鄧 濤, 侯素寬, 史勤勤

1)中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所, 脊椎動(dòng)物演化與人類起源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100044; 2)西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系, 陜西西安 710069

中國(guó)陸相上中新統(tǒng)灞河階底界層型的選擇

鄧 濤1,2), 侯素寬1), 史勤勤1)

1)中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所, 脊椎動(dòng)物演化與人類起源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100044; 2)西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系, 陜西西安 710069

2014年全國(guó)地層委員會(huì)最新出版的《中國(guó)地層表》中正式采用了將上中新統(tǒng)兩分為灞河階和保德階的方案。“灞河”一名源自同名巖石地層單位灞河組, 典型剖面位于陜西省藍(lán)田縣灞河左岸的水家嘴。灞河階對(duì)應(yīng)于國(guó)際地層表中海相的托爾托納階, 其共同的底界定義為古地磁 Chron C5r.2n的底部, 年齡為11.6 Ma, 這條界線在藍(lán)田地區(qū)的灞河組并不存在。在中國(guó)晚中新世早期的哺乳動(dòng)物群中, 甘肅臨夏盆地的郭泥溝動(dòng)物群、大深溝動(dòng)物群, 青海柴達(dá)木盆地的托素動(dòng)物群、深溝動(dòng)物群, 內(nèi)蒙古蘇尼特右旗的阿木烏蘇動(dòng)物群, 西藏比如盆地的布隆動(dòng)物群, 陜西府谷的喇嘛溝動(dòng)物群和云南元謀的小河動(dòng)物群均屬于灞河期。甘肅省東鄉(xiāng)縣的郭泥溝剖面是灞河階底界層型最有利的候選剖面。

灞河階; 底界層型; 晚中新世; 生物標(biāo)志; 古地磁年齡; 中國(guó)

灞河階的命名地點(diǎn)位于陜西省藍(lán)田地區(qū)的灞河沿岸, 來(lái)自于巖石地層單位灞河組。藍(lán)田地區(qū)沿灞河分布的沉積地層是中國(guó)最好的上中新統(tǒng)生物地層剖面之一(Zhang et al., 2013), 最早由劉東生先生帶隊(duì)在 1958—1965年之間進(jìn)行了詳細(xì)的地層劃分和古生物研究, 灞河組即由劉東生等(1960)命名。周明鎮(zhèn)(1978)命名了藍(lán)田地區(qū)中新統(tǒng)的3個(gè)化石帶,分別以寇家村、水家嘴和九老坡3個(gè)地點(diǎn)的化石層為代表。劉東生等(1978)對(duì)藍(lán)田地區(qū)的哺乳動(dòng)物化石進(jìn)行了詳細(xì)報(bào)道, 此后張兆群等(2002)和 Zhang等(2013)又進(jìn)行了系統(tǒng)整理并補(bǔ)充了新發(fā)現(xiàn)的化石。灞河組在灞河南岸大部分地區(qū)都沒(méi)有見(jiàn)底, 在白鹿塬的西端和驪山的西坡灞河組與下伏的寇家村組則為不整合接觸(張玉萍等, 1978)。

灞河組的命名剖面位于陜西藍(lán)田泄湖鎮(zhèn)南, 灞河左岸(西岸)的水家嘴。主要由棕紅色泥巖和砂質(zhì)泥巖、灰白色砂巖和砂礫巖組成, 底部為礫巖。不整合于下伏中中新統(tǒng)寇家村組之上, 與上覆上中新統(tǒng)藍(lán)田組(九老坡組)也呈不整合接觸。各地巖性變化大:在盆地中心, 驪山西麓的冷水溝、洪慶溝等地以灰白色砂巖為主, 常夾棕黃色砂質(zhì)泥巖及含少量鈣質(zhì)結(jié)核; 臨潼至藍(lán)田泥巖增多增厚; 渭南游河、華縣瓜坡以砂質(zhì)泥巖為主, 夾少量砂巖; 盆地邊緣以洪積砂礫沉積為主。厚度從南向北由厚變薄, 從三百余米降為數(shù)十米。為一套河湖相為主的沉積。富含哺乳類、介形類、腹足類、輪藻、孢粉等化石。已發(fā)現(xiàn)的哺乳動(dòng)物主要類型有Hipparion chiai、Chilotherium habereri、Tetralophodon exoletus、Dinocrocuta gigantea、Chleuastochoerus stehlini、Palaeotragus microdon、Shaanxispira chowi、Gazella cf.gaudryi等。介形類有Ilyocypris、Candoniella、Candona等。孢粉下部以木本植物為主, 有柳、榿、樺、櫟、榆和櫸等; 上部以草本植物為多, 主要有蒿、藜、豆科、百合科、十字花科等。灞河組廣布于陜西藍(lán)田地區(qū), 地表以驪山四周至華縣一帶發(fā)育最好(鄭家堅(jiān)等, 1999)。

早期歐洲地中海區(qū)新近紀(jì)陸生哺乳動(dòng)物群的分期幾乎全部借用海相分期的名稱, 造成陸相層位含義和對(duì)比的混亂, 因此從 1950年開始逐漸建立了單獨(dú)的陸生哺乳動(dòng)物分期。李傳夔等(1984)提出根據(jù)灞河組創(chuàng)建灞河期, 并與歐洲新近紀(jì)陸生哺乳動(dòng)物分期的瓦里西期(Vallesian)相對(duì)比。建期的依據(jù)主要是: 1)灞河組所產(chǎn)的哺乳動(dòng)物雖仍屬三趾馬動(dòng)物群, 但含典型的保德產(chǎn)三趾馬動(dòng)物群所未見(jiàn)的Dinocrocuta、Shaanxispira和Hipparion weihoense; 2)在巖性上和“三趾馬紅土”不同, 為以黃色為主的河湖相沉積, 并且和上覆的藍(lán)田組(“三趾馬紅土”)之間有一明顯的不整合。邱占祥和邱鑄鼎(1990)曾以灞河期與保德期在動(dòng)物群組成和生態(tài)環(huán)境上的差異不足為由, 建議取消灞河期。中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所從 1997年開始重新對(duì)藍(lán)田地區(qū)新近系進(jìn)行了大規(guī)模的考察, 根據(jù)新獲得的資料灞河期/階又被重新啟用(張兆群等, 2002; Qiu et al., 2013; Zhang et al., 2013)。在全國(guó)地層委員會(huì)(2001)編撰出版的《中國(guó)地層指南及中國(guó)地層指南說(shuō)明書》(修訂版)所附的“中國(guó)區(qū)域年代地層表”中, 由于當(dāng)時(shí)尚未形成共識(shí), 沒(méi)有采用灞河階, 而使用了廣義的保德階, 涵蓋整個(gè)上中新統(tǒng)。隨著研究工作的進(jìn)展, 全國(guó)地層委員會(huì)2014年最新出版的《中國(guó)地層表》中正式采用了將上中新統(tǒng)兩分為灞河階和保德階的方案(王澤九等, 2014)。

1 灞河階的層型剖面位置

對(duì)藍(lán)田地區(qū)的古地磁測(cè)定結(jié)果顯示, 灞河組的年齡為11~6.8 Ma(Kaakinen, 2005)。按照最近的總結(jié), 灞河組最早的三趾馬化石發(fā)現(xiàn)于 L50地點(diǎn), 其古地磁在 C5n.2n(9.99~11.04 Ma)內(nèi), 年齡定為10.2 Ma(Zhang et al., 2013)。如果將灞河階底界與海相的托爾托納階底界(11.6 Ma)對(duì)比, 則藍(lán)田地區(qū)的灞河組并未包含晚中新世最早期的地層, 這里也就沒(méi)有灞河階底界存在。

臨夏盆地的柳樹組由李吉均等(1995)命名, 相當(dāng)于原臨夏組第四段的中、下部, 時(shí)代為晚中新世。柳樹組的巖性在整個(gè)組內(nèi)相當(dāng)均一, 為褐紅色(或灰橘色, Munsell巖石色表: 10YR7/4)粉砂質(zhì)泥巖,即典型的紅粘土沉積, 含大量2~10 cm的鈣質(zhì)結(jié)核層。柳樹組的厚度在不同剖面差別很大, 這主要是后期的侵蝕作用造成的。例如, 在和政縣三合鄉(xiāng)老溝地點(diǎn)柳樹組的厚度僅為17 m, 其上直接覆蓋第四紀(jì)礫巖, 顯示柳樹組上部和整個(gè)何王家組都已被剝蝕掉。柳樹組厚度較大的剖面, 如和政縣三合鄉(xiāng)楊家山有165.6 m, 廣河縣城關(guān)鄉(xiāng)十里墩有90 m。還有一些可間接判斷厚度的地點(diǎn), 如廣河縣官坊鄉(xiāng)槐溝和石磊的柳樹組可達(dá)150 m。而在靠近臨夏盆地西南緣的地點(diǎn), 由于中間夾有多層礫石, 柳樹組的厚度將近 200 m。柳樹組下部的大深溝動(dòng)物群與灞河動(dòng)物群相似, 相同的哺乳動(dòng)物化石屬、種包括: Dinocrocuta gigantea、Tetralophodon exoletus、Hipparion weihoense、H.chiai、Acerorhinus、Chleuastochoerus stehlini、Metacervulus和Shaanxispira等。柳樹組底部的郭泥溝動(dòng)物群含有晚中新世最早期的化石, 且下伏通古爾階地層, 剖面連續(xù), 因此是建立灞河階底界層型的最有利地點(diǎn)。

郭泥溝村位于甘肅省臨夏回族自治州東鄉(xiāng)縣那勒寺鄉(xiāng)(圖 1), 剖面位于村北一條陡直的沖溝內(nèi),臨夏盆地晚中新世早期的郭泥溝動(dòng)物群就命名于此,那勒寺至東鄉(xiāng)縣城公路在溝旁盤旋而上。這條沖溝內(nèi)地層出露良好, 下部為中中新統(tǒng)下部東鄉(xiāng)組、中部為中中新統(tǒng)上部虎家梁組、上部為上中新統(tǒng)柳樹組(圖1), 其中的虎家梁組內(nèi)有大型的采砂場(chǎng), 而在柳樹組底部有當(dāng)?shù)厝瞬杉褒埞恰倍诰虻目拥馈９鄿蟿?dòng)物群出現(xiàn)在柳樹組底部, 具有類似層位的化石地點(diǎn)還有郭泥溝東面2.5 km的班土(邱占祥等, 2007)和東鄉(xiāng)縣汪集鄉(xiāng)馬其溝(邱占祥和謝駿義, 1998; 鄧濤等, 2004)。郭泥溝剖面在靠近柳樹組底部有豐富的哺乳動(dòng)物化石發(fā)現(xiàn), 可以從中篩選出合適的灞河階底界生物標(biāo)志分子, 因此被確定為灞河階的候選層型剖面。在郭泥溝剖面西側(cè)的山梁上有蘭州大學(xué)所測(cè)這一段地層的古地磁剖面。

圖1 甘肅臨夏盆地灞河階化石地點(diǎn)及郭泥溝層型剖面Fig.1 Bahean fossil localities and stratotype section at Guonigou of the Linxia Basin in Gansu Province

2 郭泥溝地點(diǎn)的灞河階層型剖面

郭泥溝剖面總厚度近200 m, 未見(jiàn)頂、底(圖1),實(shí)測(cè)剖面在山腳起點(diǎn)的地理坐標(biāo)為103°26′18.9″E、35°32′52.3″N, 海拔高度為 2130 m; 在山腰終點(diǎn)的地理坐標(biāo)為103°26′16.3″E、35°33′02.7″N, 海拔高度為2230 m。該剖面地層水平發(fā)育, 巖石序列從頂?shù)降兹缦滤?

上中新統(tǒng)柳樹組

未見(jiàn)頂

14.淺棕紅色塊狀粉砂質(zhì)泥巖(三趾馬紅粘土), 具灰綠色斑紋, 含大量形狀不規(guī)則的鈣質(zhì)結(jié)核, 局部含淺灰綠色鈣質(zhì)泥巖薄夾層。底部含哺乳動(dòng)物化石Pararhizomys hipparionum、Dinocrocuta gigantea、Machairodus palanderi、Tetralophodon exoletus、Hipparion dongxiangense、H.weihoense、Nestoritherium linxiaense、Parelasmotherium linxiaense、Ningxiatherium euryrhinus、Shaanxispira linxiaensis等。>70 m

中中新統(tǒng)上部虎家梁組

13.灰色、局部銹黃色砂礫巖, 具大型交錯(cuò)層理 3 m

12.灰黃、灰白色厚層砂巖, 具板狀層理 1.9 m

11.淺黃褐色泥巖7.7 m

10.條帶狀灰綠色泥灰?guī)r 1.8 m

9.淺紫色泥巖 3.9 m

8.條帶狀灰綠色泥灰?guī)r 1.8 m

7.淺棕色泥巖 5.7 m

6.褐灰色粉砂巖7.5 m

中中新統(tǒng)下部東鄉(xiāng)組

5.紫紅色粉砂質(zhì)泥巖, 具水平層理35.5 m

4.灰綠色泥灰?guī)r3.4 m

3.紫紅色泥巖, 含灰黑色團(tuán)塊19.1 m

2.灰綠色泥灰?guī)r3.9 m

1.紫紅色粉砂質(zhì)泥巖>30 m

未見(jiàn)底

3 灞河階的底界定義

李傳夔等(1984)根據(jù)在陜西藍(lán)田發(fā)現(xiàn)的由21種哺乳動(dòng)物組成的灞河動(dòng)物群(劉東生等, 1978)命名了灞河期, 與歐洲的瓦里西期對(duì)比, 相當(dāng)于 MN 9~10, 包含的哺乳動(dòng)物化石地點(diǎn)或動(dòng)物群有江蘇六合組所含的動(dòng)物群和藏北比如縣的布隆動(dòng)物群。灞河階即對(duì)應(yīng)于灞河期(張兆群等, 2002; 王伴月和祁國(guó)琴, 2005; Qiu et al., 2013; Zhang et al., 2013), 全國(guó)地層委員會(huì)2014年最新出版的《中國(guó)地層表》中也正式采用了灞河階的劃分。

歐洲陸生哺乳動(dòng)物分期的瓦里西期的下限即MN 9帶的下界, 落在古地磁C5r.1n的底界, 年齡為11.1 Ma。如果將灞河期與瓦里西期對(duì)比, 則灞河期的底界年齡為11.1 Ma(鄧濤, 2006)。王乃文和何希賢(2005)建議將灞河階與國(guó)際地層年表中海相的托爾托納階直接對(duì)比, 其共同的底界年齡為11.6 Ma。托爾托納階(Tortonian)的底界可與短正極性年代亞帶C5r.2n相聯(lián)系, 天文年代學(xué)年齡為11.608 Ma; 生物標(biāo)志為鈣質(zhì)超微化石Discoaster kugleri和浮游有孔蟲Globigerinoides subquadratus的最后正常出現(xiàn)面。托爾托納階的GSSP位于意大利安科納的科維山(Monte dei Corvi)岸灘剖面第76層腐泥層的中間點(diǎn), 2003年獲得批準(zhǔn)(Hilgen et al., 2005; 王偉銘和鄧濤, 2005)。為了加強(qiáng)海陸對(duì)比和減少混亂, 灞河階的底界應(yīng)與海相的托爾托納階一致, 以古地磁C5r.2n之底為依據(jù), 年齡為11.6 Ma。

4 灞河階的生物地層序列及特征

臨夏盆地灞河階下部的郭泥溝動(dòng)物群由 Deng等(2013)發(fā)表了一個(gè)詳細(xì)的名單, 包含了產(chǎn)自整個(gè)臨夏盆地不同剖面的柳樹組底部的化石, 主要地點(diǎn)是東鄉(xiāng)縣那勒寺鄉(xiāng)郭泥溝、班土, 汪集鄉(xiāng)馬其溝;和政縣達(dá)浪鄉(xiāng)中馬家等。Shi(2014)描述了產(chǎn)自和政縣買家集鄉(xiāng)閻蔡坪的?？菩路N短吻柴達(dá)木獸(Tsaidamotherium brevirostrum, 圖2e), Shi等(2014)描述了產(chǎn)自和政縣關(guān)灘溝鄉(xiāng)潘楊的?？菩路N臨夏陜西旋角羚(Shaanxispira linxiaensis, 圖2f)。郭泥溝動(dòng)物群中目前已知包括嚙齒目擬速掘鼠科的三趾馬層副竹鼠(Pararhizomys hipparionum); 食肉目半犬科的戈壁犬(Gobicyon sp.), 鬣狗科的巨鬣狗(Dinocrocuta gigantea, 圖 2c), 貓科的巴氏劍齒虎(Machairodus palanderi); 長(zhǎng)鼻目恐象科的中華原恐象(Prodeinotherium sinense), 嵌齒象科的保德四棱齒象(Tetralophodon exoletus); 奇蹄目馬科的東鄉(xiāng)三趾馬(Hipparion dongxiangense, 圖2d)、渭河三趾馬(H.weihoense), 爪獸科的臨夏奈王爪獸(Nestoritherium linxiaense), 犀科的原始大唇犀(Chilotherium primigenius)、簡(jiǎn)單副板齒犀(Parelasmotherium simplym)、臨夏副板齒犀(P.linxiaense, 圖2a)、闊鼻寧夏犀(Ningxiatherium euryrhinus, 圖2b); 偶蹄目豬科的蒙古利齒豬(Listriodon mongoliensis), ?？频腟.linxiaensis和T.brevirostrum。

圖2 臨夏盆地灞河期郭泥溝動(dòng)物群的代表性哺乳動(dòng)物化石Fig.2 Representative mammalian fossils of the Bahean Guonigou Fauna in the Linxia Basin

郭泥溝動(dòng)物群帶有鮮明的灞河期早期特點(diǎn)。Dinocrocuta gigantea是亞洲早期三趾馬動(dòng)物群中的代表類型, 在中國(guó)還發(fā)現(xiàn)于陜西藍(lán)田灞河(劉東生等, 1978; 張兆群等, 2002; Zhang et al., 2013)和府谷老高川(薛祥煦等, 1995; 張?jiān)葡韬脱ο殪? 1996)、甘肅天祝松山(鄭紹華, 1982)、西藏比如布隆(鄭紹華, 1980)。原恐象(Prodeinotherium)主要分布于歐、亞、非三洲的早—中中新世, 此前有極少量化石出現(xiàn)于德國(guó)Eppelsheim等地的晚中新世地層中, 因此P.sinense在柳樹組底部的出現(xiàn)也指明其地層時(shí)代較早(邱占祥等, 2007)。Hipparion dongxiangense是中國(guó)已知最小的三趾馬, 其強(qiáng)烈的次尖收縮和寬深的次尖溝是北美中中新世三趾馬類的常見(jiàn)特征(邱占祥和謝駿義, 1998)。H.weihoense是灞河動(dòng)物群中的重要分子, 其眶前窩距眼眶較遠(yuǎn)并相當(dāng)深, 原尖扁長(zhǎng), 被歸入晚中新世早期的Hippotherium亞屬(邱占祥等, 1987a)。Nestoritherium目前已知有3個(gè)種, N.sivalense和N.wuduense分別發(fā)現(xiàn)于印度的上新統(tǒng)和甘肅武都的上中新統(tǒng)上部, 而 N.linxiaense具有一系列原始特征, 如上臼齒的原小尖和原脊存在、齒列較長(zhǎng)、齒隙較短等, 在Nestoritherium中是已知最原始的種(陳少坤等, 2012), 因此其時(shí)代必然早于 N.wuduense所屬的保德期(張?jiān)葡韬脱ο殪? 1995)。Parelasmotherium和 Ningxiatherium euryrhinus比晚中新世晚期的 Sinotherium更原始, 是目前所知向高冠齒方向發(fā)展的大型板齒犀的最早代表(邱占祥和謝駿義, 1998; 鄧濤, 2001c; Deng, 2008)。Ch.primigenius目前僅有一件標(biāo)本, 代表了已知最原始的大唇犀, 因此指示較早的時(shí)代(Deng, 2006)。Shaanxispira也出現(xiàn)于灞河動(dòng)物群中(劉東生等, 1978; 張兆群等, 2002)。Tsaidamotherium在臨夏盆地之外產(chǎn)于柴達(dá)木盆地(Bohlin, 1935), 屬于晚中新世早期的托素動(dòng)物群(Wang et al., 2007)。

臨夏盆地的灞河階中部地層產(chǎn)有大深溝動(dòng)物群, 化石地點(diǎn)包括東鄉(xiāng)縣那勒寺鄉(xiāng)雙拱北; 和政縣新莊鄉(xiāng)大深溝; 廣河縣買家巷鄉(xiāng)山莊, 阿力麻土鄉(xiāng)后山、寺溝等。主要化石種類有嚙齒目鼢鼠科的原鼢鼠(Prosiphneus sp.), 竹鼠科的Pararhizomys hipparionum; 食肉目熊科的印度熊(Indactos sp.),鼬科的中華貂(Sinictis sp.)、中華副美洲獾(Parataxidea sinensis)、大蜜齒獾(Melodon majori)、小原臭鼬(Promephitis parvus)、霍氏原臭鼬(P.hootoni), 鬣狗科的鼬鬣狗(Ictitherium sp.)、翁氏鬣形獸(Hyaenictitherium wongii)、鬣狗型鬣形獸(H.hyaenoides)、 Dinocrocuta gigantea, 貓 科 的Machairodus palanderi、野貓(Felis sp.); 長(zhǎng)鼻目嵌齒象科的 Tetralophodon exoletus; 奇蹄目馬科的賈氏三趾馬(Hipparion chiai)、H.weihoense, 爪獸科的Nestoritherium linxiaense, 犀科的和政無(wú)鼻角犀(Acerorhinus hezhengensis)、維氏大唇犀(Chilotherium wimani)、摩氏伊朗犀(Iranotherium morgani)、甘肅黑犀(Diceros gansuensis); 偶蹄目豬科的斯氏弓頜豬(Chleuastochoerus stehlini), 鹿科的叉角鹿(Dicrocerus sp.), 長(zhǎng)頸鹿科的薩摩麟(Samotherium sp.)、舒氏河南獸(Honanotherium schlosseri), ?？频?Shaanxispira sp.、羚羊(Gazella sp.)、中新羚(Miotragocerus sp.)、和政羊(Hezhengia bohlini)等。

大深溝動(dòng)物群中的原臭鼬在晚中新世和上新世廣泛分布于歐亞大陸, 其中Promephitis parvus僅發(fā)現(xiàn)于甘肅臨夏盆地以及山西的榆社和武鄉(xiāng)地區(qū),時(shí)代為晚中新世; P.hootoni在中國(guó)分布于臨夏, 以及山西的保德、壽陽(yáng)、武鄉(xiāng), 陜西的府谷等地, 在國(guó)外見(jiàn)于土耳其, 時(shí)代均為晚中新世(Wang and Qiu, 2004)。大唇犀是歐亞大陸、尤其是東亞晚中新世最繁盛的犀科類群, 在柳樹組的各個(gè)層位都有發(fā)現(xiàn)。大深溝動(dòng)物群中的Ch.wimani在個(gè)體數(shù)量上占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。黑犀(Diceros)最早發(fā)現(xiàn)于非洲的阿爾及利亞晚中新世早期地層, 在東地中海地區(qū)廣泛分布的D.neumayri的時(shí)代主要是晚中新世晚期。大深溝動(dòng)物群中的D.gansuensis比D.neumayi更原始, 因此其時(shí)代為晚中新世早期(鄧濤和邱占祥, 2007)。Hezhengia bohlini的角和牙齒比晚中新世晚期的Plesiaddax更原始, 因此前者的時(shí)代更早(邱占祥等, 2000)。Acerorhinus hezhengensis具有非常狹窄的下頜聯(lián)合部, 頂嵴相當(dāng)靠攏以至形成高聳的矢狀嵴,比保德動(dòng)物群的 A.palaeosinensis原始(邱占祥等, 1987b)。

臨夏盆地灞河階上部地層含楊家山動(dòng)物群, 地點(diǎn)包括和政縣三合鄉(xiāng)楊家山、山家灣, 關(guān)灘溝鄉(xiāng)黑林頂; 廣河縣莊買家巷鄉(xiāng)龍家灣, 莊禾集鄉(xiāng)陽(yáng)洼鋪?zhàn)?、南面? 官坊鄉(xiāng)松樹溝、石磊、槐溝等, 化石種類有嚙齒目豪豬科的甘肅豪豬(Hystrix gansuensis)、竹鼠科的Pararhizomys hipparionum; 食肉目浣熊科的原始扁鼻犬(Simocyon primigenius), 鼬科的Promephitis parvus、P.hootoni、Parataxidea sinensis、近狼獾(Pleisiogulo sp.), 鬣 狗 科 的Ictitherium sp.、Hyaenictitherium wongii、H.hyaenoides、稀有副鬣狗(Adcrocuta eximia), 貓科的Machairodus palanderi、小后貓(Metailurus minor)、Felis sp.; 奇蹄目馬科的腔脊三趾馬(Hipparion coelophyes)、膜鼻三趾馬(H.dermatorhinum), 犀科的 Acerorhinus hezhengensis、Chilotherium wimani、林氏額鼻角犀(Dicerorhinus ringstroemi); 偶蹄目豬科的 Chleuastochoerus stehlini、臨夏弓頜豬(C.linxiaensis)、大弱獠豬(Microstonyx major), 鹿科的后麂(Metacervulus sp.)、新羅斯祖鹿(Cervavitus novorossiae)、和政始柱角鹿(Eostyloceros hezhengensis)、大真角鹿(Euprox grandis), 長(zhǎng)頸鹿科的Honanotherium schlosseri、小齒古麟(Palaeotragus microdon), ?？频?Miotragocerus sp.、中華羚(Sinotragus sp.)、原大羚(Protoryx sp.)、Gazella sp.等。

在楊家山動(dòng)物群中, 灞河階下、中部的代表性種類, 如Dinocrocuta gigantea和Hezhengia bohlini已經(jīng)消失。楊家山動(dòng)物群中的一些種類與保德動(dòng)物群相同, 如Simocyon primigenius、Plesiogulo sp.、Parataxidea sinensis、 Promephitis hootoni、Hyaenictitherium wongii、H.hyaenoides、Adcrocuta eximia、Machairodus palanderi、Metailurus minor、Chleuastochoerus stehlini、Microstonyx major、Cervavitus novorossiae、Palaeotragus microdon和Honanotherium schlosseri等。與保德動(dòng)物群一樣,楊家山動(dòng)物群中的犀類占絕對(duì)統(tǒng)治地位, 盡管它們都是典型的三趾馬動(dòng)物群。然而, 楊家山動(dòng)物群中的 Chilotherium wimani 比保德動(dòng)物群中的 C.anderssoni更原始。C.wimani的原始性狀包括眼眶位置低、眶上結(jié)節(jié)發(fā)達(dá)、眶后突微弱、頭骨頂面凹陷、頂嵴相互靠近、腦顱窄、前臼齒前尖肋發(fā)達(dá)等(鄧濤, 2001a, b)。

5 灞河階底界的生物標(biāo)志

郭泥溝動(dòng)物群代表了灞河溝階最底部的動(dòng)物群(圖 3), 包括不少首次出現(xiàn)的化石屬, 對(duì)灞河階的底界有重要的指示意義, 如Dinocrocuta、Machairodus、Tetralophodon、Hipparion、Nestoritherium、Parelasmotherium、Ningxiatherium和 Shaanxispira等。

圖3 中國(guó)灞河階地層和哺乳動(dòng)物群的對(duì)比Fig.3 Bahean strata and correlations of mammalian faunas in China方框內(nèi)為動(dòng)物群, 加粗的方框內(nèi)為代表性動(dòng)物群Boxes for mammalian fauna and bold boxes for representative faunas

在古北區(qū)的陸相地層中, 上中新統(tǒng)的下界很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)都是以三趾馬(Hipparion)的首次出現(xiàn)作為標(biāo)志。隨著測(cè)年技術(shù)的改進(jìn), 近年來(lái)這條界線逐漸集中于11 Ma附近。Agustí等(1997)對(duì)歐洲瓦里西期正型地點(diǎn)的研究表明, 最早的三趾馬化石出現(xiàn)于 Montagut地區(qū) Can Guitart 1剖面的Creu de Conill-20地點(diǎn)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)的還有 Hispanomys dispectus、Miotragocerus pannoniae和Ursavus sp.等,含化石地層為很短的一段正極性段, 他們將其與C5r.1n(ATNTS: 11.118–11.154 Ma)相對(duì)比, 因此得出瓦里西期的底界應(yīng)為11.1 Ma的結(jié)論。Sen(1997)對(duì)歐洲、西亞和南亞的材料進(jìn)行了綜合, 他的結(jié)論是, 幾乎在所有幾個(gè)已知含早期三趾馬的地點(diǎn)(H?wenegg、Sinap Tepe、Siwaliks等)其古地磁資料都為較長(zhǎng)的正極性, 都可以與 C5n.2n(ATNTS2004: 9.987~11.04 Ma)相對(duì)比。我們?cè)诠鄿掀拭娴膭?dòng)物群中也優(yōu)先選擇三趾馬化石, 以在中國(guó)首次出現(xiàn)的Hipparion dongxiangense作為灞河階和上中新統(tǒng)的底界生物標(biāo)志, 其層位落在 C5r.2n之底, 年齡為11.6 Ma, 是歐亞陸最早的三趾馬化石地點(diǎn), 而且這一界線年齡恰好與海相的托爾托納階底界一致。

6 灞河階的對(duì)比關(guān)系

在灞河階下部, 中國(guó)目前所知的晚中新世早期三趾馬化石還出現(xiàn)于青海柴達(dá)木盆地。托素動(dòng)物群產(chǎn)自上油砂山組下部(圖 3), 從層位上看可與郭泥溝動(dòng)物群對(duì)比, 二者共有的屬包括Tetralophodon和Tsaidamotherium。柴達(dá)木盆地最早的三趾馬化石,根據(jù) Wang等(2007)的追索, 系一左距骨(鄧濤和王曉鳴, 2004), 發(fā)現(xiàn)于瑙格剖面深溝動(dòng)物群之下200 m相當(dāng)于產(chǎn)托素動(dòng)物群的地方。托素動(dòng)物群也含有臨夏盆地大深溝動(dòng)物群的一些分子, 如Ictitherium、Promephitis parvus、Acerorhinus、Hipparion cf.chiai和H.weihoense等。柴達(dá)木盆地的深溝動(dòng)物群含有較豐富的小哺乳動(dòng)物化石, 共16種, 隸屬食蟲目、嚙齒目和兔形目的12科, 代表了迄今青藏高原發(fā)現(xiàn)種類最多、材料最豐富的小哺乳動(dòng)物群, 與陜西藍(lán)田灞河組下部層位發(fā)現(xiàn)的小哺乳動(dòng)物組合最為接近, 兩者有相似的群體結(jié)構(gòu), 共有Sciurotamias、 Lophocricetus、 Protalactaga、Myocricetodon、Nannocricetus、Pararhizomys和Ochotona等7個(gè)屬。由于深溝動(dòng)物群含有略進(jìn)步的屬、種, 其時(shí)代似乎比灞河動(dòng)物群稍晚, 與歐洲MN 10上部或 MN 11下部的時(shí)代相當(dāng)(邱鑄鼎和李強(qiáng), 2008), 屬于灞河階上部(圖 3)。上油砂山組的地層相當(dāng)連續(xù), 且厚度巨大。Fang等(2007)對(duì)柴達(dá)木盆地的懷頭他拉剖面進(jìn)行了高分辨率的古地磁分析,結(jié)果顯示, 作為灞河階底界的Chron C5r.2n下界位于剖面1270 m厚度處, 正在托素動(dòng)物群的CD9812地點(diǎn)之下。Dupont-Nivet等(2007)根據(jù)古地磁資料把托素動(dòng)物群的年代定為 10~12 Ma, 但無(wú)產(chǎn)三趾馬化石點(diǎn)的確切年代。

從動(dòng)物群的組成看, 內(nèi)蒙古自治區(qū)蘇尼特右旗朱日和鎮(zhèn)西面13 km處的阿木烏蘇動(dòng)物群應(yīng)該也是灞河階最底部的代表, 同一地區(qū)的沙拉動(dòng)物群可能屬于灞河階中部(圖3)。阿木烏蘇的小面積露頭由紅色泥巖和灰黃色河流相砂巖組成, 整個(gè)厚度不到10 m, 化石即產(chǎn)自砂巖之中, 包含大、小哺乳動(dòng)物。阿木烏蘇動(dòng)物群已發(fā)現(xiàn) 34種哺乳動(dòng)物化石, 可確定的24個(gè)屬中有17個(gè)在中中新世的通古爾動(dòng)物群中也能發(fā)現(xiàn), 但通古爾期最常見(jiàn)的動(dòng)物, 如Plesiodipus、Megacricetodon、Alloptox、Bellatona和 Platybelodon已不再出現(xiàn), 相反出現(xiàn)了很多新成員, 如Castor、Paralactaga、Prosiphneus、Sinozapus、Bellatonoides和 Ictitherium等, 它們都是晚中新世的代表性類群(邱鑄鼎等, 2006)。以前曾報(bào)道在阿木烏蘇有三趾馬與安琪馬共生(Qiu, 1988), 但Hipparion化石在這個(gè)地點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)未能夠得到確認(rèn)。由于剖面太短, 阿木烏蘇地點(diǎn)的古地磁工作無(wú)法得到可以很好解釋的結(jié)果, 因此尚難確定灞河階底界的存在。

西藏自治區(qū)比如縣布隆地點(diǎn)的現(xiàn)代海拔高度為4560 m, 發(fā) 現(xiàn) 的 哺 乳 動(dòng) 物 化 石 包 括Brachyrhizomys naquensis、Dinocrocuta gigantea、Metailurus sp.、Felis sp.、Chilotherium tanggulaense、Hipparion xizangense、Samotherium sp.和Gazella sp.等(鄭紹華, 1980)。由于布隆地點(diǎn)的露頭很差, 無(wú)法進(jìn)行古地磁測(cè)年, 其年齡主要依據(jù)動(dòng)物群對(duì)比來(lái)判斷。鄭紹華(1980)認(rèn)為布隆的 Brachyrhizomys與巴基斯坦西瓦立克地區(qū) Chinji組的 Rhizomyoides punjabiensis最為接近。邱占祥等(1987a)根據(jù)布隆H.xizangense顯著原始的性狀, 判斷它可能早于藍(lán)田的灞河動(dòng)物群。Zhang(2005)認(rèn)為布隆的Dinocrocuta可能與土耳其 Middle Sinap的 D.senyureki為同種, 是D.gigantea的祖先類型。綜合對(duì)比的結(jié)果是布隆三趾馬動(dòng)物群的時(shí)代為晚中新世早期, 與大深溝動(dòng)物群相當(dāng), 屬于灞河階中部動(dòng)物群(圖 3), D.gigantea是聯(lián)系兩個(gè)動(dòng)物群的重要紐帶。

陜西府谷的老高川地區(qū)發(fā)育有 52 m的新近紀(jì)紅粘土沉積, 發(fā)現(xiàn)有上、中、下 3個(gè)化石層, 其中的下化石層被命名為喇嘛溝動(dòng)物群, 其哺乳動(dòng)物包括Dinocrocuta gigantea、Hyaenictitherium wongii、cf.Homotherium sp.、Plesiogulo cf.brachygnathus、Hipparion chiai、H.cf.forstenae、Chilotherium wimani、Acerorhinus fuguensis、Sinotherium lagrelli、Nestoritherium fuguense、Palaeotragus cf.decipiens、Samotherium sp.、Gazella gaudryi、Miotragocerus sp.和 cf.Pleisiaddex minor等(薛祥煦等, 1995, 2014;鄧濤, 2000, 2001a)。喇嘛溝動(dòng)物群原來(lái)根據(jù)古地磁測(cè)定認(rèn)為年齡為7.4 Ma, 相當(dāng)于臨夏盆地的楊家山動(dòng)物群, 屬于灞河階上部。但從其中所含的 D.gigantea和H.chiai看, 更可能與大深溝動(dòng)物群相當(dāng),屬于灞河階中部(圖3)。

致謝:感謝中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院王澤九研究員多年來(lái)對(duì)陸相新近系地層研究的大力支持。感謝中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所邱占祥院士對(duì)研究工作的悉心指導(dǎo), 王世騏博士、盧小康博士、陳少坤、龐麗波、孫博陽(yáng)、李雨、李刈昆在野外考察中的全力配合。

Acknowledgements:

This study was supported by All China Commission of Stratigraphy (No.1212011120142), Key Program of National Natural Science Foundation of China (No.41430102) and National Program on Key Basic Research Project (No.2012CB821906).

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Selection of the Lower Boundary Stratotype of the Terrestrial Upper Miocene Bahean Stage in China

DENG Tao1,2), HOU Su-kuan1), SHI Qin-qin1)
1) Key Laboratory of Vertebrate Evolution and Human Origins, Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100044; 2) Department of Geology, Northwest University, Xi’an, Shaanxi 710069

In 2014, the National Commission on Stratigraphy of China formally suggested dividing the Chinese Upper Miocene Series into the Bahean Stage and Baodean Stage in the newly published “Chinese Stratigraphical Chart”.The name “Bahe” is derived from the lithostratigraphic unit Bahe Formation, and its typical section is located at Shuijiazui on the left bank of the Bahe River in Lantian County, Shaanxi Province.The Bahean Stage is correlated to the marine Tortonian Stage in the International Stratigraphical Chart, and they share the same definition of the lower boundary at the bottom of the paleomagnetic Chron C5r.2n, with an age of 11.6 Ma.At the Shuijiazui section in the Lantian area, this boundary is missing.Among the early Late Miocene mammalian faunas in China, the Guonigou and Dashengou faunas from the Linxia Basin in Gansu, the Tuosu and Shengou faunas from the Qaidam Basin in Qinghai, the Amuwusu fauna from Sonid Right Banner, Inner Mongolia, the Bulong fauna from the Biru Basin in Tibet, the Lamagou fauna from Fugu, Shaanxi, and the Xiaohe fauna from the Yuanmou Basin in Yunnan are correlated to the Bahean Age.The Guonigou section in Dongxiang, Gansu is the most advantageous candidate stratotype of the lower boundary of the Bahean Stage.

Bahean; boundary stratotype; Late Miocene; biostratigraphic unit; paleomagnetic age; China

P534.621; Q915.87

A

10.3975/cagsb.2015.05.03

本文由全國(guó)地層委員會(huì)項(xiàng)目(編號(hào): 1212011120142)、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(編號(hào): 41430102)和國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào): 2012CB821906)聯(lián)合資助。

2015-04-24; 改回日期: 2015-06-10。責(zé)任編輯: 魏樂(lè)軍。

鄧濤, 男, 1963年生。研究員。主要從事新生代哺乳動(dòng)物化石、陸相地層和氣候環(huán)境演變研究。通訊地址: 100044, 北京市西城區(qū)西直門外大街142號(hào)。電話: 010-88369428。E-mail: dengtao@ivpp.ac.cn。