萊陽白堊紀古生物化石新發(fā)現(xiàn)

段艷芳(本刊記者)

萊陽白堊紀古生物化石新發(fā)現(xiàn)

段艷芳?(本刊記者)

2008年5月以來，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員汪筱林率領科考隊將大量精力逐漸投入至山東萊陽古生物化石大規(guī)模考察和發(fā)掘工作中。這是繼20世紀20年代和50年代，由譚錫疇、楊鐘健等老一輩地質古生物學家分別主持的兩次萊陽恐龍等古生物化石大發(fā)現(xiàn)后的第三次大發(fā)現(xiàn)。在近20年的科考生涯中，汪筱林主持了數(shù)十次重大野外科考和發(fā)掘工作，尤其是主持了遼西地區(qū)熱河生物群的科考和化石發(fā)掘，發(fā)現(xiàn)了包括兩棲類、恐龍和翼龍等爬行類、鳥類以及哺乳類在內的大量重要的脊椎動物化石，有力地推動了最近20多年來中國古生物學研究的輝煌發(fā)展。那么，是什么原因使得這位古生物學家對萊陽化石發(fā)掘如此重視呢？此次發(fā)掘又取得了哪些重要進展呢？對于普遍存在的化石及其遺跡自然風化破壞問題，科考隊又有哪些應對措施呢？帶著這些疑問，我于2015年8月來到萊陽恐龍化石發(fā)掘現(xiàn)場，了解萊陽古生物化石發(fā)掘和保護情況。

1 萊陽白堊紀古生物化石新發(fā)現(xiàn)成果豐碩

萊陽是我國重要的中生代古生物化石產(chǎn)地，是我國學者最早發(fā)現(xiàn)恐龍、恐龍蛋、翼龍和昆蟲等化石的地方。1922—1923年，譚錫疇等在萊陽采集到恐龍、魚類、昆蟲和植物等化石，其中恐龍骨骼由瑞典古生物學家維曼研究，并將其命名為“中國譚氏龍”(Tanius sinensis Wiman，1929)。這是萊陽古生物化石首次大發(fā)現(xiàn)中的最重要的成果之一。在20世紀50年代的萊陽古生物化石第二次大發(fā)現(xiàn)過程中，發(fā)掘采集了一大批恐龍和恐龍蛋化石。1958年，楊鐘健發(fā)表了《山東萊陽恐龍化石》專著，全面系統(tǒng)地報道了在萊陽發(fā)現(xiàn)的恐龍化石，其中包括新中國第一龍——棘鼻青島龍(Tsintaosaurus spinorhinus Young，1958)。中國譚氏龍和棘鼻青島龍都屬于鴨嘴龍類，前者是沒有頭飾的，而后者是有頭飾的。

時隔近60年，發(fā)掘再度重啟。2008年汪筱林帶領中國科學院古脊椎動物與古人類研究所科考隊，對萊陽境內的白堊系地層和古生物化石地點，尤其是對距今8 000～7 000萬年前的上白堊統(tǒng)王氏群陸相紅層進行了詳細的考察，并隨后確認了20世紀兩次發(fā)現(xiàn)和發(fā)掘恐龍化石地點，以及恐龍化石的富集層位和埋藏規(guī)律。同時，在2010年發(fā)現(xiàn)了一個新的非常具有潛力的化石富集地點(2號地點)，并在很小的厚度范圍內厘定了至少8層恐龍化石富集層，目前已經(jīng)暴露了5層，并對其中的3個層位進行了搶救性發(fā)掘，采集了數(shù)百件標本(圖1)。

2009年9月和2010年3月，萊陽市政府和中科院古脊椎動物與古人類研究所分別簽署了全面合作框架協(xié)議和萊陽恐龍發(fā)掘研究項目協(xié)議。2010年4月，科考隊在棘鼻青島龍的發(fā)現(xiàn)地點(1號地點)開始發(fā)掘，發(fā)現(xiàn)近30件恐龍骨骼和一枚完整的水龜?shù)盎Ｄ壳耙呀?jīng)在此建成1號恐龍遺址館，并裝架有2具棘鼻青島龍骨架模型。2010—2012年，科考隊重點發(fā)掘并原地暴露2號地點的第二化石富集層。這層恐龍化石呈黑色，化石所賦存的地層呈灰綠色，表征了當時比較潮濕的氣候，沉積環(huán)境為還原環(huán)境。目前已建成簡易鋼結構的2號恐龍遺址館。2013年在遺址館東側相對低洼的水溝旁搶救性發(fā)掘了第三化石層。在這層發(fā)現(xiàn)的恐龍化石呈灰白色，化石所賦存的地層呈紅色，表征了當時氣候比較炎熱，沉積地層形成于氧化環(huán)境。2014年科考隊發(fā)現(xiàn)第二化石層之上還有一個化石富集層，于是對第一化石層也進行了搶救性發(fā)掘。

圖1 在2號地點第三化石層發(fā)掘出的恐龍化石標本(汪筱林供圖)

2015年，繼續(xù)對第三化石層進行發(fā)掘，采集了至少包含2個成年個體和5個幼年個體的200余件大型恐龍化石標本，這些恐龍主要為植食性的鴨嘴龍類。根據(jù)化石的完整程度和原始埋藏狀況，研究人員認為這些大大小小的鴨嘴龍是在活著的時候被突發(fā)性泥石流卷入其中并被快速埋藏起來形成化石的。往往一個細節(jié)的背后可能就是一個引人入勝的故事。在2015年新發(fā)現(xiàn)的一塊化石上，發(fā)現(xiàn)可能屬于肉食類恐龍的齒痕，齒痕處的骨骼發(fā)生明顯腫大的病理現(xiàn)象。這樣具有特殊印記的標本非常具有研究價值，也許能進一步揭示晚白堊紀萊陽恐龍動物群面貌和相互依存聯(lián)系。

在1號地點和2號地點，均發(fā)現(xiàn)鴨嘴龍類和獸腳類等恐龍骨骼與不同類型的恐龍蛋化石同層共生賦存，乃舉世罕見。這樣系統(tǒng)的發(fā)掘，為進一步研究鴨嘴龍類不同種屬之間的形態(tài)學差異及演化關系，鴨嘴龍與其他類群之間的相互關系，以及恐龍蛋與產(chǎn)蛋母體的關系等問題奠定了基礎。據(jù)悉，2016—2017年科考隊將對第四和第五化石富集層進行搶救性發(fā)掘。

圖2 原地暴露地表化石自然風化破壞因素觀察試驗。潮濕區(qū)域：(a)2011年7月原地暴露一面的恐龍肩胛骨化石；(b)2012年3月歷經(jīng)一個冬季的化石在冰凍消融時呈現(xiàn)粉碎性風化；(c)肩胛骨反面修復后基本完好。干燥區(qū)域：(d)2011年8月對原地暴露地表的化石加黏結劑予以保護；(e)2012年3月加黏結劑保護的化石歷經(jīng)一個冬季后依然完好

2 持續(xù)開展萊陽古生物化石及遺址保護試驗研究

鑒于古生物化石和遺址的自然風化破壞現(xiàn)象嚴重，是普遍存在的令人憂心的重大問題，萊陽科考隊非常注重化石及遺址的保護工作，并且進行了持續(xù)的原地暴露地表化石及遺址的自然風化破壞因素的科學觀察研究和保護。

近幾年來，2號遺址館里的化石及其剖面一直處于原位保留狀態(tài)。對于富含化石的剖面，科考隊采用各種黏結劑包括502膠、顆粒膠(B72)、環(huán)氧樹脂等，對暴露地表的骨骼及發(fā)掘剖面進行對比試驗。在實際工作中可以根據(jù)破裂大小等情況對黏結劑進行選擇。在自然條件下，化石層在夏季時常面臨被雨水浸泡的風險，冬季又面臨冰凍的考驗。科考隊選取剖面上出露的若干小塊化石，進行連續(xù)的自然風化破碎原因的科學觀察。結果顯示，在相對有水的潮濕的區(qū)域，如2011年7月原地暴露一面的完好的比較薄的恐龍肩胛骨，雖然使用黏結劑進行了處理，但經(jīng)過一個寒冷的冬季，在2012年3月春天冰凍消融時，骨骼表面即呈現(xiàn)粉碎性風化破碎，面目全非難以修復；然而同一塊骨骼，未暴露地表的一面卻幾乎完好如初[圖2(a)、圖2(b)和圖2(c)]?？梢?，水和溫度(冰劈作用)及與空氣接觸發(fā)生氧化作用是造成化石自然風化破碎的主要原因，尤其是水和溫度共同作用的冰凍及冰劈作用對化石的破壞力極強。對照試驗顯示，在相對干燥的區(qū)域，經(jīng)科考隊加黏結劑予以保護的化石，同樣歷經(jīng)一個寒冷的冬季，雖然顏色略有變化，但基本保持完好[圖2(d)和圖2(e)]?？梢婐そY劑和干燥能夠延緩化石風化破碎的速度。由此研究人員總結出主要的化石保護措施：在潮濕有水的地方盡量不暴露化石；發(fā)現(xiàn)后立即采集；確實需要暴露的，不能過度暴露，且必須做好化石的防水及隔水處理，并且要隨時觀察，及時進行黏結劑加固處理等。

地層是地球歷史的記錄者，古生物化石及富含化石的地層剖面更是寶貴的、不可再生的自然遺產(chǎn)。化石及其剖面的自然風化破壞，不只是萊陽存在，而是化石地點和遺址普遍存在的問題。例如，我曾去世界級化石寶庫——遼寧朝陽鳥化石國家地質公園參觀，作為熱河生物群最重要的化石產(chǎn)地，其重要性是不言而喻的。園內長達130 m的地層剖面蔚為壯觀，可是剖面層次已不那么分明，有些巖層因風化而散落下來，地勢低洼處有水浸和青苔的痕跡；室外是30 ℃左右的適宜溫度，剖面處因覆蓋有保護性頂棚，大概是40 ℃的高溫，濕度也非常高，反而加劇了剖面的風化……種種狀況，令人痛惜。保護珍貴的古生物化石及其遺址剖面，并且以什么樣的方式予以合理保護，是值得深思的大課題。

目前全國很多地方在建立遺址博物館對重要化石地點進行保護，萊陽科考隊歷經(jīng)數(shù)年的細致的、持續(xù)的、科學的古生物化石及其遺址保護試驗研究，難能可貴，也非常及時。萊陽為河流相古生物化石產(chǎn)地，我國河流相重要古生物化石產(chǎn)地非常多，占全國重要化石產(chǎn)地的一半以上。萊陽所處的地理位置也使得它的溫度和年降水量分別接近我國年平均氣溫和年降水量的平均值，具有典型性。在這里所積累的古生物化石及其遺址保護方面的經(jīng)驗具有重要的示范和推廣意義。

圖3 晚白堊世萊陽恐龍動物群生態(tài)復原圖。棘鼻青島龍、中國譚氏龍、腫頭龍、甲龍、劍龍和金崗口龍等共同生活在晚白堊世的萊陽地區(qū)(趙闖繪圖，汪筱林供圖)

3 推動萊陽白堊紀國家地質公園的建設

在科考隊野外考察發(fā)掘的基礎上，在汪筱林的建議和各方共同努力下，萊陽已經(jīng)成為白堊紀國家地質公園和國家重要化石保護產(chǎn)地。萊陽具有最完整的白堊紀陸相地層、豐富的白堊紀化石生物群、奇特的平原恐龍峽谷群、多姿多彩的地質遺跡群，是名副其實的“白堊紀公園”。

萊陽地區(qū)的白堊系地層非常發(fā)育，而且出露連續(xù)完整，包含3個白堊系地層單元，地質時代為距今1.25億年～7 000萬年，其中化石埋藏豐富，種類繁多，是研究白堊紀生物演化和地質變遷的最理想的地區(qū)之一。萊陽的白堊系地層包括上白堊統(tǒng)王氏群和下白堊統(tǒng)萊陽群、青山群。其中萊陽群富含魚類、昆蟲、植物等化石，青山群富含鸚鵡嘴龍和翼龍動物群化石，動物群面貌屬于熱河生物群；王氏群富含鴨嘴龍動物群和恐龍蛋化石群。遼西地區(qū)是研究熱河生物群的經(jīng)典地區(qū)，賦存化石的熱河群地層出露最好，化石也特別豐富。萊陽與遼西地區(qū)在古地理上有聯(lián)系，在萊陽地區(qū)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并記述的屬于熱河生物群的主要化石有翼龍、鸚鵡嘴龍、狼鰭魚、中華弓鰭魚等，遼西重要脊椎動物化石在該地區(qū)均有可能被發(fā)現(xiàn)。這對于深入探討早白堊世熱河生物群的起源、演化、古地理分布等都具有十分重要的意義。

目前在萊陽地區(qū)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了3個著名的白堊紀化石生物群，分別為早白堊世熱河生物群、晚白堊世萊陽恐龍動物群和恐龍蛋化石群，這在我國乃至世界上其他地方是絕無僅有的。其中萊陽恐龍動物群以棘鼻青島龍、中國譚氏龍等植食性鴨嘴龍類恐龍為代表性，另外還包括腫頭龍、甲龍、劍龍類和肉食性的金崗口龍等類型(圖3)。萊陽也是世界上罕見的同時富含恐龍和恐龍蛋化石的地區(qū)。在20世紀50年代萊陽第二次恐龍大發(fā)現(xiàn)期間，楊鐘健、周明鎮(zhèn)等對恐龍蛋進行了開拓性的研究。1975年，趙資奎提出了目前國際通用的恐龍蛋化石分類和命名系統(tǒng)，即基于對萊陽恐龍蛋化石的研究。

圖4 壯觀的平原恐龍峽谷群里富含10多層恐龍和恐龍蛋化石層(汪筱林供圖)

平原恐龍峽谷群和地質遺跡群是2009年和2010年汪筱林帶領學生考察時新發(fā)現(xiàn)的。在金崗口村 2～3 km2范圍內，發(fā)現(xiàn)10多條平原峽谷，在峽谷中出露的紅色的上堊統(tǒng)王氏群地層中分布著10多層恐龍和10多層恐龍蛋化石層位，從而確定了地質公園的核心保護區(qū)。金崗口峽谷群、姜家泊峽谷群、將軍頂峽谷群共同組成罕見的集中分布的恐龍峽谷奇觀(圖4)。由平原峽谷、河流相紅色地層、地塹式斷層、風蝕地貌、恐龍與恐龍蛋化石以及蟲孔與蟲跡等遺跡化石共同組成了極其豐富的地質遺跡群。

建立國家地質公園和遺址博物館，讓化石在原地埋藏狀態(tài)下保存展示，有利于觀眾參觀和普及科學知識，也能為研究者提供化石原始埋藏學數(shù)據(jù)?？瓶缄犜?號地點發(fā)掘的化石，一方面用于科學研究，另一方面也是在為萊陽白堊紀國家地質公園和古生物(遺址)博物館準備展品。2015年9月，科考隊在博物館里新裝架了4條棘鼻青島龍化石骨架，是萊陽白堊紀國家地質公園布展工作的重要進展。相信科研與科普工作并重、化石發(fā)掘與保護并重的中科院萊陽恐龍聯(lián)合科考隊，一定能夠帶給“恐龍之鄉(xiāng)”萊陽一個美好的明天。致謝 感謝汪筱林研究員供圖和提供相關資料。

(2015年9月20日收稿)

(編輯：沈美芳)

New discovery of the Cretaceous fossils from Laiyang, Shandong Province

DUAN Yanfang

10.3969/j.issn.0253-9608.2015.05.010

?通信作者，E-mail：yfduan@shu.edu.cn