深瞳工作室出品

科技日報記者 張曄?策劃 趙英淑 滕繼濮 林莉君

在內蒙古烏蘭布和沙漠邊緣，黃河之濱，有一座因礦而建、因煤而興的城市——烏海。

烏海，即“烏金之海”，是我國重要的煤炭資源基地。從高空俯瞰，在烏海市西南角有一個形似左耳、面積35平方公里的巨大礦坑，這里就是烏達煤田，總地質儲量達6.3億噸。

在煤層之中，有一層約0.65米厚的火山巖，埋藏著一座約3億年前的茂密森林。它因特異保存方式與意大利龐貝古城頗為相似，被譽為“植物龐貝城”，是世界級的化石寶庫與自然遺跡。

然而，這個不可再生的珍稀地質資源，正面臨著消失的危險。由于煤田正在持續進行露天開采、滅火工程及回填復墾等相關工作，大面積的地質露頭遭到破壞。粗略估計，原先占地35平方公里的“植物龐貝城”，如今僅剩不足10%的區域分布。

“若不盡快采取行動，大自然留給我們的這個寶貴遺跡可能隨時消失殆盡！”最近，周志炎、戎嘉余、周忠和、沈樹忠、朱敏、陳旭等6位院士聯名致信烏海市委、市政府，呼吁各方積極行動起來，盡快對所剩無幾的遺址進行摸底普查，采取切實可行的措施，保護這片珍稀的大自然遺跡。

圖① （左下）蕨類植物櫛羊齒化石。

圖② 瓢葉類植物聯合齒葉化石。

“植物龐貝城”讓世界為之驚嘆

大約3億年前，內蒙古烏達大地還是一片生機盎然的原始森林，這里溫暖濕潤，長滿植物，高低錯落。

原本一切都是歲月靜好的模樣，但天有不測風云——烏達西北方忽然發生了一場規模巨大的火山噴發，厚厚的火山灰飄到了這片森林里，所有的樹木瞬間被封住，盛極一時的森林王國就此終結。

本世紀初，大規模的露天采礦掘開了封存已久的地層。恰在此時，中國科學院南京地質古生物研究所研究員王軍帶領團隊來到烏達煤田，手起錘落、巖石碎裂，大量植物化石重見天日。

通過細致的研究，2012年王軍團隊將這里命名為烏海“植物龐貝城”，這一研究成果在《美國科學院院報》發表后，驚動國際地質古生物學界。

“目前，全球發現的動物化石埋藏點有5000多個，植物化石埋藏點有1300多個，但是公認的‘植物龐貝城’只有5個。這里是唯一一個處于二疊紀的，準確地說是處于石炭紀與二疊紀之交。”王軍說，大家都知道煤是植物形成的，但究竟是什么植物形成的，長期以來缺乏直觀而清晰的證據，而烏海“植物龐貝城”給出了圓滿答案。

石炭紀是重要的成煤地質歷史時期，全球約40%的煤都形成于這個時期。烏達煤田中20多層煤炭與巖石交替疊加，就像一本地質教科書，直觀地展示了億萬年來地質歷史的變遷。

7號煤層向下，一直到18—22號煤層，都是石炭紀時期形成的煤炭。

“這告訴我們，遠古的植物在水流等外力搬運下堆積在一起，被泥砂或火山灰掩埋，在時間、壓力和地質運動的共同作用下形成煤炭，而火山灰又成為新一輪植物萌發生長的沃土，就這樣一輪接一輪生生不息。”王軍說。

6號煤層向上，煤炭則寥寥可數。6號煤層頂板上方就是山西組與太原組的分界線，也是整個華北板塊成煤分界線，山西組向上進入了陸相成煤階段。

而在6號與7號煤層中間是一層灰白色的火山巖，3億年前的遠古森林就藏身其中。億萬年來，地球板塊運動和巨大的地質壓力，已將幾十米高的森林封存到了約0.65米厚。但是剝離碎石后，各種植物仍清晰可見。

一般化石中的植物都是躺著的、破碎的，但這里的植物化石是站著的、完整的。每隔三五米就有一棵直立的樹樁，展開的樹冠、倒伏的樹干，甚至還有纏繞的藤蔓、樹間的小草以及被昆蟲咬食的植物葉片，都栩栩如生。

“過去，我們還原古植物形態好比盲人摸象，很多時候靠猜測和想象，只能用拼圖的方式重建史前地球生態面貌。”王軍說，烏海“植物龐貝城”不僅能直觀地回答“煤是由什么植物形成的”，還因為短時間內火山灰大量落下，導致這片森林以原位埋藏的方式保存下來，讓人類得以窺見3億年前森林的實際模樣。

截至目前，烏海“植物龐貝城”已發現松綱、楔葉綱、真蕨綱、種子蕨綱、瓢葉目、蘇鐵綱、科達綱（匙葉）等七大門類植物化石，以及蝎子和蜘蛛等昆蟲化石。

研究證明，烏海“植物龐貝城”囊括了5項世界之最：最大面積的遠古森林復原、最豐富的成煤植物群化石標本收藏、最古老的蘇鐵植物、最豐富的瓢葉目植物群落以及最多的化石植物整體重建。

“我從來沒有在學校的課堂、在野外考察、在博物館里看到如此精美的植物化石。”中國科學院院士、南京地質古生物研究所研究員戎嘉余在現場考察后不由得感嘆。

更為重要的是，石炭—二疊紀之交的地球氣候環境與當前十分相似：南北兩極覆冰，處在兩個冰期之間，全球氣候加速變暖……因此，這里便成為研究煤田地質、成煤環境、古植物群落生態及植物—氣候耦合關系、冰室—溫室氣候轉換背景下植被演替等方面的絕佳地質資源。

“它不僅僅是烏海的寶藏，更是全人類的自然遺產。”中國科學院院士、中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員朱敏說，古生物學與當前地球生物多樣性有密切關系，只有把過去搞清楚，才知道未來該怎么做。

圖③ 原始松柏類植物科達化石。

化石資源與化石能源如何選擇

烏海“植物龐貝城”接下來何去何從？這不是一道簡單的選擇題。

目前，整個烏達煤礦分屬3家企業開采，分別是國家能源集團烏海能源有限責任公司蘇海圖礦、烏海市城市建設投資集團有限責任公司、內蒙古東源科技集團有限公司。

“蘇海圖礦產量占我們公司的1/3多，貢獻的利潤約占70%。”國家能源集團烏海能源有限責任公司有關負責人說，公司作為國家能源集團唯一的焦煤生產基地，產出的煤主要用來煉鋼，公司在烏海有多個煤礦，蘇海圖礦的效益最好，煤炭品質最高，洗凈煤回收率高達60%。談到接下來的保護工作，她說：“我們作為央企要承擔社會責任，積極支持并參與其中。”

目前，3家采礦企業對如何保護態度不一。“如果站在煤礦的立場來看這個問題，保護了化石，底下就有十幾層煤無法開采，經濟效益和科學價值會產生矛盾，這個矛盾怎么解決？”戎嘉余一番話道出了很多人的糾結。

收到6位院士關于立刻對“植物龐貝城”進行保護的聯名信后，2023年11月9日，烏海市委、市政府召開研討會，對化石遺址現場考察和保護開發利用進行座談。

記者跟隨與會專家來到現場，眼前是一個巨大的礦坑。礦坑一邊是數百輛大型礦車、挖掘機、推土機往來穿梭，運送煤炭的卡車在盤旋山路上排成長龍；而在礦坑的另一邊，礦區東南一角，十幾位科研人員與民工手持風鎬和鐵錘，在一片上千平方米的巖石上，畫上1米見方的方格，一層又一層地剝離巖石，然后對露出的化石逐一辨別記錄。在一旁散落的碎石中，記者隨手撿起幾塊，其中就有一些化石碎片。

不時呼嘯而過的礦車以及刺骨寒風揚起的煤灰，無疑加大了化石發掘的難度。在此工作了一個多月的博士生孫文俊告訴記者，盡管當地氣溫已低至零下，化石發掘現場工作環境十分惡劣，但他們一刻也不能停歇，必須與時間賽跑進行搶救性發掘。

目前，烏達礦區的開采已近尾聲。國家能源集團烏海能源有限責任公司蘇海圖礦黨委書記、礦長李振陽預計，蘇海圖礦的煤炭還可以開采2年。

第十四屆全國政協常委、中國科學院院士周忠和說：“化石保護是一個世界級難題，尤其是像烏海這樣一個既是化石能源也是化石資源的‘植物龐貝城’。”

“這樣的‘植物龐貝城’造不出來，也不可再生，沒有了就沒有了。”現場，戎嘉余等多位院士專家對“植物龐貝城”的命運表示極大的擔憂。

中國科學院院士、中國科學院地質與地球物理研究所研究員李獻華說，我們有很多獨一無二的歷史文化和自然遺產，作為一個正在快速崛起的國家，我們有責任保護好“植物龐貝城”。

圖④ 烏海“植物龐貝城”地質剖面。

當務之急要摸清家底明晰保護方案

能源是國家的，化石也是國家的。如何將二者統一起來，成為擺在烏海市和相關主管部門面前的現實問題。

記者與多位專家溝通后得出的看法基本一致，即永久保留一定規模、出露良好的“植物龐貝城”遺跡，不僅是科學研究和科學普及的需要，更是烏海擁有這個世界罕見寶貴物質文化遺產的見證。

但是，僅用零碎的化石碎片去講述“植物龐貝城”的完整歷史，顯然不夠。周忠和說，如果把化石送到博物館去異地保護，就要把現場那些大樹化石“大卸八塊”，砸碎了搬走，太可惜了！

要不要原址保護、如何原址保護，成為此次研討會上的焦點話題。這不僅牽扯到各方利益，也關系到接下來保護工作該往哪個方向走。

“‘植物龐貝城’所在的火山凝灰巖是一類遇水易分解的巖石，因此，原址保護必須建設一座永久性建筑，為3億年前原始森林遮風擋雨。”王軍說。

但這樣的想法在當前難以實現。煤礦企業更傾向于在開采行將結束時，辟出一塊區域進行原址保護。

李振陽表示，根據他對烏達礦區的觀察，還未開采的礦區東部應該還有這層火山巖。“從現場看，地層是由西向東一頭扎進地下，礦區東部邊緣的化石層至少在地下幾十米深處。按照國家有關規定，煤田邊緣要保留一部分不得開采，并沿山體向下挖出梯形臺階，防止出現山體滑坡等地質災害。”李振陽說，根據技術規范，每一層臺階至少10米寬，因此煤田東部邊緣的化石層或許能夠原址保留數千平方米。

但是，礦區東部邊緣的化石質量怎樣目前并不清楚，因為烏達礦區曾發生過煤層自燃，過火區巖石極易破碎，其中的化石也就極大程度地失去了科學價值。

多位專家提出建議，應先進行地質調查，在關鍵地區進行鉆孔勘探。“當務之急是進一步摸清家底，然后再來決定如何在盡可能不影響采煤和經濟建設的前提下，拿出一個更貼近實際的方案。”中國科學院院士、中國科學院廣州地球化學研究所研究員徐義剛說。

朱敏表示，現在烏海處在產業轉型的時期，需要更早地做準備。據了解，蘇海圖礦還擁有完美的成煤地質剖面，當地早有打造煤炭地質公園的想法，這與保護“植物龐貝城”不謀而合。

戎嘉余認為，只要政府部門重視起來進行協調，把各方都調動起來保護好“植物龐貝城”，烏海未來的發展一定會因此而受益。

記者了解到，烏海市委、市政府，中國科學院南京地質古生物研究所和國家能源集團烏海能源有限責任公司三方已簽訂戰略合作協議。協議主要內容有：合作開展“植物龐貝城”的調查、發掘、保護和開發利用研究；共同策劃項目，提供經費保障。其中，烏海市委、市政府主要推動建設“植物龐貝城”博物館、地質公園、世界非物質文化遺產等項目；中國科學院南京地質古生物研究所主要負責上述項目的科學內涵方面的相關事項；國家能源集團烏海能源有限責任公司負責為煤田開采區域內“植物龐貝城”的標本采集和搶救提供支持，包括巖石的挖掘剝離等方面，以及煤田開采尾期永久留存一片遺址的勘查和篩選。

（中國科學院南京地質古生物研究所供圖）