莱阳白垩纪古生物化石新发现

段艳芳(本刊记者)

莱阳白垩纪古生物化石新发现

段艳芳†(本刊记者)

2008年5月以来，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员汪筱林率领科考队将大量精力逐渐投入至山东莱阳古生物化石大规模考察和发掘工作中。这是继20世纪20年代和50年代，由谭锡畴、杨钟健等老一辈地质古生物学家分别主持的两次莱阳恐龙等古生物化石大发现后的第三次大发现。在近20年的科考生涯中，汪筱林主持了数十次重大野外科考和发掘工作，尤其是主持了辽西地区热河生物群的科考和化石发掘，发现了包括两栖类、恐龙和翼龙等爬行类、鸟类以及哺乳类在内的大量重要的脊椎动物化石，有力地推动了最近20多年来中国古生物学研究的辉煌发展。那么，是什么原因使得这位古生物学家对莱阳化石发掘如此重视呢？此次发掘又取得了哪些重要进展呢？对于普遍存在的化石及其遗迹自然风化破坏问题，科考队又有哪些应对措施呢？带着这些疑问，我于2015年8月来到莱阳恐龙化石发掘现场，了解莱阳古生物化石发掘和保护情况。

1 莱阳白垩纪古生物化石新发现成果丰硕

莱阳是我国重要的中生代古生物化石产地，是我国学者最早发现恐龙、恐龙蛋、翼龙和昆虫等化石的地方。1922—1923年，谭锡畴等在莱阳采集到恐龙、鱼类、昆虫和植物等化石，其中恐龙骨骼由瑞典古生物学家维曼研究，并将其命名为“中国谭氏龙”(Tanius sinensis Wiman，1929)。这是莱阳古生物化石首次大发现中的最重要的成果之一。在20世纪50年代的莱阳古生物化石第二次大发现过程中，发掘采集了一大批恐龙和恐龙蛋化石。1958年，杨钟健发表了《山东莱阳恐龙化石》专著，全面系统地报道了在莱阳发现的恐龙化石，其中包括新中国第一龙——棘鼻青岛龙(Tsintaosaurus spinorhinus Young，1958)。中国谭氏龙和棘鼻青岛龙都属于鸭嘴龙类，前者是没有头饰的，而后者是有头饰的。

时隔近60年，发掘再度重启。2008年汪筱林带领中国科学院古脊椎动物与古人类研究所科考队，对莱阳境内的白垩系地层和古生物化石地点，尤其是对距今8 000～7 000万年前的上白垩统王氏群陆相红层进行了详细的考察，并随后确认了20世纪两次发现和发掘恐龙化石地点，以及恐龙化石的富集层位和埋藏规律。同时，在2010年发现了一个新的非常具有潜力的化石富集地点(2号地点)，并在很小的厚度范围内厘定了至少8层恐龙化石富集层，目前已经暴露了5层，并对其中的3个层位进行了抢救性发掘，采集了数百件标本(图1)。

2009年9月和2010年3月，莱阳市政府和中科院古脊椎动物与古人类研究所分别签署了全面合作框架协议和莱阳恐龙发掘研究项目协议。2010年4月，科考队在棘鼻青岛龙的发现地点(1号地点)开始发掘，发现近30件恐龙骨骼和一枚完整的水龟蛋化石。目前已经在此建成1号恐龙遗址馆，并装架有2具棘鼻青岛龙骨架模型。2010—2012年，科考队重点发掘并原地暴露2号地点的第二化石富集层。这层恐龙化石呈黑色，化石所赋存的地层呈灰绿色，表征了当时比较潮湿的气候，沉积环境为还原环境。目前已建成简易钢结构的2号恐龙遗址馆。2013年在遗址馆东侧相对低洼的水沟旁抢救性发掘了第三化石层。在这层发现的恐龙化石呈灰白色，化石所赋存的地层呈红色，表征了当时气候比较炎热，沉积地层形成于氧化环境。2014年科考队发现第二化石层之上还有一个化石富集层，于是对第一化石层也进行了抢救性发掘。

图1 在2号地点第三化石层发掘出的恐龙化石标本(汪筱林供图)

2015年，继续对第三化石层进行发掘，采集了至少包含2个成年个体和5个幼年个体的200余件大型恐龙化石标本，这些恐龙主要为植食性的鸭嘴龙类。根据化石的完整程度和原始埋藏状况，研究人员认为这些大大小小的鸭嘴龙是在活着的时候被突发性泥石流卷入其中并被快速埋藏起来形成化石的。往往一个细节的背后可能就是一个引人入胜的故事。在2015年新发现的一块化石上，发现可能属于肉食类恐龙的齿痕，齿痕处的骨骼发生明显肿大的病理现象。这样具有特殊印记的标本非常具有研究价值，也许能进一步揭示晚白垩纪莱阳恐龙动物群面貌和相互依存联系。

在1号地点和2号地点，均发现鸭嘴龙类和兽脚类等恐龙骨骼与不同类型的恐龙蛋化石同层共生赋存，乃举世罕见。这样系统的发掘，为进一步研究鸭嘴龙类不同种属之间的形态学差异及演化关系，鸭嘴龙与其他类群之间的相互关系，以及恐龙蛋与产蛋母体的关系等问题奠定了基础。据悉，2016—2017年科考队将对第四和第五化石富集层进行抢救性发掘。

图2 原地暴露地表化石自然风化破坏因素观察试验。潮湿区域：(a)2011年7月原地暴露一面的恐龙肩胛骨化石；(b)2012年3月历经一个冬季的化石在冰冻消融时呈现粉碎性风化；(c)肩胛骨反面修复后基本完好。干燥区域：(d)2011年8月对原地暴露地表的化石加黏结剂予以保护；(e)2012年3月加黏结剂保护的化石历经一个冬季后依然完好

2 持续开展莱阳古生物化石及遗址保护试验研究

鉴于古生物化石和遗址的自然风化破坏现象严重，是普遍存在的令人忧心的重大问题，莱阳科考队非常注重化石及遗址的保护工作，并且进行了持续的原地暴露地表化石及遗址的自然风化破坏因素的科学观察研究和保护。

近几年来，2号遗址馆里的化石及其剖面一直处于原位保留状态。对于富含化石的剖面，科考队采用各种黏结剂包括502胶、颗粒胶(B72)、环氧树脂等，对暴露地表的骨骼及发掘剖面进行对比试验。在实际工作中可以根据破裂大小等情况对黏结剂进行选择。在自然条件下，化石层在夏季时常面临被雨水浸泡的风险，冬季又面临冰冻的考验。科考队选取剖面上出露的若干小块化石，进行连续的自然风化破碎原因的科学观察。结果显示，在相对有水的潮湿的区域，如2011年7月原地暴露一面的完好的比较薄的恐龙肩胛骨，虽然使用黏结剂进行了处理，但经过一个寒冷的冬季，在2012年3月春天冰冻消融时，骨骼表面即呈现粉碎性风化破碎，面目全非难以修复；然而同一块骨骼，未暴露地表的一面却几乎完好如初[图2(a)、图2(b)和图2(c)]。可见，水和温度(冰劈作用)及与空气接触发生氧化作用是造成化石自然风化破碎的主要原因，尤其是水和温度共同作用的冰冻及冰劈作用对化石的破坏力极强。对照试验显示，在相对干燥的区域，经科考队加黏结剂予以保护的化石，同样历经一个寒冷的冬季，虽然颜色略有变化，但基本保持完好[图2(d)和图2(e)]。可见黏结剂和干燥能够延缓化石风化破碎的速度。由此研究人员总结出主要的化石保护措施：在潮湿有水的地方尽量不暴露化石；发现后立即采集；确实需要暴露的，不能过度暴露，且必须做好化石的防水及隔水处理，并且要随时观察，及时进行黏结剂加固处理等。

地层是地球历史的记录者，古生物化石及富含化石的地层剖面更是宝贵的、不可再生的自然遗产。化石及其剖面的自然风化破坏，不只是莱阳存在，而是化石地点和遗址普遍存在的问题。例如，我曾去世界级化石宝库——辽宁朝阳鸟化石国家地质公园参观，作为热河生物群最重要的化石产地，其重要性是不言而喻的。园内长达130 m的地层剖面蔚为壮观，可是剖面层次已不那么分明，有些岩层因风化而散落下来，地势低洼处有水浸和青苔的痕迹；室外是30 ℃左右的适宜温度，剖面处因覆盖有保护性顶棚，大概是40 ℃的高温，湿度也非常高，反而加剧了剖面的风化……种种状况，令人痛惜。保护珍贵的古生物化石及其遗址剖面，并且以什么样的方式予以合理保护，是值得深思的大课题。

目前全国很多地方在建立遗址博物馆对重要化石地点进行保护，莱阳科考队历经数年的细致的、持续的、科学的古生物化石及其遗址保护试验研究，难能可贵，也非常及时。莱阳为河流相古生物化石产地，我国河流相重要古生物化石产地非常多，占全国重要化石产地的一半以上。莱阳所处的地理位置也使得它的温度和年降水量分别接近我国年平均气温和年降水量的平均值，具有典型性。在这里所积累的古生物化石及其遗址保护方面的经验具有重要的示范和推广意义。

图3 晚白垩世莱阳恐龙动物群生态复原图。棘鼻青岛龙、中国谭氏龙、肿头龙、甲龙、剑龙和金岗口龙等共同生活在晚白垩世的莱阳地区(赵闯绘图，汪筱林供图)

3 推动莱阳白垩纪国家地质公园的建设

在科考队野外考察发掘的基础上，在汪筱林的建议和各方共同努力下，莱阳已经成为白垩纪国家地质公园和国家重要化石保护产地。莱阳具有最完整的白垩纪陆相地层、丰富的白垩纪化石生物群、奇特的平原恐龙峡谷群、多姿多彩的地质遗迹群，是名副其实的“白垩纪公园”。

莱阳地区的白垩系地层非常发育，而且出露连续完整，包含3个白垩系地层单元，地质时代为距今1.25亿年～7 000万年，其中化石埋藏丰富，种类繁多，是研究白垩纪生物演化和地质变迁的最理想的地区之一。莱阳的白垩系地层包括上白垩统王氏群和下白垩统莱阳群、青山群。其中莱阳群富含鱼类、昆虫、植物等化石，青山群富含鹦鹉嘴龙和翼龙动物群化石，动物群面貌属于热河生物群；王氏群富含鸭嘴龙动物群和恐龙蛋化石群。辽西地区是研究热河生物群的经典地区，赋存化石的热河群地层出露最好，化石也特别丰富。莱阳与辽西地区在古地理上有联系，在莱阳地区已经发现并记述的属于热河生物群的主要化石有翼龙、鹦鹉嘴龙、狼鳍鱼、中华弓鳍鱼等，辽西重要脊椎动物化石在该地区均有可能被发现。这对于深入探讨早白垩世热河生物群的起源、演化、古地理分布等都具有十分重要的意义。

目前在莱阳地区已经发现了3个著名的白垩纪化石生物群，分别为早白垩世热河生物群、晚白垩世莱阳恐龙动物群和恐龙蛋化石群，这在我国乃至世界上其他地方是绝无仅有的。其中莱阳恐龙动物群以棘鼻青岛龙、中国谭氏龙等植食性鸭嘴龙类恐龙为代表性，另外还包括肿头龙、甲龙、剑龙类和肉食性的金岗口龙等类型(图3)。莱阳也是世界上罕见的同时富含恐龙和恐龙蛋化石的地区。在20世纪50年代莱阳第二次恐龙大发现期间，杨钟健、周明镇等对恐龙蛋进行了开拓性的研究。1975年，赵资奎提出了目前国际通用的恐龙蛋化石分类和命名系统，即基于对莱阳恐龙蛋化石的研究。

图4 壮观的平原恐龙峡谷群里富含10多层恐龙和恐龙蛋化石层(汪筱林供图)

平原恐龙峡谷群和地质遗迹群是2009年和2010年汪筱林带领学生考察时新发现的。在金岗口村 2～3 km2范围内，发现10多条平原峡谷，在峡谷中出露的红色的上垩统王氏群地层中分布着10多层恐龙和10多层恐龙蛋化石层位，从而确定了地质公园的核心保护区。金岗口峡谷群、姜家泊峡谷群、将军顶峡谷群共同组成罕见的集中分布的恐龙峡谷奇观(图4)。由平原峡谷、河流相红色地层、地堑式断层、风蚀地貌、恐龙与恐龙蛋化石以及虫孔与虫迹等遗迹化石共同组成了极其丰富的地质遗迹群。

建立国家地质公园和遗址博物馆，让化石在原地埋藏状态下保存展示，有利于观众参观和普及科学知识，也能为研究者提供化石原始埋藏学数据。科考队在2号地点发掘的化石，一方面用于科学研究，另一方面也是在为莱阳白垩纪国家地质公园和古生物(遗址)博物馆准备展品。2015年9月，科考队在博物馆里新装架了4条棘鼻青岛龙化石骨架，是莱阳白垩纪国家地质公园布展工作的重要进展。相信科研与科普工作并重、化石发掘与保护并重的中科院莱阳恐龙联合科考队，一定能够带给“恐龙之乡”莱阳一个美好的明天。致谢 感谢汪筱林研究员供图和提供相关资料。

(2015年9月20日收稿)

(编辑：沈美芳)

New discovery of the Cretaceous fossils from Laiyang, Shandong Province

DUAN Yanfang

10.3969/j.issn.0253-9608.2015.05.010

†通信作者，E-mail：yfduan@shu.edu.cn