探秘諸城恐龍化石群

張艷霞　陳樹清　孫佳鳳

在世界的一些地方，大量恐龍遺骸集中埋藏在了一起，人們把這些集中埋葬恐龍的地方稱為"恐龍公墓"。這些公墓中埋藏的恐龍常常僅有一種，但是有時(shí)也會(huì)有很多種。世界上比較著名的恐龍公墓例如有加拿大艾伯塔省恐龍公園、美國(guó)國(guó)立恐龍公園、中國(guó)自貢大山鋪恐龍化石遺址、中國(guó)二連浩特恐龍墓地。近幾年，諸城發(fā)現(xiàn)了世界規(guī)模最大的恐龍化石群，成為又一著名的恐龍墓地，引起了廣泛了關(guān)注。

諸城擁有世界罕見(jiàn)的晚白堊世中晚期恐龍化石集群埋藏點(diǎn)，在三十多處都發(fā)現(xiàn)了恐龍化石，主要分布在諸城市東南的庫(kù)溝、恐龍澗、西見(jiàn)屯和臧家莊這四處，保存化石近兩萬(wàn)塊，化石種類以鴨嘴龍為主，鴨嘴龍的化石占據(jù)化石總數(shù)的百分之九十以上。雖然如此，但是在這幾處化石點(diǎn)也發(fā)現(xiàn)了一批其他種類的恐龍，包括諸城中國(guó)角龍、意外諸城角龍、諸城坐角龍、臧家莊諸城巨龍、巨型諸城暴龍等，特別是諸城中國(guó)角龍的發(fā)現(xiàn)具有十分重要的價(jià)值，它是除北美以外地區(qū)首次發(fā)現(xiàn)的大型角龍科恐龍。在之前的恐龍研究中發(fā)現(xiàn)，在北美地區(qū)發(fā)現(xiàn)的恐龍類群在亞洲都有發(fā)現(xiàn)，從生物地理學(xué)研究的角度看，亞洲和北美地區(qū)在白堊紀(jì)晚期關(guān)系非常緊密，兩個(gè)大陸通過(guò)陸橋相連接，動(dòng)物可以在兩塊大陸之間相互來(lái)往交流，因此兩地的恐龍動(dòng)物群非常相似。唯獨(dú)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這種"大個(gè)子"的角龍科成員，諸城中國(guó)角龍的發(fā)現(xiàn)正好解決了角龍的地理分布問(wèn)題。

死亡時(shí)間

山東諸城恐龍化石群形成于晚白堊世時(shí)期，保存于上白堊統(tǒng)王世群紅土崖組中，庫(kù)溝、恐龍澗、西見(jiàn)屯和臧家莊這4個(gè)恐龍化石產(chǎn)地距離不遠(yuǎn)。其中庫(kù)溝、恐龍澗、西見(jiàn)屯相互間的距離不足50m，臧家莊位于庫(kù)溝東北2km左右。但是諸城庫(kù)溝、龍骨澗、西見(jiàn)屯和臧家莊等恐龍化石埋藏點(diǎn)的化石層都不在同一層位，而是發(fā)育在上白堊統(tǒng)紅土崖組下部不到100m厚的地層中，庫(kù)溝位于最底部層位，西見(jiàn)屯與庫(kù)溝更接近，之上是恐龍澗，臧家莊處于最上部，這說(shuō)明生活在晚白堊世的諸城恐龍不是在同一時(shí)間滅亡的。要確定他們滅亡的準(zhǔn)確時(shí)間段則需要通過(guò)精確的手段。

庫(kù)溝恐龍化石長(zhǎng)廊

通過(guò)玄武巖的Ar-Ar年代學(xué)限定紅土崖組上部武巖的年齡為73.5Ma，但玄武巖夾層主要發(fā)育在紅土崖組頂部，而化石層則賦存于紅土崖組中下部，因而玄武巖所測(cè)年齡值僅能代表化石的埋藏上限。碎屑物中碎屑鋯石定年應(yīng)用是限定地層最大沉積時(shí)限的重要與有效手段。通過(guò)在諸城王氏群最底部的庫(kù)溝及最上部的臧家莊兩處恐龍化石層砂巖樣品中獲得的碎屑鋯石的測(cè)年數(shù)據(jù)確定，其沉積時(shí)間為不早于77.3Ma，不晚于73.5Ma。也就說(shuō)明，主城恐龍死亡的時(shí)間范圍在77.3-73.5Ma之間。

死亡原因

對(duì)諸城恐龍骨骼化石與圍巖進(jìn)行地球化學(xué)分析后發(fā)現(xiàn)，骨骼與圍巖中Sr、Ba含量較高且稀土元素異常，但骨骼中Sr、Ba的含量遠(yuǎn)大于圍巖，其中骨骼中Sr、Ba的來(lái)源不是死后埋藏過(guò)程中從外界環(huán)境中造成的，而是恐龍自身的元素組成，由恐龍活著時(shí)從外界通過(guò)食物或水積淀而成，攝入過(guò)多的Sr、Ba是非常有害的，而這也反映恐龍死亡的環(huán)境與埋藏環(huán)境均處于高鹽度的干旱環(huán)境，因?yàn)楦珊档臍夂蛳拢瑢?dǎo)致物源中的Sr得不到很好的稀釋和遷移轉(zhuǎn)化，而且水體、土壤中Sr、Ba的含量會(huì)越來(lái)越高，直接導(dǎo)致淡水的匱乏。也就是說(shuō)，由于晚白堊世氣候與生態(tài)環(huán)境的惡化，干旱的環(huán)境下，水源匱乏，鴨嘴龍喜歡吃的裸子植物、蕨類植物等大量死亡，植被驟減，導(dǎo)致食物、淡水的匱乏，以鴨嘴龍為主體的恐龍動(dòng)物群餓著肚子、喝著咸水，最終難于生存下去而大范圍地死去。

古氣候變化的證據(jù)

庫(kù)溝恐龍化石長(zhǎng)廊局部

臧家莊恐龍化石點(diǎn)　

諸城中國(guó)角龍頸盾

從早白堊世早期到晚白堊世晚期對(duì)應(yīng)沉積環(huán)境的特點(diǎn)可以看出白堊紀(jì)時(shí)候諸城的氣候變化。膠萊盆地發(fā)育著完整的白堊紀(jì)陸相 (萊陽(yáng)群-青山群-王氏群，130-65Ma)地層和沉積記錄，諸城位于此盆地內(nèi)。早白堊世萊陽(yáng)群以河流及湖泊相沉積物為主，說(shuō)明此時(shí)此時(shí)，盆地內(nèi)溪流密布，湖泊廣泛，水系發(fā)達(dá)，氣候濕潤(rùn)、植被繁茂，構(gòu)筑了適宜各種動(dòng)植物生存、繁衍的理想古地理環(huán)境。青山群為中酸性火山巖、火山碎屑巖，間夾沉積巖，說(shuō)明這個(gè)時(shí)期火山頻發(fā)；晚白堊世王氏群主要由以沖積扇為主體的紅色砂礫巖組成，缺乏黃綠灰等表征湖泊或三角洲的沉積物特征，這與早白堊世湖泊三角洲廣布的膠萊盆地相比也大相徑庭，湖泊面積已大大縮小甚至缺乏；沖積扇發(fā)育、紅層遍布、紅色粉砂巖或泥巖中鈣質(zhì)結(jié)核發(fā)育等說(shuō)明了干旱氣候的存在。也就是說(shuō)，早白堊世中晚期強(qiáng)烈的火山活動(dòng)和不斷升高的古溫度使得古地理環(huán)境逐漸向炎熱、干旱轉(zhuǎn)變，生態(tài)環(huán)境發(fā)生了極大的變化。晚白堊世繼續(xù)繼承了這種古地理環(huán)境特點(diǎn)且愈演愈烈，古溫度達(dá)到了地質(zhì)歷史時(shí)期最高峰，水系枯萎，湖泊萎縮，植被減少，晚白堊世末期古地理、古沉積環(huán)境已從早白堊世相對(duì)濕潤(rùn)和溫?zé)岬臎_積、湖泊環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)樵餆?、干旱的沖積環(huán)境。圍巖及化石層中缺少植物化石，說(shuō)明植被稀少。這對(duì)恐龍來(lái)說(shuō)，自然環(huán)境無(wú)疑已給它們的生存帶來(lái)了極大的威脅，在這樣的困頓之下，恐龍開(kāi)始不斷的批量死亡。

從世界185個(gè)恐龍化石點(diǎn)所統(tǒng)計(jì)的恐龍可能死因計(jì)有13種，直接由于干旱或是由干旱氣候下引發(fā)的泥石流、洪水等原因死亡的占35%，而晚白堊世恐龍的集群地發(fā)現(xiàn)最多，從中國(guó)的二連到廣東的南雄、河南的西峽等，到北美-美國(guó)的猶他州和加拿大，晚白堊世恐龍的埋藏均體現(xiàn)了干旱氣候的特點(diǎn)因此，晚白堊世恐龍的集群死亡和埋藏不是偶然事件，而是自然環(huán)境惡化的必然結(jié)果。

集群埋藏的原因

庫(kù)溝、恐龍澗、西見(jiàn)屯及臧家莊恐龍化石的分布都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，化石主要為無(wú)關(guān)聯(lián)性的的殘?bào)w骨骼，如股骨、肱骨、肋骨、脛骨和肩胛骨等，骨骼化石具有密集成層分布、大小混雜、形態(tài)各異的特點(diǎn)，空間上疏密不均，局部稀少，局部高度密集。

化石埋藏凌亂，體現(xiàn)經(jīng)過(guò)搬運(yùn)和異地埋藏的特點(diǎn)庫(kù)溝、恐龍澗、臧家莊的恐龍骨骼化石在空間上的富集程度極不均勻,結(jié)合沉積物一種含有礫石、泥、砂、恐龍骨骼等大稠度沉積物的流體沉積層沉積物分選差，這些都符合泥石流沉積物的典型特點(diǎn)，因此認(rèn)為季節(jié)性突發(fā)強(qiáng)降水或其它地球表層事件引發(fā)的泥石流沉積，這也說(shuō)明這些恐龍的遺骸有明顯的搬運(yùn)現(xiàn)象，而不是原地埋藏。另外，從恐龍化石雜亂堆積的排列方式，頭骨少見(jiàn)等特點(diǎn)也可以判斷出不是原地埋藏。也就是說(shuō)這里不是當(dāng)時(shí)恐龍死亡的第一現(xiàn)場(chǎng)，恐龍的尸體是被泥石流搬運(yùn)到這里來(lái)的。恐龍骨骼作為生物體的一部分，并非所有的骨骼都能轉(zhuǎn)變成化石，這需要特定的地質(zhì)條件，而在其還未完全風(fēng)化情況下被埋藏才有轉(zhuǎn)變?yōu)榛目赡苄浴ＶT城的恐龍化石以裂紋和機(jī)械磨損為主，沒(méi)有蟲咬痕跡，也沒(méi)有微生物腐爛痕跡，表明其在野外暴露的時(shí)間并不長(zhǎng)久。另外，雖然這四處化石點(diǎn)骨骼化石宏觀上多表現(xiàn)為雜亂無(wú)章的狀態(tài)，但大的、長(zhǎng)形的骨骼略顯方向性，說(shuō)明恐龍骨骼的搬運(yùn)不是一整只恐龍的搬運(yùn)，而是有機(jī)質(zhì)腐爛后才被搬運(yùn)的，否則很難使其散架并產(chǎn)生定向排列?？赡苁窃谲浗M織腐敗后，骨骼還沒(méi)有被破壞、風(fēng)化前被瞬間埋藏。而

恐龍澗化石隆起帶局部展示

古地震記錄：地震斷裂

古地震記錄：負(fù)載及擠入構(gòu)造

骨骼化石上分布有裂紋

探秘諸城恐龍化石群大部分的骨骼呈現(xiàn)棱角狀，磨損程度小，說(shuō)明搬運(yùn)距離并不遠(yuǎn)。根據(jù)疊狀構(gòu)造的的礫石方位分析，當(dāng)時(shí)的古流向主要是朝南東，也就是說(shuō)諸城的恐龍骨骼化石是從北西方向搬運(yùn)過(guò)來(lái)的。諸城恐龍化石群的埋藏-保存模式可概括為：惡劣的生存環(huán)境-恐龍批量死亡-遺體腐爛-骨骼被泥石流沖刷、搬運(yùn)-快速掩埋-埋藏成巖。

古地震

在諸城恐龍化石群中的骨骼化石上可以觀察到很多的橫裂紋，這顯然是在化石形成之后產(chǎn)生的，在圍巖中也可以看到有大量的小斷裂，這說(shuō)明骨骼成巖后經(jīng)歷了小的構(gòu)造變動(dòng)，使之產(chǎn)生了小的裂紋和錯(cuò)斷。另外，在化石層的上覆地層中軟沉積物變形構(gòu)造，主要包括負(fù)載構(gòu)造、擠入構(gòu)造、球-枕構(gòu)造、液化卷曲變形、混插沉積構(gòu)造、地震斷裂等古地震事件的記錄，這也說(shuō)明在骨骼被埋藏后經(jīng)歷過(guò)地震。