内蒙古自治区巴彦淖尔市
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内蒙古自治区巴彦淖尔市

2021-09-15 12:04:03 投稿作者: 点击:

摘要:作为我国重要的晚白垩世恐龙化石产地之一的巴音满都呼,位于内蒙古自治区巴彦淖尔市乌拉特后旗宝音图苏木,中外科学家、科学考察团曾多次进行考察、研究,先后发现了驰龙类、单爪龙类、角龙类、甲龙类、多角兽类、龟鳖类、鳄类、蜥蜴类、哺乳类等多种不同的脊椎动物化石以及蛋化石。特别是发掘出的从幼年、成年到老年的原角龙系列化石,较系统地揭示出该动物群的演化历史,显示晚白垩世原角龙动物群的进化史,巴音满都呼地区应是原角龙的主要栖息地之一。此外还发现了保存完整的恐龙蛋化石,具有重要的研究价值。因此,这里是研究恐龙演化、灭绝等生物进化的重要科研基地,是我国重要古生物化石保护产地。

前言

恐龙是一种早已灭绝的爬行动物,曾生活于地史时期的中生代三叠纪中晚期至晚白垩世末期,距今约2.2亿年至6500万年前。在统治地球1.5亿年的漫长历史中,它们主要按腰带结构分成两大类:蜥臀目和鸟臀目,蜥臀目包括巨大的四足行走的植食恐龙和体型较小两足行走的兽脚类恐龙,鸟臀目均为植食恐龙,如身披骨板的剑龙、铠甲护身的甲龙、鸭嘴龙类等。造就了地球上有生命记录以来最繁盛、强大的陆生爬行动物,在距今6600万年前的白垩纪末期,绝大多数的恐龙却奇迹般地消失了,给世人留下了许多待解之谜。现在,我们只能凭借地球的“记录”——化石去探索恐龙世界的奥秘了。

目前,全世界已发现的恐龙化石达800多个属种,遍及许多国家和地区,甚至在冰天雪地的南极,也找到了恐龙存活过的蛛丝马迹。“恐龙”这一创立于1842年的名词,在今天已家喻户晓。

在中国大地上,东起山东半岛,西达天山之巅,北从内蒙古的戈壁沙漠与黑龙江的黑山白水,南到亚热带的云南与广东,至少有百分之七十以上的省份及自治区都发现有恐龙化石。中国发现的恐龙化石从三叠纪晚期一直延续到白垩纪末期,其中以侏罗纪和白垩纪时期的恐龙化石为主,可以说提供了恐龙演化历史中较为完整的记录。三叠纪晚期的恐龙化石在中国分布局限,目前仅仅见于云南的禄丰盆地;侏罗纪时期的恐龙化石大多分布在中国的西南地区,包括四川、云南和贵州都有发现;白垩纪时期的恐龙化石则多出露于中国北方的内蒙古、黑龙江、山东和河南等地。

内蒙古自治区是中国及亚洲最早发现恐龙化石的地区之一,巴彦淖尔市巴音满都呼地区出土的白垩纪恐龙化石,富有浓郁的蒙古高原地域特色,在恐龙研究史上具有十分重要的意义。

1.巴音满都呼地区恐龙化石形成的地质背景

在古生代的奥陶纪、志留纪、石炭纪时期,巴音满都呼地区为浅海一半深海区,形成了碳酸盐岩和各类碎屑岩。石炭纪之后,本区因构造运动而抬升。中生代侏罗纪及白垩纪为淡水湖泊、河流和沼泽沉积环境。在1亿年至8000万年左右,区内植被发育,主要为大量的蕨类、松柏类、银杏类、苏铁类及裸子植物,为该地区生活的大量植食恐龙及其他动物提供了丰富的食物,而植食类动物又为肉食类恐龙提供了食物来源,从而形成了一个十分繁盛的白垩纪恐龙世界。白垩纪末期(6600万年前),由于构造运动,该地区不断抬升,气候发生了大的变化,由温暖潮湿多雨的气候逐渐演化为干旱、炎热、少雨的气候,变成了沙漠环境,部分生物灭绝。在新生代古近纪和新近纪,全区大部成为剥蚀区,小部分地区形成古河流和淡水湖泊区。到第四纪,这里的山区、高原区为剥蚀区,而河套盆地和平原区以风成沙、河流和湖泊的沉积为主。

2.巴音满都呼地区恐龙化石赋存地层

本区恐龙化石主要赋存于两个层位:下白垩统巴音戈壁组和上白垩统乌兰苏海组。巴音戈壁组主要产出早白垩世鹦鹉嘴龙类、小型兽脚类和大型禽龙类鸭嘴龙。上白垩统乌兰苏海组主要产出原角龙类、窃蛋龙类和原始哺乳动物。巴音满都呼地区出露的上白垩统乌兰苏海组,整合于下白垩统巴音戈壁组第二岩段之上。乌兰苏海组主要为河湖相堆积的砖红色泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩、土黄色粉细砂岩以及粗砂岩和含砾砂岩,风成砂岩也较发育。

下白垩统巴音戈壁组为河流相、湖泊相和洪水沉积地层,含鹦鹉嘴龙、小型兽脚类等恐龙化石。

3.巴音满都呼地区恐龙化石研究简史

巴音满都呼地区地域辽阔,在浩瀚的侵蚀红层和碎屑岩之下埋藏着极为丰富的恐龙化石。这里对恐龙化石的考察、发掘和研究工作始于20世纪20年代,之后的几十年来,先后有许多科学家、科学考察团涉足这里取得了丰富的科研成果。

1927年至1931年,由中国地质学家袁复礼、丁道衡、徐炳昶教授等与瑞典科学家斯文·赫定(SwenHedin)、步林(BivgesBohlie)、安特生(Andersson)等联合组成“中瑞古生物考察团”在中国西北地区进行考察,重点放在内蒙古的中西部。考察团在包头白云鄂博西南、固阳盆地、乌拉特中旗、乌拉特后旗、阿拉善左旗等地,发现多处白垩纪恐龙化石产地,并发表了“绥远西部的鹦鹉嘴龙化石”(杨钟健,1932)、《蒙新五年行程记》(袁复礼著)、《戈壁沙漠横过记》(斯文赫定著)等多篇论文及专著。

该区大面积的地质调查工作始于解放后的五十年代,最早开展的是1/100万比例尺的地质测量工作,当时把本区含恐龙化石(当时未发现)地层划归为古近系。

六十至七十年代,内蒙古地质局区测队在该区从事1/20万比例尺区域地质测量工作,首次在这里发现了大量的恐龙化石,并将前人划为古近系的含恐龙化石地层修定为晚白垩世二连达布苏组。1991年内蒙古区域地质志编写组将该套地层划归晚白垩世乌兰苏海组。

1986年至1989年,由中国科学院和加拿大有关部门组成了“中加恐龙联合考察团”,中国的董枝明、赵喜进、郑家坚、李荣等专家及加拿大的戴尔·罗素(DaleRussel)、菲利普·科瑞教授(PhilipCurrie)等参加了工作。这是新中国成立后,规模最大、时间最长的一次国际性古生物合作专项,目的在于解决中亚与北美晚白垩世恐龙动物群对比这一重大科研课题。考察团于1986年、1989年两度在内蒙古地区开展工作,在巴彦淖尔市乌拉特后旗的巴音满都呼发掘到大量白垩纪晚期的恐龙化石,包括几十个大小不等的原角龙头骨化石、成窝的绘龙幼年个体化石、小型肉食性恐龙化石、保存完好的恐龙蛋化石,以及蜥蜴类、鳄类、龟鳖类和大量的原始哺乳类化石。中加恐龙考察取得了重大成果,在国内外产生了极大的影响,它为中亚与北美恐龙动物群对比提供了丰富的科学资料,同时也提高了内蒙古在国际上的知名度。这批珍贵的化石标本,已由中加两国科学家共同合作研究并出版了专著。

九十年代中后期,内蒙古自治区文化部门与比利时皇家科学院古生物考察队来本区进行过化石挖掘工作。从1997年起,内蒙古地质矿产厅(现内蒙古国土资源厅)组织中科院古脊椎动物与古人类研究所和内蒙古龙昊地质古生物研究所,对内蒙古中生代地层中的爬行动物进行系统研究,并实施国土资源部“九五”规划重点科研项目“内蒙古中生代恐龙化石发掘与研究”,对本区地层及恐龙化石进行了系统研究并取得了新的进展和突破。

2006年以来,内蒙古国土资源厅和内蒙古财政厅多次立项并投入资金,在巴彦淖尔市北部开展白垩纪恐龙化石调查与研究工作,取得了重大的突破和丰硕的成果。先后发现了分别属于弛龙类、伤齿龙类、窃蛋龙类和阿尔瓦兹龙类的5个新属种。其中发现新属种精美临河盗龙正型标本是世界上晚白垩世弛龙类最精美的标本之一,是弛龙类的一个过渡型物种,为研究弛龙类的演化提供了重要依据;发现的阿尔瓦兹龙类的一个新属种代表世界上唯一的单手指的恐龙,为该类恐龙的手指退化现象提供了重要依据;发现的另外一个新属种代表世界上第一个发现于白垩纪早期的阿尔瓦兹龙类;发现的伤齿龙类的一个新属种代表该类恐龙最特化的一个属种;发现的窃蛋龙类的一个新属种代表我国晚白垩世保存最好的窃蛋龙类标本。另外,还发现了弛龙类猎食原角龙的直接证据。巴音满都呼的恐龙化石调查研究项目的成果是该地区成为我国晚白垩世恐龙新属种发现最多的化石点,已作为我国重要化石保护产地之一进行了保护。

4.巴音满都呼地区恐龙化石主要研究成果描述

本区恐龙化石研究的主要成果如下。

中国一加拿大恐龙考察队1986年~1989年在本区研究的成果,发表在中加队的科考报告Ⅰ、Ⅱ集上。除了描述一些新属种外,还对含化石地层的岩相古地理进行了分析。

2007年,巴彦淖尔市国土资源局在执行自治区国土资源厅和财政厅下达的恐龙化石保护项目工作中,对巴音满都呼地区恐龙化石产地约26km2的范围,开展了1:1万比例尺的地质填图工作,发现并确定了含恐龙化石层位为3层,并对该区的岩相古地理进行了分析,确定了6个岩相组和3个岩相带,揭示了晚白垩世时期本区的古地理总体面貌和特征。

2007年度共采集恐龙骨骼化石3具,包括原角龙2具(其中1具长约3.5m,高1m;另一具长1.14m,高60cm),绘龙1具(长约2m,高80cm)。

2008年,内蒙古龙昊地质古生物研究所与中国科学院古脊椎动物与古人类研究所,在巴音满都呼地区实施国土资源厅下达的恐龙保护项目时,在野外调查过程中新发现了鹦鹉嘴龙,共发现2处3个个体。这是巴彦淖尔市北部地区首次发现该类恐龙化石。同时,在该套地层中首次发现鸭嘴龙类化石,这些新发现对研究本区的恐龙生物群和地层时代有重要科学意义。

同时,在赛乌素镇北白垩纪地层中,首次发现热河生物群的重要分子:球蚬、东方叶肢介、三尾拟蜉蝣、介形虫、松柏类植物化石、球果化石等。热河生物群是我国早白垩世极其重要的生物组合,在研究生物演化、地层时代划分、岩相古地理分析和古生态学方面有着重要的科学价值。热河生物群在巴彦淖尔市北部地区的发现,对研究热河生物群的辐射、巴彦淖尔市北部地区古脊椎动物群演化和古地理环境分析,都有特殊的科学价值。

截至目前为止,巴音满都呼地区白垩纪地层中已发现恐龙化石十余种。它们分属于蜥臀目的兽脚类的窃蛋龙科、奔龙科、似鸟龙科,以及鸟臀目的甲龙科、原角龙科和鸭嘴龙科。其中窃蛋龙科一个类型,奔龙科两个类型,似鸟龙科一个类型,甲龙科一个类型,原角龙科两个类型及鸭嘴龙科一个类型。它们基本代表了本地区晚白垩世的主要恐龙类型。

巴音满都呼地区晚白垩世恐龙生物群组成如下:

蜥臀目Order Saurichia

兽脚亚目Suborder Theropoda

窍蛋龙科Family Oviraptoridae

窃蛋龙Oviraptor

奔龙科Familv Dromaeosauridae

伶盗龙Veloeiraptor

鸟盗龙Saurornitholestes

似鸟龙科Family Ornithomimidae

中国似鸟龙Sinornithoides

鸟臀目Order Ornithischia

甲龙亚目Suborder Ankylosauria

甲龙科Familv Ankylosauridae

绘龙Pinacosaurus

角龙亚目Suborder Ceratopsia

原角龙科Family Protoceratopsidae

微角龙Miceoceratops

原角龙Protoceratops

恐龙蛋化石主要有长椭圆形和圆形蛋两种。与恐龙相伴生的原始哺乳动物化石主要为多瘤齿兽(Multituberculata)。

2007年,在下白垩统中发现了鸭嘴龙和角龙的碎化石,为在该套地层中寻找新类型恐龙化石提供了线索。

5.巴音满都呼地区恐龙化石的特点及意义

中国的恐龙化石在世界上有着重要的地位。截至目前,中国已记述的恐龙属种有160多种,约占全世界的1/6。在中国已发现的近百种恐龙化石类型中,内蒙古就有30余种,而巴音满都呼地区的恐龙化石约占内蒙古恐龙化石总数的1/3。巴音满都呼恐龙化石地区的恐龙化石是中国白垩纪晚期恐龙生物群的重要代表之一,其特点主要表现为:

(1)含恐龙化石地层分布范围广,出露面积超过1000km2,主要分布在乌拉特后旗巴音满都呼——海力素一带。化石赋存地层分布范围如此之大,可想而知化石的蕴藏量应该十分巨大。

(2)恐龙化石数量丰富,本区上白垩统乌兰苏海组砖红色粉砂岩中含有丰富的恐龙化石及其蛋化石、龟鳖类化石、多瘤齿兽类化石等。这里是内蒙古地区白垩纪最晚一期的恐龙生物群,也是我国唯一的原角龙生物群分布区,因此在研究恐龙进化、发展、灭绝科研课题上,有重要的研究价值。

恐龙化石自早白垩早期至晚白垩晚期均有分布,地质历程近亿年。原角龙生活在距今7200万-8000万年的白垩纪晚期,属角龙类。园区曾发掘出了超过60个完整的头骨及个体骨架,从刚刚孵化出的个体(头骨仅2cm大小)到老年的成体(头骨超过1m长),由不同年龄的原角龙组成的具有演化意义的动物群,是角龙类恐龙的发源地之一。同层位还产出原始哺乳动物多瘤齿兽,该化石的发现,把内蒙古古哺乳类动物出现的历史时期推前了1000万年。现在,这里成为世界上最有影响的原角龙化石产地之一。

本区还产有数量丰富的绘龙化石群。恐龙化石地区发现的绘龙化石个体差异较大,幼年绘龙头骨和各部分骨骼均完整无缺,排成一列,保持着死前的姿态。不仅为研究绘龙幼年个体的孵化及发育提供了很好的实物资料,而且还揭示出甲龙类恐龙是群居性动物,从而改变了旧有的甲龙类恐龙是独居生活动物的观点。幼年恐龙成群死亡的事实很可能也验证了恐龙绝灭的灾变说。

(3)巴音满都呼地区恐龙化石代表的时代是晚白垩世最晚期,距今约6600万年,而且恐龙化石埋藏方式非常奇特。其中,古沙暴造成的沙丘快速移动是导致该区恐龙生物群集群死亡的原因之一(北方周末报,2010),这不仅在中国,而且在世界上也是罕见的,对于研究恐龙生物灭绝原因意义重大。

(4)恐龙化石科学研究意义重大。2008年,中科院古脊椎动物与古人类研究所与内蒙古龙昊地质古生物研究所的研究员,在内蒙古乌拉特后旗“盖特”区上白垩统乌兰苏海组,发现了亚洲地区保存最好的驰龙新属骨骼化石(精美临河盗龙),这个骨骼化石从世界范围来看也是保存的最完整,结构最清晰的驰龙化石之一。该化石为新属种,有别于蒙古发现的同类型的化石,骨骼结构比较进化,对研究的驰龙的系统演化有巨大意义。从演化角度看,精美临河盗龙代表后肢细长的原始驰龙和相对粗壮的进步驰龙类当中的过渡环节。驰龙代表和鸟类亲缘关系最近的恐龙类群之一,对它们的研究有助于理解鸟类的起源。

(5)多瘤齿兽类化石的发现极具意义,它是迄今为止内蒙古地区发现的时代最早、最原始的哺乳动物,为研究哺乳类动物的起源与进化提供了珍贵的实证资料。以真犬类和多瘤齿兽类为代表的哺乳类的大量出现预示着恐龙行将绝灭、哺乳动物正在崛起这样一个转折期的到来。

(6)本区还发现多种类型的恐龙蛋化石。1989年发现的恐龙蛋共保存有13枚,为长椭圆形,长径约18 cm,一端粗大,一端略细,表面有微细的虫饰纹,分上下两层呈放射状排列,且粗端指向圆心采集到的几窝原角龙的蛋化石都有一个共同点,即蛋化石常常两两成对呈放射状排列,相邻两组蛋化石之间呈较小的角度,这可能是原角龙类恐龙的生殖系统具有两个输卵管和两个卵巢所致。这些珍贵的恐龙蛋化石为探索不同种类恐龙的繁殖、习性、行为、蛋壳的形成机制与演化提供了重要依据。1993年发现的一窝含胚胎的蛋化石由11个圆形蛋化石组成,蛋皮厚度约0.13mm,较完整的蛋化石有7枚,交错排列,其中有一个蛋化石含有胚胎。这件胚胎化石证明了有些恐龙类型是成体亲自孵蛋,比较类似于鸟类的孵蛋行为。

6.已发表的论文成果

(1)David Hone,Jonah Choiniere,Corwin SuHivan,徐星,Michael Pittman,谭庆伟(2010)。反映迅猛龙和原角龙之间食物链关系的新证据。发表杂志:古地理学、古气候学和古生态学(三古杂志)291:488-492。

(2)David Hone,Jonah Choiniere,谭庆伟,徐星(2013)。发现于中国内蒙古地区的一种小型阿尔瓦兹龙超科小驰龙亚科恐龙(恐龙类:兽脚亚目)的关节脚部骨骼。发表杂志:波兰古生物学报58(3):453-458。

(3)Michael Pittman,徐星,Josef Stiegler(2015)。产自于中国内蒙古巴彦满都呼地区上白垩统乌兰苏海组的阿尔瓦兹龙超科小驰龙亚科恐龙新标本(IVPP V20341)(恐龙类:兽脚亚目)的分类学研究。发表杂志:PeerJ3:e986。

(4)徐星,Jonah Choiniere,Michael Pittman,谭庆伟,肖东,李治泉,谭琳,James Clark,Mark Norell,David Hone,Corwin Sullivan(2010)。发现于中国内蒙古地区上白垩统乌兰苏海组的一种新的驰龙科恐龙(恐龙类:兽脚亚目)。发表杂志:动物分类学2403:1-9。

(5)徐星,Michael Pittman,Corwin Sullivan,Jonah Choiniere,谭庆伟,James Clark,Mark Norell,王烁(2015)。晚白垩世驰龙科精美临河盗龙的分类学地位及其对驰龙科系统学的意义。发表杂志:古脊椎动物学报53:29-62。

(6)徐星,Corwin Sullivan,Michael Pitman,JonahChoiniere,David Hone,Paul Upchurch,谭庆伟,肖东,谭琳(2011)。一种具单指的非鸟类恐龙以及阿尔瓦兹龙类手部结构的复杂进化。发表杂志:美国国家科学院院刊108:2338-2342。

(7)徐星,Corwin Sullivan,Michael Pittman,Jonah Choiniere,David Hone,Paul Upchurch,谭庆伟,肖东,谭琳(2011)。回复Dyke和Naish提出的质疑:欧洲的阿尔瓦兹龙超科类群没有改变我们的结果。发表杂志:美国国家科学院院刊108(22):E148。

(8)徐星,谭庆伟,Corwin Sullivan,韩凤禄,肖东(2011)。产自于内蒙古地区上白垩统的一种短臂的伤齿龙科恐龙及其对于伤齿龙科进化的意义。发表杂志:PLoS ONE 6(9):1-12。

(9)徐星,谭庆伟,Corwin Sullivan,马檠宇,David Hone,韩凤禄,谭琳,肖东(2013)。发现于中国内蒙古地区上白垩统的一种新的窃蛋龙科恐龙及其地层学意义。发表杂志:古脊椎动物学报51(2):85-101。

(10)徐星,Paul Upchurch,马檠宇,Michael Pittman,JonahChoiniere,Corwin Sullivan,David Hone,谭庆伟,谭琳,肖东,韩凤禄(2011)。产自于中国内蒙古地区上白垩统乌兰苏海组的阿尔瓦兹龙超科单指临河爪龙的骨学研究和对阿尔瓦兹龙超科生物地理学的评论。发表杂志:波兰古生物学报。

(11)徐星,赵祺,Corwin Sullivan,谭庆伟,Martin Sander,马檠宇(2012)。伤齿龙科标本IVPP V10597的分类学重新讨论。发表杂志:古脊椎动物学报50(2):140-150。

内蒙古自治区巴彦淖尔市巴音满都呼地区的恐龙发掘与研究的成果,使巴彦淖尔成为我国晚白垩世恐龙新属种发现最多的地点,从而奠定了巴彦淖尔在我国乃至亚洲恐龙发掘和研究中的重要地位。

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