地狱溪进入公众视野的时候,常常先以一种气氛出现,随后才轮到它作为一套地层被认真辨认。这种气氛很容易识别:Tyrannosaurus rex 站在撞击时代的边缘,天空失稳,河岸发暗,恐龙世界的最后一天被压进一张画面。真正的地层,比这张图像宽得多,也更有用。Fastovsky 与 Bercovici 把地狱溪组写成理解陆相 K-Pg 灭绝的全球标准案例,因为它把丰富的晚白垩世末期生物群,与最早古新世的 Fort Union 地层放在同一条连续地层关系里。[1] 地狱溪的重要性,因此先落在一套叠置记录,随后才轮到灾变想象。

这个尺度一旦摆正,田野报告的轮廓就会清楚许多。地狱溪是一套河流搬运形成的硅质碎屑地层,沉积在靠近退却中的西部内陆海的低平海岸平原上,那里有曲流河道、潮湿土壤、泛滥平原、池塘,也有从被子植物到昆虫、鱼类、龟鳖、鳄类、哺乳动物与恐龙在内的整套生物群。[1][2] 它之所以重要,在于这些生态层面能够一路追到 K-Pg 边界,而且分辨率在陆相记录里已经相当罕见。真正困难的问题,从来不只是“哪一种著名恐龙生活在这里”,更关键的问题是,在灭绝层到来之前,露头里已经混进了多少时间、搬运与环境变化。

图像说明:封面采用的是蒙大拿州 Garfield County 一张 Fox Hills-Hell Creek 接触面的真实照片。它放在这里很合适,因为地狱溪首先是一道景观替换问题,随后才变成恐龙故事:海相砂岩退下去,陆相泛滥平原沉积接上来,整套化石档案由此成立。[2][6]

地狱溪首先是一套海岸平原档案,随后才轮到“灭绝舞台”的名声

Fowler 在 2020 年的地层综述,给了这个问题一条很稳的校正路径,因为它把地狱溪重新放回沉积学空间里。[2] Hell Creek 在 Maastrichtian 阶沉积于西部内陆海边缘的海岸平原上,地层面貌由容纳空间、河道位置与基准面变化共同塑形,与读者熟悉的层层平整、边界清楚的传奇地层想象相距很远。[2] 由此展开,后来出产恐龙骨架与叶化石的那套地层,原本就是反复移动的河流系统铺出来的。化石之所以显得贴近地面生活,原因就在这里。它们属于河道、天然堤、决口扇、漫滩、沼泽与古土壤,超出为灭绝戏剧搭起的一块布景。

Fastovsky 与 Bercovici 还把这套保留下来的地层写成大约 100 米厚,而且只代表晚白垩世最后一小段时间,持续长度也许不到终白垩世之前最后的 140 万到 150 万年。[1] 这个尺度足够短,足以让生态变化留下轮廓;这个尺度又足够长,承受不了任何“地狱溪的一天”式叙述。由迁移河流堆积出来的地层,本来就不适合被读成封闭而均匀的薄片。它的科学价值,依靠的是跨不同相带的重复采样,超出把每一段坡面都当成同一瞬间。

地层对比之所以困难,正因为这套记录真实地带着河流系统的形状

地狱溪最经典的难点,在于层位高度透镜状,又彼此切割穿插。[1][2] Fastovsky 与 Bercovici 把地层问题称作这套形成长期以来的 Achilles' heel,Fowler 则指出,sequence stratigraphic 的框架能够把相关性判断推进到超出单纯岩性地层学的程度。[1][2] 这听上去偏技术,底层意思却很直接。地狱溪之所以显得难整理,原因在河流本身的建造方式;它从一开始就以迁移、切割与叠压的方式堆积。

也正因此,田野上的纪律格外重要。任何一处骨床、叶化石透镜体,或泥岩平台,都不能被轻易当成整套地层的平直时间线。研究者需要借助相带、孢粉学、边界黏土层、磁性地层,以及仔细布置的局部剖面,一点一点把地层关系接起来。[1][2] 这种慢工带来的回报,是陆相记录里少见的分辨率;代价则是必须放弃另一个诱人的想法,即一处戏剧性采石场就足以代表整套 Hell Creek。

边界之所以一直有力量,原因在于许多类记录在那里发生了重叠

地狱溪的中心地位,从来不只靠恐龙。真正关键的,是重叠。2016 年那篇 primer 强调,这套地层同时容纳植物大化石、孢粉、脊椎动物、无脊椎动物、其他微体化石、遗迹化石,以及关键的地球化学标记,而且这些材料都能放回古环境语境里一起判断。[1] 地狱溪因此一直占据 K-Pg 讨论的中心位置,因为它允许古生物学把生物更替、沉积变化与地球化学信号放进同一份陆相档案里比较。

Pearson 及其同事在北达科他州的工作,把这种重叠的精度展示得很具体,同时也给精度留下边界。[3] 他们的调查获得了一万多件脊椎动物标本与额外的恐龙骨架材料,常见动物群成分一路延伸到距离 K-T 边界 2.37 米的位置。[3] 这项研究里层位最高的化石,位于边界之下 1.77 米,而 Hell Creek 最上部约 2 米的细粒沉积,几乎完全没有化石,作者把原因主要归到那里缺失了河道沉积。[3] 这是一条很强的田野提醒。边界附近化石信号转弱,不能自动等于生态系统提前塌陷;很多时候,先改变的是沉积与保存方式。

植物在边界两侧留下的轮廓,同样很锋利。Wilson Deibel、Wilson Mantilla 与 Stromberg 发现,蒙大拿州东北部最新白垩世植物分类单元里,有 63% 在 K-Pg 边界之后消失,而古新世最初阶段的植物群丰富度先降下来,随后才逐步恢复。[5] 把这项结果与 2016 年 primer 里对植物突变、孢粉边界识别力的讨论放在一起,地狱溪就会从单一恐龙灭绝叙事里重新展开。[1][5] 这套泛滥平原记录,既属于脊椎动物,也属于植物。

地狱溪最有解释力的时候,正是它拒绝“最后一个下午”神话的时候

这也是 Sheehan 等人那篇旧论文今天仍然值得反复回看的原因。[4] 他们用三年的田野调查指出,在控制了相带与采样偏差之后,蒙大拿和北达科他的地狱溪组里,看不到恐龙在白垩纪末端缓慢衰退的证据。[4] 这里最重要的层面,落在地狱溪何以成为中心案例:它的采样密度已经足以直接碰撞那种最舒服的故事,即恐龙在小行星抵达之前已经慢慢退场。

Fastovsky 与 Bercovici 在综合层面上给出的判断,与此互相照亮:地狱溪仍旧是陆相 K-Pg 边界最重要的一套指示记录,同时它也始终只是一个地理点位。[1] 这种组合,正好说明为什么本文坚持把它读成时间叠层。它的力量来自多条线索并发存在:泛滥平原沉积、植物更替、脊椎动物存亡、孢粉标记与边界信号进入同一套总体档案。它的限制也正来自这一点:它始终是局部的、河流塑形的、受相带约束的,在时间上远没有它的名声看上去那样平整。

因此,最可靠的田野报告结论,反而最不戏剧化。地狱溪的重要性,不依赖一场被完整保留下来的“最后一天”。它之所以重要,是因为一片晚白垩世海岸平原被保存得足够密实,密实到古生物学今天仍能同时看见一个陆相世界如何在多重证据里逼近边界。[1][2][3][5] 恐龙当然属于这份记录,整套地点的解释逻辑还有更大的范围。真正的逻辑,是层层叠起的泛滥平原时间。

来源

  1. David E. Fastovsky、Antoine Bercovici,"The Hell Creek Formation and its contribution to the Cretaceous-Paleogene extinction: A short primer," Cretaceous Research 57(2016)。
  2. Denver Fowler,"The Hell Creek Formation, Montana: A Stratigraphic Review and Revision Based on a Sequence Stratigraphic Approach," Geosciences 10, no. 11(2020)。
  3. Dean Pearson、Terry Schaeffer、Kirk R. Johnson、Douglas J. Nichols、John P. Hunter,"Vertebrate biostratigraphy of the Hell Creek Formation in southwestern North Dakota and northwestern South Dakota," Geological Society of America Special Papers 361(2002)。
  4. Peter M. Sheehan、David E. Fastovsky、Raymond G. Hoffmann、Claudia B. Bergbaus、Diane L. Gabriel,"Sudden extinction of the dinosaurs: Latest cretaceous, upper great plains, U.S.A.," Science 254, no. 5033(1991)。
  5. Paige K. Wilson Deibel、Gregory P. Wilson Mantilla、Caroline A. E. Stromberg,"Plant taxonomic turnover and diversity across the Cretaceous/Paleogene boundary in northeastern Montana," Paleobiology 50, no. 4(2024)。
  6. Wikimedia Commons,"File:Fox Hills-Hell Creek formational contact (GeoDIL number - 112).jpg"——本文题图所用露头照片文件页。