内华达荒漠

海岸山脉

拉斯维加斯

莫哈韦沙漠

大盆地

脊椎动物

荒漠国家公园

立驼盆地

隐秘谷

硅藻土

哥伦布猛犸象

海岸山脉和内华达山脉沿南北走向纵贯在北美大陆西部，它阻挡了太平洋的潮湿气流，使山脉以东的美国内华达等州变得异常干旱。从旧金山乘机去拉斯维加斯（Las Vegas）的航程上可以清楚地看到这个变化，1个小时后就从苍绿的湾区来到毫无生机的干涸之地。在飞机的舷窗上已经清楚地看见了这个沙漠城市的面貌，拉斯维加斯的周边环绕着1000～3000米的高山，裸露的岩石大多呈褐黄色、还有的赤红，而市区规划成棋盘形的方格，已开发好的部分可以见到一点人工栽种的树木，尚未建设的地方就完全是黄沙铺就。让人想不到的是，拉斯维加斯的西班牙语的含义竟然是“肥沃的青草地”，因为它是荒凉的沙漠和戈壁地带中央唯一有泉水的绿洲。

拉斯维加斯周围的地层都出露得很好，这里的地貌和植被与我从前去过的莫哈韦（Mojave）沙漠的加州部分很相似，实际上它们同属于一个大范围的地貌单元。这次我们来参加2011年在莫哈韦沙漠和大盆地南部的野外考察，主题是冰期时代湖泊和泉华沉积物中的脊椎动物化石，考察将持续三天。在每一个考察地点，埋藏脊椎动物化石的沉积物都与地表水和地下水有关，而水的变化显然受到更新世气候环境的影响和控制。

第二天一大早，在拉斯维加斯的巴黎饭店外看到了印有SBCM标志的车，这次考察是由加利福尼亚州的圣贝纳迪诺县博物馆（San Bernardino County Museum）负责组织的。8点钟从集合地点出发，三辆越野车加一辆皮卡，我们的队伍有17人，很热闹。首先越过内华达州与加利福尼亚州的边界，沿15号州际公路前往第一个观察地点韦尔斯（Wells）山谷，它位于莫哈韦国家保护区内。在韦尔斯山谷的公路两旁都可以看到广布的晚更新世细粒沉积物，由地下水淀积形成，对比现在莫哈韦荒漠的干旱状态，可以看出气候发生了多么巨大的变化。地层的结构通常是由地下水碳酸钙淀积物和细粒的河流或风成沉积物组成，还包含有机质。在冰期时代，莫哈韦沙漠的地下水位明显高于现代。韦尔斯山谷的地下水补给来源于东面不远处的克拉克（Clark）山脉，我们站在观察点上就可以清楚地看到地形的高低差异。

考察队中有几位熟悉本地情况的专家，他们分别来自圣贝纳迪诺县博物馆、拉斯维加斯博物馆和内华达州立大学，其中圣贝纳迪诺县博物馆的斯科特（Eric Scott）馆长是我熟悉的同行和老朋友，他担任这次考察的队长。总是一个专家先介绍一段地层的沉积情况，然后另一个专家介绍相关的化石。在这套地层中发现的哺乳动物化石对时代的确定起到了重要的作用，包括底部的上新世至早更新世的对齿鼠（ Symmetrodontomys ）和食蝗鼠（ Onychomys ），以及更高层位的早、中更新世的南方猛犸象（ Mammuthus meridionalis ），最上部的地层中发现过一枚晚更新世的哥伦布猛犸象（ M. columbi ）的颊齿。哥伦布猛犸象常常被错误地称为哥伦比亚猛犸象，这是因为其拉丁文种本名columbi被想当然地与地名Columbia相联系。其实熟悉拉丁文命名的人都知道，“i”是种本名中跟在人名后的词缀。哥伦布猛犸象发现于北美洲和中美洲，从未出现在南美洲国家哥伦比亚，其得名也与有这种猛犸象分布的加拿大不列颠哥伦比亚省无关，就是为了纪念哥伦布（Christopher Columbus）发现美洲大陆而命名的。韦尔斯山谷发现的大哺乳动物化石还包括真马、骆驼、叉角羚、一种郊狼大小的犬科动物和一种大型的猫科动物。在我们观察的化石点上可以见到化石碎片，它们非常脆弱，裹着一层碳酸钙外壳。小型的脊椎动物化石包括树蛙、蟾蜍、蜥蜴和蛇的遗存，还有兔、囊鼠（ Thomomys ）、更格卢鼠（ Dipodomys ）、鹿鼠（ Peromyscus ）和林鼠（ Neotoma ）。化石虽然不多，但都已有相关的论文发表。

第二个地点曼尼克斯（Manix）湖是开阔而低洼的沉积盆地，有很厚的沉积物。在晚更新世时期，莫哈韦河源源不断地流入曼尼克斯盆地，使这个湖盆的最大深度达到60米，覆盖面积有220平方公里。想不到现在已变成荒漠，主要植物仅有耐干旱的百合科丝兰属的约书亚树（Joshua tree， Yucca brevifolia ）。在这套沉积物中有丰富的晚更新世大哺乳动物群，主要由已灭绝的骆驼和羊驼组成，也包括地懒、猛犸象、恐狼、短面熊、锯齿虎、山狮、叉角羚、绵羊、野牛和真马等，小哺乳动物只有长耳大野兔。整个脊椎动物化石的名单多达55个种类，其中有丰富而保存良好的鸟类，特别是雁形目。这个动物群中只有一种鸟类以小哺乳动物为食，就是猫头鹰，其他的鸟类都是以小型鱼类、水生植物和无脊椎动物为食。在美国，对于这些重要的地质遗迹都有非常严格的保护措施，在这里进行化石发掘需要得到国土管理部门的批准。曼尼克斯湖的地层根据第四纪气候变化进行了详细的划分，反映出冰期和间冰期的不同沉积类型。

中午在一处荒漠国家公园野餐，这里没有服务人员，但露营的设施准备齐全，游客可以自助使用。考察队已采购了食物和饮料，美国人的习惯是很多东西都要冰镇的，所以皮卡车上就在保温箱内预备了不少冰块。公园建在季节性河流的河床上，现在没有流水，但灌木生长得很茂盛，其中建了一系列的凉棚。灌木边上都有木质的隔离桩，禁止车辆驶入，避免对植物造成损害。我们吃饭时，北美花鼠（ Tamias ）就在四周转悠，寻找可能的食物。

第三个地点是阿弗顿（Afton）峡谷，也被称为莫哈韦大峡谷。观察点在15号州际公路南侧，就是阿弗顿次级盆地的边缘。这里的植物似乎含有丰富的钙质，使其干枯的枝叶看起来又硬又脆。我们观察到强有力的岩石学证据，它记录了来自更新世的曼尼克斯湖水第一次侵入阿弗顿次级盆地的沉积物。阿弗顿峡谷是在更新世末期由莫哈韦河冲刻出的又深又宽的河谷。在河的南侧，平坦的绿色湖湘沉积物和含砾石的薄层扇三角洲沉积不整合地覆盖于更老的新近纪岩石之上。曼尼克斯湖通过阿弗顿峡谷的下泄被认为是一次灾难性事件，整个过程只持续了10个小时左右。

第四个地点是特科帕（Tecopa）山谷，在曼尼克斯湖的北面和东面，是晚更新世的特科帕湖留下的遗迹，位于加州因约（Inyo）县的特科帕和肖肖尼（Shoshone）部落附近。特科帕湖比曼尼克斯湖更老，其最广阔的时期也比曼尼克斯湖大，面积有250平方公里，最大深度达到120米。特科帕湖记录了300万年以来在大盆地南部由于内华达山脉上升所引起的气候变化的影响。可以观察到的地层厚达100米，由更新世的深湖相沉积夹冲积、沼泽和风成沉积组成，其中包含多层火山灰。在湖相沉积物中保存了许多化石，与莫哈韦沙漠的其他更新世哺乳动物群一样，占统治地位的大哺乳动物是骆驼，多达5个种类。在这个地点特别有趣的发现是山羊驼（ Capricamelus gettyi ），它是一种具有高山适应性的骆驼，与山地羊的特点相似，是在2005年被正式描述的。实际上，最早的标本由两位业余爱好者在1971年找到，后来由洛杉矶自然历史博物馆的古生物学家进行了科学的发掘。山羊驼的重要意义在于：它既有一些原始的性状，如未愈合的掌蹠骨，又具有一系列进步适应性，包括缩短的颈部和尾巴以及有力的四肢，这些特点被解释为适应类似山地羊的生活。

这个盆地的化石大多数都发现于同一个地点，化石主要为骆驼的肢骨，不同寻常的是它们通常以直立的状态保存，缺乏与其相连的脊椎骨，由此这个盆地得到了“立驼盆地”的绰号。其成因被解释为骆驼在古代特科帕湖的岸边陷入淤泥的结果，所以四肢得以保存在淤泥形成的泥岩中，而身体部分由于未被掩埋，最后没能保存下来。其他的化石碎片还显示存在叉角羚、长鼻类和野马，小哺乳动物则有鼩鼱、兔子、松鼠和更格卢鼠，动物群中还存在火烈鸟的化石。这里有厚层的火山灰沉积，在其覆盖的岩层面上保留有哺乳动物的脚印，现在暴露出来，我们在指引下很容易就看到各种类型。

来到最后的地点，太阳马上就要下山了。晚上到一个小镇住下，大家一块到餐厅，各自点自己的食品。次日早晨7点半出发，行程中也都是莫哈韦沙漠中的地点，称为帕伦普（Pahrump）谷地，据考察领队说，这里有大盆地南部出露最好、分布最广、时代延续最长的泉华沉积。

首先考察的是沙漠中的第四纪露头，说是沙漠，实际上有很多植物，当然主要是典型的干旱区植物。当地保护区管理人员也开了一辆越野车随行，然后给大家做详细的讲解。在这里观察到古土壤层，化石碎片也有一些。发现有新鲜的山羊粪迹，但没有看见动物本身。该地有大型的断层发育，地下水就是沿这些断层渗出而形成泉华堆积，记录了从冰期到间冰期的地下水位变化，而现代的地下水位是在5～30米的深度。

接下来去的隐秘谷（Hidden Valley）是一个冲沟，有7米深，由于第四纪晚期泉水渗出而冲刷形成。沟壁上有很多神龛遗迹，看来以前是一个不小的宗教场所，还有耶稣塑像，不过头、手都断了。地面上有很多子弹壳，应该有人来此打猎。在崖壁上出露有一枚巨大的象门齿，截面很清楚，在这里发现的化石还包括骆驼和真马。

然后到树桩泉（Stump Springs），其得名与泉华堆积有关，因在泉华中发现有树桩的缘故。这里的泉华规模庞大，到处都能看到，泉华中还嵌有植物叶片化石，地层中也有化石暴露，是骆驼的骨骼，还有丰富的水生螺壳化石。不同时代的泉华堆积得很有规律，时代较晚的泉华堆积在由较老泉华围成的盆状中心。看完这个地点，我们就地野餐。

下午跑的路不少，紧邻95号公路的莱斯罗普（Lathrop）泉地点是第四纪硅藻土沉积，几乎白亮的一片，厚度达到3米，在阳光下分外刺眼。在地面上随处就能看到有马牙的釉质碎片，在这个地点发现的其他化石还包括猛犸象、骆驼和长耳大野兔。这里也是保护区，而我们是非正规的采集，因此大家观察完在剖面上见到的化石，就将其放回原位。硅藻土中还发现有介形虫，说明当时有流水和水坑，而不是低洼的湿地。

最后一个地点在玉米溪泉（Corn Creek Springs）国家野生动物保护区，由美国鱼类和野生动物局管理。我们远远地观看了一套地层，也是受更新世的冰期和间冰期不同地下水位交替影响的沉积。这里建有一个度假区，主要是高尔夫球场，就位于沙漠中。一池清水，代表了现代地下水位，顺断层涌出而汇聚成湖，湖面上浮满水鸟，岸上还有野兔和鹧鸪。看完地层剖面，晚上住在北拉斯维加斯，实际上就是拉斯维加斯的北区。

第三天的考察内容是上拉斯维加斯冲沟的地层。早晨起来风不仅很大，还有些刺骨的寒意。第一个地点吉尔克瑞斯（Gilcrease）农场在一片建筑区内，邻近吉尔克瑞斯自然保护地。从地质上看，这个地点位于峡谷洪积扇的远端，曾经发现过猛犸象牙，是这个地区化石最富集的地点，已报道的化石包括猛犸象、真马、骆驼、羊驼和野牛，还有未确定属种的食肉类，以及文化遗物。不同寻常之处在于化石主要是哥伦布猛犸象的孤立颊齿，却很少有骨骼化石发现，这个现象被归因于在高碱性泉水中骨胶原易快速降解。地层的时代属于更新世最晚期，被全新世的沉积物覆盖。这个地点是私人所有，但主人吉尔克瑞斯对古生物研究非常支持，他从1920年还是一个孩子时就居住在这里。现在这里建了一个鸟类保护中心，饲养着各种各样的鸟类，鹦鹉尤其多。

这个地点是一个5米深的大坑，由吉尔克瑞斯用反铲挖土机挖掘。他在20世纪80年代挖掘富含有机质的沙土用于花园种植，由此发现了猛犸象牙齿化石。到90年代，一些业余的古生物爱好者来这里进行发掘，采集的化石就保留在原址。研究者采访过吉尔克瑞斯，请他回忆在20世纪早期这处泉眼的情况。他说，当时的泉眼处形成一个直径1.5米的很浅的水池，池中有几处冒沙孔，活水从中流出。由于地下水位的降低，到40或50年代这个泉眼干涸了。吉尔克瑞斯地点有时被称为一个泉水岗，但今天已经完全没有山岗状的地形了。这里丰富的猛犸象牙齿化石提供了一个重建当地猛犸象种群年龄结构的机会，其结果显示以幼年和青年个体居多。

我们接下来将车一直开到拉斯维加斯北面的山根，这里是一片巨大的冲积扇。扇上有一条大的冲沟，切出扇下部的白色地层，是更新世的沉积，里面发现过哺乳动物的化石，已经有一个世纪的研究历史。1903年最早报道的是象化石，当时认为是乳齿象，现在判断可能是猛犸象。随后在1919年又发现了真马和野牛的化石，还有已灭绝的北美狮。这些材料也是最早在拉斯维加斯地区发现的脊椎动物化石，现在收藏在伯克利的加州大学古生物博物馆。

上拉斯维加斯冲沟后来又被考古学家所关注，因为在化石富集层中发现了一块黑曜石片，在该地区的自然状态下不产出这种岩石。著名的古生物学家辛普森（Ruth D. Simpson）本人尽管并没有亲自来拉斯维加斯进行发掘，但他在1933年发表了这个地点采集的化石，并把这些化石与远古人类的生活相联系，试图回答人类是否在冰期动物群灭绝之前就已经到达了北美。考古学家认为这里的破碎化石是古人类砍砸和烹饪所致，因为其中也发现了石器，还有大量炭屑。

从20世纪90年代早期开始，圣贝纳迪诺县博物馆就在上拉斯维加斯冲沟进行调查。早期工作与建设活动伴随的化石追踪和抢救性发掘有关，所以在范围上相当有限。90年代后期，拉斯维加斯快速和大面积的市区扩张，使土地管理部门对包括上拉斯维加斯冲沟在内的地方开展了更严格的自然和文物保护，由此圣贝纳迪诺县博物馆发现了大量化石地点。许多业余爱好者也参加到这项工作中，他们用文字和图像的方式记录发现的化石，但不能自己扰动或者采集这些化石，而要由古生物学家组织科学的发掘。

我们在这里的考察内容都与地质背景相关，特别是大量发育的泉华沉积，想象得到这里曾经是水草丰茂之地，如今变成了荒漠。我们参观了两个发掘点，其中一个正在进行。在图尔（Tule）泉地点，晚更新世化石相当丰富，因此得到一个“骨堆”的绰号，发现的材料包括一雌一雄两个已灭绝野牛的骨架，还有骆驼、北美狮（ Panthera atrox ）、地懒和野兔的化石。这个地点被解释为一个涌泉或者泉水沼泽，野牛不幸掉入其中而亡。

风越来越大，中午就在风中野餐，我是坐在车上吃完的饭，否则沙子太多了。我们在这一带考察时，人员又增加了20多个，浩浩荡荡的队伍，一长排的越野车队，很是壮观。沿上拉斯维加斯冲沟观察了一系列剖面和化石地点，由于城市已经扩大到这片地区，因此领队介绍说这是真正的城市古生物学。

最后考察的是上拉斯维加斯冲沟内的第四纪末期“凝固在时间里的碳酸钙河流”，这是第一个在北美识别出来的河流泉华系统。蓝藻岩是亚球形到扁圆形的叠层结构，在低水流状态或静水条件下围绕一个碳酸盐、泉华或树木碎屑等核心形成，可生长到15厘米或更大。这些碳酸钙泉华展现了独特的形态，相似于贯通的流水网络，非常接近现代和全新世早期上拉斯维加斯冲沟的流水系统，不仅壮观，更是一种难得见到的奇观。 pXOX0BvPlriijVJHYN9bieVO7I5AUkpxYHEbp5zN541U1FCYasH62KMvLo3aUtqr