青海西寧盆地三趾馬、副板齒犀化石的發(fā)現(xiàn)及意義

韓建恩,邵兆剛*,陳麒光,孟憲剛,朱大崗,張倩倩,權(quán) 凱,王 津 ,胥 彪

1)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所,北京 100081;2)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京),北京 100083

圖1 化石產(chǎn)出位置及區(qū)域地質(zhì)圖(據(jù)Dai et al.,2006修改)Fig.1 Geological map showing the location of the fossils (modified after Dai et al.,2006)

圖2 蔣家溝剖面及化石位置Fig.2 Jiangjiagou section showing the location of the fossils

西寧盆地位于西北內(nèi)陸干旱區(qū)、東部季風(fēng)區(qū)與青藏高原高寒區(qū)交匯帶。盆地南以拉脊山為界,北界為達(dá)坂山,西界為日月山,向東延入甘肅境內(nèi)的隴中盆地,整個(gè)盆地呈西大東小向東開口的近似菱形狀(圖1)。古近紀(jì)—新近紀(jì)盆地河湖相地層沉積連續(xù),厚達(dá)800余m,盆地的環(huán)境變遷與青藏高原隆升關(guān)系密切(Dai et al.,2006;方小敏等,2007),是研究青藏高原周緣環(huán)境變化的理想地區(qū)。

西寧盆地晚新生代河湖相地層因其沉積連續(xù)、穩(wěn)定,后期盆地受河流切割形成良好的天然剖面,是開展我國(guó)西北地區(qū)古近紀(jì)—新近紀(jì)地層研究的典型地區(qū),眾多學(xué)者對(duì)該套地層進(jìn)行了大量的研究工作。前人通過(guò)磁性地層方法對(duì)該套地層進(jìn)行了研究(Dai et al.,2006;武力超等,2006;方小敏等,2007);李傳夔和邱鑄鼎在謝家組發(fā)現(xiàn)了一批小哺乳動(dòng)物化石,將之命名為謝家動(dòng)物群(李傳夔等,1981);并在隨后的工作中將謝家動(dòng)物群時(shí)代定為早中新世,車頭溝組底部動(dòng)物群時(shí)代定為中中新世(李傳夔等,1981;邱鑄鼎等,1981);陳傳飛等在車頭溝組底部發(fā)現(xiàn)了喬木化石,認(rèn)為其層位年代對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)極性柱的23 Ma(陳傳飛等,2009)。近年來(lái),一些學(xué)者從孢粉、沉積物建造等方面,探討了西寧盆地古氣候、古環(huán)境變化(孫秀玉等,1980,1984;鄧中林等,2000;徐麗等,2009;Xiao et al.,2012)。隨著該套地層研究工作的逐步深入,西寧盆地已成為研究新生代地層、古氣候環(huán)境變化以及青藏高原隆升環(huán)境效應(yīng)的典型地區(qū),但由于一直沒有大型哺乳動(dòng)物化石的發(fā)現(xiàn),使得上述研究工作受到了影響。

2013年,筆者在青海西寧盆地互助縣進(jìn)行野外地質(zhì)調(diào)查中,于紅崖子鄉(xiāng)西的蔣家溝崖壁上(圖2),發(fā)現(xiàn)了一批動(dòng)物骨骼和牙齒化石(圖 3,4),經(jīng)中國(guó)科學(xué)院古脊椎與古人類研究所王元博士和金昌柱研究員鑒定,認(rèn)為屬東鄉(xiāng)三趾馬和副板齒犀化石,其時(shí)代為晚中新世早期,這在西寧盆地尚屬首次發(fā)現(xiàn)。填補(bǔ)了西寧盆地晚新生代地層缺少大型哺乳動(dòng)物化石的空白,為盆地地層對(duì)比、古氣候環(huán)境變化以及青藏高原隆升環(huán)境效應(yīng)研究提供了基礎(chǔ)資料。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

西寧盆地是中、新生代形成的斷陷盆地,構(gòu)造位置處于昆侖、祁連兩大山系的交匯處。盆地南部、北部、西部分別被拉脊山斷裂帶、達(dá)坂山斷裂帶和日月山斷裂帶所制約,向東沿入甘肅境內(nèi)的隴東盆地(圖1)。盆地基底和周邊山地的基巖主要為:震旦系、寒武系、奧陶系、志留系和三疊系,以及加里東花崗巖類組成(青海省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1991)。盆地內(nèi)的古近紀(jì)—新近紀(jì)河湖相地層沉積厚度達(dá) 800余m。依據(jù)巖性組合、沉積旋回等特征自下而上劃分為祁家川組、洪溝組、馬哈拉溝組、謝家組、車頭溝組和咸水河組(青海地質(zhì)礦產(chǎn)局,1991;Dai et al.,2006;方小敏等,2007),各地層組在盆地中的分布如圖1,巖性特征如表1。

表1 西寧盆地古近紀(jì)—新近紀(jì)地層劃分(據(jù)方小敏等修改,2007)Table 1 Division and lithology of Paleogene–Neogene strata in the Xining basin(modified after FANG et al.,2007)

圖3 西寧盆地副板齒犀牙齒化石Fig.3 The teeth of Parelasmotherium sp.fossil in the Xining basin

圖4 西寧盆地東鄉(xiāng)三趾馬牙齒化石Fig.4 The teeth of Hipparion dongxiangense fossil in the Xining basin

2 化石及埋藏特征

化石發(fā)現(xiàn)于青海互助縣蔣家溝,坐標(biāo):N36°41′11.467″,E102°3′56.180″,海拔 2662 m。全剖面厚110 m(圖2),化石產(chǎn)出剖面地層巖性由上至下描述如下:

1 0～21 m 土黃色黃土 21 m

2 21～47 m 棕黃色、棕紅色塊狀粉砂質(zhì)泥巖 26 m

3 47～51 m 灰黃色的砂礫巖 4 m

4 51～61 m 土黃色致密堅(jiān)硬泥巖 10 m

5 61～71 m 灰黃色的砂礫巖 10 m

6 71～110 m 棕黃色、土黃色致密堅(jiān)硬泥巖 39 m

化石位于第 4層土黃色的泥巖之中,大致可分為3個(gè)化石點(diǎn),自南東向北西依次編號(hào)為2013HJJG1至2013HJJG3,其中2013HJJG1采集3塊化石,為動(dòng)物頜骨、骨板和骨骼碎片化石;2013HJJG2采集2塊化石,為1顆牙齒化石和動(dòng)物骨棒化石,骨棒被壓扁破碎;2013HJJG3采集10塊化石,有牙齒、下頜骨、牙排、關(guān)節(jié)和骨骼碎片等,其中下頜骨化石保存完整,上面牙齒保存完好。此外,各化石點(diǎn)見大量骨骼碎片。室內(nèi)在中國(guó)科學(xué)院古脊椎與古人類研究所對(duì)這批化石進(jìn)行了修復(fù),發(fā)現(xiàn)這批化石中的牙齒及牙床化石保存完好,可見齒冠處琺瑯質(zhì)的釉質(zhì)光澤(圖 3,4)。依據(jù)牙齒,鑒定出這些化石中編號(hào)2013HJJG1-1、2013HJJG3-1為副板齒犀(Parelasmotheriumsp.)(圖 3),編號(hào) 2013HJJG3-2、2013HJJG3-3、2013HJJG3-4、2013HJJG3-7為東鄉(xiāng)三趾馬(Hipparion dongxiangense)(圖4)(化石均由中國(guó)科學(xué)院古脊椎與古人類研究所王元博士、金昌柱研究員鑒定)。

圖5 中國(guó)三趾馬化石點(diǎn)分布示意圖Fig.5 The distribution of Hipparion fossils in China

蔣家溝發(fā)現(xiàn)的 3處化石點(diǎn),基本位于同一水平面,前后不超過(guò) 10 m,上下不超過(guò) 5 m,故認(rèn)為是同一化石群產(chǎn)物。保存化石的土黃色泥巖厚約10 m,沉積物細(xì)粒,致密堅(jiān)硬?；瘜由喜亢拖虏繛榛尹S色的砂礫巖層,上部厚約4 m,下部厚約10 m,化石出露于這兩層之間。本次發(fā)現(xiàn)的化石除牙齒化石、小關(guān)節(jié)軸化石保留完整形態(tài)外,其余骨骼化石均比較破碎,原本為棒狀的肢骨被壓為橢圓狀,野外發(fā)掘時(shí)一接觸即碎。目前發(fā)現(xiàn)的化石分布于30 m2范圍內(nèi),雖未見完整的頭骨和形態(tài)完整的骨架化石,但動(dòng)物不同部位的骨骼都有保存,因而,這批化石為原地埋藏,未經(jīng)過(guò)二次搬運(yùn)。

3 地層層位和形成環(huán)境

3.1 地層層位

Dai等(2006)通過(guò)塔山剖面獲取的西寧盆地新生代地層古地磁年代結(jié)果為17.0～52.0 Ma,咸水河組對(duì)應(yīng)時(shí)代為18.0～17.0 Ma,咸水河組未見頂。方小敏等(2007)通過(guò)謝家剖面和水灣剖面古地磁測(cè)量,認(rèn)為西寧盆地新生代河湖相地層形成于 15.0～52.5 Ma,咸水河組時(shí)代為＜15～18 Ma,咸水河組也未見頂。三趾馬在中國(guó)出現(xiàn)不早于12 Ma,因而,本次發(fā)現(xiàn)化石的蔣家溝剖面應(yīng)屬于咸水河組上部層位。

3.2 形成環(huán)境

西寧盆地謝家剖面車頭溝組底部鈣質(zhì)木化石發(fā)現(xiàn),說(shuō)明早中新世該區(qū)樹林茂密,環(huán)境和氣候良好(陳傳飛等,2009)。孢粉對(duì)古植被恢復(fù)、古氣候重建具有重要作用,西寧盆地晚中新世孢粉組合為櫟粉-榆粉-禾本科花粉,表現(xiàn)出以闊葉林為主,針葉林為次,低矮灌木林帶相伴而生的古植被面貌,處于亞熱帶干旱氣候環(huán)境(鄧中林等,2000)。西寧盆地咸水河組孢粉組合顯示的植被草原景觀明顯(孫秀玉等,1984)。因而,三趾馬、副板齒犀化石形成時(shí)的古植被為森林-草原,古氣候環(huán)境為干旱程度增加的亞熱帶干旱氣候環(huán)境。

4 三趾馬、副板齒犀化石發(fā)現(xiàn)的意義

三趾馬化石在我國(guó)華北地區(qū)、青藏高原東北緣發(fā)現(xiàn)較多(圖5),在青藏高原也有發(fā)現(xiàn);副板齒犀化石在青藏高原東北緣的臨夏盆地也有報(bào)道。在西寧盆地首次發(fā)現(xiàn)并確定三趾馬、副板齒犀這兩類化石,填補(bǔ)了西寧盆地此類化石研究的空白,具有重要意義。首先為西寧盆地晚新生代河湖相地層格架的建立,提供了可靠的古生物學(xué)依據(jù),對(duì)西寧盆地中新世地層確立起到時(shí)序標(biāo)尺的作用;其次為西寧盆地古氣候環(huán)境變化提供了翔實(shí)的基礎(chǔ)資料,對(duì)深入研究青藏高原隆升環(huán)境效具有重要意義;同時(shí),化石的發(fā)現(xiàn)為青藏高原東北緣盆地的環(huán)境演化、地層劃分、時(shí)代厘定等問(wèn)題的解決,提供了新的資料;本次化石的發(fā)現(xiàn)也為青藏高原東北緣、華北地區(qū)、青藏高原三趾馬動(dòng)物群進(jìn)行對(duì)比研究,提供了基礎(chǔ)材料。

致謝:中國(guó)科學(xué)院古脊椎與古人類研究所王元博士、金昌柱研究員對(duì)化石進(jìn)行了鑒定,在此表示感謝。

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