遼寧省喀左縣雙廟地區(qū)古生物化石特征及埋藏環(huán)境分析

姚永龍

(遼寧省第三地質大隊有限責任公司，朝陽 122000)

0 引言

2007年遼寧省化石資源保護管理局在進行“遼寧省化石資源調(diào)查”項目工作時發(fā)現(xiàn)多處化石點，但此后的古生物化石調(diào)查研究工作僅限于當?shù)卦瓏临Y源部門對已發(fā)現(xiàn)化石點的保護性挖掘，區(qū)內(nèi)賦存化石的種類、數(shù)量及確切產(chǎn)出層位尚缺乏系統(tǒng)研究。本文通過在區(qū)內(nèi)開展古生物化石地質調(diào)查，完成了地層剖面測量及發(fā)掘坑挖掘工作。根據(jù)剖面測量數(shù)據(jù)與大城子凹陷九佛堂組代表性剖面的劃分對比，確定了雙廟地區(qū)古生物化石的特征、產(chǎn)出層位及埋藏環(huán)境。

1 研究區(qū)地質概況

大城子凹陷九佛堂組賦存有大量的古生物化石[3]，其代表性剖面為凹陷中部的宋家店—甘招剖面[1]，自下至上分為3個巖性段： 一段主要以灰白—灰綠色凝灰質巖石為主，夾膨潤土； 二段以灰黃色礫巖、灰黃—灰綠色粉砂巖、砂巖夾頁巖為主，夾油頁巖、凝灰?guī)r； 三段為灰黃—灰綠色砂質泥巖、泥巖。上述3個巖性段均產(chǎn)有恐龍類、鳥類、魚類、葉肢介、介形類、昆蟲等化石[4-6]，與下伏義縣組為平行不整合接觸[7]。根據(jù)朝陽上河首地區(qū)九佛堂組二段樣品同位素年齡分析，九佛堂組最新同位素年齡為120.30 Ma[8]。

圖1 研究區(qū)大地構造位置

2 古生物化石特征

研究區(qū)經(jīng)古生物化石地質調(diào)查及發(fā)掘坑挖掘工作，共發(fā)現(xiàn)爬行類、鳥類、魚類、植物類共4個門類數(shù)十件古生物化石(圖2)。

2.1 爬行類

爬行類為一發(fā)現(xiàn)于SFJ1發(fā)掘坑的龜類化石，經(jīng)中國地質科學院地質研究所古生物室姬書安研究員鑒定為龜鱉目未定屬種(Testudinesgen. et sp.indet)(圖2(a))。化石埋藏于灰白色凝灰質砂巖中，保存有頭骨、尾椎、腹甲等部分，但由于這是一件幼年發(fā)育階段的龜類化石，且未保存清晰的鑒定特征，鑒定難以確切到屬種。

(a) 龜鱉目屬種未定(Testudines gen. et sp. indet) 鑒定人: 姬書安(b) 孔子鳥屬未定種(Confuciusornis sp.) 鑒定人: 姬書安(c) 郭氏渤海鳥(Bohaiornis Guoi) 鑒定人: 姬書安

(d) 戴氏狼鰭魚(Lycoptera Davidi) 鑒定人: 張立君(e) 劉氏原白鱘(Protopsephurus Liui) 鑒定人: 張立君(f) 潘氏北漂鱘(Peipiaosteus Pani) 鑒定人: 張立君

(g) 楔拜拉屬未定種(Shenobaiera sp.) 鑒定人: 鄭少林(h) 側羽葉屬未定種(Pterophyllum sp.) 鑒定人: 鄭少林

圖2 古生物化石圖版

Fig.2Paleontologicalfossilplate

2.2 鳥類

經(jīng)本次SFJ1發(fā)掘坑的現(xiàn)場挖掘及中國地質科學院地質研究所古生物室姬書安研究員鑒定，發(fā)現(xiàn)孔子鳥屬未定種(Confuciusornissp.)(圖2(b))和郭氏渤海鳥(BohaiornisGuoi)(圖2(c))2大類鳥化石。它們賦存于灰白色凝灰質砂頁巖中。

孔子鳥化石因肩胛骨遠端未變窄，肱骨近端顯著擴展，且具有發(fā)育的卵圓形孔、掌指骨未愈合、第二指指節(jié)寬大、第一指發(fā)達等典型特征而被確定孔子鳥屬。但因其頭骨前部、胸骨等未保存，因此未能進一步鑒定其種級單元，暫定名為孔子鳥屬未定種。

郭氏渤海鳥化石具V字形的叉骨、支柱狀的烏喙骨、前緣與側前前部略呈圓弧狀的胸骨、肩胛骨短于肱骨、后肢趾爪較強壯等顯著特征，其胸骨末端具有發(fā)育的外側突和劍狀突，且向后突出的程度相近。

2.3 魚類

經(jīng)SFJ1發(fā)掘坑的現(xiàn)場挖掘及中國地質調(diào)查局沈陽地質調(diào)查中心張立君研究員鑒定，雙廟地區(qū)發(fā)現(xiàn)的魚類化石主要為戴氏狼鰭魚(LycopteraDavidi)(圖2(d))、劉氏原白鱘(ProtopsephurusLiui)(圖2(e))、潘氏北漂鱘(PeipiaosteusPani)(圖2(f))等?；饕x存于灰白色凝灰質頁巖及灰白色凝灰質砂巖、灰綠色泥質頁巖中。狼鰭魚化石一般長5～26 cm，寬1.5～5 cm； 鱘魚化石一般長55～75 cm，寬8～16 cm?；４孑^完整，且化石數(shù)量較多。

2.4 植物類

經(jīng)SFJ1發(fā)掘坑挖掘及中國地質調(diào)查局沈陽地質調(diào)查中心鄭少林研究員鑒定，雙廟地區(qū)發(fā)現(xiàn)的植物化石主要有松型枝屬未定種(Pityocladussp.)、薄果穗屬未定種(Leptostrobussp.)、楔拜拉屬未定種(Shenobaierasp.)(圖2(g))、擬茨葵屬未定種(Phoenicopsissp.)、長葉擬茨葵(PhoenicopsisangustifoliaHeer)、 側羽葉屬未定種(Pterophyllumsp.)(圖2(h))等?；饕癫赜诨野咨屹|頁巖及灰色泥質粉砂巖中，保存不完整。

3 地層剖面描述

為將雙廟地區(qū)與其他地區(qū)九佛堂組進行對比，確定區(qū)內(nèi)古生物化石產(chǎn)出的確切層位，本次在大城子鎮(zhèn)西雙廟村實測了九佛堂組一段剖面(圖3)。

1.安山巖； 2.礫巖； 3.粉砂質頁巖； 4.長石砂巖； 5.泥質粉砂巖； 6.凝灰質頁巖； 7.凝灰質砂巖； 8.泥質頁巖； 9.平行不整合； 10.地質產(chǎn)狀； 11.古生物化石； 12.巖性編號； K1y.義縣組； K1j.九佛堂組一段

圖3 喀左縣大城子鎮(zhèn)雙廟村九佛堂組一段實測剖面

Fig.3MeasuredsectionofthelowerpartofJiufotangFormatio tShuangmiaoVillageofDachengziTowninKazuoCounty

九佛堂組地層巖性自上而下為：

—————第四系覆蓋，未見頂—————

九佛堂組(K1j)

總厚249.49 m

⑨灰白色凝灰質砂巖

36.83 m

⑧灰白色凝灰質頁巖夾灰色泥質粉砂巖，見LycopteraDavidi、BohaiornisGuoi、EosestheriaOvata、Shenobaierasp.、Pterophyllumsp.

30.54 m

⑦灰綠色凝灰質砂巖，局部見較強的綠泥石化

69.27 m

⑥灰綠色粉砂質頁巖夾灰綠色泥質粉砂巖

8.12 m

⑤灰白色凝灰質頁巖，巖石頁理發(fā)育，見LycopteraDavidi、BohaiornisGuoi、Shenobaierasp.

0.39 m

④灰色泥質粉砂巖

10.83 m

③黃褐色粗粒長石砂巖，含少量巖屑，粒徑0.5～1 mm

4.35 m

②黃褐色含細礫粗粒長石砂巖，礫石主要為安山巖、凝灰?guī)r，礫徑0.4～1 cm，呈次圓—次棱角狀，具一定程度分選，具交錯層理

33.36 m

①灰褐色礫巖，底部夾長石砂巖薄層。礫石以灰紫色、杏黃色安山巖為主，砂質膠結，礫徑0.5～4 cm，礫石呈次棱角—次圓狀，分選性較差

55.80 m

----- 平行不整合 -----

下伏地層： 義縣組(K1y)灰紫色安山巖

SFJ1發(fā)掘坑剖面位于雙廟地層剖面NE48°方向40 m處。九佛堂組地層巖性共分為12層，厚7.26 m。地層巖性自上而下為：

196 cm

31 cm

52 cm

⑨灰白色厚層凝灰質頁巖(含BohaiornisGuoi、LycopteraDavidi、Pityocladussp.)

24 cm

⑧灰綠色泥質頁巖

40 cm

⑦灰綠色中厚層泥質粉砂巖(含Pityocladussp.、Shenobaierasp.)

73 cm

⑥灰白色中厚層凝灰質砂巖夾灰色泥質粉砂巖(含ProtopsephurusLiui、Testudinesgen. et sp. indet、LycopteraDavidi)

64 cm

⑤灰白色厚層凝灰質頁巖(含BohaiornisGuoi、LycopteraDavidi、PeipiaosteusPani)

60 cm

④灰綠色泥質頁巖

20 cm

③黃褐色硅質巖

30 cm

②灰綠色凝灰質頁巖(含LycopteraDavidi)

81 cm

①灰白色厚層凝灰質頁巖(含LycopteraDavidi、ProtopsephurusLiui)

55 cm

4 剖面地層對比及化石埋藏環(huán)境

4.1 地層對比

喀左縣大城子鎮(zhèn)雙廟地層剖面下部為礫巖，中部為含礫長石砂巖及粗粒長石砂巖，上部為粒度較細的泥巖及凝灰質巖石，自下而上總體呈現(xiàn)由粗變細的沉積變化規(guī)律。地層所含的LycopteraDavidi、BohaiornisGuoi、EosestheriaOvata、Shenobaierasp.、Pterophyllumsp.等化石在種類上也與喀左宋家店—甘招九佛堂組代表性剖面一段下部相吻合。根據(jù)上述沉積韻律變化、巖性及所采集化石種類對比，雙廟九佛堂組地層剖面相當于喀左宋家店—甘招九佛堂組剖面的一段下部(圖4)。

1.礫巖； 2.粉砂質頁巖； 3.長石砂巖； 4.泥質粉砂巖； 5.凝灰質頁巖； 6.凝灰質砂巖； 7.泥質頁巖； 8.平行不整合； 9.古生物化石

圖4 大城子凹陷九佛堂組地層對比

Fig.4ComparisonofthecolumnarsectionsofJiufotangFormationinDachengziBasin

SFJ1發(fā)掘坑剖面巖性主要為凝灰質砂頁巖及泥質砂巖、頁巖，其內(nèi)采集到的化石主要有LycopteraDavidi、BohaiornisGuoi、EosestheriaOvata、Shenobaierasp.、Pterophyllumsp.、Pityocladussp.等，從地層巖性及采集化石種類分析，發(fā)掘坑剖面相當于喀左縣大城子鎮(zhèn)雙廟剖面的⑤～⑧層。

4.2 剖面沉積相特征分析

沉積相作為物質表現(xiàn)，直觀體現(xiàn)了特定時期內(nèi)與之對應的沉積環(huán)境[9]。雙廟地區(qū)位于大城子凹陷南緣，其沉積環(huán)境研究見魏恒飛等《喀左盆地九佛堂組沉積特征及演化研究》[10]。本次工作根據(jù)雙廟九佛堂組下部地層剖面巖性變化、巖石組合及產(chǎn)出古生物化石等一系列特征，自下而上劃分為扇三角洲相和湖泊相。

4.2.1 扇三角洲相

扇三角洲是沖積扇前積到穩(wěn)定水體中形成的，多發(fā)育于斷裂盆緣一側[4]。雙廟地區(qū)九佛堂組扇三角洲相可分為扇三角洲平原亞相和扇三角洲前緣亞相。

扇三角洲平原亞相沉積以雙廟村九佛堂組剖面第①層灰褐色礫巖為代表(圖5)。其礫石成分單一，礫石主要為灰紫色、杏黃色安山巖，礫徑0.5～4 cm，呈次棱角—次圓狀，分選性較差，砂質膠結，底部見有砂巖薄層。根據(jù)礫石以中粗礫為主、呈次棱角—次圓狀、分選性較差且底部發(fā)育有薄層砂巖判斷，該扇三角洲平原亞相為距離盆緣斷裂較近的扇面河道沉積。

圖5 SFJ1發(fā)掘坑地層實測剖面

扇三角洲前緣亞相沉積以雙廟村九佛堂組剖面第②～④層為代表(圖5)。其下部為含細礫粗粒長石砂巖，礫石成分同扇三角洲平原亞相相近，但礫徑明顯變小且磨圓度稍變好，具交錯層理，為水下分流河道沉積； 上部為不同粒級砂巖，具平行層理，為席狀砂微相沉積。

4.2.2 湖泊相

湖泊相為雙廟地區(qū)九佛堂組的主體，以雙廟村九佛堂組剖面的第⑤～⑨層為代表(圖5)。

巖性主要表現(xiàn)為灰白色凝灰質砂頁巖夾泥質粉砂巖、灰綠色粉砂質頁巖夾泥質粉砂巖，具均勻層理或水平層理。凝灰質頁巖及泥質粉砂巖中見LycopteraDavidi、BohaiornisGuoi、EosestheriaOvata、Shenobaierasp.、Pterophyllumsp.等化石。根據(jù)上述巖相及沉積構造分析，進一步將其劃歸淺湖亞相沉積。

4.3 化石埋藏環(huán)境分析

通過發(fā)掘坑挖掘工作，采集到的古生物化石種類有龜、鳥、魚及植物等，化石保存較好，且賦存層位相對集中。種類眾多的古代生物大量死亡并集中埋藏于同一地點，說明這些生物均死于古代災變事件，即火山活動事件產(chǎn)生的大量火山灰毒化了大氣和湖水，或大量的火山灰使得生物窒息死亡，而后又很快在近乎密閉的環(huán)境中集中埋藏并完整保存為化石。這相對是一個小概率事件，也在一定程度上體現(xiàn)了這些古生物化石的珍貴性。

結合上述大城子鎮(zhèn)雙廟九佛堂組實測地層巖性特征分析，雙廟地區(qū)古生物化石主要埋藏于九佛堂組一段下部凝灰質巖石中。根據(jù)實測剖面沉積相分析，雙廟地區(qū)古生物化石埋藏于湖泊相沉積環(huán)境。

5 結論

通過本次工作，解決了 “雙廟地區(qū)古生物化石調(diào)查研究工作僅限于針對已發(fā)現(xiàn)化石點的保護性挖掘”這一問題，得出了以下幾點結論：

(1)喀左雙廟地區(qū)目前挖掘保護的古生物化石主要有爬行類、鳥類、魚類、植物類4大類型。

(2)通過實測地層剖面測量結果與大城子凹陷九佛堂組代表性剖面對比分析，認為雙廟地區(qū)古生物化石層位為下白堊統(tǒng)九佛堂組一段，距今約120.30 Ma。

(3)雙廟地區(qū)古生物化石埋藏環(huán)境為湖泊相沉積。