南京泗洪炭兽的发现及六合组、雨花台组的时代

许汉奎

(中国科学院南京地质古生物研究所,江苏 南京 210008)

南京泗洪炭兽的发现及六合组、雨花台组的时代

许汉奎

(中国科学院南京地质古生物研究所,江苏 南京 210008)

在南京六合发现一保存较好的下颌骨化石,保存有 5枚完整的臼齿。经刘冠邦教授鉴定,认为与他 1993年在江苏北部泗洪地区发现的泗洪泗洪炭兽 (Sihongotherium sihongenseLiu et zhang)相似,但臼齿相对稍小,且齿冠磨损严重,故仅确定为泗洪炭兽未定种 (Sihongotheriumsp.),时代属中中新世;其照片经邱占祥院士鉴定也认为属炭兽类无疑。炭兽类始于欧、亚始新世中期,渐新世扩展到非洲和北美,到中新世灭绝。炭兽类在我国过去仅分别发现于内蒙、山西、云南的始新世至渐新世地层中,贵州也曾发现两枚臼齿,但时代不祥。由于化石较重要,经在六合实地调查,化石应产于六合组。六合组和雨花组是归于上新世或中新世,一直有争论,故泗洪炭兽在南京六合的发现,为六合组和雨花台组应为中新世提供了新的重要化石依据。

泗洪炭兽;六合组;中新世;化石;南京六合

0 引言

2007年 1月,南京刘华松和沈斌先生在六合区横梁观察雨花石层时,从雨花石贩子手中收集到一枚动物的颌骨化石,因化石较大,保存较好,引起他们的注意,化石被送到南京地质古生物所鉴定。这是一哺乳动物的下颌骨,保存有 5枚粗大的臼齿,这一化石在南京地区从未见过,所以该所请南京大学刘冠邦教授协助鉴定,同时还拍了照片寄到北京请教中科院古脊椎动物与古人类研究所的专家。刘仔细研究后认为它属于泗洪炭兽属,其地质时代应为中中新世。北京的邱占祥院士在看完照片后也认为它属炭兽类无疑。鉴于这一化石比较重要,笔者又请沈斌带大家到六合实地调查,经调查认为化石应产自六合组,但确切层位不详。所以这个化石的发现不仅扩大了我国炭兽类的分布范围,而且对六合地区产化石的六合组及至南京的雨花台组的时代及其地层对比提供了新的重要化石依据。

1 南京的泗洪炭兽及其时代

泗洪炭兽化石是江苏泗洪地区农民挖土时找到的,共有两个颌骨,后经南京大学刘冠邦教授研究认为,它们是同一个体左、右下颌骨。右下颌骨保存较完整,其长可达 26cm,上有 6枚粗大的臼齿,从 P2到 M3连续排列,长 24cm,下臼齿 M3最大,长可达6.3cm,宽可达 3.3cm,M1小,长仅 3.9cm,宽2.7cm;下前臼齿 P4最大,长 3.4cm,宽 2.4cm,P2最小,长 2.9cm,宽 2.1cm。左下颌骨保存不完整,上仅有 4枚臼齿。两下颌骨的臼齿不仅保存好,且冠面磨损很少。根据其下颌骨细长,P1和 P2不连续,下臼齿有 4尖,内侧两尖锥状、外侧两尖具 V形脊,下次尖和下内尖封闭成菱形谷及M3的下次小尖发育跟座等,刘教授认为它应属炭兽科的沟齿亚科。而且由于它个体巨大,牙齿粗壮,下前臼齿主尖 V形脊前支末端向后褶曲,下原尖和下后尖的横脊垂直齿列中线,下后尖前部圆而无脊,M3下次小尖发育成长大的跟座,且顶端形成了 3条脊等,可区别于科内已知其他属,故定为新的属种,并命名为泗洪泗洪炭兽 (Sihongotherium sihongenseLiu et Zhang)。

炭兽科属偶蹄目,猪形亚目,是一种外形像猪但和猪无直接关系早已灭绝的植食类哺乳动物,它的每个脚有 4个蹄 (现在的鹿、牛等已进化为每个脚仅有两个蹄)。炭兽类最早见于欧、亚地区的始新世中期,这一时期我国虽发现 4个属 7个种。它们分别见于山西,内蒙古和广西地区,但每一个种也仅发现 1、2枚或几枚牙齿而已,仅山西一个种具有一很不完整的下颌骨,上有 4枚臼齿。到了渐新世,此类动物进入了鼎盛期。它们由欧、亚扩展到非洲和北美,不过在我国这一时期仅发现了 3个属、3个种,分别见于云南和山西地区,而且每个种也仅分别见 1枚和 3枚臼齿而已,足见这类化石非常稀少。而且它们只生存到中新世,之后全部灭绝了。Sihongotherium sihongense与欧洲中新世的 B rachyodus onoideus和东非中新世的 B rachyodus aeguatorialis的特征很接近,故这一属种的地质时代应为中新世中期。所以泗洪泗洪炭兽的发现填补了这类罕见动物在我国中新世的空白。

南京六合地区发现的右下颌骨长 24cm,上有 5枚臼齿,即从 P3到 M3,其长为 19.3cm,在 M3处颌骨高 6.3cm,P3处高 4.9cm,牙齿釉质层表面有很细的枝状纹饰。下前臼齿的 P4比 P3大,且保存较好,外形近长方形,但牙冠磨损很厉害,现只能隐约见主尖和 V形脊遗留的痕迹,跟座较宽大,其后缘及内、外侧为齿带所围;下臼齿由M1到M3也迅速增大,M1有些破损,M2基本磨平,唯M3还保留一些齿的结构,如外侧的小原尖和小次尖已磨掉,由它们各自形成的 V形脊,也成了 U形脊,向前方开口,内侧的下后尖和下内尖也都磨平了,仅留根部,后面的下次小尖和跟座仍可见,但形成的小脊也已磨光了 (图1)。

图1 泗洪炭兽未定种 (Sihongotheriumsp.)的冠视、外视、内视

表1 六合泗洪炭兽未定种与泗洪泗洪炭兽下颌骨臼齿测量数据对比

据上述描述,六合所见的下颌骨化石细长、底缘微弯曲、臼齿粗大、且从 P3到M3迅速增大。尽管此颌骨属老年个体,其臼齿大部分已磨平,但下前臼齿的主尖及U形脊和下臼齿的小原尖、小次尖形成的U形脊、下后尖及下内尖仍隐约可见,尤其是M3下次小尖及其跟座、牙齿釉质层表面具很细的枝状纹饰等,确与泗洪炭兽接近,但由于它臼齿磨损太厉害,两者很难确切对比,加上它下颌骨的臼齿比泗洪泗洪炭兽稍小 (表 1),故刘教授仅确定它为泗洪炭兽未定种,但认为两者的时代均为中中新世。刘教授在鉴定书中还提到在 2006年 2月江苏省地勘局孙大亮在该区也收集到泗洪炭兽一个下颌骨碎片和3枚臼齿。说明这一动物当时在南京较多。

2 南京六合泗洪炭兽的发现为六合组和雨花组的时代和对比提供新的依据

南京六合泗洪炭兽虽发现在六合组上部,而六合组下部的 17m～18m厚的砾石层和南京菊花台的雨花台组 16m厚的砾石层,其岩性大致可对比,如砾石层含砾量较高,且砾石中有较多石英岩、玛瑙、含古生代化石的硅质岩等,砾石也较大,多数在1cm～10cm间,个别可大至 20cm,且磨圆度很好,胶结物为疏松的砂泥等,故有些学者把六合组仍称为雨花台组。

雨花台组的时代一直有很大的争论,早在 1924年刘季辰、赵汝钧建雨花台组时,认为其地质时代属始新世。1935年,李毓尧、朱森、李捷把它归于上新世。1949年后又有学者把它置于早更新世,以上时代之所以相差甚远,究其原因有三：①雨花台组地层中过去未发现化石;②雨花台组地层出露较零星,与下伏和上覆的地层关系不明;③雨花台组砾石层中常可见具“压坑”、“马鞍形”、“灯盏形”结构或单向擦痕的砾石或砾石呈镶嵌状等。故有些学者认为这些特征是早更新世冰水沉积物的标志。

一直到 1977年,毕治国等在六合地区砾石层之上的砂泥岩中发现了猪兽 (Hyotherium)、可疑的四凌齿象 (Tetralophodon)和“对角犀”(Diceratherium),并把这一地层称为六合组。在其上覆玄武岩夹层的砂泥岩中发现了三趾马 (Hipprion)、对角犀 (Diceratherium)上新乳齿象 (Pliomastodon),并把这一大段地层称为黄岗组,且认为这两组地层化石均可归于三趾马动物群,将其时代确定为上新世。1982年南京地质古生物研究所李浩敏研究员在南京雨花台组中发现了一些植物化石:单籽豆 (Podogonium)、杨属 (Populus)、柳属 (Salix)、鹅耳 (Carpinus)、榆 (Ulmus)、朴(Cehis)、紫磨 (W isterid)等,也认为其时代属于上新世。该所郑亚惠研究员等在南京雨花台组也发现了一些孢粉化石,确定其时代为上新世。除此之外,由于中科院古脊椎动物与古人类研究所周明镇研究员等在南京方山洞玄观组上部发现中新世的安琪马(Anchiltheriun);该所李传夔研究员在方山洞玄观组下部发现了中新世的南京稀古仓鼠 (Spanocricetodon ningensis);南京师范大学李立文教授等在江浦浦镇组上部发现了中新世科氏皇冠鹿(Stephanocemas colberti Young)、近似华丽叉角鹿 (Dicrocerus cf.elegans Lartet),中部见植物化石肥皂荚 (Gymnosladus)、可疑克林似豆 (Legum inosites climensisHu et Chaney),下部发现了中新世的短脚犀近似奥尔良种(B rachypotherium cf.aurelianense)、利齿猪 (Listriodon)等 ,所以毕治国等认为洞玄观组和浦镇组的哺乳动物可归于中新世的安琪马一短脚犀动物群。它们与上述六合组、黄岗组的上新世三趾马动物群不同。故江苏省地质矿产局和陈华成、吴其切等把六合组及黄岗组和雨花台组均划归上新世。

与此相反,1989年,江苏省地质矿产局在撰写新的宁镇山脉地质志时却认为六合组和雨花台组应归于中新世,其理由如下：①六合组所发现的猪兽(Hyotherium)在欧洲见于中新世,雨花台组的单籽豆(Podogonium)也多见于北半球中新世,在日本见于中新世中期,在我国也主要见于中新世的山东山旺组,江苏下草湾组,洞玄观组;雨花台组中的被子植物花粉占 50%～70%,裸子植物花粉占 23%～49%,蕨类孢子很少,而被子植物的花粉中木本花粉数要多于草本,其组合与中新世山旺组相近。②在南京菊花台、浦口陡岗均发现雨花台组不整合在晚白垩世浦口组之上,这与中新世的洞玄观组和浦镇组分别不整合在晚白垩世赤山组、浦口组之上完全可以对比 (图 2)。③雨花台组砾石中所具的“压坑”、“马鞍形”、“灯盏形”结构、砾石单向擦痕、变形砾石等是侏罗纪象山组砾石受挤压而形成的,并非冰川作用的结果,而且雨花台组的植物多为喜暖植物,故当时的气候也不可能属冰期。

3 结 语

总之,从 20世纪 70年代以后,六合组和雨花台组时代的争论主要在它们究竟是属于中新世,还是上新世?所以南京泗洪炭兽的发现,为这两组地层应属于中新世提供了新的重要化石依据。为了验证这一结论,下面三点可以进一步加以证实：①中国科学院古脊椎动物与古人类研究所张玉萍研究员认为,浦镇组过去所见的利齿猪 (L istriodon)应归于猪兽(Hyotherium)更合适。这样浦镇组的猪兽就可与六合组的猪兽对比了,尽管利齿猪的时代也大多为中新世,但有些为上新世,而猪兽在我国却仅发现于山东的中新世,故毕治国等也认为猪兽类在六合组和浦镇组的发现对确定其地层时代和对比是比较重要的。至于六合地区发现的三趾马,它只限于六合组之上的黄岗组(两玄武岩段之间的砂泥岩),故不宜把六合组的动物群也归于三趾马动物群;过去认为三趾马只限于上新统,但根据国内外新的资料,刘涛等将它归于晚中新世。李浩敏也曾面告笔者：尽管雨花台组的一些植物化石具有上新世的色彩,但其中重要的单籽豆,其时代确应归于中新世,故从植物化石看,雨花台组属中新世可能性更大。郑亚惠也表明雨花台组过去发现的花粉数量太少,当时归于上新世的依据并不充分。②六合组之上有较厚的玄武岩层,这与南京方山洞玄观组和浦口浦镇组之上有较厚的玄武岩层完全可以对比,另江宁地区雨花台组之上也可能是玄武岩层 (图 1)。而这一时期的玄武岩喷发在我国东部分布也比较广,其时代为中新世—上新世。③浦镇组、六合组,洞玄观组和雨花台组都有一套厚度超过 16m以上的底部砾石层 (图 2),它们与安徽安庆地区安庆组的底砾岩及江西九江地区“九江砾岩层”、福建佛昙群下部的砾岩层等均可大致对比。在喜马拉雅山地区4 000多m厚的中新世地层中也有厚达1 500m的底砾岩,这些底砾岩的广泛发育及与下伏老地层不整合接触,决非偶然,而是与中新世之前发生的早喜马拉雅山运动有关。正是这一地壳运动造成了上述地区地壳的抬升,导致老地层轻微褶皱、断裂、缺失及风化、侵蚀的加剧,才形成了中新世的地层不整合在白垩纪等老地层之上,以及形成了巨厚的底砾岩,这是区域构造在地层上的反映,在华南地区所受影响应该是相似的;相反中新世与上新世之间并没有大的地壳运动,故上新世地层与下伏地层不会造成明显的不整合和形成厚的底砾岩。

4 致 谢

刘华松、沈斌先生借给标本进行研究,并陪同至六合实地考察,刘冠邦教授、邱占祥院士协助鉴定化石,陈周庆帮助标本照像,笔者在此一并致谢。

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Discovery ofNanjingSihongotheriumsp.and age ofLiuhe and Yuhuatai Formations

XU Han-kui

(Nanjing Institute of Geology and Paleontology,Academia Sinica,Nanjing 210008,China)

A well-preserved fragment of fossilmammalian was found in Liuhe Formation in Liuhe District,Nanjing,which was identified asmid-MioceneSihongotheriumsp.by Prof.Liu Guanbang from NanjingUniversity.The genusSihongotheriumfrom SihongCounty of Jiangsu Provincewas discovered by Prof.Liu Guanbang and Zhang Chenghua in 1993,they speculated on the belonging of the genus wasAnthracotheriidae.According to the known data,therewere seven generas including 10 species in theAnthracotheriidae.They were mainly distributed in InnerMongolia,Shanxi,Guanxi and Yunnan in China and alive during Eocene to Oligocene.However,Sihongotherium sihongensudiscovered by Prof.Liu and Zhang in 1993 was only found inMiocene of Sihong County,Jiangsu Province.EitherMiocene or Pliocene,the age ascription ofLiuhe and Yuhuatai Formationswas in varied opinions.The discoveryofSihongotheriumsp.could be an important fossil basis for the corroboration thatLiuhe and Yuhuatai For mations belonging toMiocene.

Sihongotherium;Liuhe Formation;Miocene;Fossil;Liuhe,Nanjing

Q911

A

1674-3636(2010)01-0001-05

10.3969/j.issn.1674-3636.2010.01.1

2009-06-05;编辑：詹庚申

许汉奎 (1936—),男,广东潮州人,研究员,政府特殊津贴享受者.