張 巖,齊巖辛
(浙江省地質(zhì)調(diào)查院,杭州 311203)
1986年,浙江省臨海市上盤鎮(zhèn)岙里村青年農(nóng)民徐成法在岙里村后山采石場(chǎng)內(nèi)開石取料時(shí),發(fā)現(xiàn)了一個(gè)較完整的脊椎動(dòng)物化石的骨架,隨即報(bào)告至浙江自然博物館。浙江自然博物館多次派遣研究人員現(xiàn)場(chǎng)考查,確認(rèn)該脊椎動(dòng)物化石歸于白堊紀(jì)的翼手龍類。隨后,在開石取料過(guò)程中又陸續(xù)采獲了四具完整程度不一的翼龍化石骨架及一些零散的骨骼。后經(jīng)蔡正全等人研究[1],定名為臨海浙江翼龍(Zhejiangopteruslinhaiensissp.nov.),屬翼龍新屬、新種。
1988年,在該地又發(fā)現(xiàn)了不同于浙江翼龍的新脊椎動(dòng)物化石,經(jīng)蔡正全等人研究[2],命名為長(zhǎng)尾雁蕩鳥(Yandangornislongicaudussp.nov.),屬鳥類新屬、新種。
1989年,該化石發(fā)現(xiàn)地被浙江省政府公布為“臨海翼龍化石產(chǎn)地保護(hù)區(qū)”,并對(duì)產(chǎn)地立碑保護(hù)。結(jié)合古生物化石研究,相繼開展了化石產(chǎn)地及區(qū)域地層單位的歸屬及火山巖年代學(xué)的深入研究[3-5]。
2002年,化石產(chǎn)地聯(lián)合周邊典型火山巖地貌共同申報(bào)并成為國(guó)家地質(zhì)公園。
2012年,“臨海浙江翼龍”化石被國(guó)土資源部列入《國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)古生物化石名錄(首批)》,屬重點(diǎn)一級(jí)保護(hù)古生物化石。
臨海國(guó)家地質(zhì)公園及周邊區(qū)域翼龍及鳥類生存環(huán)境的分析,主要依據(jù)于地質(zhì)環(huán)境的調(diào)查工作。本文結(jié)合化石產(chǎn)地地層剖面、巖性巖相、化石賦存狀態(tài)、沉積構(gòu)造和古植物及孢粉等重要信息,從脊椎動(dòng)物結(jié)構(gòu)及生態(tài)習(xí)性和地質(zhì)環(huán)境方面入手,分析研究了地質(zhì)公園區(qū)域內(nèi)晚白堊世早期翼龍和鳥類生存所處的地質(zhì)背景,以及古地理、古生態(tài)和古氣候環(huán)境的變化,希望對(duì)臨海國(guó)家地質(zhì)公園內(nèi)翼龍和鳥類的生存環(huán)境有更加清晰的認(rèn)識(shí)。
浙江沿海地區(qū)屬于華夏古陸。早白堊世早期,處于活動(dòng)大陸邊緣構(gòu)造環(huán)境,受古太平洋板塊俯沖影響,經(jīng)歷了大規(guī)模的火山爆發(fā)和巖漿侵入,堆積一套巨厚的火山碎屑巖類夾酸性熔巖,為磨石山群火山巖系;早白堊世晚期至晚白堊世早期,區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)以地殼伸展拉張為主,形成眾多斷陷沉積盆地和火山構(gòu)造洼地,堆積一套永康群和天臺(tái)群火山-沉積巖系,區(qū)域上屬于活動(dòng)大陸邊緣構(gòu)造環(huán)境。
臨海國(guó)家地質(zhì)公園位于浙江東部沿海小雄盆地,北部和南部分別與三門灣和臺(tái)州灣接壤,東部與海相鄰,區(qū)域上處于北北東向溫州-鎮(zhèn)海斷裂和北北東向平陽(yáng)-普陀斷裂之間,盆地火山巖地層同位素測(cè)年為91.4~81.5 Ma[6],屬晚白堊世早期天臺(tái)群。小雄盆地具有繼承發(fā)展演化的特點(diǎn),早白堊世晚期為斷陷沉積構(gòu)造洼地,沉積了一套巨厚的陸相碎屑物組合,地層為永康群館頭組和朝川組。在此基礎(chǔ)上,晚白堊世,盆地發(fā)展為火山構(gòu)造洼地(圖1),早期堆積了一套火山-沉積巖系,中晚期為巖漿噴溢和火山噴發(fā),堆積了一套噴溢相堿長(zhǎng)流紋巖、粗面巖和空落相流紋質(zhì)含角礫玻屑凝灰?guī)r,屬天臺(tái)群小雄組地層,兩者在時(shí)空上具有明顯的先后疊置關(guān)系。
圖1 小雄盆地火山構(gòu)造洼地巖相略圖[6]Fig.1 Lithofacies sketch map of volcano-tectonic depression in Xiaoxiong basin
晚白堊世小雄組為臨海國(guó)家地質(zhì)公園內(nèi)桃渚火山噴發(fā)區(qū)的主體地層,按火山噴發(fā)類型、方式、韻律及巖性組合特征,地層組自下而上可劃分為三個(gè)巖性段。
第一巖性段(K2x1):分布在桃渚噴發(fā)區(qū)西、南部。其下部為砂礫巖、粗面流紋質(zhì)集塊巖、凝灰?guī)r角礫巖夾少量弱熔結(jié)凝灰?guī)r組成;中上部為沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)粉砂巖、黑色含炭質(zhì)泥巖為主夾少量流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r組成,為臨海浙江翼龍和長(zhǎng)尾雁蕩鳥化石賦存層位。地層巖石單礦物K-Ar法年齡測(cè)定為81.5 Ma[3],時(shí)代屬晚白堊世早中期。
第二巖性段(K2x2):分布于桃渚噴發(fā)區(qū)中部地區(qū),分布面積最大,巖性組合以石泡流紋巖、球泡流紋巖、流紋巖為主。根據(jù)地層剖面巖流單元?jiǎng)澐郑?jīng)歷了4~5次大規(guī)模的巖漿噴發(fā)溢流。流紋巖是臨海國(guó)家地質(zhì)公園及周邊分布最廣泛的地層,是組成臨海地質(zhì)公園流紋巖地貌景觀單元重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。
第三巖性段(K2x3):出露于桃渚噴發(fā)區(qū)的東北部地區(qū),分布局限,巖性組合為粗面流紋質(zhì)玻屑凝灰?guī)r、流紋質(zhì)含集塊角礫巖、流紋質(zhì)角礫凝灰?guī)r夾礫巖、砂礫巖、中細(xì)砂巖和粉砂巖。
臨海浙江翼龍(Zhejiangopteruslinhaiensissp.nov.)屬大型翼龍類?;诸悶榕佬袆?dòng)物綱—翼龍目—神龍翼龍科—浙江翼龍屬—臨海浙江翼龍?;卣鳛椋簝梢碚钩徇_(dá)5m 以上;頭骨低而長(zhǎng),前頜上部直至后頂端渾圓,未發(fā)育中棱或其它嵴狀構(gòu)造;鼻孔與眼前孔連合成一個(gè)卵形大孔,約占頭骨全長(zhǎng)的1/2;喙細(xì)長(zhǎng)尖銳,無(wú)牙齒;頸長(zhǎng),由7個(gè)細(xì)長(zhǎng)頸椎組成;6個(gè)背椎組成的聯(lián)合背椎;薦椎愈合,尾極短;胸骨薄,具龍骨突;有6組“人”字形腹肋;腰帶為典型的無(wú)齒翼龍式;前肢強(qiáng)壯,肱骨粗短,三角嵴發(fā)育,翼掌骨長(zhǎng)于尺骨和撓骨;股骨細(xì)長(zhǎng),幾乎為肱骨長(zhǎng)度的1.5倍[1,7](圖2)。
圖2 臨海浙江翼龍頭骨化石及復(fù)原圖[7]Fig.2 Skull fossil and reconstruction drawing of Zhejiangopterus linhaiensis
長(zhǎng)尾雁蕩鳥(Yandangornislongicaudussp.nov.)屬大型鳥類?;诸悶轼B綱—蜥鳥亞綱—雁蕩鳥目—雁蕩鳥科—雁蕩鳥屬—長(zhǎng)尾雁蕩鳥?;卣鳛椋侯^骨骨片薄,長(zhǎng)約50 mm,頜無(wú)齒;頸長(zhǎng)約80mm,由9枚頸椎骨組;前肢不縮短,肱骨沒(méi)有氣窩氣孔構(gòu)造;胸骨長(zhǎng)而寬,有側(cè)突,具腹肋;趾骨較細(xì)長(zhǎng)但爪較短,跗跖骨基本愈合,跗跖骨之長(zhǎng)約為脛跗骨的1/2;尾長(zhǎng),達(dá)305mm,由20枚尾椎骨組成,其中19枚保存完好,前部椎體較短,具短的椎體橫突,雙凹型。它是迄今為止除德國(guó)發(fā)現(xiàn)的始祖鳥外,中生代所發(fā)現(xiàn)的完整鳥化石中唯一具有如此長(zhǎng)尾的鳥化石[2](圖3)。
圖3 長(zhǎng)尾雁蕩鳥骨骼及復(fù)原圖[2]Fig.3 Skeleton and reconstruction drawing of Yandangornis longicaudus
(1)臨海浙江翼龍生態(tài)習(xí)性
臨海浙江翼龍,頭骨低而長(zhǎng),上部平直,后端圓,沒(méi)有中棱、突起或嵴狀構(gòu)造。喙細(xì)長(zhǎng)、尖銳,未發(fā)育牙齒。研究表明,具有長(zhǎng)而尖的喙,無(wú)齒而平直的上、下頜,或具有長(zhǎng)短錯(cuò)落排列的牙齒,均以食魚或浮游生物為生。對(duì)比分析認(rèn)為,臨海浙江翼龍顯然屬于食魚或浮游生物的無(wú)齒型翼龍。
為適應(yīng)飛翔的需要,翼龍具有許多類似鳥類的骨骼特征,如頭骨多孔,骨骼中空輕巧,胸骨發(fā)達(dá)等,臨海浙江翼龍發(fā)育有較寬的胸骨和腹肋,有鳥一樣的龍骨,肢骨中空,減輕重量,適于飛翔。翼龍并不能像鳥類那樣自由地,長(zhǎng)距離地翱翔于藍(lán)天,只能在它的生活環(huán)境附近,如海邊或湖泊沼澤附近的丘陵或樹林中滑翔,經(jīng)常在水面上盤旋掠食魚類。
近年來(lái)的研究表明[8],我國(guó)內(nèi)蒙古寧城發(fā)現(xiàn)的全身覆蓋“毛”的“寧城熱河翼龍”完整骨架以及新疆哈密地區(qū)發(fā)現(xiàn)的翼龍類蛋,其宏觀形態(tài)特征及其蛋殼顯微結(jié)構(gòu)的研究,直接證明了翼龍屬熱血恒溫動(dòng)物,以卵生的方式繁殖后代,適合于湖泊或者海灘環(huán)境,填補(bǔ)了翼龍繁殖行為和生態(tài)習(xí)性研究上的空白。
(2)長(zhǎng)尾雁蕩鳥生態(tài)習(xí)性
對(duì)長(zhǎng)尾雁蕩鳥骨骼化石特點(diǎn)[2]進(jìn)行分析,我們認(rèn)為,從適應(yīng)功能方面分析,絕大多數(shù)早白堊世鳥類為適應(yīng)飛行具有比較進(jìn)步的前肢和比較后進(jìn)的腰帶及后肢,而長(zhǎng)尾雁蕩鳥,在其前肢、腰帶和后肢等骨骼結(jié)構(gòu)上,沒(méi)有顯示出向進(jìn)步的飛翔方向發(fā)展,其中,前肢構(gòu)造沒(méi)有明顯的進(jìn)化,其游離指爪很小,腳爪不甚鉤曲,顯示了它已失去其祖先攀緣樹木的能力,也就喪失了在樹間滑翔的可能。一條沉重的長(zhǎng)尾,難以飛翔上空,受此種形態(tài)構(gòu)造上的影響,只能在灌木叢中或河湖邊緣的陸地上生活。從生態(tài)習(xí)性方面分析,長(zhǎng)尾雁蕩鳥后肢較為發(fā)達(dá),其各部位構(gòu)造相對(duì)進(jìn)步,但它的趾骨較短,爪小,跗跖骨相對(duì)短而寬,脛跗骨長(zhǎng)等,顯示出長(zhǎng)尾雁蕩鳥是適應(yīng)地棲生活的一種原始鳥類。因此,長(zhǎng)尾雁蕩鳥與以樹棲生活為主的祖先有極大的生態(tài)習(xí)性差異。
綜上所述,臨海浙江翼龍和長(zhǎng)尾雁蕩鳥均處在生物演化的不同階段,在骨骼演化和生物體形功能及生態(tài)習(xí)性方面,都必須適應(yīng)特定的生存環(huán)境,由此認(rèn)為它們最理想的生存棲息地應(yīng)是湖泊沼澤環(huán)境。
根據(jù)臨海國(guó)家地質(zhì)公園及周邊出露地層分析,在上盤、杜橋、麻車、九宮岙、牛路頭、上山頭、下山頭和方山等地,早白堊世晚期永康群館頭組和朝川組地層均有零星分布或出露,它們圍繞地質(zhì)公園內(nèi)小雄組地層分布。在公園中心部位,經(jīng)剝蝕后裸露有下伏永康群朝川組地層,兩者在區(qū)域上呈現(xiàn)不整合接觸關(guān)系,這表明在早白堊世晚期永康群陸相沉積盆地萎縮、消亡后,仍然經(jīng)歷了一個(gè)地殼抬升和構(gòu)造侵蝕剝蝕過(guò)程,盆地處在準(zhǔn)平原化階段,而晚白堊世早期小雄組地層是疊加在早期永康群陸相盆地之上的一套火山-沉積巖系,盆地古地理格局經(jīng)歷以下三個(gè)階段(圖4)。
晚白堊世小雄早期:公園及周邊繼承了早白堊世晚期永康群陸相盆地沉積結(jié)束后的基本地理格局,即典型的盆地-山嶺地理格局。盆地四周為山嶺所包圍(主要為早白堊世早期磨山群西山頭組和九里坪組),盆地內(nèi)部經(jīng)歷了永康群盆地結(jié)束后的準(zhǔn)平原化階段,其間殘留有眾多零星分布的低洼沉積盆地,它們分布在上盤岙里、桃渚鎮(zhèn)和杜橋等地,低洼之處仍然保留有殘存的河流、湖泊和沼澤相沉積,岙里村北剖面,底部礫巖、砂礫巖夾粉砂巖,代表了盆地初期沖積堆積特點(diǎn);中上部粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、含碳質(zhì)泥巖與沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)粉砂巖互層,發(fā)育水平沉積韻律層、微細(xì)水平層理、沙紋層理和波痕等,地層巖性結(jié)構(gòu)反映了間歇性湖泊沼澤環(huán)境下的火山噴發(fā)沉積特點(diǎn),對(duì)殘余湖泊和沼澤產(chǎn)生較大的影響,使其由湖泊階段向沼澤化湖泊階段演化,最后導(dǎo)致沼澤化湖泊被徹底充填消亡。
圖4 臨海國(guó)家地質(zhì)公園及周邊晚白堊世古地理環(huán)境Fig.4 Paleogeographic environment of late Cretaceous in Linhai national geopark and peripheral areas
晚白堊世小雄中期:火山活動(dòng)規(guī)模進(jìn)一步加強(qiáng),其噴發(fā)方式主要表現(xiàn)為較大規(guī)模的巖漿噴溢伴隨火山噴發(fā)堆積,由眾多火山口向地表噴溢富含揮發(fā)份氣體,粘稠的酸性巖漿熔巖,組成若干個(gè)巨厚的熔巖流單元,覆蓋整個(gè)公園及周邊區(qū)域。熔巖流產(chǎn)狀總體平穩(wěn),也反映了原始盆地地形面平坦的特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)期的酸性巖漿噴溢,形成了大面積分布的流紋巖臺(tái)地地貌格局,改變了早白堊世晚期永康群盆地的古地理格局,即流紋巖構(gòu)成了盆地新的地形面,總體呈現(xiàn)平坦開闊的臺(tái)地,奠定了臨海國(guó)家地質(zhì)公園地貌演化的物質(zhì)基礎(chǔ)。
晚白堊世小雄晚期:火山活動(dòng)總體減弱,噴發(fā)活動(dòng)集中于少數(shù)幾個(gè)火山口,噴發(fā)方式主要為爆發(fā)形式,伴隨有石英正長(zhǎng)巖的侵入,火山巖堆積物主要有含集塊角礫凝灰?guī)r、含角礫玻屑凝灰?guī)r等,為空落相成因,分布在大尖山一帶,范圍相對(duì)局限,爾后整個(gè)火山噴發(fā)活動(dòng)結(jié)束。晚期火山活動(dòng)對(duì)公園區(qū)域古地理格局影響相對(duì)較小,除大尖山—龍灣濱海和桃渚古城北部地區(qū)覆蓋巨厚的火山碎屑物外,其它地區(qū)仍保留小雄中期流紋巖臺(tái)地的地理格局,平坦的流紋巖臺(tái)地處于強(qiáng)烈的侵蝕剝蝕階段。
綜上所述,臨海國(guó)家地質(zhì)公園及周邊,早白堊世晚期(永康群陸相盆地)為典型的盆地—山嶺古地理格局;小雄早期為殘余河流、湖泊—沼澤和盆地準(zhǔn)平原化地理格局;小雄中晚期,形成了由酸性巖漿噴溢和火山噴發(fā)堆積分布的平坦開闊的流紋巖臺(tái)地格局。晚白堊世小雄盆地屬于典型的“V”型火山構(gòu)造盆地,地理地貌格局的改變,破壞了盆地內(nèi)動(dòng)植物賴以生存的湖泊-沼澤環(huán)境。
(1)剖面特征
臨海國(guó)家地質(zhì)公園內(nèi)化石產(chǎn)地地層屬于晚白堊世小雄組早期地層,為火山—沉積巖系,剖面地層K-Ar法同位素測(cè)年為81.5Ma[3]。岙里村北小雄組一段剖面[4]如下:
未見頂 厚度>127.5m
⑥中上部淺灰色沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)細(xì)砂巖,粉砂巖組成韻律層,夾多層薄層狀黑色炭質(zhì)泥巖、粉砂質(zhì)泥巖,偶夾透鏡狀流紋質(zhì)凝灰?guī)r;沉積巖發(fā)育交錯(cuò)層,沙紋層、微細(xì)水平層理及波痕,產(chǎn)翼龍化石;下部為流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r,厚度1~2m。7.0m
⑤由灰色薄至中厚層狀流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)粉砂巖組成多個(gè)韻律層產(chǎn)出,沉積巖中發(fā)育微細(xì)水平層理及交錯(cuò)層理。3.5m
④灰色薄至中厚層狀沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)含礫巖屑砂巖和粉砂質(zhì)泥巖互層,發(fā)育微細(xì)水平層理、沙紋層理。15.0m
③淺灰紫色流紋質(zhì)玻屑凝灰?guī)r,發(fā)育微弱的假流紋構(gòu)造。20.0m
②淺灰色流紋質(zhì)含集塊角礫凝灰?guī)r、含角礫凝灰?guī)r。集塊、角礫呈現(xiàn)棱角狀,混雜堆積,往上含量減少,礫徑變小。50.0m
①礫巖、砂礫巖夾透鏡狀粉砂巖。礫石具棱角至次棱角狀,大小不一,無(wú)分選性,為砂泥質(zhì)膠結(jié),局部見交錯(cuò)層及沖刷構(gòu)造,與下伏地層呈不整合關(guān)系,礫巖具底礫巖性質(zhì)。32.0m
——不整合接觸——
下伏地層:永康群朝川組:砂巖、粉砂巖及砂質(zhì)泥巖。
受岙里村北剖面測(cè)量的限制,本次研究未能對(duì)第⑥層化石層進(jìn)行大比例的詳細(xì)測(cè)量。通過(guò)對(duì)化石層延伸追索,在岙里村西側(cè)約400 m 處,測(cè)量了翼龍及鳥類化石層的地層剖面。化石賦存地層第⑥層自上而下闡述如下(圖5):
未見頂 厚度>7.17m
⑥-11灰黃色凝灰質(zhì)細(xì)砂巖,巖石呈厚層狀-塊狀,其間發(fā)育水平層理,波狀層理。本層產(chǎn)翼龍及鳥類化石。1.10m
⑥-10灰黃色沉凝灰?guī)r與灰黑色炭質(zhì)泥巖互層狀,發(fā)育水平層理,中部夾厚約5cm 凝灰質(zhì)細(xì)砂巖,泥巖單層厚約2~5mm。0.20m
⑥-8灰黃色凝灰質(zhì)細(xì)砂巖夾多層灰黑色炭質(zhì)泥巖,薄層狀泥巖呈線狀產(chǎn)出,發(fā)育微細(xì)水平層理、沙紋層理。0.20m
⑥-7灰黃色凝灰質(zhì)細(xì)砂巖,中部夾厚5~15 mm 灰黑色炭質(zhì)泥巖層,發(fā)育沙紋層理及微細(xì)水平層理。0.75m
⑥-6灰綠色沉凝灰?guī)r、灰黑色炭質(zhì)泥巖互層,炭質(zhì)泥巖單層厚1~2mm,沉凝灰?guī)r單層厚5~10 mm,其間發(fā)育微細(xì)水平層理及沙紋層理。1.0m
⑥-5灰白色流紋粗面質(zhì)含角礫玻屑凝灰?guī)r,角礫呈棱角狀,含量約10~15%,大小在0.5~1cm之間。0.70m
⑥-4灰黃色沉凝灰?guī)r夾灰黑色炭質(zhì)泥巖,泥巖單層厚1~3mm,呈線狀產(chǎn)出。其間發(fā)育沙紋層理及微細(xì)水平層理。0.45m
⑥-3灰黃-灰色沉角礫巖,角礫含量在50%以上,呈棱角狀,大小在1~3cm。0.10m
⑥-2灰黃色沉凝灰?guī)r夾極薄層黑色炭質(zhì)泥巖產(chǎn)出,發(fā)育微細(xì)水平及沙紋層理。0.15m
⑥-1灰色流紋質(zhì)含晶屑玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r,熔結(jié)條帶清晰。2.30m
薇甘菊(Mikania micrantha)被認(rèn)為世界上最具侵略性的雜草之一(Ming et al.,2017),也是唯一一種全國(guó)林業(yè)檢疫有害植物(徐小偉等,2014)。澤桑梓等(2013)首次報(bào)道了云南瑞麗1種專食薇甘菊的昆蟲,后被鑒定為盲蝽科(Miridae)新種——薇甘菊頸盲蝽[Pachypeltis micranthus Mu et Liu(Hemiptera: Miridae)](Yiran et al.,2017),是控制云南省瑞麗市薇甘菊極為重要的一種本土天敵昆蟲(澤桑梓等,2017)。
⑤由灰色薄至中厚層狀流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r。
在⑥-1層流紋質(zhì)含昌屑玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r之下巖層對(duì)應(yīng)于岙里村剖面第⑤層,本層向下約15 m處,見有小雄組一段底部砂礫巖、砂巖層,巖石具交錯(cuò)層理,與岙里村北小雄組剖面底部礫巖層屬同一層,表明小雄盆地早期在盆緣地帶較普遍發(fā)育一套河流及沖積扇相沉積,符合盆地的演化特征。
通過(guò)對(duì)小雄組早期地層剖面及化石賦存地層剖面測(cè)量,認(rèn)為臨海國(guó)家地質(zhì)公園處于小雄盆地南部盆緣地帶,底部一套礫巖、砂礫巖夾透鏡狀砂體組合,代表小雄盆地早期盆緣河流及沖積扇相堆積,這在早期陸相盆地邊緣較常見;下部堆積了一套含集塊角礫凝灰?guī)r和流紋質(zhì)玻屑凝灰?guī)r,碎屑物粒徑向上變細(xì),反映了此時(shí)周邊區(qū)域有火山爆發(fā)活動(dòng),火山物質(zhì)具有空落堆積之特點(diǎn);上部由沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)粉砂細(xì)砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖組成,夾多層黑色炭質(zhì)泥巖、流紋質(zhì)玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r,呈現(xiàn)象頻繁互層產(chǎn)出,代表一套湖泊沼澤或低洼積水盆地沉積,其間終始受區(qū)域性火山噴發(fā)影響,有大量的火山灰空落于湖泊低洼積水盆地內(nèi)。翼龍、鳥類和其它動(dòng)植物就埋藏于小雄組一段上部地層。
(2)剖面巖相分析
從化石產(chǎn)地地層剖面結(jié)構(gòu)、巖石組合、環(huán)境指示沉積物和指相沉積構(gòu)造特征分析,可系統(tǒng)地獲得化石產(chǎn)地當(dāng)時(shí)的古生態(tài)環(huán)境、古地理環(huán)境及古地質(zhì)環(huán)境等信息(圖5)。
圖5 化石賦存地層巖相柱狀圖Fig.5 Lithofacies column diagram of the fossil beds
剖面底部礫巖、砂礫巖夾粉砂巖,其礫石成分復(fù)雜、形態(tài)大小不一、礫石呈棱角狀或次棱角狀,分選性差,為砂泥質(zhì)膠結(jié)。礫巖及砂礫巖總體不顯層理構(gòu)造,局部見有大型交錯(cuò)層理和沖刷構(gòu)造,它代表了盆地早期盆緣或低洼積水盆地邊緣的一套河流或沖積扇相堆積,這也證明了在臨海國(guó)家地質(zhì)公園內(nèi)存在低洼積水區(qū)域,而后逐步演化成湖泊沉積。
剖面下部為火山碎屑巖類,代表這一時(shí)期區(qū)域性火山活動(dòng)的開始。區(qū)域上晚白堊世早期浙江境內(nèi),火山活動(dòng)主要集中在少數(shù)幾個(gè)火山構(gòu)造盆地內(nèi),其中小雄盆地表現(xiàn)尤其明顯,盆地受火山爆發(fā)影響,堆積了大量的火山碎屑物。剖面地層及火山物粒級(jí)顯示,火山物質(zhì)屬空落堆積,火山口位置距離低洼積水盆地相對(duì)較近。
剖面上部地層巖性巖相組合,指示了沉積盆地經(jīng)歷了一個(gè)相對(duì)頻繁的火山噴發(fā)間歇期,在湖泊及低洼積水區(qū)域,間歇性的火山噴發(fā),導(dǎo)致火山灰頻繁空落其中,形成的薄層狀沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)粉砂細(xì)砂巖與湖泊沼澤相黑色炭質(zhì)泥巖、粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖交替產(chǎn)出,組成韻律層,其間發(fā)育微細(xì)水平層理、交錯(cuò)層理和沙紋層理,具有典型的湖泊沉積特點(diǎn)。
巖石韻律層:呈細(xì)紋狀或微紋狀產(chǎn)出組成,主要由粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、凝灰質(zhì)粉砂巖、沉凝灰?guī)r和炭質(zhì)泥巖互層組成,韻律層一般厚度為0.5~1cm,這種韻律產(chǎn)出反映了水體沉積具有良好的分選性及平靜的水體環(huán)境,只有在弱流水作用或湖泊沉積作用條件下才能形成。頻繁出露的沉凝灰?guī)r類,反映湖泊沼澤區(qū)域受火山間歇性噴發(fā)影響較大。
交錯(cuò)層理和波痕構(gòu)造:前者說(shuō)明積水盆地或湖泊環(huán)境存在著明顯的弱牽引流作用,可能與流水搬動(dòng)或湖水流向有著直接關(guān)系,一般產(chǎn)于淺湖或?yàn)I湖地帶;后者波痕構(gòu)造表明,屬于湖泊水體中的浪成波痕,它形成于湖泊環(huán)境之濱淺湖浪基面之上,具有一定深度。
微細(xì)水平層理:表明沉積環(huán)境處于相對(duì)平靜的水體中,水體穩(wěn)定并具一定深度,水動(dòng)力條件較差,其沉積環(huán)境可能處于低洼積水盆地或相對(duì)較深的湖泊中心位置。
黑色炭質(zhì)泥巖層:指示還原環(huán)境沉積的特點(diǎn),其一可能存在于欠補(bǔ)償?shù)妮^深湖環(huán)境,有機(jī)物通過(guò)流水搬運(yùn)帶入湖泊深水區(qū),然后被泥沙埋藏后形成;其二可能存在于由最大湖泛導(dǎo)致的盆地邊緣沼澤化環(huán)境,湖泊邊緣沼澤區(qū)域有利于植物生長(zhǎng),植物就地被泥沙埋藏后形成黑色炭質(zhì)泥巖。
總之,小雄盆地是在早白堊世晚期永康群盆地的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái),具有繼承性特點(diǎn)。晚白堊世小雄早期,經(jīng)歷過(guò)一段短暫的湖泊-沼澤沉積過(guò)程,剖面巖性巖相組合、沉積構(gòu)造等特征記錄了這一完整的過(guò)程。
(1)植物及孢粉組合分析
小雄組:下段灰黑色炭質(zhì)泥巖中富含植物和孢粉[4],植物化石主要有松柏類掌鱗杉科Pseudofrenelopsispareeranosa(Eontaine),P.papillosa(Zhow et Tsao)和堅(jiān)葉衫屬Pagiophyllumsp.,Cupressinocladus等。孢粉組合以裸子植物花粉為主,其中Classopollis含量最多,次之為Exesipollenites,另伴有少量Psephosphosphaera,Sphaeripollenites,Monosulcites,Peripollenites,Pityosporites。
朝川組:在岙里村剖面點(diǎn)南側(cè)金杏墩村附近(即小雄組下伏朝川組地層)采集到孢粉化石[5],經(jīng)何圣策鑒定,其組合為:被子植物花粉(23%):Caryapollenitessp.,Qerloditessp.,Ulmipollenitessp.;裸子植物花粉(35%):Taxodiaceaepollemiteshiatus,Podocarpiditessp.,Ephedyipitessp.,Inaperturopollenitessp.,Ireticulatussp.,Classopolisaunulatus;蕨類植物孢子(42%):Schizaeosporitescertus,S.rotundus,Schizalandyesis,Cicatricosissporritesmiutaetriatus,Schiaosporissp,少量Aquilaipolleneitesp.。
小雄期:掌鱗杉科植物化石Pseudofrenelopsis主要生長(zhǎng)于有季節(jié)變化、鹽度相對(duì)較高或較為干旱的環(huán)境[9];而孢粉組合以克拉梭粉(Classopollis)和隱孔粉(Exesipollenites)為主,缺少代表溫?zé)釟夂颦h(huán)境的Cicatricosisporites和Schizaeoisporites分子,顯示了氣候條件處于干熱環(huán)境[10]。朝川期:掌鱗杉科中代表干旱環(huán)境的Classopolis較少見,約占裸子植物花粉總量5.31%;而代表溫?zé)釟夂颦h(huán)境的蕨類植物孢子海金沙科Cicatricosissporrites和Schizaeosporites較普遍存在,占蕨類植物孢子總量76.2%,顯示了早白堊世晚期溫?zé)釟夂颦h(huán)境的特點(diǎn)。
綜上所述,臨海國(guó)家地質(zhì)公園及周邊區(qū)域性氣候,由早白堊世晚期溫?zé)嵯蛲戆讏资涝缙诟蔁釟夂颦h(huán)境變化,而導(dǎo)致晚白堊世早期干旱或半干旱氣候環(huán)境,與這一時(shí)期火山噴發(fā)因素有一定關(guān)系。
(2)化石埋藏環(huán)境分析
化石的埋藏相,即屬外來(lái)搬運(yùn)埋藏還是原地死亡埋藏。根據(jù)化石的產(chǎn)出形態(tài)及周邊環(huán)境分析,認(rèn)為是某種災(zāi)變導(dǎo)致的集群死亡。根據(jù)埋藏形態(tài)、完整性及周邊沉積環(huán)境分析,屬于原地死亡埋藏的可能較大,理由如下:
①化石埋藏于同一地點(diǎn)、相同層位,由多具翼龍骨骼和鳥類組成,呈現(xiàn)集群滅絕,這表明它們死亡于同一時(shí)間、同一事件。化石骨骼總體保存完整,表明是集體就地死亡后,未經(jīng)歷搬運(yùn)或長(zhǎng)距離的流水搬運(yùn),生物是在腐爛前被沙泥及火山灰快速掩埋?;x存地層為火山灰沉積物與正常湖泊沼澤相互層產(chǎn)出,表明當(dāng)時(shí)火山噴發(fā)堆積相對(duì)頻繁,大量的火山灰從遠(yuǎn)處火山口飄浮而來(lái),空氣中彌漫著火山灰塵及有毒氣體,長(zhǎng)期持續(xù)地籠罩在湖泊沼澤區(qū)域上空,導(dǎo)致大量的生物窒息或中毒死亡,同時(shí)被空落的火山灰快速掩埋。
②化石產(chǎn)地地層巖石組合、沉積構(gòu)造、植物和孢粉等特點(diǎn),反映此時(shí)此地屬于低洼積水區(qū)域,具有湖泊沼澤生態(tài)環(huán)境特點(diǎn),在區(qū)域性干旱或半干旱氣候環(huán)境下,湖泊沼澤區(qū),更能夠吸引大量的翼龍和鳥類動(dòng)物來(lái)此地筑巢棲息。突發(fā)性的火山噴發(fā),破壞了湖泊沼澤區(qū)的生態(tài)環(huán)境,導(dǎo)致動(dòng)物就地死亡,埋藏于湖泊沼澤之中。
③生物集群死亡使大量有機(jī)質(zhì)集中并分解,消耗了氧氣,產(chǎn)生缺氧環(huán)境,從而減緩了生物體的再腐爛。粘土與有機(jī)物質(zhì)分子相互吸附作用,對(duì)有機(jī)物質(zhì)起保護(hù)作用,這有利于翼龍及鳥類化石的埋藏。
(3)古生態(tài)環(huán)境分析
通過(guò)化石產(chǎn)地地層剖面結(jié)構(gòu)、巖性巖相、植物及孢粉組合和化石埋藏環(huán)境等分析,晚白堊世小雄盆地早期繼承了早白堊世晚期永康群陸相盆地的地形地貌格局,仍分布眾多殘存湖泊沼澤及低洼積水區(qū)域。岙里化石賦存地層剖面記錄了湖泊及沼澤化的過(guò)程。這一時(shí)期受區(qū)域性頻繁火山噴發(fā)影響,臨海國(guó)家地質(zhì)公園及周邊湖泊沼澤化現(xiàn)象嚴(yán)重,水體變淺呈現(xiàn)停滯狀態(tài),植物生長(zhǎng)受到影響,湖泊沼澤生態(tài)環(huán)境遭受破壞,植物及孢粉組合記錄了公園及周邊為干熱的半干旱—干旱氣候環(huán)境。臨海國(guó)家地質(zhì)公園區(qū)域湖泊發(fā)展演化過(guò)程不完整,在較短時(shí)間內(nèi)湖泊被火山灰充填,湖泊逐漸演變?yōu)檎訚苫?,同時(shí)也導(dǎo)致湖泊水體酸化,氣候干熱,依賴于湖泊沼澤環(huán)境生存棲息的翼龍和鳥類集群死亡,被空落火山灰快速掩埋,爾后公園及周邊區(qū)域發(fā)生了大規(guī)模的區(qū)域巖漿噴溢和火山爆發(fā)堆積,徹底改變了先前的湖泊沼澤生態(tài)環(huán)境格局。
研究資料表明[11-12],白堊紀(jì)北方熱河生物群(K1)的演替與多期次火山—巖漿活動(dòng)密切相關(guān),湖泊及沼澤均發(fā)育在短暫的火山活動(dòng)間歇期,化石被埋藏于火山—沉積巖中,呈現(xiàn)集群埋藏,這與火山—巖漿活動(dòng)事件有直接關(guān)系。臨海國(guó)家地質(zhì)公園所處的晚白堊世小雄盆地屬拗陷型火山構(gòu)造洼地,火山噴發(fā)、噴溢及巖漿活動(dòng)不僅改變?cè)缙谂璧毓诺乩憝h(huán)境,同時(shí)也直接改變區(qū)域氣候和生態(tài)環(huán)境。小雄早期小規(guī)模頻繁的火山噴發(fā)活動(dòng)影響拗陷盆地生態(tài)環(huán)境,湖泊環(huán)境受火山碎屑物的充填以及火山噴發(fā)導(dǎo)致區(qū)域氣候的干熱,湖泊處于半干旱或干旱環(huán)境,湖泊漸漸地向沼澤環(huán)境演化,最終為火山碎屑物充填。
對(duì)小雄盆地及早白堊世噴發(fā)相火山碎屑巖、噴溢相球泡、石泡流紋巖和侵出相球泡、石泡流紋巖等巖石化學(xué)資料??的統(tǒng)計(jì)分析表明:浙江東部沿海白堊紀(jì)火山巖中F、Cl、SO3、CO2等含量較高,噴溢相流紋巖F含量(230~1370)×10-6、Cl含量(50~80)×10-6、SO3含量(340~690)×10-6、CO2含量(250~980)×10-6;流紋質(zhì)火山碎屑巖類F 含量(390~1000)×10-6、SO3含量(440~670)×10-6、CO2含量(230~1930)×10-6;其中小雄盆地粗面流紋巖、球泡流紋巖和潛火山巖類F 含量普遍較高,為(480~1370)×10-6之間,這與酸性及粘稠巖漿本身富含揮發(fā)氣體組份有關(guān)。另外浙東地區(qū)分布著眾多的火山熱液型螢石礦床以及噴溢相和侵出相流紋巖發(fā)育大量的球泡和石泡,均說(shuō)明酸性及中酸性巖漿本身富含大量的揮發(fā)氣體組份。
火山噴發(fā)和巖漿噴溢形成的火山灰塵和揮發(fā)性氣體長(zhǎng)期懸浮于大氣中,直接降低了大氣透明度,也改變了大氣環(huán)流的正常動(dòng)力學(xué)系統(tǒng),對(duì)大氣的輻射和環(huán)流、氣溫和降水量變異產(chǎn)生區(qū)域性影響。其中火山噴發(fā)帶出的F、Cl、SO3、CO2等化合物形成酸性水蒸汽對(duì)區(qū)域大氣、水體造成嚴(yán)重污染,空落火山灰和火山碎屑物充填于湖泊,使湖泊沼澤化,水體酸化,最終導(dǎo)致湖泊消亡,對(duì)生存棲息湖泊沼澤環(huán)境的動(dòng)植物而言都是滅頂之災(zāi)[13]。
(1)臨海國(guó)家地質(zhì)公園晚白堊世小雄期,經(jīng)歷了早、中、晚三個(gè)階段的火山—沉積作用,小雄盆地在早白堊世晚期永康期陸相盆地的基礎(chǔ)上演變而來(lái),繼承了早期盆地的地形地貌格局。小雄早期:在侵蝕剝蝕盆地基礎(chǔ)上,盆地內(nèi)存在著眾多積水低洼或殘存湖泊,仍具有沉積作用,它們分布局限,但仍繼承了早期盆地湖泊沼澤的演化,它們是翼龍及鳥類動(dòng)物重要的棲息地。小雄中期:公園內(nèi)火山活動(dòng)以強(qiáng)烈的酸性巖漿噴溢為主,東部和西部均表現(xiàn)為大規(guī)模巖漿噴溢,酸性熔巖流覆蓋了盆地絕大部分區(qū)域,厚度巨大,形成了臨海國(guó)家地質(zhì)公園內(nèi)東部和西部流紋巖臺(tái)地,為地質(zhì)公園流紋巖地貌景觀的形成奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。小雄晚期:火山活動(dòng)以局部爆發(fā)式堆積為主,覆蓋區(qū)域相對(duì)局限,空落相流紋質(zhì)含集塊角礫凝灰?guī)r和流紋質(zhì)含角礫玻屑凝灰?guī)r,分布在大尖山-龍灣濱海和桃渚古城北部地區(qū)。
(2)對(duì)臨海浙江翼龍和長(zhǎng)尾雁蕩鳥類化石的研究表明,此類脊椎動(dòng)物從骨骼結(jié)構(gòu)及生態(tài)習(xí)性方面來(lái)看,是較典型的食魚或浮游生物,它們生存環(huán)境離不開湖泊沼澤環(huán)境。
(3)小雄早期湖泊沼澤相地層賦存有松柏類掌鱗杉科和堅(jiān)葉衫屬植物;孢粉組合以裸子植物花粉為主,其中Classopollis含量最多,次之為Exesipollenites,顯示了當(dāng)時(shí)氣候比較干熱,區(qū)域氣候?qū)儆诟珊祷虬敫珊淡h(huán)境,表明晚白堊世早期小雄早期繼承和延續(xù)了早白堊世晚期的氣候環(huán)境。
(4)根據(jù)化石產(chǎn)地地層剖面巖性巖相組合、沉積構(gòu)造、化石埋藏、植物類型和孢粉組合等分析認(rèn)為,化石產(chǎn)地地層沉積環(huán)境具有典型的沼澤化湖泊沉積特點(diǎn),這與翼龍和鳥類生態(tài)習(xí)性是一致的。良好的湖泊沼澤生態(tài)環(huán)境是脊椎動(dòng)物翼龍、鳥類以及其它生物生活、棲息和繁衍的理想場(chǎng)所。
(5)在地質(zhì)公園內(nèi)同一地點(diǎn)、同一地層,脊椎動(dòng)物化石數(shù)量豐富,種類繁多,大小個(gè)體同時(shí)出現(xiàn),表明這些生物死亡于同一成因的災(zāi)難性事件?;癫氐爻练e物中富含大量的火山灰物質(zhì),為空落相火山灰或火山碎屑物,因此可推測(cè),頻繁的火山噴發(fā)事件導(dǎo)致湖泊沼澤化、水體酸化及區(qū)域氣候干熱是造成臨海國(guó)家地質(zhì)公園內(nèi)脊椎動(dòng)物就地集群死亡的主要原因。
注釋
?浙江省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì).1∶20萬(wàn)臨海幅、漁山列島幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告(內(nèi)部資料).1980.
?南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所.1∶25萬(wàn)嵊縣幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告(內(nèi)部資料).2003.
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