义县组底部层位发现恐龙化石

摘要

义县组是一套中生代火山-沉积地层,含有丰富的以热河生物群为代表的生物化石.20世纪80年代以来,在义县组沉积夹层中陆续发现珍稀鸟类、小型兽脚类恐龙中华龙鸟,以及原始被子植物辽宁古果等珍稀化石,但是有关珍稀化石沉积层的空间分布、上下层位关系、沉积环境和时代归属等问题,一直悬而未决,中国地质调查局东北地区地调中心从1999年10月开始,对辽宁省北票市-义县之间的义县组进行了1:5万区域地质调查填图,不仅确定了珍稀化石沉积层在地层层序中的确切位置,而且在珍稀化石沉积层以下,即义县组底部发现了大量恐龙化石.rn1恐龙化石产出层位及环境特征rn新发现的恐龙化石产地主要分布在北票市上园地区的水泉沟、陆家屯、跑达沟、新立屯、达子营、马代沟和六台等地.这些化石产在义县组的底砾岩层和基性－中基性火山岩的爆发－沉积相夹层中.2001年张立东、郭胜哲、丁秋红等发表的论文将义县组划分为6个岩性段.进一步工作表明此6个岩性段的总层序是对的，但原第四段地层是一个复合体，一部分(万佛堂的酸性火山岩)应当归入六段以上的层位，余下的酸性火山碎屑岩(如黄半吉沟顶部酸性岩)确实属于原四段层位.根据最新的地质调查研究结果，我们对北票地区的义县组岩性段做了进一步归并，自下而上划分4个岩性段，特征如下：rn一段：下部为砾岩层(相当于原来划分的第一段)，与下伏土城子组呈微角度或角度不整合接触.由底部向上，凝灰质成分增多，常出现凝灰质砂岩、粉砂质凝灰岩和砂质泥岩夹层.在水泉沟里，该段的砂质泥岩中发现有鹦鹉嘴龙骨骼化石.上部为基性－中基性火山熔岩、火山碎屑及爆发－沉积相岩石(相当于原来划分的第二段)，包括第一期火山作用至第四期火山作用旋回(相当于第四级火山旋回)所形成的所有爆发－沉积相、爆发相和溢流相的岩石组合.火山岩主要为灰黑色橄榄玄武岩，紫灰色气孔状碧玄岩，灰黄色气孔、杏仁状玄武安山岩，紫灰色气孔状碧玄质集块岩，紫灰色-紫红色气孔、杏仁状安山质角砾集块岩和安山岩.爆发－沉积相岩石包括黄绿色薄层状含砾中粗粒岩屑沉凝灰岩，灰黄色-灰粉色粉砂质、砂质凝灰岩和沉凝灰岩，泥质粉砂岩，局部有砾岩透镜体.它们在火山岩中形成3个夹层，沉积环境为滨湖相，厚度在5～20m之间，都产有鹦鹉嘴龙骨骼化石，图版化石产在第一个爆发－沉积相夹层中.rn二段：包含原来划分的第三段及部分第四段岩层，该段中下部地层夹有湖相玄武安山岩岩枕，上部夹有流纹质角砾凝灰岩和凝灰角砾岩.下部为黄绿色薄层状细粒凝灰岩屑杂砂岩，灰色薄板状钙泥质粉砂岩夹黄褐色铁质胶结沉凝灰岩，局部夹灰岩透镜体.产有双壳类、叶肢介、介形虫和拟蜉蝣等化石.中部为灰色、灰白色纹层状－页片状钙泥质页岩夹黄褐色晶屑凝灰岩、沉凝灰岩.发育大量的热河生物群化石，除了常见的热河生物群分子外，还包括Peipiaosteus(北票鲟)、Manchurochelys(满州龟)、Liaobatrachus(辽蟾)、Eosipterus(东方翼龙)、Psittacosaurus(鹦鹉嘴龙)、Sinosauropteryx(中华龙鸟)、Confuciusornis(孔子鸟)、Zhangheotherium(张和兽)等脊椎动物化石.上部为灰白色沉凝灰岩夹灰色砂质结晶灰岩透镜体，灰绿色薄层状凝灰质粉砂岩夹凝灰质岩屑杂砂岩，灰黄色泥质粉砂岩、粉砂岩、中厚层状石英长石砂岩，产辽宁古果Archaefructus liaoningensis.rn三段：(相当于原来划分的第五段)，多呈次火山岩(橄榄玄武玢岩)侵位在一些火山机构的中心，也有的呈溢流相橄榄玄武岩分别盖在第一段及第二段的不同层位上.rn四段：底部为砾岩、砾质杂砂岩(相当于原来划分的第六段)，受义县组火山岩区古地貌的控制，分布局限.可分别压盖第一、二、三段.主体是一套灰绿色及灰紫色或灰黄色的复成分砾岩.它们是义县组火山高地受到剥蚀，在其边缘的低洼地带形成冲、洪积扇.中上部地层为中酸性火山岩、少量偏碱性岩及火山碎屑岩，夹凝灰粉砂岩、细砂岩和钙质泥页岩(即金刚山沉积层)，此部分地层在北票地区没有出露.rn可见，含珍稀化石沉积层位于义县组的中部偏下.在该层以下，即义县组的下部还有4个含恐龙化石层位.这些层位所产恐龙的形态、大小与本次采集的化石(见图版)类似.rn2恐龙化石产出特征rn恐龙化石(头骨及躯干)首次发现在跑达沟、六台等地义县组一段上部的沉凝灰岩层内，野外初步鉴定均为鹦鹉嘴龙属(Psittacosaurus).随后，在陆家屯、三道壕、老虎沟和水泉沟等地义县组一段底砾岩层和一段下部沉凝灰岩层中也相继发现了鹦鹉嘴龙化石.在跑达沟、六台和水泉沟等地发现的鹦鹉嘴龙保存相对完整(全长约0.5～1.5m)；而其他地区出露的化石大都有搬运迹象，头骨和躯干杂乱分布，脊椎骨及肋骨破损严重，很难在同一采坑内见到完整的头骨和躯干.埋藏鹦鹉嘴龙的地层主要是沉凝灰岩和含凝灰质砂岩，说明当时火山活动频繁而强烈.鹦鹉嘴龙是被火山灰迅速掩埋保存成为化石的.它们实际上是火山灾变事件原地埋藏的产物，而且是迄今为止所发现的最低层位的鹦鹉嘴龙化石.rn图版所示化石个体保存较为完整.自头骨前端至尾椎末端长约135cm.头骨近三角形，长度15cm，前窄后宽，最宽处在中后部，达17cm，外鼻孔较小，喙部鹦鹉嘴状.躯干部分保存11节颈椎，部长19cm；12节胸椎，总长21cm；背椎、荐椎、尾椎数目不详；尾椎保有44节，总长54cm；胸肋较细，右侧保存6根，左侧保存7根.四肢较为完整，前肢明显短于后肢；前肢保有肩胛骨、肱骨、尺骨、挠骨和指骨，三指清晰可见，右肱骨长13cm；腰带保存不完整，后肢保有股骨、胫骨、腓骨和趾骨，四趾清晰，右股骨长13.6cm.根据以上特征，当前的标本定为鹦鹉嘴龙属(Psittacosaurus)，很可能是一个新种，有待于进一步研究.鹦鹉嘴龙是一类小型鸟臀类恐龙，广泛分布于中国北方、蒙古国、西伯利亚、日本、韩国和泰国的早白垩世地层.20世纪70年代赵喜进和程政武在辽西朝阳梅勒营子的九佛堂组首次发现鹦鹉嘴龙材料，经Sereno等(1988)鉴定为Psittacosaurus mongoliensis和P. meileyingensis.据徐星、赵喜进(1999)的总结，鹦鹉嘴龙类的有效属种目前只有1属7种.鉴于其他鹦鹉嘴龙的生存时代一般为早白垩世晚期(Aptian-Albian),当前的标本采自义县组的底部，其时代应为早白垩世，但可能早于Aptian-Albian.最近，同位素年代学的数据也表明义县组的时代为早白垩世.%By two years' field work, the regional geological surveying and mapping on the scale of 1: 50 000 in Beipiao Yixian district have achieved great progress.The research work shows that the Yixian Formation in Beipiao district may be lithologically subdivided into 4 members(in ascending order):1)the first member,including the basal conglomerate and intermediate basic volcanic rocks; 2)the second member, the lacustrine sedimentary rock member; 3)the third member,the upper basic volcanic rock member;and 4)the fourth member,with a base of conglomerate and graywacke with gravels,and middle upper part consisting of acid intermediate volcanic rocks and interlayer sediments(such as Jingangshan layer).Among them,the 2nd member contains abundant fossils of " Jehol Biota" ,including the precious and famous Sinosauropteryx,Confuciusornis,Archaefructus etc.Moreover,a lot of fossil dinosaurs are found recently in the 1st members.The discovery not only enriches the early fossil elements of the Yixian Formatrton,help the investigation on the living environment of the dinosaurs and the reason for their extinction,but also gives an important fossil evidence for determination of the age of Yixian Formation.