近日，在韩国釜山举办的第37届国际地质学大会上，国际地质科学联合会（以下简称“国际地科联”）公布了“第二批100个国际地科联地质遗产地”，其中，来自中国的“植物庞贝城——乌达二叠纪植被化石产地”成功入选，为中国新建了一张世界级名片。
“植物庞贝城”的前世今生
“植物庞贝城”是指内蒙古自治区乌海市乌达煤田内特异埋藏保存的二叠纪化石森林。
现在的乌达煤田地处北半球中纬度区域，野外植被稀疏，土地荒芜。但在2.98亿年前，它位于北回归线附近的低纬度热带区域，地处华北板块西北缘。温暖潮湿的气候条件使得该地植被异常茂盛，为煤炭沉积提供了有利环境。该时期火山频发，也为植被的生长提供了多种营养元素。
然而，一场大规模的火山活动，却成为封印这一地质历史时期瞬间缩影的快门键。大气中巨量的火山灰沉降到地面，将整片森林就地掩埋。这一景象，与公元79年维苏威火山爆发造就的末日庞贝如出一辙，故而科学家们将这片特异埋藏化石森林命名为“植物庞贝城”。
▲2.98亿年前乌达煤田沼泽森林遭遇火山灰沉降末日瞬间。制图：Stanislav Opluštil
“植物庞贝城”是怎么被发现的
1997年，29岁的王军来到中国科学院南京地质古生物研究所（以下简称南京古生物所），师从李星学院士开展博士后研究工作。不久后，南京古生物所研究员吴秀元赠送给王军一小块产自贺兰山脉的瓢叶类植物矿化标本，这枚直径仅有2厘米的球果化石，让王军充满兴趣，先后开展了多项深入的研究工作，并多次前往贺兰山脉开展野外工作，希望能找到该化石的原产地。
2003年，王军与美国宾夕法尼亚大学Hermann W. Pfefferkorn教授一同前往贺兰山脉，寻找更多瓢叶类植物化石的踪迹。这一次，他们虽没有找到瓢叶类植物化石，却意外发现一层约60厘米厚的植物化石层，延绵三十余米间保存了十数棵直立树桩。那一刻，两位科学家意识到这里可能隐藏了一片原位埋藏的化石森林。
随后，王军采集岩样制作岩石薄片仔细观察，发现这并非以往文献中认为的湖相粘土岩，而是火山凝灰岩，表明其为火山灰特异埋藏。一座被火山封存的“植物庞贝城”就此被叩开了“城门”。
▲王军研究员观察火山凝灰岩中的直立茎干
少有的原位埋藏化石森林
细腻火山灰的瞬时埋藏使得“植物庞贝城”可以生动再现3亿年前陆地生态系统的壮丽景观，充分展示二叠纪成煤沼泽森林的完整面貌和丰富内涵。大量保存完整的植物化石使得科学家们可以完成远古植物的整体重建，完善“生命之树”。同时，通过野外样方调查获得的实际复原数据表明，“植物庞贝城”是世界上可供实际复原面积最大的远古森林遗址。“植物庞贝城”最能向科学界和公众回答清楚“煤是什么植物形成的”“形成煤的森林群落又是何种面貌”等相关问题。
▲2017年野外样方照片
▲“植物庞贝城”森林复原图
“植物庞贝城”所处地球环境的演变阶段十分特殊，属于盘古大陆逐步聚合的中间时期。该时期经历了显生宙以来规模最大的冰期，发育了最持久茂盛的成煤植被，并首次形成显著的全球古植物地理分区。在超长的生物稳定发展期之后，紧接发生了地质历史时期规模最大的生物灭绝事件。
“植物庞贝城”正是反映当时植物生长繁育情况，以及当时大气、地质（如火山活动）和地貌（河流湖泊、成煤沼泽等）环境变更的珍稀窗口。它经历的冰室-温室气候转换，为探索现代冰室-温室气候转换背景下植物与气候环境的协同演化提供了参考，有助于探索和预测地球的宜居性演变规律。
“植物庞贝城”是世界少有的原位埋藏化石森林，并能最高保真度地还原远古成煤沼泽森林的群落生态面貌。正是这些重要的学术意义和科普潜力，使得“植物庞贝城”成功入选了第二批100个世界地质遗产地。
▲植物庞贝城化石森林景观
未来，南京古生物所科研团队将会继续深入研究“植物庞贝城”，探索这些物种的系统分类位置，进一步完善“生命之树”；
“植物庞贝城”的未来
“植物庞贝城”成功入选世界地质遗产地名录，既是对中国珍贵古生物化石资源的一种肯定，也对该遗产地未来前沿科学研究、遗址保护以及科普教育宣传工作提出了更高的要求和挑战。
未来，南京古生物所科研团队将会继续深入研究“植物庞贝城”，探索这些物种的系统分类位置，进一步完善“生命之树”；开展相关化石物种的三维立体重建工作，使其成为全球实现化石植物整体复原重建的标杆；运用现代生态学方法，进一步揭示早二叠世成煤沼泽森林的真实面貌，实现世界面积最大的远古森林实际复原。
来源：中科院之声
作者：王军、周卫明、李丹丹
编辑：诸鹏飞
审核：盛捷