赣州盆地梅林—茅店恐龙蛋化石产地分布及赋存地层特征

于成涛,凡秀君

江西省地质调查勘查院基础地质调查所,江西 南昌 330030

赣州位于江西南部,是江西省内发现恐龙蛋化石最多的地区,也是全国重要的蛋化石产地之一。自杨钟健先生于20世纪60年代在赣州盆地发现并总结了恐龙与蛋化石特征[1]后,引起了古生物界和地层学家的重视[2,3]。赣州盆地恐龙蛋化石赋存量巨大,具有分布广、数量多、类型丰富、埋藏浅、保存完整、化石层数多、成窝性好、龙蛋共生等特点[4]。这些化石的发现,对研究赣州的红层盆地,特别是晚白垩世时期的古生态环境、恐龙家族的繁衍生息直至灭绝的过程具有重要科学意义与学术价值。发现了27处恐龙蛋化石产地,以各产地(点)蛋化石原始产出状态及赋存地层要素调查研究为基础,系统划分并论证了该地区蛋化石集中产地分布与赋存地层特征,建立了化石地层综合柱状剖面,从赋存岩相分析探讨了恐龙产卵与蛋化石埋藏环境,为研究盆地演化与古生态环境提供依据。

1 集中产地地质背景

赣州盆地总体呈北东—南西向长条形展布,南西与池江盆地呈边幕式交错,北东与兴国盆地相连,是兴国—南康断陷盆地的一部分,盆缘两侧多为断层接触界线[5],面积约1 261.85 km2。盆地内恐龙及蛋化石集中产出于上白垩统赣州群和龟峰群的陆源红色碎屑岩地层,包含五个组级岩石地层单位,其划分原则是自下而上粒度具有粗—细、粗—细—粗的变化特征,大体反映出沉积空间初始生成—相对稳定—封闭结束的发展演化过程[6]。赣州盆地曾开展了小比例尺恐龙化石调查工作[7-9],但就赣县区而言,蛋化石产地的专项调查研究程度较低,有关的论文论著极少。通过近三年的调查研究,作者在梅林—茅店一带陆续

梅林—茅店地区位于赣州城区北东部,隶属赣州市赣县区。梅林—茅店恐龙蛋化石集中产地位于赣州盆地中东部,地处南岭东段隆起带之罗霄—诸广隆起,属华南地层区武功山—雩山地层小区。集中产地大致呈北东东向俯卧的 “L”形分布,长约12.46 km,宽2.02～7.98 km,面积47.33 km2,为内陆型断陷盆地的一部分。基底地层为寒武系八村群牛角河组、高滩组,由北向南依次出露上白垩统赣州群茅店组(K2m)、周田组(K2z)、龟峰群河口组(K2h)、塘边组(K2t)、莲荷组(K2l),以及少量第四系更新统、全新统地层。地层走向与盆地展布方向基本一致,除局部受盆缘断裂构造影响外,岩层多以小角度倾向南东,岩层平缓,倾角一般在10°-20°之间(图1)。

图1 梅林—茅店恐龙蛋化石集中产地资源分布与赋存地层图Fig.1 Distribution and occurrence strata of dinosaur egg fossils in Meilin—Maodian

茅店组仅出露于北部一角,岩性为紫红色砾岩、砂砾岩夹砂岩、泥岩,其下与寒武系地层呈角度不整合接触;周田组小面积出露于北部,总体为紫红色薄层状含钙泥岩、含钙粉砂岩、偶夹含砾砂岩等,其下与茅店组呈整合接触;河口组分布在中部、东北部,总体岩性为砖红色、紫红色复成分砾岩、砂砾岩、含砾砂岩夹砂岩、粉砂岩,其下与周田组呈平行不整合接触;塘边组出露于中南部,总体为紫红色砂岩、粉砂岩、泥岩,偶夹砂砾岩、含砾砂岩等,其下与河口组呈整合接触;莲荷组分布于集中产地之外南东侧,总体岩性为砖红、紫红色砾岩、砂砾岩夹砂岩、粉砂岩、泥岩,其下与塘边组呈整合接触关系、上被第四系更新统、全新统地层不整合覆盖;第四系地层一般发育在河谷两侧。

2 蛋化石分布及其赋存岩性层

2.1 分布与埋藏总体特征

调查发现的27处恐龙蛋化石产地,分布于梅林镇上庙村、双龙村、桃源村、红金村,茅店镇太阳坪村、上坝村、东田村、洋塘村等地,赋存于赣州群周田组(K2z)、龟峰群河口组(K2h)、塘边组(K2t)三个组级地层,其中,塘边组可细分为两段。岩石以发育钙质结核或条带、透镜状或楔状砂岩或砾岩、斜层理等多种沉积构造为特征,属(半)干旱气候条件下封闭内陆红色细碎屑岩沉积,总体为河湖相沉积环境(图1、图2)。

图2 梅林—茅店恐龙蛋化石赋存地层综合柱状图Fig.2 Column of the occurrence stratigraphic lithology of dinosaur egg fossils in Meilin—Maodian

周田组蛋化石产地有5处,分布于东田村社官下、太阳坪村太阳石、上珠屋等地,以单枚蛋为主,少量窝状蛋;河口组蛋化石产地有8处,分布于洋塘村洋塘坝、螺坑、上坝村、双龙村河塘里等地,多为窝状圆形蛋;塘边组一段蛋化石产地有5处,分布于上庙村上俞屋、双龙村谢屋、洋塘等地,单枚蛋与窝状蛋均有出土,其中一处可见“龙蛋共生”现象;塘边组二段蛋化石产地有9处,分布于上庙村下俞屋、红金村红金、梅林镇桃源等地,多为窝状长形蛋。

集中产地恐龙蛋化石具数量多、埋藏浅、赋存层数多、分布集中的特点。出土形态为窝状蛋—单个蛋—蛋体碎块,局部并伴有恐龙骨骼化石。埋藏形式为原地—准原地埋藏,属性类型有长形蛋(Elogatoolithussp.)和圆形蛋(Spheroolithussp.)二类。据前人资料,章贡区—赣县区内与蛋同时出土有龟鳖类化石,龙、龟、蛋化石共生于同地,数量丰富,保存完好,实为罕见[10]。

2.2 赋存岩性层特征

从上述集中产地恐龙蛋化石平面分布与赋存地层综合柱状岩性中不难看出,蛋化石赋存岩性层数多,分布较为集中。

周田组恐龙蛋化石赋存岩性层为本组中部的中细粒岩屑砂岩与底部、顶部的(含砾)钙质砂岩中。中细粒岩屑砂岩呈浅紫红色,砂状结构,巨厚层状构造,厚度1.3～1.5 m,成分以长石、岩屑、石英为主;中细粒钙质砂岩呈浅紫红色,局部偶含细砾,厚度＞1.5 m(图3)。其中夹有浅紫红色中薄层状复成分砾岩,厚度约15～30 cm。

河口组恐龙蛋化石赋存岩性层主要为本组底部的钙质细砂岩以及中部、顶部的含砾钙质(细)砂岩,矿物组成以长石、岩屑、石英、钙质为主。钙质细砂岩厚度＞3.5 m,浅紫红色,细粒砂状结构,块状构造。成分以长石、岩屑、石英、钙质为主,中部夹一层紫红色中层状复成分砾岩,厚度约30～35 cm;含砾钙质砂岩厚度约2.2 m～4.5 m不等,砖红色,中细粒砂状结构,块状构造,砾石含量约3%～6%,大小0.2～1.0 cm(图4)。岩石中常见透镜状、楔状复成分砾岩,可能为滨岸垮塌作用所形成。

图4 河口组(GX04)窝状蛋化石地层柱状图及出土照片Fig.4 Stratigraphic column of nest egg fossils of Hekou Formation(GX04)and unearthed photograph

塘边组一段恐龙蛋化石岩性层处于柱状剖面中部和顶部,其中顶部(上庙村上俞屋)发现恐龙骨骼化石,为龙蛋共生化石产地(图5)。赋存岩性层为钙质细砂岩,岩石呈砖红色、紫红色,细粒砂状结构,巨厚层状—块状构造。成分以长石、岩屑、石英为主,钙质成分较高,厚度一般为1.5～4 m之间,局部夹透镜状复成分砾岩;本组二段恐龙蛋化石岩性层处于柱状剖面的中部、下部。赋存岩性层为钙质细砂岩、钙质粉砂岩,岩石单层厚一般＞3 m,呈砖红色,细粒砂状结构,块状构造,成分以长石、岩屑、石英为主,钙质含量普遍较高。局部夹透镜状复成分砾岩,最宽处约1 m左右,两端尖灭。

图5 塘边组一段(GX005)恐龙及蛋化石地层柱状图及出土照片Fig.5 Stratigraphic column of dinosaur and egg fossils in the 1st member of Tangbian Formation(GX005) and unearthed photograph

3 蛋化石赋存层位与沉积环境分析

赣州盆地上白垩统陆相红色碎屑岩总体呈现为冲洪积相—湖泊相沉积体系,其沉积环境具体可划分为:冲积扇、分枝河道(辫状河)、冲泛平原、湖泊等。从梅林—茅店地区集中产地蛋化石赋存岩性特征来看,恐龙产卵除与较湿热气候、河湖水系分布有关外,化石埋藏保存对岩性岩相具有极大的选择性。

3.1 周田组

周田组二类基本层序(图6)反复交替叠置,反映了干旱性气候下封闭—半封闭内陆湖泊之滨浅湖相沉积环境[11],而极薄层状石膏层夹层与粉砂岩中发育的水平层理,则进一步反映为硫酸盐湖亚相沉积。Ⅰ类下组元发育斜层理,反映当时沉积时水动力条件相对较强,自下而上沉积物粒度由粗变细,说明当时的湖盆在不断沉降拓展,水体逐渐加深,总体构成退积型生长层序;Ⅱ类层序上组元发育水平层理,为水动力条件较弱、水体较平静之慢速沉积,以加积型生长层序为主,从沉积旋回及岩性组合特征分析,相当于湖泛期沉积。

图6 周田组基本层序柱状图Fig.6 Basic sequence histogram of Zhoutian Formation

3.2 河口组

河口组在本区发育三类基本层序(图7),为砖红色中—巨厚层状复成分中粗砾岩、复成分粗中砾岩、复成分中砾岩、复成分细砾岩、砂砾岩组成基本层序反复交替叠置,局部夹似层状、透镜状砂砾岩、粉砂岩。底冲刷构造、粒序层理、斜层理等原生沉积构造发育。较粗的粗中砾岩主要反映其发育在洪冲积扇体的扇根;较细的细砾岩反映其发育在冲积扇体的扇中—扇端;而砂砾岩主要反映其发育于冲积扇体的扇顶,冲积扇体上常夹有片流而形成似层状、透镜状砂砾岩、粉砂岩。因此,其形成环境应为冲积扇近—中端相沉积环境。

图7 河口组基本层序柱状图Fig.7 Basic sequence histogram of Hekou Formation

3.3 塘边组

本组主要由三类基本层序叠覆构成,以陆源细碎屑沉积为主,底冲刷构造发育,局部见粒序层理(图8)。本组地层中砂岩及粉砂岩极为发育,细碎屑岩相比粗碎屑岩占多数,尤其是钙质粉砂岩,一般为厚层—块状,常含有钙质结核。砾岩为薄—厚层状,岩层有时不稳定,变为似层状或透镜状,砾岩层中有时可见斜层理。从其砾石磨圆度较好,并具一定分选性,其搬运距离已经很远,具有滨湖相的沉积特征。以上特征表明,本组沉积环境与周田组类似,总体为滨湖—浅湖相沉积。

图8 塘边组基本层序柱状图Fig.8 Basic sequence histogram of Tangbian Formation

综上所述,蛋化石赋存地层反映了冲积扇相—湖相沉积是恐龙蛋化石重要的埋藏相;突发性洪泛、湖泛、大规模山体滑坡等灾难事件是导致窝状蛋整体埋藏的主因;从埋藏区恐龙蛋化石产出状态分析,该集中产地成窝状态的恐龙蛋化石属于原地埋藏,散状分布的个体蛋具准原地埋藏性质,可能经过了短途搬运。

4 结论

(1)以大比例尺恐龙蛋化石产地调查和实体化石出土为依据,明确了赣县梅林—茅店地区蛋化石以周田组、河口组、塘边组为主要赋存地层。

(2)发现并标定恐龙蛋化石产地27处,圈定了化石集中产地范围,化石类型、埋藏形式、形态数量等特征各有差异,对揭示恐龙的繁殖和环境信息提供了实物依据。

(3)河流—湖泊相沉积是本区恐龙产卵环境,突发性灾难事件造成大量蛋化石原地—准原地埋藏。

(4)对集中产地恐龙蛋化石分布、埋藏及赋存岩性沉积特征研究,表明恐龙生态繁衍行为与温湿气候、古地理环境的关系密切。