[科普中國]-如何才能在戈壁灘上挖到恐龍？

在這個世界上最遠離人類文明的地方，也是離過去最近的地方。

——記恐龍化石從戈壁灘到博物館的奇幻旅程。

當你凝視著博物館中恐龍骨架的時候，一定會思考這樣一個問題：這些龐然大物的遺骸，是怎樣被發(fā)現、收集、研究到最后展覽在這里呢？

每年夏天，當學生們開始享受快樂的暑假生活的時候，化石獵人們最忙碌的時候才剛剛到來。作為一個恐龍化石獵人，過去的五年里，幾乎每個七月我都在中國西北部野外考察中度過，在這期間學到了專業(yè)的知識，結交了重要的朋友，也有了珍貴的發(fā)現。

馳騁于大漠戈壁之間的恐龍考察是什么樣子的呢？我將在下文中細細道來。

1.前期準備：找恐龍之前需要準備啥？

野外考察并不是簡單輕松一路向西的自駕旅行。實際上，每一次考察從前期籌備開始，就要與挑戰(zhàn)和困難作伴了。

古生物學作為地質學的一個分支，去野外考察前，首先是需要對地質背景進行調查，包括對計劃考察地區(qū)的相關地質資料、古生物文獻進行詳盡的檢索和閱讀。一般來說，每年暑期的野外考察在前一年就已經計劃好了，相關資料的收集和查閱工作，也會很早分給不同的隊員進行。

背景調查是野外考察中必不可少的環(huán)節(jié)。不同時代的地層、不同的沉積巖類型，不同的發(fā)掘環(huán)境，對野外考察的工具、物資等都有不同的要求。

這里舉一個很有趣的例子，野外常用的地質錘實際上分兩種不同的規(guī)格。一種是尖頭的（類似錐子），一種是平頭的（類似鏟子）。尖頭的更適合在相對疏松，易碎的巖石，或者泥土中挖掘，非常適合在砂巖、粉砂巖等露頭上進行工作。而如果野外考察的目標化石產自頁巖當中，尖頭的錘子作用幾乎是負面的，反而需平頭錘子更有效。

圖1.面對戈壁沙漠疏松易碎的砂巖，尖頭地質錘才是“神器”

除了專業(yè)資料，還要有“非專業(yè)”的資料。這些資料可不業(yè)余，包括考察當地的路線規(guī)劃、交通狀況和風土人情等。當然，提前訂好漫長旅途中的溫馨住處，查好可能會路過的美味餐廳也是很有必要的。如果地點過于偏僻，也要準備帳篷之類的露營裝備，干糧和水也是必備物資。

有了這些資料，野外隊員就可以對野外考察和發(fā)掘過程有一個“心理準備”。所謂有備無患，就是野外前期準備的重要要求之一。

因此，基于不同的野外環(huán)境和野外計劃，負責野外后勤的隊員會在出發(fā)前一個月的時間里面籌備所需的物資。本文中介紹的可算最為復雜的一種野外發(fā)掘情況，就是在戈壁沙漠或者高海拔荒原的長期扎營野外。

越嚴酷的環(huán)境，前期準備的物資就要越多。無人區(qū)的野外活動不但要保證野外隊員基本的生活需要——食物、水和帳篷之外，還要保證基本的科研活動可以進行。因此，各類發(fā)電設備和通訊設備也是標配。

這些生存物資的配置，也大致分為兩種思路。像在中國西北部地區(qū)的野外活動，雖然無人區(qū)地處偏遠，但終究附近一天車程內還是有鄉(xiāng)鎮(zhèn)或者城市的。這種情況下，野外車隊一般以越野車為主，皮卡輔助。雖然在無人區(qū)扎營，定期（比如一周）還是會有補給車輛來往補給。

圖2.2016年新疆五彩灣野外營地概覽。

（豐田越野車是野外好伙伴，每天負責運輸隊員前往考察地點。而圖片左下的皮卡車，雖然其貌不揚，卻承擔著搭建這個野外營地“生命線”——運送物資的重任。張立召 攝)

而另一種模式更加“硬核”，比如下圖美國國家自然歷史博物館的蒙古國戈壁考察。由于蒙古國地廣人稀，只有首都烏蘭巴托一個城市可以補給。因此，考察隊往往會租賃一到幾臺重型卡車作為“艦隊母艦”，運輸長達一兩個月的野外考察中運輸可以照顧所有隊員“生活起居”的全部物資。在一些情況下，偌大的卡車還可以作為臨時住所，抵擋戈壁灘上的風雨。

圖3.2019年紐約自然歷史博物館蒙古考察補給卡車，本文作者之一在野外結束第一天，回到物資充沛（還可以吃到冰棍）的美好時光。

2.扎營戈壁：我們睡在中生代地層中，有恐龍為伴

當北半球入夏，野外季到來，考察隊員從世界各個角落集合一路向西，考察就此開始。經過長途跋涉，科考隊來到大片出露恐龍化石的中生代地層當中，就地扎營，開始野外考察、挖掘活動。

那么問題來了，為什么要就地扎營呢？不會對化石產地造成破壞么？

其實隨著公路交通的快速發(fā)展和技術的進步，大部分地質類野外現在都變成了“公路地質”。這其中也包括了很多古生物學化石發(fā)掘的野外，尤其是發(fā)掘無脊椎化石為主，一般都是就近住在化石點附近的城市或者鄉(xiāng)鎮(zhèn)，駕車機動發(fā)掘考察，而不會選擇野外扎營。畢竟野外扎營費用高昂，生活不便，危險系數也跟高。

但恐龍化石的發(fā)掘工作有它獨特的需要，使得扎營野外成了主流。首先，很多重要的中生代化石點都距離城市非常遙遠，每日往返通勤時間過長，會大大影響工作效率。

其次，很多恐龍身形巨大，化石當然也非常的重。一般來說，一天的工作時間，根本不夠對一件中等以上體型的恐龍化石完成皮勞克-裝箱-裝車（下文會有介紹）的工作。如果有幸找到較為完整的大型恐龍標本，整個發(fā)掘時間可能會持續(xù)好幾年。因此，考察隊員直接住在化石現場，既可以省下更多的時間用來發(fā)掘工作，也可以保證工作的連續(xù)性，也是對化石本身的一種保護。

圖4.飲食方面，我們國內的團隊在這方面非常優(yōu)秀。我們的后勤“班長”是一名退伍的戍邊軍人，曾歷練于炊事班。因此野外伙食里面拉面、餃子和烤串都有得保證。

在我們參與的戈壁野外考察團隊當中，無論是中科院古脊椎所的團隊，還是美國自然歷史博物館的團隊，都有配備了專精營地后勤和生活保障的專業(yè)人員。

就拿扎帳篷這件小事來說，包含了選址的各種門道。戈壁沙漠雖然白天干旱炎熱，但在夏夜經常出現暴雨。由于地表鮮有植被，低洼的地面可以短時間內大量積水。若是沒有經驗地把自己的帳篷扎在水流的必經之處或者低洼區(qū)域，很有可能第二天醒來發(fā)現自己已經連人帶睡袋被沖到了干涸的河道里面（作者們不愿意透露他們是怎么知道這件事情的）。

圖5.戈壁沙漠+連夜暴雨=無盡的泥濘

3.尋找化石：怎么找？低頭看路

在與世隔絕的戈壁灘當中住下之后，考察隊員就會基于之前所搜集的地質、古生物學資料，對目標區(qū)域進行“地毯式”的搜索。很多中生代的地層產狀幾乎與水平面平齊，也就是說尋找化石的地層就在腳下。

所謂尋找化石的過程，看起來就像一群人在曠野中四散踱步，每個人都低著頭，時而俯下身子用放大鏡觀察，時而站在相對高點像遠處眺望，但更多的時間，是牢牢地盯著腳下的路，不讓一丁一點化石骨片從眼皮地下逃走。

圖6.五人一小隊的“拉網飽和式”化石調查

戈壁灘上的土丘看起來不高，實際上非常難爬。沒有植被根系固著，風化的土壤結成了看起來堅硬，實際上非常疏松易碎的殼。而這層殼的下面可能是堅硬的砂巖，也可能是松軟的沙土。對于新人來說，向上的每一步都可能導致一個翻滾下山的后果。

圖7.真正熟練的野外“高人”才可以熟練地登上山丘之巔，俯視整個盆地。出鏡：張蜀康博士，攝影：臧海龍

化石發(fā)現之后，用隨身攜帶的GPS儀記錄坐標，野外記錄本上詳細的記錄化石產出狀況、圍巖信息等內容，是最基本的要求。而經驗豐富的隊員，會在此基礎之上，用附近的各種物件搭建一個醒目的標識。戈壁灘上地形復雜，溝壑縱橫，即便有了GPS坐標，幾十米的誤差也會把人繞暈。因此，用石頭，礦泉水瓶或者石膏塊搞出個標記，成了一種非常有效的定位“土辦法”。

4.采集化石：給恐龍打石膏是什么樣的體驗?

戈壁的野外扎營考察一般都長達一個月，在考察過程中發(fā)現的恐龍化石，并不是發(fā)現一個發(fā)掘一個的。這是因為大部分恐龍化石體積較大，遠不是一兩個化石發(fā)現者就可以完成發(fā)掘工作的。另一方面，是恐龍化石的野外采集有一定的技術難度，是很難快速完成。

國內外的考察團隊在發(fā)掘恐龍化石的時候，會采用一種叫做“皮勞克”的技術手段，對化石進行保護性發(fā)掘。

“皮勞克”指的并不是一種工具，材料或是成品，而是一個完整的野外操作流程。下面就給大家簡單介紹一下，科考隊員是如何在野外打“皮勞克”的。

圖8.蒙古戈壁灘上的一具剛剛被發(fā)現的原角龍遺骸

確定挖掘范圍：大部分恐龍化石發(fā)現的時候，都是如上圖的樣子，并不是一個完整清晰的骨架輪廓，而僅僅是暴露在地表的些許骨片。當野外隊員決定發(fā)掘這具恐龍化石的時候，第一步要進行的就是對化石在三維空間上延伸情況進行一個基本的判斷。換句話說，是根據化石的埋藏狀況推斷一個大致要挖掘出來的范圍。

判斷化石的大致范圍，需要豐富的野外經驗。在野外考察隊里，一般是依靠有多年野外經歷的老隊員進行判斷。畢竟化石是非常珍貴的，如果范圍劃分不當，后續(xù)的發(fā)掘工作勢必會破壞珍貴的化石。

圖9.本文作者之一正在挖掘環(huán)繞化石的壕溝

開始挖掘：基于對化石延伸范圍的大致判斷，下一步就是圍繞這個范圍，在四周挖掘出一個連續(xù)的壕溝。在這個過程中一旦發(fā)現新的化石，就要向外擴大壕溝。之后，從壕溝底部向中心挖掘，把包裹著化石的巖體掏出一個上大下小的蘑菇形狀，以便接下來打石膏套。

圖10.圖中白色的物體就是打好的“皮勞克”包裹了。

給化石打石膏：接下來就要用石膏、麻袋布等保護材料將這個蘑菇狀的土丘包裹起來。不過再次之前，對于一些碎裂的化石，需要提前用萬能膠加固，防止其受到壓力碎裂。接下來，給整個化石包裹上用于保護的石膏繃帶或者麻布帶，經過漫長的風干，做上標記登記好野外好就完成了發(fā)掘的部分。之后，化石會被送往實驗室，打開石膏套，等待進一步的修理和研究。

圖11.一個一米見方的“皮勞克”就需要8個壯年勞動力運輸。

圖片來源：廖俊棋

很多恐龍化石本身就體積龐大，經過這樣“包裝”的皮勞克的重量更是不可小瞧。一般來說，如果完整對一條兩三米的恐龍打包，光消耗的石膏和水就要接近半噸。皮勞克的后續(xù)運輸工作就變成了最有挑戰(zhàn)性的任務。七八個青壯勞力可能才可以抬起一個大的皮勞克，而更大的皮勞克還需要滑輪，杠桿等“傳統(tǒng)智慧”才能運到車上。

5. 戈壁風光與人

中國的西北部和蒙古國的西南部是世界上最空曠的地方。在這片遠離城市燈光污染的凈土里，每一張隨意的照片都是驚艷的風景。

圖12.每到野外，這個世界上的光就僅剩下營地的篝火和璀璨的銀河。

圖13.你永遠也不知道，腳下的這條帶著些許綠意的路會延伸到哪里。

圖14.有時候，草不知道從哪開始變得濃綠稠密，截然地與身后地綿延的沙丘分開。

圖15.又有時候，沙侵吞了所有的綠色，甚至把路也吞到了肚子里。

圖16.晚霞呢，喜歡輕輕撫摸著正給家里打著電話的人。

圖17.彩虹呢，倒是從不吝嗇出鏡在每個雨后的傍晚。

圖18.整理完野薄，站上山頂

圖19.希望今天也能看到個圓滿的月亮。

圖片版權聲明：本文圖片主要來自供圖作者，紐約自然歷史博物館在讀博士生余琮煜。其余部分照片來自中科院古脊椎所Dinosaur X團隊臧海龍，張立召，廖俊棋等。