于成濤 凡秀君 衷亮云
*收稿日期:20200518修訂日期:20200724責任編輯:葉海敏
基金項目:中國地質調查局“全國重要古生物化石調查與保護監(jiān)測示范(編號:DD20190601)”項目資助。
第一作者簡介:于成濤,1971年生,男,高級工程師,主要從事地質礦產與古生物調查研究工作。Email:714478541@qq.com。
通信作者簡介: , 年生, ,,。
摘要: 以于都盆地恐龍蛋化石產地調查為基礎,通過研究化石賦存巖性和實測地層剖面特征,明確了恐龍蛋化石集中產于晚白堊世周田組,從平面與柱狀剖面上闡述了恐龍蛋化石分布特征,并結合化石出土種類、形態(tài)、數(shù)量及其賦存巖性段等特點,分析探討了恐龍產卵濱湖淺湖相沉積環(huán)境以及恐龍蛋化石原地準原地埋藏環(huán)境,為進一步研究周田期盆地演化規(guī)律、古環(huán)境提供實際資料。
關鍵詞: 恐龍蛋化石;化石地層;古環(huán)境;于都盆地
中圖分類號:Q915.864
文獻標識碼:A
文章編號:20961871(2020)0439607
贛南地區(qū)眾多中生代陸相盆地中保存了恐龍家族的生命記錄。20世紀60年代,楊鐘健[1]最早在贛州盆地發(fā)現(xiàn)并分析總結了恐龍與蛋化石特征。此后,經專業(yè)人員考察研究,又在池江盆地、信豐盆地相繼發(fā)現(xiàn)了恐龍骨骼及大量的蛋化石。僅贛州盆地登記在冊的恐龍蛋化石就達3 300余枚,尤以含胚胎的蛋化石與“蛋骨共生”現(xiàn)象引起了古生物學家的重視[24]。這些恐龍蛋化石的發(fā)現(xiàn),對研究贛州紅層盆地,特別是晚白堊世古生態(tài)環(huán)境、恐龍家族的繁衍生息直至滅絕有重要科學意義與學術價值。
于都盆地與贛州盆地同屬“贛州—信豐盆地帶”[56],但極少有恐龍及其遺跡化石的發(fā)現(xiàn),相關調查研究程度較低。作者通過近一年的考察研究,在于都盆地貢江地區(qū)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了18處恐龍蛋化石產地,并系統(tǒng)論證了蛋化石集中產地分布與地層賦存特征,建立了化石地層綜合柱狀剖面,從賦存巖相的角度分析探討了恐龍產卵與恐龍蛋化石埋藏環(huán)境,為研究于都盆地演化與古環(huán)境提供依據(jù)。
1 地質背景
1.1 于都盆地概況
于都盆地位于江西南部贛州市于都縣,是革命老區(qū),長征出發(fā)地。地質上,于都盆地位于南嶺東段隆起帶寧(都)于(都)坳陷內,屬華南地層區(qū)武功山—雩山地層小區(qū)。盆地總體呈NESW向,平面上呈長橢圓狀亞鈴式展布,為內陸小型斷陷盆地,面積約600 km2(圖1),具有面積小、沉積巖相變化快、地層產狀平緩、成因復雜等特點,是干熱或較干熱氣候背景下形成的干匯水盆地。
盆地主體地層為晚白堊世贛州群、龜峰群陸源紅色碎屑巖沉積建造,總體走向與盆地展布方向一致。受斷裂影響,北東部巖層傾向SE,南西部巖層傾向NW,均為小角度傾斜,最大傾角20°。
1.2 化石集中產地地質背景
集中產地即化石產地集中區(qū),是為保護化石資源按化石實際產地人為設定的范圍。恐龍蛋化石集中產于于都盆地中部晚白堊世贛州群周田組,呈NE向近橢圓形分布,長8.83 km,寬 3.84 km,面積 25.43 km2(圖2)。基底地層為震旦紀樂昌峽群壩里組,由東向西依次出露白堊紀贛州群茅店組(K2m)、周田組(K2z)、龜峰群河口組(K2h)以及第四紀更新世、全新世地層(表1),巖層平緩,傾角一般為5°~20°。
壩里組僅出露于南東一隅,為類復理石泥、砂質沉積建造,與上覆茅店組呈角度不整合接觸。茅店組總體巖性為紫紅色礫巖、砂礫巖、鈣質砂巖和泥巖,底部偶夾玄武巖,其上與周田組呈整合接觸。周田組為重要化石層位,細分為3個巖性段,總體為紫紅色薄層狀含鈣泥巖、含鈣粉砂巖、偶夾含礫砂巖等,下與茅店組呈整合接觸,上與河口組呈假整合接觸。河口組總體巖性為磚紅色、紫紅色復成分礫巖、砂礫巖、含礫砂巖夾砂巖、粉砂巖,下與周田組呈假整合接觸關系,上被全新世聯(lián)圩組不整合覆蓋。第四系發(fā)育在貢水河谷兩側。
2 恐龍蛋化石分布及賦存巖性層特征
2.1 恐龍蛋化石分布規(guī)律
贛南地區(qū)恐龍及蛋化石均產于晚白堊世紅色碎屑巖地層[7],至今未發(fā)現(xiàn)早于或晚于晚白堊世的恐龍及其遺跡化石蹤跡。于都盆地也不例外,調查發(fā)現(xiàn)的18處恐龍蛋化石產地分布于楂林村、農業(yè)村、水南村、思源社區(qū)、羅坪村等地區(qū),均賦存于晚白堊世贛州群周田組(K2z)紅色細碎屑巖3個巖性段中(圖3),巖石以發(fā)育鈣質結核(或條帶)和多種沉積構造為特征,屬干旱氣候條件下封閉內陸湖泊細碎屑沉積,屬于濱淺湖相沉積環(huán)境。
集中產地恐龍蛋化石具埋藏淺、化石層數(shù)多、分布集中的特點。出土形態(tài)為窩狀蛋單個蛋蛋殼碎塊,埋藏形式為原地準原地埋藏,屬性類型有長形蛋和圓形蛋。其中周田組一段(水南村等)(圖4)、三段(羅坪村等)(圖5)共10處窩狀長形蛋,每窩4~13枚,呈放射狀或有序排列,二段(楂林村等)(圖6)共8處,僅見單個長形蛋、圓形蛋或蛋殼化石碎塊,未見窩狀蛋化石產出,無明顯規(guī)律。
2.2 賦存巖性層特征
從集中產地恐龍蛋化石分布圖(圖2)及賦存地層巖性柱狀圖(圖3)可以看出,蛋化石賦存巖性層數(shù)多,分布較為集中。
周田組一段恐龍蛋化石賦存于水南村(縣體育館)、排子腦、鑄爐坑等3處,賦存于該段中部鈣質粉砂巖、含礫不等粒細砂巖中。前者巖石呈磚紅色,砂狀結構,塊狀構造,單層厚2.4 m,成分以長石、巖屑、鈣質為主,局部含礫巖透鏡體,如縣體育館附近11枚窩狀長型蛋(圖4);后者巖石呈磚紅色,厚度>3 m,砂狀結構,塊狀構造,含鈣質條帶及星點狀鈣質圓點,局部含少量礫石,如鑄爐坑化石產地。
周田組二段恐龍蛋化石賦存于楂林村、翡翠灣、思源社區(qū)等8處,賦存于該段中部鈣質粉砂巖、上部含礫砂巖巖性層中。前者呈磚紅色,砂質結構,塊狀構造,厚2.5~6 m,鈣質含量普遍較高;后者呈紫紅色夾灰綠色,砂質結構,塊狀構造,厚度>1.8 m,成分以長石、巖屑為主,灰綠色鈣質斑點顯示鈣質成分較高,局部見少量細礫,礫徑0.2~3 cm,含量1%~2%,礫石呈次棱角狀次圓狀、扁平狀,成分復雜,產單個蛋化石(圖6)。
周田組三段恐龍蛋化石賦存于農業(yè)村、羅坪村等7處,賦存于該段中部含礫鈣質細砂巖、頂部含鈣細砂巖巖性層中。前者呈紫紅色,砂質結構,塊狀構造,厚度>3 m,中間夾厚約1 m的礫巖透鏡體;后者呈磚紅色,砂質結構,塊狀構造,厚度>4 m,成分以長石、巖屑、石英為主,如水南村5枚窩狀長型蛋(圖5)。
在羅坪村附近周田組三段紫紅色含鈣質含礫細砂巖中見有2組窩狀圓形蛋化石:一組有7枚恐龍蛋化石,直徑約10 cm;另一組共有13枚恐龍蛋化石,直徑約7 cm,蛋殼呈淺灰黑色,見有明顯凸起。
部分圓形恐龍蛋化石已經晶化,化石內部充填方解石晶體(圖7)。其晶化原因是恐龍蛋快速被泥砂等沉積物覆蓋后,在逐漸埋深、壓實與漫長的石化形成過程中,外部圍巖中鈣、氧、二氧化碳、水等(礦)物質與蛋殼內部有機質通過分子高滲進行成分交換,最終形成以碳酸鈣為主要成分的方解石晶化恐龍蛋。
3 恐龍蛋化石賦存巖相與古環(huán)境淺析
3.1 周田組沉積相與恐龍蛋埋藏環(huán)境
于都盆地周田組一段、三段以細碎屑雜砂巖、粉砂巖為主,偶見透鏡狀復成分細礫巖,常見水平層理、楔狀交錯層理、槽狀層理、蟲管構造和鈣質結核等沉積構造,為濱湖沉積特點。二段由微細粒雜砂巖、粉砂巖、泥質粉砂巖構成并呈韻律性互層,為淺湖沉積特點。
晚白堊世紅色碎屑巖沉積總體為炎熱且較干旱的氣候條件,導致沉積物中鐵元素通過氧化作用使巖石呈現(xiàn)紅色或紫紅色。但是,仍然存在著氣候的波動,表現(xiàn)為較干熱與較濕熱氣候交替出現(xiàn)而顯示氣候的變化旋回,鈣質結核與鈣結殼即為交替氣候產物的代表性沉積物。
含恐龍蛋化石的巖石成分、成熟度和結構成熟度均較低,常見平行層理、交錯層理等,砂、礫等不同粒級碎屑巖混雜堆積,沖刷充填構造發(fā)育,礫石成分復雜,巖石層面上含有大量的鈣質結核和鈣質團塊。由此可見,恐龍的棲息與生存環(huán)境應該是相對穩(wěn)定的,尤其湖濱部分是穩(wěn)定的產卵環(huán)境,更利于蛋的孵化和保存。
于都盆地恐龍產卵與較濕熱氣候、河湖水系的關系密切。湖泛沉積是恐龍蛋化石重要的埋藏相特點,突發(fā)性湖泛、大規(guī)模山體滑坡等災難事件是導致窩狀蛋整體埋藏的主要原因。從埋藏區(qū)恐龍蛋化石產出狀態(tài)分析,推測于都盆地呈窩狀的恐龍蛋化石屬于原地埋藏,散狀分布的個體蛋具準原地埋藏性質,可能經過了短途搬運。
3.2 周田組基本層序與湖盆環(huán)境
周田組兩類基本層序(圖8)反復交替疊置。極薄層狀石膏層夾層與粉砂巖中發(fā)育水平層理,證實了干旱性氣候下封閉半封閉內陸湖泊濱淺湖相沉積環(huán)境。Ⅰ類層序下組元發(fā)育斜層理,反映當時沉積時水動力條件相對較強,自下而上有下組元逐漸變薄、上組元逐漸變厚的趨勢,說明當時的湖盆在不斷沉降、拓展,水體逐漸加深,總體構成退積型生長層序;Ⅱ類層序上組元發(fā)育水平層理,為水動力條件較弱、水體較平靜之慢速沉積,以加積型生長層序為主,從沉積旋回及巖性組合特征分析,相當于湖泛期沉積。
事實上,于都盆地集中產地之外還存在Ⅲ類向上變粗的沉積層序,自下而上有下組元逐漸變薄、上組元逐漸變厚、中組元逐漸被上組元兼并的趨勢,構成進積型生長層序,說明當時的湖盆不斷抬升,覆水盆地逐漸縮小[8]??傊芴锝M濱淺湖相細碎屑沉積,可能經歷了古湖盆發(fā)生發(fā)展消亡的演化過程。
3.3 于都盆地周田期演化史
于都盆地晚白堊世沉積物之下,發(fā)育湖泊沉積的早白堊世冷水塢組碎屑巖,表明晚白堊世沉積以前該盆地已形成,具有繼承性。由于印度板塊向歐亞板塊的俯沖作用,地塊全面上升,原有的湖泊消失,由晚白堊世沉積物不整合于早白堊世地層之上得以證實[910]。自晚白堊世開始,板塊繼續(xù)作用,江西全省進入燕山期陸內造山后的伸展期,形成了一系列受控于區(qū)域性斷裂的斷陷盆地,地殼由擠壓向拉伸發(fā)展,至周田早期于都盆地開始形成匯水盆地,此后盆地處于緩慢拉伸狀態(tài)。隨著盆地逐漸擴張至周田中期,加之氣候由較濕熱與較干熱交替轉化為炎熱干旱氣候,形成鹽湖。從周田晚期直至塘邊早期,盆地處于相對擠壓期,湖盆抬升,表現(xiàn)為由湖盆地轉化為干匯水盆地,以沖積扇為主的沉積物充填于整個盆地[11]。至此,周田期湖泊逐漸消亡。
4 結 論
(1)首次明確了于都盆地含有豐富的恐龍蛋化石,以周田組為主要賦存地層。發(fā)現(xiàn)并標定恐龍蛋化石產地18處,圈定化石集中產地,出土形態(tài)、數(shù)量各有差異。窩狀蛋、晶化蛋的發(fā)現(xiàn),對揭示恐龍的繁殖環(huán)境提供了實物依據(jù)。
(2)濱湖淺湖相沉積是于都盆地恐龍產卵環(huán)境,突發(fā)性災難事件造成蛋化石原地準原地埋藏,恐龍生態(tài)繁衍行為與溫濕氣候及古湖盆環(huán)境的關系密切。
(3)于都盆地恐龍蛋化石與周田組細碎屑沉積建造研究,進一步佐證了古湖盆發(fā)生發(fā)展消亡的演化過程。
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Distribution of dinosaur egg fossils and occurrence stratigraphic characteristics of Yudu Basin, Southern Jiangxi
YU Chengtao1, FAN Xiujun1, ZHONG Liangyun2
(1. Jiangxi Institute of Geological Survey, Nanchang 330030, China;
2. Jiangxi Environmental Engineering Vocational College, Ganzhou 341002, China)
Abstract:Based on the investigation of dinosaur egg fossils sites in Yudu Basin, by studying the occurrence lithology of fossils and measured stratigraphic sections, the paper confirmes that the dinosaur egg fossils are concentrated in the Late Cretaceous Zhoutian Formation, analyzes the distribution characteristics of egg fossils in the plane and columnar sections, and then discusses the lakesideshallow lake facies sedimentary environment where dinosaurs laid eggs and autochthonousparautochthonous burial environment of egg fossils combined with the characteristics of species, shape, number and lithologic member of unearthed fossils, which provides actual data for further study of evolution law and paleoenvironment of basins.
Key words:dinosaur egg fossil; fossil stratigraphy; paleoenvironment; Yudu Basin