文.圖/李慶堯、莊文星

圖1.西部麓山帶地槽盆地中由北向南地層岩相圖(何春蓀, 1986)

石底層在台灣西部的三個含煤地層中是最重要的一個地層,它整合在大寮層的上面和南港層的下面。地層標準剖面的地點石底位於台北縣平溪鄉基隆河的上游源地。在基隆市、台北縣、桃園縣一帶石底層的煤層發育特別良好、質優。向南到了新竹縣和苗栗縣,石底層有幾條重要的煤帶;更南到了台中縣和南投縣,原為含煤的濱海陸相的岩層就漸漸轉變為海相的岩層,煤或含植物化石地層也漸漸消失,而海相化石增多起來。

1968年美國古植物學家Chaney與台灣大學莊清漳於台灣東北部石碇煤田採集樹葉印痕化石標本,經研究鑑定出1種蕨類植物——棣氏鳳丫蕨(Coniogramme devoli Chaney et Chuang)、1種裸子植物、3種單子葉植物(分別為刺竹屬、毛竹屬及觀音棕竹屬)及16種以樟科、殼斗科為主的雙子葉植物,包括苦櫧屬、苦扁桃葉石櫟屬、樟屬、楨楠屬、新木薑子屬、野桐屬、南蛇藤屬、佩羅特木屬、槭樹屬、紅淡比屬、八角楓屬、紫金牛屬及柿樹屬等。該批標本現保存在美國加州大學古生物博物館。這個植物群中有數個種類已經在日本中部的中新世地層有過記載,多數為新種。其代表以常綠的殼斗科植物與樟科植物為主的一種森林(或稱樟櫟群叢),與台灣現生長於500至2000公尺山地的植物極為相似。由於含植物化石層夾在含海棲動物化石的岩層之間,可見此化石植物群應分布於海面或接近海面之地帶。以此觀之,當時氣溫比台灣現在的氣溫低。1995年中國大陸學者劉裕生、鄭亞惠根據植物化石葉緣形態,採用全緣葉百分比與年平均氣溫之間的對應關係,計算出此石底層植物全緣葉種比例達69%,推測其植被屬小葉常綠闊葉林,並認為台灣自中新世中期以來植被由中溫植物經溫度升高而演變成現今的高溫植物。石底層之沉積物來源為西北方,當時台灣這個地方的陸地可能是大陸的東緣,植物化石葉片來源應屬於大陸地區的古植被。

1972年美國學者Canright在石底層發現水杉的枝條、毬果及花粉壓型化石,證明在中新世中期水杉分布的南界到達當時的台灣這個地方。水杉是一種名符其實的活化石,在中生代白堊紀及新生代約有10種,廣布於北美、日本北部、中國大陸東北、西伯利亞、西歐、格陵蘭,北達北緯82度。第四紀冰期之後幾乎完全滅絕,現僅存一孓遺種。1941年日本人三木茂根首先根據日本上新世化石資料創立一新屬——水杉屬(Metasequoia Miki);1943年活生生的水杉在四川萬縣被發現,當時尚以為是水松;1948年才由胡先驌、鄭萬鈞確認其為水杉。

1972年之後迄今未見石底層植物之報導,直至近日在新竹地區石底層又發現大量植物葉片化石。經初步鑑定,其中除了有水杉、楓樹之外,尚有類似台灣杉之小枝條及豆科植物,棕櫚科植物葉片亦首次在台灣中新世地層發現。棕櫚科與豆科植物的出現在古環境研究上代表熱帶-亞熱帶環境,此與Chaney、莊清漳及劉裕生、鄭亞惠等人的推論稍有不同。代表熱帶-亞熱帶環境的棕櫚科植物葉片化石曾在雪山山脈西翼的漸新世與台南新化地區第四紀地層出露,其在石底層出現是否具有古氣候變遷上的意義,尚有待進一步研究。

圖3.現生水杉葉片 圖5.台灣杉化石 圖7.棕櫚科植物葉片化石
圖2.現生水杉 圖4.水杉化石 圖6.楓樹葉片化石 圖8.豆科植物葉片化石側生小葉

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