辽西义县组特异化石埋藏特征及其指示意义
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辽西古生物化石中的世界之最辽宁西部山川秀美,民风古朴,这里有中华文明的源头红山文化遗址,也是享誉世界的中生代珍稀古生物化石富集地带。
辽西古生物化石以“热河生物群”称谓,是世界上仅有的中生代生物群。
地球的中生代是十分重要的生命发展、分化时期,前后延续了近2亿年,现在的主要生物都是从这一时期发生和延续下来的。
辽西古生物化石群落是世界自然遗产最珍贵的一部分,被誉为世界级古生物化石宝库。
辽西古生物化石赋存层位和产地具有面广点多的特点。
从凌源向东到朝阳、北票、义县长达170公里,面积约6千多平方公里的范围内有多处化石集中产地。
北到阜新,南到葫芦岛都有化石出土线索。
光义县的大定堡、前杨、头道沟、头台等7个乡22个村境内就有古生物化石的主要产地11处。
种类之多,数量之多,辽西古生物化石堪称世界之最。
到目前为止,已发现动物界有鱼类、两栖类、爬行类、鸟类、哺乳类、昆虫类等,植物界有楔叶类、真蕨类、苏铁类等古生物化石,总计20多个门类,几乎涵盖了现代生物的所有祖先。
辽西古生物化石保存精美珍稀,在世界上也是独一无二的。
大连自然博物馆的镇馆之宝是朝阳出土的一块有336条鳍鱼的化石。
还有一块16平方米同一层灰白色凝灰质页岩中,竟保存了11枚孔子鸟的完美个体。
看得出化石上每个生物的赋存形态各异,那鲜活的生灵是突然被定格在某一瞬间的,遂成为永恒。
它们把那个时代所发生的一切事情都凝固在了赖以保存它们尸骨的岩石中,同时用它们的肢体语言述说着那场不幸。
辽西古生物化石科研价值巨大。
对于解决生物演化的世纪悬案,鸟类的起源,被子植物的起源,现代哺乳动物的起源,昆虫与开花植物的共同演化方面,辽西古生物化石提供了最珍贵的物证,无疑是窥视大自然奥秘的一扇天窗。
辽西中生代古鸟类化石,在已经发现的17属24种的1000余件标本中,最有代表意义的是以我国古代圣贤孔子命名的孔子鸟,以及长趾辽宁鸟、三塔中国鸟、北山朝阳鸟、燕都华夏鸟、娇小辽宁鸟、燕鸟、义县鸟等等。
《辽西北票地区义县组地层层序与化石层位》辽西北票地区义县组地层层序与化石层位丁秋红,张长捷,彭艳东.张立东,郭胜哲,贾斌,陈树旺,邢得和(1.沈阳地质矿产研究所,辽宁沈阳l10033;2.东北大学资源与土本工程学院,辽宁沈阳110004;3.吉林大学,吉林长春130026)摘要:江西北桑地区义县组是一套中生代止山沉积地层.3L~I1A 山活动具有明显的旋回性特征,主要由下部基性一中基性火山喷发一沉积旋回和上群酸性、偏碱性火山话动旋回组成具体可划分6个岩性段t自下而上丹别为底砾岩段,基性、中基性火山岩段湖相沉积岩段,酸性、偏碱性业山岩段·上部基性火山岩段和硬部砾岩段.义县组底砾岩段和基性、中基性火山岩段的沉凝藏岩中产有丰富的以鹦鹉嘴龙为主的古脊椎动物化石.湖相沉积岩段吉有大量热河生物群化石,包括著名的中华龙鸟、孔子鸟和辽宁古果等珍稀化石,该层位记录了侏罗一白垩纪界限附近重大的生物演化事件.关键词:辽宁西部;义县组;地层层序;化石层位文献标识码:A 中图分类号:P534.5;Qgll 6辽西是我国中生代陆相地层发育地区之一,自2O世纪初美国地质学家葛利普(Grubau)提出热河系和热河动物群(Jehol Fauna)以来.辽西热河群和热河生物群(j ehol Biota)就一直是中外地质学家和古生物学家研究的热点之一.近几年来,在辽西北票四台屯一尖山沟一带的义县组中部发现了大量的以圣贤L子鸟(Conuciusornis sanctus)为代表的早期鸟类、爬行动物小型兽脚类恐龙“原始中华龙鸟”(Sino sauropter2~~c prima)和“弯齿树翼龙” (Dendrorhynchus curvidentatus)以及早期哺乳动物“五尖张和兽” (Zhanghetherium)和早期被子植物“辽宁古果” (Archaefructus liaoningensis)等化石.这些众多门类动、植物化石的发现,极大地丰富了热河生物群的内容,同时也使热河生物群更加引起世人瞩目,但是,热河生物群的时代归属、义县组地层的划分对比及其日孝代问题一直是长期以来争论不休的问题这些具有重要科学研究价值的珍稀化石赋存层位如何?其地层划分对比的依据是什么?为了查清区内岩石、地层、古生物和构造格架特征,查明热河生物群的地质生存环境及进行相关地层的对比,中国地调局在该区开展了1t 5万区域地质调查项目.野外工作期间,对辽西北票市上园镇四台屯及其周边地区义县组进行了详细的野外地质调查和地质填图工作,观察记录了许多新的有重要意义的地质现象,详细测制了义县组的剖面,系统采集了四台屯义县组沉积层中的古生物化石(剖面及化石点位置见图1),分析了义县组的火山作用和火山活动规律,建立了义县组的地层层序,并对该区义县组火山一沉积作用旋回特别是对义县组的地层层序的划分提出了一些新认识.在此基础上,本文进一步对义县组的沉积层,特别是古生物化石的赋存层位进行了详细研究和系统总结.对义县组地层层序及其化石赋存层位的研究,有助于了解当时生物的生存环境和爬行动物的灭绝原因,有助于确定义县组的地质时代,进而解瑰辽西地区侏罗系一白垩系的界限问题1 地层层序与地层对比1.1 主要地层问题本区期以来存在的主要问题就是“热河群”及其生物群的划分、对比和时代归属闻题,特别是广义义县组中许多零星分布的沉积夹层的赋存层位问题.长期以来被人们广泛使用的沉积层有:“尖山含化石沉积岩夹层”、“上园含化石沉积岩夹层”、“大康堡含化石沉积岩夹层” 和“金刚山含化石沉积岩夹层”l2];“刀把子层” (相当于尖山沟、金家淘等层)、“砖城子层”(相当于上园、大康堡、李家沟、河夹心等层)、“黄花山层”口].近几年来,一些研究者认为广义的义县组应该懈体,将广义义县组下部的以火山岩及火山一沉积碎屑岩为主,并含珍稀动、植物化石的这套地层,即大体相当于长期使用的“尖山含化石沉积岩夹层”【2 及其下部的火山岩段及砂砾岩段,与义县组分开,重新建立“四台屯组”l4]、或“炒米甸子组、“尖山沟组”¨].从上述不同的划分意见中可以看出,问题的关键是义县组火山活动旋回的划分,以及不同地点出露的沉积层的对比闸题.1.2 义县组的划分由于义县期火山活动具多期或多旋回性,义县组的火山岩、火山机构和沉积央层也具多样性,再加上后期构造活动的改造,使区内义县组的划分对比复杂化,因此,对义县组的认识过程是一个由点到面、逐渐深化的过程.到目前为此,通过新一轮1-'5万区域地质填图,可以认为已经逐渐认识了义县组的本来面貌.本次岩石地层划分、对比,主要是根据火山活动的旋回性、每一旋回形成的特色岩石组合及旋回间歇期的特色沉积一爆发相岩石、沉凝灰岩层口,将义县组划分为6个岩性段,自下而上特征如下.1.2.1 一段(底砾岩段)与下伏土城子组呈微角度或角度不整台接触.厚度0.5~30 m.由底部向上,凝灰质成分较多,常出现凝灰质砂岩、粉砂质凝灰岩和砂质泥岩夹层(S ).在水泉沟里,该段的砂质泥岩中发现有鹦鹉嘴龙骨骼化石1.2.2 二段【基性一中基性火山岩段)包括第l期熔岩至第4期熔岩之间,所有爆发一沉积相、爆发相和溢流相的岩石组合.自下而上具体岩石特征为:(1)下部灰黑色聚斑状橄榄玄武岩,上部灰黄色气孔、杏仁状玄武安山岩,代表第l期火山活动的溢流相岩石,仅见于新开蛉一带.(2)黄绿色薄层状含砾中粗粒岩屑沉凝灰岩,灰黄色、灰粉色粉砂质疑灰岩,局部央薄层状岩屑杂砂岩( ).主体岩石含有大量凝灰物质,代表第2期火山活动的爆发一沉积相产物.厚度一般为2~5 m,最厚达18 m,并产鹦鹉嘴龙化石.(3)灰色一灰黑色致密块状辉石橄榄玄武岩,与紫灰色一紫红色气孔、杏仁状安山质集块岩和安山岩互层,代表第2期火山活动的爆发相及溢流相岩石,厚10~60 ri1以上.(4)黄绿色薄层状含砾粗粒岩屑杂砂岩,底部有近20 cm厚的砾岩层,上部为灰黄色、灰粉色砂质凝灰岩和沉凝灰岩(s ).其凝灰物质代表第3期火山活动的爆发一沉积相.(5)灰色、黄灰色杏仁状玄武安山岩和紫灰色、紫色气孔状安山岩,底部见有安山质集块岩.代表第3期火山活动的主体岩石.厚度5o~6o m_(6)黄褐色、灰紫色薄层状细粒凝灰质岩屑长石杂砂岩.上部为紫红色微薄~薄层状凝灰质、泥质粉砂岩和紫灰色沉凝灰岩(s ).其凝灰物质代表第4期火山活动的爆发一沉积相.厚4~5 m.(7)下部为含辉石橄榄玄武岩,上部灰黄色、黄绿色及灰色杏仁状玄武安山岩、粗面安山岩及其集块岩.厚120m 左右.1.2.3 三段(湖相沉积岩段)下部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、介形虫和昆虫等化石.中部灰色、灰白色纹层状一页片状钙泥质页岩夹黄揭色晶屑凝灰岩、沉凝灰岩,发育大量的热河生物群化石,除了Eosestheria(东方叶肢介)、Lycoptera (狼鳍鱼)和Ephemeropsis trisetalis(三尾拟蜉蝣)等代表分子外,还包括Peipiaosteus(北票鲟)、Li aobatrachus(辽蟾)、Manchurochelys(满洲龟)、Eosipterus(东方翼龙)、Sinosauropteryx (中华龙鸟)、Psittacosaurus (鹦鹉嘴龙)、Pro~archae—opteryx (原始祖鸟)、CaudipteryJc(尾羽鸟)、Con fuciusornis(孔子鸟)、Liaoningornis(辽宁鸟)、Zhangheotherium (张和兽) 等.同时产大量的昆虫、叶肢介等化石.上部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精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,产叶肢介、鱼、植物、孢粉化石,著名的辽宁古果(Archaefructus Liaoningensis)产在该层位.该段厚度20~30 m,在黄半吉沟可达150 m.1.2.4 四段l酸性偏碱性火山岩段)主要为流纹质凝灰角砾岩、流纹质集块岩、流纹质角砾熔岩及少量流纹岩、英安岩和粗面岩.这套酸性和中性火山岩厚度最大达297 m.1-2.s 五段(上部基性火山岩段)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三段及第四段的不同层位上.厚度20~30 m.1.2.6 六段(顶部砾岩段)受义县组火山岩区古地貌的控制,分布局限.可分别压盖第二、三、四段.主体是一套灰绿色及灰紫色或灰黄色的复成分砾岩,为火山活动结束期的产物.其厚度30~40 m,局部可达i00 m左右。
辽西义县盆地英窝山下白垩统义县组砖城子层沉积岩石组合特征及古环境研究梁俊红;巩恩普;陈登辉;李永杰【摘要】辽西义县盆地是中生代阜新-义县断陷盆地中大凌河以南的次级凹陷区,盆地内近东西走向的马神庙一刀把地一三百垄-金刚山一带为义县组标准地层剖面出露地.作为义县阶标准地层剖面的义县盆地英窝山砖城子层为一套早白垩世义县组的湖相沉积组合.野外详细沉积岩和地层学研究将砖城子层进一步划分出三个沉积亚单元.英窝山砖城子层下部为一套膨润土化凝灰质粗砂岩、杂色泥砾岩、灰绿色凝灰质砾岩、焦土黄色细砾岩组成的粗粒浊积岩段(T,Ta1,Ta2)与灰绿色膨润土化凝灰质粉砂岩、含炭屑沉凝灰岩、泥岩组成的细粒浊积岩段(Tb1,Tb2)沉积岩组合.在浊流沉积与区域性构造运动综合影响下,湖盆水体变深,从而遭受至少4期的浊流沉积作用,形成粗-细浊积岩段(Ta3-Ta6,Tb3-Tb6),并在细粒的浊积岩段(Th)之上形成薄层白云岩沉积层.砖城子层中部为硅化白云岩、含燧石团块白云质灰岩、纹层状白云岩、白云质胶结滑塌沉积灰岩组成的古湖泊相碳酸盐岩组合.砖城子层上部为凝灰质砂屑灰岩、含膨润土泥灰岩、白云岩、膨润土岩、膨润土化凝灰质粉砂岩、深灰黑色页岩组合,岩石呈现半深湖-深湖相至半深湖-浅湖相的岩石组合特征.砖城子层的沉积岩石组合特征揭示了早白垩世该区古湖泊边缘发育浊流沉积、湖坪化作用、湖泊边缘斜坡一半深湖相形成白云质灰岩、深湖相沉积纹层状白云岩一页(泥)岩、凝灰质碎屑以及大量陆源碎屑充填湖泊的地质演化过程.【期刊名称】《沉积学报》【年(卷),期】2011(029)001【总页数】9页(P14-22)【关键词】浊积岩段;沉积相;砖城子层;义县组;英窝山【作者】梁俊红;巩恩普;陈登辉;李永杰【作者单位】东北大学资源与土木工程学院,沈阳,110004;东北大学资源与土木工程学院,沈阳,110004;东北大学资源与土木工程学院,沈阳,110004;东北大学资源与土木工程学院,沈阳,110004【正文语种】中文【中图分类】P512.2辽西地区自西向东分布有侏罗纪至早白垩世形成、演化的北票盆地、建昌盆地、金-羊盆地、阜新-义县盆地等[1~9]。
辽西义县四合屯义县组中部湖相沉积岩地球化学及物源特征柯霖;高山;潘永信;胡兆初【期刊名称】《地球科学:中国地质大学学报》【年(卷),期】2008(33)4【摘要】辽西北票上园镇四合屯地区义县组沉积层是热河生物群珍稀化石的重要产出层位之一,其中蕴含丰富的地壳演化和古地理环境演化信息.分析了四合屯剖面上12m厚的含鸟化石沉积岩层的50件样品的微量元素组成和其中10件样品的主量元素组成.结合前人已发表数据,得出以下认识:(1)该套沉积岩具有与下伏火山岩类似的地球化学特征:Mg#值较高,大离子亲石元素含量较高.稀土元素的分异程度较高,在微量元素分布蛛网图中表现为明显的Nb负异常和Pb正异常等.因此我们认为义县组高镁火山岩构成了该沉积岩的主要源区之一;(2)样品的Eu/Eu*=0.48~1.81,其中大部分样品具负Eu异常.正的Eu异常(7件样品)主要由于含有长石造成;(3)通过微量元素Th-Co-Zr/10沉积构造环境判别图解对区域构造环境进行分析,结果表明该沉积岩物源区具有大陆岛弧和活动大陆边缘物源特征.【总页数】11页(P504-514)【关键词】四合屯;中生代;沉积岩;微量元素组成【作者】柯霖;高山;潘永信;胡兆初【作者单位】中国地质大学地球科学学院;中国科学院地质与地球物理研究所【正文语种】中文【中图分类】P595【相关文献】1.辽西义县盆地英窝山下白垩统义县组砖城子层沉积岩石组合特征及古环境研究[J], 梁俊红;巩恩普;陈登辉;李永杰2.四合屯-大康堡地区义县组火山-沉积岩地质特征 [J], 陈树旺;张立东;郭胜哲;张长捷;彭艳东;贾斌;邢得和;丁秋红;郑月娟3.四合屯-义县地区义县组火山活动的旋回性特征 [J], 邢德和;陈树旺;张立东;郭胜哲;张长捷;彭艳东;贾斌;丁秋红;郑月娟4.辽西早白垩世义县组砖城子层湖相碳酸盐岩地球化学特征及古湖泊学沉积意义[J], 梁俊红;孙宝亮;尹国英5.辽西北票四合屯地区义县组高镁火山岩的稀土、微量元素特征及启示 [J], 张宏;张旗因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
【辽西为何成为古生物化石聚宝盆】中国辽西古生物化石电影《侏罗纪公园》大家都很熟悉,可是你知道在我国辽宁省西部有一处“白垩纪公园”吗?与电影相比,这里所创造的奇迹可是实实在在的:从20世纪90年代初以来,一件件重要化石不断涌现。
从鱼类开始,到两栖类、爬行类(龟鳖类、蜥蝎类、离龙类、翼龙类、兽脚类、蜥脚类、鸟脚类),再到鸟类,一直到哺乳类都有发现,另外还有很多被子植物。
对于研究古生物的科学家来说,辽西简直是一座天然的化石宝库,而这一切源于辽西得天独厚的古地理背景和埋藏环境。
辽西与热河生物群位于辽西的朝阳、锦州是热河生物群的核心地区,周边地区也有广泛的分布,比如内蒙古的东南部赤峰和河北省的北部承德等等。
因为这些地区原属热河省,所以早在1928年,美国地质学家葛利普在他的著作中首次用“热河动物群”来命名为他所取得的一系列发现。
随后的发现不仅限于动物,还包括植物,所以就组成了“热河生物群”。
关于热河生物群时代的争议持续了近一个世纪。
通过近十几年来的发现,从脊椎动物组合来判定,它的时代应属早白垩世的,同位素年龄测定也验证了这个结论。
也就是说,热河生物群的时代距今1.3~1.2亿年。
近年来,由于热河生物群引起广泛关注,使得辽西许多原本不为人所熟知的地方有了鼎鼎大名。
北票四合屯发现了大量的孔子鸟、带羽毛恐龙中华龙鸟、北票龙,中国鸟龙及其鱼类、两栖类、龟类、蜥蜴类、翼龙类、角龙类和哺乳类等,现已成为世界上一个最著名的化石地点,它的知名度甚至超过了德国出始祖鸟的索伦霍芬,相邻的尖山沟很早前就发现过大量的鱼,无脊椎动物和植物化石,后来引起轰动是因为出土了第一个原始鸟类孔子鸟标本和哺乳类张和兽;而在张家沟发现了带有真正羽毛的兽脚类恐龙尾羽龙、原始祖鸟和其他脊椎动物化石。
白垩纪的“庞贝城”为什么在辽西地区有如此丰富、如此种类繁多的古生物化石?为什么它们保存得如此完整、如此精美?让我们先看一下近2000年前的庞贝城到底发生了什么:这座意大利的古城在公元79年的时候,被强烈喷发的维苏威火山所掩埋。
中国辽西早白垩世义县组—新的美颌龙类
义县组是辽西早白垩世的一个地层单位,该地层保存了许多古生物化石,包括蜥脚类恐龙、兽脚类恐龙、肉食龙等。
近日,科学家在该地层中发现了一种未知的美颌龙类,为了更好地了解这种新的恐龙,他们进行了详细的研究分析。
这种新的美颌龙类被命名为“义县龙”,身长约4-5米,拥有锋
利的牙齿和长长的脖子。
根据化石的特征,科学家认为它属于蜥脚类恐龙,这种恐龙通常是植食性的。
尽管义县龙的牙齿锋利,但科学家研究后认为这并不意味着它是食肉动物。
相反,义县龙可能是一种适应生活在树冠中的植食性恐龙。
除了有关食性的推断外,科学家还发现了一些其他有趣的事实。
例如,义县龙的下颌是中空的,这为其咀嚼植物提供了一些优势。
另外,由于义县龙的体型比较小,它在吃食时可能依靠前肢撑住身体,以保持平衡。
在研究这种新的美颌龙类时,科学家还得到了有关早白垩世时期古生物生态的更多信息。
他们发现,辽西地区在这个时期有许多小型到中型的恐龙和爬行动物,生态系统丰富多样。
这些竞争者和食物选择可能是影响义县龙样态的因素之一。
总的来说,义县龙的发现为我们提供了更多关于早白垩世时期古生物生态的信息,同时也揭示了蜥脚类恐龙的一些新特征。
这种新的美颌龙类的发现不仅为我们了解恐龙演化历史提供了重要的材料,也为我们更好地理解地球生态系统的发展演化提供了有益的启示。
辽西义县组特异化石埋藏特征及其指示意义作者:张永忠王多云来源:《科技传播》2012年第11期摘要辽西热河生物群是近年来古生物界研究的热点,本文仔细分析了采自辽西义县组化石的埋藏、保存特征,认为火山喷发是造成这些生物集群死亡的原因;在静水或微弱水动能的环境下,由于大量火山灰的沉降,快速埋藏,形成原地埋藏化石群落,水底缺氧使生物体腐烂减慢,细粒的火山灰的吸附作用对生物尸体起到了保护作用,从而保存了精美的化石。
关键词辽西;义县组;化石埋藏特征;集中死亡;火山事件;原地埋藏;快速埋藏中图分类号Q91 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2012)68-0094-020 引言辽西是热河生物群的发源地[1,2]。
近年来随着早期鸟类、长羽毛的恐龙、原始哺乳类化石的发现,使辽西成为全国乃至世界研究恐龙、早期鸟类、原始哺乳动物起源与演化的中心[3-7]。
辽西热河生物群包括丰富的双壳类、腹足类、介叶肢介、昆虫、鱼类、两栖类、爬行类、鸟类、早期哺乳类等化石,保存精美,研究这些生物化石的埋藏特征对恢复古环境具有重要意义。
1 沉积特征义县组由多次火山喷发形成的一套完整的火山-沉积旋回。
在火山喷发间歇期形成了以尖山沟层和金刚山层为代表的两套主要沉积夹层,保存了大量精美的动、植物化石。
尖山沟层位于义县组中下部,主要由灰色、灰黑色页岩、砂岩、粉砂岩组成,夹多层沉凝灰岩。
大多数化石埋藏于湖相背景沉积的灰色、灰黑色页岩中,化石埋藏层厚度很薄,其上覆盖火山事件沉积的沉凝灰岩,化石层中含大量火山灰成分,沉积岩与凝灰岩互层。
化石沉积层水平层理发育,偶见漂浮的岩屑。
发育递变层理、块状层理、微弱侵蚀构造。
金刚山层是义县组的上部沉积层,沉积物主要为灰绿色砂岩、粉砂岩,灰白色、灰黑色凝灰质页岩,纸片状页岩,水平纹理发育,为浅湖-半深湖相沉积。
2 化石的埋藏特征义县组大多数化石保存完好,形成特异保存的化石库(Konservat-Lagerst·tten)。
辽西义县组早期火山事件层地球化学特征及意义王铁晖;巩恩普;陈晓红;许江;黄文韬【摘要】义县盆地早白垩世义县组为一套火山-沉积岩系,沉积层中多含凝灰质成分.为了解沉积期火山活动对沉积层产生的影响,对砖城子层火山碎屑泥灰岩(火山事件层)和纹层状泥灰岩夹层、大康堡层纹层状泥灰岩进行岩石学和地球化学的研究.研究表明:火山事件层中含大量的火山碎屑(20%±),其他各层均含凝灰质成份.样品中主量元素CaO、 MgO和SiO2含量较高, SiO2含量变化较大, Al2O3含量较低;微量元素与上地壳( UCC)元素比值多小于1,大多数微量元素( Rb、 Th、Nb、REE等)处于亏损状态,火山事件层富集Li、 Sc、 As、 Sr和Ag元素.沉积期火山活动对沉积层中SiO2和K2O含量影响较大,并可能导致As元素富集.火山事件层样品化学风化指数( CIW)在82~91之间,呈逐渐增加的趋势,指示风化作用强烈.%A series of volcanic-sedimentary rocks occurred in the Early Cretaceous Yixian Formation of Yixian Basin, of which the sedimentary rocks contain tuffaceous components.The petrology and geochemistry of the volca-niclastic marl rock (volcanic event strata), laminated marl interlayers in Zhuanchengzi layer, and laminated marl in Dakangpu layer have been studied, in order to understand the effect of volcanic activity on the sedimentary suc-cessions.The results show that large number of volcaniclastics exit in the sample of volcanic event strata (20%±), and other layers contain tuffaceous components.The content of the major elements (e.g.CaO+MgO) is high, with great variations of SiO2.The Al2O3 values is low.The ratio of the trace elements to the upper continental crust (UCC) elements is mostly less than 1, indicating the depletion of most traceelements (e.g.Rb, Th, Nb and REE).Li, Sc, As, Sr and Ag are enriched in volcanic event strata.The volcanic activity can influence the contents of SiO2 and K2O in the sedimentary layers, and it may lead to the enrichment of As element.The chemical index of weathering (CIW) range from 82 to 91 with gradually increasing trend in volcanic event strata, indicating strong weathering.【期刊名称】《世界地质》【年(卷),期】2018(037)002【总页数】11页(P466-476)【关键词】义县组;火山事件层;地球化学;化学风化指数(CIW);早白垩;辽西【作者】王铁晖;巩恩普;陈晓红;许江;黄文韬【作者单位】东北大学资源与土木工程学院,沈阳110819;东北大学资源与土木工程学院,沈阳110819;东北大学秦皇岛分校,河北秦皇岛066004;东北大学资源与土木工程学院,沈阳110819;东北大学资源与土木工程学院,沈阳110819【正文语种】中文【中图分类】P539.60 引言火山喷发具有突发性、瞬时性、异常性的特征,火山事件层作为沉积期火山喷发的沉积记录,以含大量的火山碎屑为标志,岩石类型包括:火山碎屑岩、沉积火山碎屑岩类和火山碎屑沉积岩类[1,2]。
辽西义县组特异化石埋藏特征及其指示意义摘要辽西热河生物群是近年来古生物界研究的热点,本文仔细分析了采自辽西义县组化石的埋藏、保存特征,认为火山喷发是造成这些生物集群死亡的原因;在静水或微弱水动能的环境下,由于大量火山灰的沉降,快速埋藏,形成原地埋藏化石群落,水底缺氧使生物体腐烂减慢,细粒的火山灰的吸附作用对生物尸体起到了保护作用,从而保存了精美的化石。
关键词辽西;义县组;化石埋藏特征;集中死亡;火山事件;原地埋藏;快速埋藏中图分类号q91 文献标识码a 文章编号 1674-6708(2012)68-0094-020 引言辽西是热河生物群的发源地[1,2]。
近年来随着早期鸟类、长羽毛的恐龙、原始哺乳类化石的发现,使辽西成为全国乃至世界研究恐龙、早期鸟类、原始哺乳动物起源与演化的中心[3-7]。
辽西热河生物群包括丰富的双壳类、腹足类、介叶肢介、昆虫、鱼类、两栖类、爬行类、鸟类、早期哺乳类等化石,保存精美,研究这些生物化石的埋藏特征对恢复古环境具有重要意义。
1 沉积特征义县组由多次火山喷发形成的一套完整的火山-沉积旋回。
在火山喷发间歇期形成了以尖山沟层和金刚山层为代表的两套主要沉积夹层,保存了大量精美的动、植物化石。
尖山沟层位于义县组中下部,主要由灰色、灰黑色页岩、砂岩、粉砂岩组成,夹多层沉凝灰岩。
大多数化石埋藏于湖相背景沉积的灰色、灰黑色页岩中,化石埋藏层厚度很薄,其上覆盖火山事件沉积的沉凝灰岩,化石层中含大量火山灰成分,沉积岩与凝灰岩互层。
化石沉积层水平层理发育,偶见漂浮的岩屑。
发育递变层理、块状层理、微弱侵蚀构造。
金刚山层是义县组的上部沉积层,沉积物主要为灰绿色砂岩、粉砂岩,灰白色、灰黑色凝灰质页岩,纸片状页岩,水平纹理发育,为浅湖-半深湖相沉积。
2 化石的埋藏特征义县组大多数化石保存完好,形成特异保存的化石库(konservat-lagerst·tten)。
各类化石往往成群出现,且保存精美,叶肢介化石往往密布层面,既有成年个体,也有幼年个体,也有的层面主要由幼年个体组成。
绝大多数叶肢介化石(壳体)保存十分完整,两个壳瓣多铰合在一起埋藏,壳的表面纹饰清晰,少见磨损现象。
各类昆虫化石保存完整,栩栩如生,软组织印痕清晰可见。
水生昆虫三尾拟蜉蝣触须、尾须及腿部结构完整;脉翅目、长翅目、蜻蜓目、蜚蠊目、蛇蛉目等昆虫的翅完好无损,脉络清晰;有些昆虫还保存了尾部的产卵器。
鱼化石以几乎完整的个体保存,椎骨连接完整;一些标本保存了精美的鳞片和肌肉印痕,甚至保存了鳃囊中的构造。
有的还保存了消化道和鱼卵的印痕。
许多化石嘴巴张开,颌有痉挛现象,脊柱扭曲。
往往幼鱼与成鱼共同埋藏。
同一层面,狼鳍鱼化石往往成群出现,有时同一层面保存几十条幼鱼。
龟憋类、满洲鳄脖化石完整保存,而且四肢伸展,多呈对称状。
颈前伸,尾后挺或上翘,四肢插入层面之下;椎板和椎盾保存较好,可见甲壳上不规则的稀疏网状浅细沟纹。
经常可见龟化石密集出现,沿层面保存。
中华龙鸟[3-4]头部高高昂起,尾部上翘;秀丽郝氏翼龙[5]前肢的翼指骨被自己紧紧的咬在嘴里。
中华龙鸟、尾羽鸟、北票龙、奔龙类等具羽毛的恐龙及以孔子鸟为代表的鸟类化石不但保存了骨骼等硬体部分而且还保存了羽毛、“羽毛”状皮肤衍生物、皮肤印痕等,北票龙的椎骨和肢骨碎片中保存有血管和类似血细胞的结构[6]。
满洲鳄保存了精美的皮肤皱褶印痕;中华龙鸟胃腔中保留末消化的食物——蜥蜴类和哺乳类的骨架,其腹部保留完整的卵化石,满洲鳄、尾羽鸟等也保存了胃溶物。
不同门类的生物化石往往共同保存,如鱼类、叶肢介、昆虫、与植物保存于同一层面;半深湖-深湖埋藏的孔子鸟化石层面零星可见叶肢介化石。
3 生物死亡原因分析自然界中的生物有许多属于非正常死亡,例如,气候的变化、温度、盐分、水深、光照、食物的供应、捕食;此外,一些灾难性的事件如火山喷发、磁极倒转、冰川、海平面变化、以及星球撞击等更可能造成整个属种的灭亡。
热河生物群化石埋藏特征表明其属于非正常死亡。
正常死亡的生物,化石群落中生命力脆弱的幼年个体和老年个体居多,而且零星分布。
义县组生物化石往往大量出现于同一层面。
根据采自义县组的3块叶肢介标本进行统计,化石密度平均2个/cm2,成年个体与幼年个体比例约1/3,这个比例关系基本反映了叶肢介群落生活群落中未成年个体数量居多的原始生活状态,表明其死于偶然事件。
狼鳍鱼化石也常常以密集形式保存,在凌源大新房子一带,在一15cm2层面上,分布了16条狼鳍鱼。
潜龙、龟化石也常常密集出现及陆生脊椎动物也大量集中出现,如四合屯地区保存了丰富的孔子鸟化石,平均每5m2~6m2 一件,局部可达1m2~2m2一件。
2002年北票“地质长廊”采挖现场,在一个15m2~16m2的层面上发现了9具孔子鸟化石。
正常死亡的生物往往体态安详,而热河生物群中的化石,尤其是一些脊椎动物化石保存了其死亡前的痛苦状态。
鱼类化石嘴巴张开,往往是由于缺氧所致;脊椎扭曲,显示出死亡前的挣扎状态。
正常死亡的龟鳖类,头和四肢缩入龟甲之中。
满洲龟化石脖颈前伸,尾后挺或上翘,四肢插入层面之下;可能为死前短暂的挣扎;秀丽郝氏翼龙右前肢的翼指骨被自己紧紧的咬在嘴里,可能是火山喷发的有毒气体导致其中毒,在死亡过程中痛苦挣扎所致。
热河生物群中,往往多门类化石共生保存,说明这些生物可能死于同一成因的大型灾难性事件。
中生代时期,辽西是中国东部环太平洋沿海火山活动带的一部分。
伴随着频繁的火山喷发形成了一套火山-沉积岩系的义县组地层。
义县组大量热河生物化石群沉积层中多含火山凝灰成分,沉积层中含有多层沉凝灰岩夹层,脊椎动物化石层上都有一层凝灰岩层,可以推测,火山喷发是造成这些生物集中死亡的直接原因。
火山喷发出大量火山气体、火山灰及气溶胶,导致气候和环境的急剧变化,进而造成陆生生物的集群死亡[8-9],对水生生物,大气圈和水圈存在着物质和能量的交换,空气温度的变化同样会影响水体的温度,火山喷发气体(co2、hcl、hf、h2s、so2、so3)会不同程度的溶于水中,不仅使水体的成分发生变化,也会影响到水体的ph值和eh值,大量火山灰尘的沉降也会增加水体的浑浊度,也会对水生生物造成影响。
这些火山物质共同作用,会造成水体的物理性质和化学性质的剧变,一些水生生物(如叶肢介)对渗透压的剧变缺少调节能力,从而造成了这些生物的大量死亡。
4 埋藏环境大量保存精美的化石产于尖山沟层、金刚山层的凝灰质泥页岩、粉砂岩中,水平层理发育,季节纹层清晰。
各类生物机体保存精美的埋藏特征表明其不是远距离搬运,而是原地埋藏或稍经搬运,指示了微弱水动能沉积环境。
空中飞行的昆虫可能是当近岸湖面飞行(如觅食)时由于火山喷发事件致使其死亡掉落于湖中,而且并未在湖面漂移多久即沉入水底而被埋藏。
seilacher[10]认为快速沉积埋藏、缺氧底层平静水环境是特异化石保存的主要原因。
频繁的火山活动伴随着大量火山灰落入湖盆,引起快速埋藏,使生物体很快处于氧化/还原界面之下。
快速埋藏不仅是生物体免受机械性破坏,也组织了生物体被其他生物捕食和利用,快速的细粒粉砂和粘土沉积使孔隙水缺氧,抑制了内栖生物的活动,使有机质腐烂过程减慢。
火山喷发产生的有害气体也造成湖水缺氧抑制底栖生物对生物体的破坏作用。
缺氧静水湖盆无底栖或内栖生物的扰动,可以降低生物体腐烂的速度。
水动能的微弱减少了生物体的机械破坏和扰动。
缺氧环境不利于食腐动物的生存,可以使生物遗体在埋藏之前勉受过度分解和破坏。
许多化石保存了肌肉、皮肤印痕,说明软组织的腐烂至少是在埋藏后进行的。
脊椎动物死亡后,由于肌肉的拉张作用,其头部和尾部会向上翘起,肌肉腐烂后,这种现象将不复保存,中华龙鸟的保存状况,说明它们是在肌肉腐烂前被快速埋藏。
但尽管缺氧可以阻碍食腐动物的破坏,但并不能抑制腐解作用的发生,因为一些细菌的生存不需要氧气的存在[10]。
细粒的粘土颗粒对有机质的保护作用也是保存特异化石的原因[11]。
细粒火山分解成颗粒极细的黏土矿物,粘土与有机物质分子相互吸附作用,使有机分于结合到粘土的晶格层间,酶的分解作用受到抑制,而酶自身也被粘土吸附,使其丧失活动能力[12]。
细粒火山灰对有机物质起到了保护作用,这可能是热河生物群特异化石保存的一个重要原因。
5 结论通过对辽西义县组热河生物群化石埋藏特征和保存特征分析可知,由于火山喷发造成大量生物集中死亡。
白垩纪早期,辽西境内陆湖泊水动能微弱,使死亡的生物体形成原地埋藏或准原地埋藏。
由于大量火山灰落入湖盆,形成快速埋藏环境,保存了举世闻名的精美的热河生物群化石。
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