角度讲,只能辉映在蓟县剖面得天独厚的光环之下,甘当配角了。再说一下叠层石,叠层石是蓝藻细菌等微生物群体形成的一种成层的生物沉积构造。最早的叠层石出现在35 亿年前, 被认为是地球上最古老的化石,是记录地球上早期生命起源和生物演化的直接证据。随着季节变化,藻类生长沉淀的快慢,形成深浅相间的复杂色层构造,叠层石的色层构造,有纹层状、球状、半球状、柱状、锥状及枝状等。蓟县国家地质公园是我国最著名的叠层石产地,那里甚至整座山都是叠层石,号称为叠层石宝库。在国内外博物馆、地质院校里看到的叠层石标本,多是来自天津蓟州。除了科学研究,那里的艺术家们瞄准叠层石的资源和特性,正大显身手,各种精美叠层石雕作品正推向市场,早已不是加工海绿石健身球的时代了。今天的蓟州,不仅有蓟北雄关(黄崖关长城)、三盘暮雨(盘山)、古刹晨钟(独乐寺),还有蓟州国家地质公园,中上元古界蓟县剖面,美仑美奂的叠层石雕,一起期待各位听友前来观光游玩。