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科学大院:卡车护队、野外扎营,这不是自驾游, 而是去挖恐龙

2020-06-15 07:40:53

在这个世界上最远离人类文明的地方,也是离过去最近的地方。——记恐龙化石从戈壁滩到博物馆的奇幻旅程

【文/秦子川 等】

当你凝视着博物馆中恐龙骨架的时候,一定会思考这样一个问题:这些庞然大物的遗骸,是怎样被发现、收集、研究到最后展览在这里呢?

每年夏天,当学生们开始享受快乐的暑假生活的时候,化石猎人们最忙碌的时候才刚刚到来。作为一个恐龙化石猎人,过去的五年里,几乎每个七月我都在中国西北部野外考察中度过,在这期间学到了专业的知识,结交了重要的朋友,也有了珍贵的发现。

驰骋于大漠戈壁之间的恐龙考察是什么样子的呢?我将在下文中细细道来。

前期准备:找恐龙之前需要准备啥?

野外考察并不是简单轻松一路向西的自驾旅行。实际上,每一次考察从前期筹备开始,就要与挑战和困难作伴了。

古生物学作为地质学的一个分支,去野外考察前,首先是需要对地质背景进行调查,包括对计划考察地区的相关地质资料、古生物文献进行详尽的检索和阅读。一般来说,每年暑期的野外考察在前一年就已经计划好了,相关资料的收集和查阅工作,也会很早分给不同的队员进行。

背景调查是野外考察中必不可少的环节。不同时代的地层、不同的沉积岩类型,不同的发掘环境,对野外考察的工具、物资等都有不同的要求。

这里举一个很有趣的例子,野外常用的地质锤实际上分两种不同的规格。一种是尖头的(类似锥子),一种是平头的(类似铲子)。尖头的更适合在相对疏松、易碎的岩石,或者泥土中挖掘,非常适合在砂岩、粉砂岩等露头上进行工作。而如果野外考察的目标化石产自页岩当中,尖头的锤子作用几乎是负面的,反而需平头锤子更有效。

面对戈壁沙漠疏松易碎的砂岩,尖头地质锤才是“神器”

除了专业资料,还要有“非专业”的资料。这些资料可不业余,包括考察当地的路线规划、交通状况和风土人情等。当然,提前订好漫长旅途中的温馨住处,查好可能会路过的美味餐厅也是很有必要的。如果地点过于偏僻,也要准备帐篷之类的露营装备,干粮和水也是必备物资。

有了这些资料,野外队员就可以对野外考察和发掘过程有一个“心理准备”。所谓有备无患,就是野外前期准备的重要要求之一。

因此,基于不同的野外环境和野外计划,负责野外后勤的队员会在出发前一个月的时间里面筹备所需的物资。本文中介绍的可算最为复杂的一种野外发掘情况,就是在戈壁沙漠或者高海拔荒原的长期扎营野外。

越严酷的环境,前期准备的物资就要越多。无人区的野外活动不但要保证野外队员基本的生活需要——食物、水和帐篷之外,还要保证基本的科研活动可以进行。因此,各类发电设备和通讯设备也是标配。

这些生存物资的配置,也大致分为两种思路。像在中国西北部地区的野外活动,虽然无人区地处偏远,但终究附近一天车程内还是有乡镇或者城市的。这种情况下,野外车队一般以越野车为主,皮卡辅助。虽然在无人区扎营,定期(比如一周)还是会有补给车辆来往补给。

2016年新疆五彩湾野外营地概览

丰田越野车是野外好伙伴,每天负责运输队员前往考察地点。而图片左下的皮卡车,虽然其貌不扬,却承担着搭建这个野外营地“生命线”——运送物资的重任。(图片来源:张立召)

而另一种模式更加“硬核”,比如下图美国国家自然历史博物馆的蒙古国戈壁考察。由于蒙古国地广人稀,只有首都乌兰巴托一个城市可以补给。因此,考察队往往会租赁一到几台重型卡车作为“舰队母舰”,运输长达一两个月的野外考察中运输可以照顾所有队员“生活起居”的全部物资。在一些情况下,偌大的卡车还可以作为临时住所,抵挡戈壁滩上的风雨。

2019年纽约自然历史博物馆蒙古考察补给卡车,

本文作者之一在野外结束第一天,回到物资充沛(还可以吃到冰棍)的美好时光。

扎营戈壁:我们睡在中生代地层中,有恐龙为伴

当北半球入夏,野外季到来,考察队员从世界各个角落集合一路向西,考察就此开始。经过长途跋涉,科考队来到大片出露恐龙化石的中生代地层当中,就地扎营,开始野外考察、挖掘活动。

那么问题来了,为什么要就地扎营呢?不会对化石产地造成破坏么?

其实随着公路交通的快速发展和技术的进步,大部分地质类野外现在都变成了“公路地质”。这其中也包括了很多古生物学化石发掘的野外,尤其是发掘无脊椎化石为主,一般都是就近住在化石点附近的城市或者乡镇,驾车机动发掘考察,而不会选择野外扎营。毕竟野外扎营费用高昂,生活不便,危险系数也很高。

但恐龙化石的发掘工作有它独特的需要,使得扎营野外成了主流。首先,很多重要的中生代化石点都距离城市非常遥远,每日往返通勤时间过长,会大大影响工作效率。

其次,很多恐龙身形巨大,化石当然也非常的重。一般来说,一天的工作时间,根本不够对一件中等以上体型的恐龙化石完成皮劳克-装箱-装车(下文会有介绍)的工作。如果有幸找到较为完整的大型恐龙标本,整个发掘时间可能会持续好几年。因此,考察队员直接住在化石现场,既可以省下更多的时间用来发掘工作,也可以保证工作的连续性,也是对化石本身的一种保护。

饮食方面,我们国内的团队在这方面非常优秀。

我们的后勤“班长”是一名退伍的戍边军人,曾历练于炊事班。

因此野外伙食里面拉面、饺子和烤串都有得保证。

在我们参与的戈壁野外考察团队当中,无论是中科院古脊椎所的团队,还是美国自然历史博物馆的团队,都有配备了专精营地后勤和生活保障的专业人员。

就拿扎帐篷这件小事来说,包含了选址的各种门道。戈壁沙漠虽然白天干旱炎热,但在夏夜经常出现暴雨。由于地表鲜有植被,低洼的地面可以短时间内大量积水。若是没有经验地把自己的帐篷扎在水流的必经之处或者低洼区域,很有可能第二天醒来发现自己已经连人带睡袋被冲到了干涸的河道里面(作者们不愿意透露他们是怎么知道这件事情的)。

戈壁沙漠+连夜暴雨=无尽的泥泞

寻找化石:怎么找?低头看路

在与世隔绝的戈壁滩当中住下之后,考察队员就会基于之前所搜集的地质、古生物学资料,对目标区域进行“地毯式”的搜索。很多中生代的地层产状几乎与水平面平齐,也就是说寻找化石的地层就在脚下。

所谓寻找化石的过程,看起来就像一群人在旷野中四散踱步,每个人都低着头,时而俯下身子用放大镜观察,时而站在相对高点向远处眺望,但更多的时间,是牢牢地盯着脚下的路,不让一丁一点化石骨片从眼皮地下逃走。

五人一小队的“拉网饱和式”化石调查

戈壁滩上的土丘看起来不高,实际上非常难爬。没有植被根系固着,风化的土壤结成了看起来坚硬,实际上非常疏松易碎的壳。而这层壳的下面可能是坚硬的砂岩,也可能是松软的沙土。对于新人来说,向上的每一步都可能导致一个翻滚下山的后果。

真正熟练的野外“高人”才可以熟练地登上山丘之巅,俯视整个盆地(出镜:张蜀康博士,摄影:臧海龙)

化石发现之后,用随身携带的GPS仪记录坐标,野外记录本上详细地记录化石产出状况、围岩信息等内容,是最基本的要求。而经验丰富的队员,会在此基础之上,用附近的各种物件搭建一个醒目的标识。戈壁滩上地形复杂,沟壑纵横,即便有了GPS坐标,几十米的误差也会把人绕晕。因此,用石头,矿泉水瓶或者石膏块搞出个标记,成了一种非常有效的定位“土办法”。

采集化石:给恐龙打石膏是什么样的体验?

戈壁的野外扎营考察一般都长达一个月,在考察过程中发现的恐龙化石,并不是发现一个发掘一个的。这是因为大部分恐龙化石体积较大,远不是一两个化石发现者就可以完成发掘工作的。另一方面,是恐龙化石的野外采集有一定的技术难度,是很难快速完成。

国内外的考察团队在发掘恐龙化石的时候,会采用一种叫做“皮劳克”的技术手段,对化石进行保护性发掘。

“皮劳克”指的并不是一种工具、材料或是成品,而是一个完整的野外操作流程。下面就给大家简单介绍一下,科考队员是如何在野外打“皮劳克”的。

蒙古戈壁滩上的一具刚刚被发现的原角龙遗骸

确定挖掘范围:大部分恐龙化石发现的时候,都是如上图的样子,并不是一个完整清晰的骨架轮廓,而仅仅是暴露在地表的些许骨片。当野外队员决定发掘这具恐龙化石的时候,第一步要进行的就是对化石在三维空间上延伸情况进行一个基本的判断。换句话说,是根据化石的埋藏状况推断一个大致要挖掘出来的范围。

判断化石的大致范围,需要丰富的野外经验。在野外考察队里,一般是依靠有多年野外经历的老队员进行判断。毕竟化石是非常珍贵的,如果范围划分不当,后续的发掘工作势必会破坏珍贵的化石。

本文作者之一正在挖掘环绕化石的壕沟

开始挖掘:基于对化石延伸范围的大致判断,下一步就是围绕这个范围,在四周挖掘出一个连续的壕沟。在这个过程中一旦发现新的化石,就要向外扩大壕沟。之后,从壕沟底部向中心挖掘,把包裹着化石的岩体掏出一个上大下小的蘑菇形状,以便接下来打石膏套。

图中白色的物体就是打好的“皮劳克”包裹了。

给化石打石膏:接下来就要用石膏、麻袋布等保护材料将这个蘑菇状的土丘包裹起来。不过再次之前,对于一些碎裂的化石,需要提前用万能胶加固,防止其受到压力碎裂。接下来,给整个化石包裹上用于保护的石膏绷带或者麻布带,经过漫长的风干,做上标记登记好野外好就完成了发掘的部分。之后,化石会被送往实验室,打开石膏套,等待进一步的修理和研究。

一个一米见方的“皮劳克”就需要8个壮年劳动力运输(图片来源:廖俊棋)

很多恐龙化石本身就体积庞大,经过这样“包装”的皮劳克的重量更是不可小瞧。一般来说,如果完整对一条两三米的恐龙打包,光消耗的石膏和水就要接近半吨。皮劳克的后续运输工作就变成了最有挑战性的任务。七八个青壮劳力可能才可以抬起一个大的皮劳克,而更大的皮劳克还需要滑轮、杠杆等“传统智慧”才能运到车上。

戈壁风光与人:挖掘恐龙过程中的额外的馈赠

中国的西北部和蒙古国的西南部是世界上最空旷的地方。在这片远离城市灯光污染的净土里,每一张随意的照片都是惊艳的风景。

每到野外,这个世界上的光就仅剩下营地的篝火和璀璨的银河。

你永远也不知道,脚下的这条带着些许绿意的路会延伸到哪里。

有时候,草不知道从哪开始变得浓绿稠密,截然地与身后地绵延的沙丘分开。

又有时候,沙侵吞了所有的绿色,甚至把路也吞到了肚子里。

晚霞呢,喜欢轻轻抚摸着正给家里打着电话的人

彩虹呢,倒是从不吝啬出镜在每个雨后的傍晚

整理完野薄,站上山顶

希望今天也能看到个圆满的月亮

图片版权声明:本文图片主要来自供图作者,纽约自然历史博物馆在读博士生余琮煜。其余部分照片来自中科院古脊椎所Dinosaur X团队臧海龙,张立召,廖俊棋等。

本文出品自“科学大院”公众号(kexuedayuan),转载请注明公众号出处。

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来源:科学大院 | 责任编辑:李泠
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