南阳盆地恐龙蛋化石古地理环境初探，本文主要内容关键词为：南阳盆地论文,恐龙蛋论文,地理环境论文,化石论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
【提要】南阳盆地恐龙化石群的发现是我国科学界的又一重大发现。本文依据野外调查和已有的资料，在深入分析区域地质构造、地层特点和化石分布规律的基础上，深入探讨了当时的古地理环境及其演变过程。对区内古地貌轮廓，古气候与生物界，盆地沉积环境，恐龙灭绝的环境因素等进行了分析，并对“保存环境”提出保护措施。
【关键词】南阳盆地 恐龙蛋化石 古地理环境
南阳盆地恐龙蛋化石群的发现是我国科学界的又一重大发现。它不仅为我国的地质研究、古生物研究、文物研究、古环境和古生态研究等领域提供了极其丰富和宝贵的第一手资料，而且作为古生物的珍稀化石，是揭示恐龙生存奥秘的重要实物依据，是人类了解地质历史环境信息的载体，也是世界上重要的科学和文化遗产。这里发现的数量之多、分布埋藏之集中和原始保存之完好在世界上都是独一无二的。恐龙及恐龙蛋化石是中生代白垩纪的标准化石，西峡盆地周围赋存化石的地层时代多数学者认为属于晚白垩世。深入探讨当时的古地理环境及其演变过程，既有助于了解恐龙当时的生活繁衍习性和生存条件，又可为曾经活跃在地球上的恐龙，到白垩纪末突然灭绝的原因提供新的信息。
1 区域地质构造与化石分布
1.1 地质构造
西峡盆地在地质构造分区中属于泰岭褶皱系，北秦岭褶皱带，西峡—南湾地向斜褶皱束的西段。本区在中条运动末大幅度下陷，成为断陷地槽，形成巨厚的地槽型信阳群复理石建造。王屋山运动使其褶皱回返，变为地向斜褶皱束。发生在侏罗纪—白垩纪的燕山运动，是一非常重要的构造阶段，它主要表现为强烈的褶断运动和断块运动以及大规模的岩浆活动。据现有资料分析，尤以发生在早白垩世末至晚白垩世初的燕山运动第四幕，发生在晚白垩世末的燕山运动第五幕对本区影响最大，使已成型的盆地持续下降，其内堆积了巨厚的上白垩统红色碎屑岩系。
1.2 地层特点
河南省西南部白垩系地层主要分布于伏牛山以南、京广路以西的断陷盆地中。下白垩统分布零星而局限，上白垩统则广泛分布。其中尤以淅川、西峡、夏馆、五里川等盆地的上白垩统发育较为齐全，层序清楚，古生物化石丰富。据河南省地质矿产局1989年编著出版的《河南省区域地质志》记述，对西峡县土门一垭杜岗具有代表性的上白垩统地层进行了地质剖面实测，并将3315m厚的地层岩性自下而上分为高沟组、 马家村组和寺沟组，各组的地层岩性特征如下。
1.2.1 寺沟组：岩层厚度632m。上部为紫红、 灰黄色泥质粉砂岩夹薄层钙质细砂岩及砂砾岩；中部为紫红、灰白、灰黄色泥质粉砂岩与钙质细砂岩互层，夹砂砾岩及砂质粘土岩；下部为紫红、灰红、灰白色细砂岩、钙质细砂岩与泥质粉砂岩互层；底部为灰白色砂砾岩并与马家村组整合接触。
1.2.2 马家村组：岩层厚度1533.4m。上部为紫红、灰黄、灰白色细砂岩与砂质粘土岩互层，浅紫、浅棕色泥质粉砂岩、细砂岩，夹含砾粗砂岩及粉砂质泥土岩；中部为紫红、灰白色泥质粉砂岩与钙质细砂岩互层；下部为紫红、深黄、浅褐色泥质细砂岩与灰黄、灰白色含砾中—粗粒砂岩互层，灰黄、灰白含砾细—粗粒砂岩，夹粉砂岩及砂砾岩，与下伏的高沟组呈整合接触。
1.2.3 高沟组：岩层厚度1149.6m。上部为紫红色粉砂岩夹砂砾岩，深黄、灰白含砾砂岩与棕红色泥质钙质粉砂岩互层；中部为灰白、浅灰黑色夹紫红色泥质粉砂岩，紫红色含钙质粉砂岩夹灰白色薄层砂砾岩；下部为灰白色砂砾岩夹紫红、棕红色钙质细砂岩，棕红色钙质粉砂岩夹灰白色薄层砾岩、砂砾岩，底部为角砾岩与下伏地层中元古界信阳群龟山组呈不整合接触。
经过化石鉴定和岩性特征及层序关系分析，分别将高沟组、马家村组和寺沟组的地质时代，定为晚白垩世的早期、中期和晚期。此套地层全为陆相红色碎屑沉积。
1.3 化石分布
西峡盆地恐龙蛋化石的发现，并非如一些新闻媒介连篇累牍所宣传的是一位农民1992年的“偶然”奇遇，而是早在70年代就被河南省的科技工作者发现鉴定，其成果不断见诸国内有关科技刊物。有关区内恐龙与恐龙蛋化石发现发掘概况见附表。从已发现的化石中有三个突出特点：一是恐龙蛋化石的个体大小差异悬殊，最大的长轴直径可达50cm以上，一般为20cm 左右。而在西峡丹水上田西坡发现的一枚蛋化石长轴仅4.9cm，短轴为2.9cm，为区内迄今发现的最小蛋化石。 二是形状不尽相同，大致可分为圆形、扁圆形、椭圆形和橄榄球状等。表面结构有高低不平的瘤状和蜂窝状之分，蛋体顶部的蛋壳多已破损，颜色除大量为黑色外，还有青、黄、灰、红等颜色。三是不仅发现了大量恐龙蛋化石，还在同一区域内发现了相当数量的恐龙骨骼化石。打破了长期以来认为恐龙蛋化石与恐龙骨骼化石不可能在同一地区埋藏的假说。更有说服力的是，西峡阳城乡农民在一个长75cm、宽50cm、厚40cm的圆形石盘上，同时采掘到3个恐龙蛋化石和一节恐龙骨骼化石的原始产状， 这确是一件举世罕见之宝。
附表 南阳盆地恐龙与蛋化石发现发掘概况
恐龙与恐龙蛋化石既是晚白垩世上白垩统地层中埋藏的标准化石之一，笔者认为凡是区内该地层分布的地方，都为这些化石提供了埋藏和赋存的条件，均应成为化石的分布区域。显然有些学者认为这里的化石分布范围仅40km[2]，有些新闻报导为300km[2]等都是缺乏根据的。我们根据野外调查和地层资料分析，确认区内化石分布主要有以下四个呈西北—东南向延伸的条带（见附图）：一是从内乡县城向西北经西峡县城直至西坪的河谷盆地，长约60km，宽约7km，面积达360km[2]。二是从淅川的黄庄沿丹江向西北经滔河、寺湾直至荆紫关的河谷盆地，长约45km，宽1～10多km，面积达280km[2]。三是自镇平的遮山向西北经高丘和内乡的马山口直至夏馆，长约50km，宽2～3km，面积达100km[2]。 四是从西峡的桑坪向西北经卢氏的朱阳关至五里川，长约25km，宽2～3km，面积达40km[2]。此外，在南召县的小店至崔庄一带也有小面积分布。当前除了第一区的东南段有较多的发现发掘外，其它三个区域虽仅有零星发现，但也证明化石的赋存。从区内上白垩统地层剖面看，蜂窝蛋和扁圆蛋化石，主要分布在上白垩统高沟组的上部，地质时代为晚白垩世早期。圆形蛋和扁圆蛋化石，主要分布在马家村组的中部和上部，时代为晚白垩世中期。巨形蛋和长形蛋化石，主要分布在上白垩统寺沟组的上部，地质时代应为晚白垩世的晚期。上述可见，在区内近800km[2]白垩统地层分布的范围内，都程度不同地赋存有恐龙和恐龙蛋化石。
附图 南阳盆地恐龙和恐龙蛋石分布示意图
2 古地理环境的初步分析
2.1地壳运动与地貌轮廓
发生在侏罗纪—白垩纪的燕山运动，是一个重要的构造阶段。区内白垩纪的沉积作用与古地理变迁，在很大程度上是受强烈的燕山运动所制约。燕山运动除前三幕分别发生于早侏罗世、中侏罗世和晚侏罗世至早白垩世初之外，燕山运动第四幕发生在早白垩世末、晚白垩世初，以不均衡的断块运动和大规模的酸性岩浆侵入活动为突出特点。区内在断裂活动作用下，各断陷继续发展和扩大。燕山运动第五幕发生在晚白垩世末期，使区域内各盆地处于持续下降状况。总之，燕山运动在河南省表现的相当强烈，尤其三、四两个构造幕，使中朝准地台盖层发生褶皱和断裂，形成台褶断带和菱形断块构造格局。自燕山运动四幕以后，全省地壳活动出现了新的变化，即开始发生东西分异：西部和南部边缘急剧隆起，东部大幅度陷落，华北坳陷及西部山间断陷盆地开始形成，进入新的构造发展阶段，成为本省大地构造重要的转折时期。可见燕山运动对区内白垩世时的古地理环境的影响也是不言而喻的。
区内白垩纪古地貌轮廓的演变趋势大致是：自燕山运动三幕以后，地壳活动更加剧烈，主要表现为断块运动和强烈的多期次岩浆活动。当时区内沿北西西向和北东向断裂形成一系列断陷盆地，成为盆地沉积的雏型。燕山运动四幕时，本省地壳总体为抬升趋势，但断裂差异运动更加强烈，岩浆由喷发转为大规模的中酸性岩浆的侵入活动。在此总的背景上，区内山体抬升，而诸盆地在差异运动作用下则继续下降、相对高度加大，致使晚白垩世的沉积均局限于各个断陷盆地中。燕山运动第五幕，虽然使中朝准地台开始更大规模地解体，导致本省地壳发生东西分异的强烈变动，但本区所在的秦岭褶皱系反而比较稳定，仅在局部断陷形成南襄坳陷外，其它地区则稳定隆起。西峡诸盆地处于南襄坳陷的北侧，在断块运动的作用下，晚白垩世地层一般均发生了断错倾斜，可见此幕造山运动对本区古地貌轮廓的影响不是很大。因此在整个白垩纪时期，这里的化石分布区，均应属于山间盆地的地貌类型，相应的地壳运动，仅对诸盆地的规模和沉降幅度有所影响。
2.2 古气候与生物界
形成古气候的因素，根据对现代气候的研究，主要受纬度、大气环流、去海位置和地形下垫面性质等影响。纬度、大气环流决定气候带的分布；去海位置、地形下垫面性质等往往形成地区性的气候区。据有关资料研究，在白垩纪时，我国仍可分为三个气候带，但以中部的干燥气候带占主导地位，影响范围很广，使南部的潮湿气候带仅仅残留在西藏地区，而把原来北部狭长的潮湿气候带推到更北的俄罗斯境内。使中国北部与东南部的大部分地区合为一个西北—东南向的干燥气候带。在这种气候影响下全国各地普遍沉积了红色岩系。到白垩纪晚期，气候带又发生了显著变化，东北出现了潮湿亚热带暖温带气候。引起白垩纪这种气候变化的原因，一方面可能是因陆地面积的扩大；另一方面可能是由于极地迁移而引起的纬度变化。国外学者研究认为，当时地球的赤道正好通过亚洲陆地中部，我国大部分地区处于副热带高压区，当时的气候类似现在的北非，这也正是区内当时的古气候状况。
白垩纪的生物界由于受到地壳运动和古气候的重大变化，使其在白垩纪早、晚两个不同时期也发生了明显的变化。如脊椎动物的爬行类、巨大的恐龙在白垩纪由兴到衰，直至晚白垩世后期相继灭绝。相反的某些哺乳类、鱼类、鸟类等则得到了大量的繁育和发展。植物界在早、晚白垩世也具有迥然不同的面貌，早白垩世的植物群是晚侏罗世的继续，但在晚白垩世则以高等的被子植物占统治地位，与新生代相似，而与中生代不同。早白垩世常见化石为蕨类桫椤科的似金粉锥羊齿、银杏类的似银杏、古银杏和松柏类的苏铁杉等为主。到了晚白垩世，植物的面貌发生了巨大变化，主要表现为被子植物的大量繁盛，而在中生代占优势的裸子植物则退居次要地位，从而开始了被子植物大量繁盛的新时代。
2.3 盆地的沉积环境
区内在早白垩世初期，由于受到燕山运动第三幕的影响，使三叠纪—侏罗纪地层发生断裂褶皱，深断裂系再次复活，沿北西西向和北东向断裂形成一系列断陷盆地。这些盆地主要沿北西向断裂分布，成为条带状的山间盆地，周围褶皱山体高差悬殊，岩性较为单一，搬运距离较短。所以该期盆地主要为淡水湖泊相泥钙质—碎屑沉积，含有丰富的介形类、叶肢介、双壳类及大型爬行动物化石，沉积厚度150～580m。 沉积物为黄绿色粘土岩、泥灰岩、夹砂砾岩及粗砂岩。沉积物颜色较暗，为半还原环境淡水湖泊沉积。这一时期内，盆地湖泊形成时间较短，范围较小，水体深度不大，揭开了区内盆地发育史的序幕。
从早白垩世末到晚白垩世初，发生了以不均衡的断块运动为主要特点的燕山运动第四幕，在区内诸断陷盆地表现较弱，使早、晚白垩世之间主要为连续沉积，仅局部地区表现为沉积间断。这里晚白垩世的沉积盆地除继承早白垩世的轮廓并略有扩大外，在秦岭褶皱系内沿巨型断裂带又出现一系列近于平行排列的条带状断陷盆地，如朱阳关—夏馆盆地、南召盆地等。沉积物为灰白、砖红、褐红色砂岩、砂砾岩、砾岩及少量粘土岩，普遍含恐龙蛋化石，沉积物以碎屑物质较粗、氧化条件较好为其特征。河床滞留及心滩型的斜层理较发育，以河流冲积相为主，内陆湖泊相次之，岩层内多处发现恐龙化石，介形类也相当丰富。沉积环境由淡水湖泊为主逐渐变为以河流为主，冲积扇及山间盆地逐渐增加。在淅川盆地上白垩统中段浅棕红、杂色钙质粉砂岩、细砂岩、砂质泥岩中夹含膏泥岩，厚20m余，其次为脉状、次生纤维状石膏， 层次较薄。综上所述，西峡诸盆地在白垩纪时期，均属山间盆地的沉积环境，虽经燕山运动第四、五两幕的影响，并未改变断陷盆地的沉积类型，只是随着断陷的规模和沉降的幅度以及气候和古地貌的变化，而在沉积物质、沉积相类型和还原氧化程度上发生相应改变。
2.4 恐龙灭绝的环境因素
在中生代初期三叠纪时，由古生代遗留下两栖类和爬行类还继续和中生代新出现的动物混居着。属于中生代出现的，有原始恐龙、龟类、鳄鱼、晰蜴及原始哺乳动物。其中原始恐龙的个体和数量较小，但却是后来恐龙类的始祖。到了中生代中期的侏罗纪时，坚头类和古生代遗下的爬虫类都已灭绝。但恐龙一类的爬虫则得到巨大的发展。恐龙的体型大小不一，有食草的、也有食肉的，食草的雷龙和长颈龙，个体庞大，有的长度可达20～26m，体重达30～50t，长颈龙的颈有三层楼高。不仅能适应陆地上的生活，有的也能适应空中滑翔生活，如咀口龙、翼手龙则小如雀鹊。直至中生代末期的白垩纪，都是恐龙的顶盛时期，形成了恐龙的大集团。但到了晚白垩世，这类庞然大物却在这一地质时期里灭绝了。许多学者将此作为一个奇特现象，对其灭绝原因提出了种种假说。诸如：地壳构造运动说。认为至中生代末期，地壳进入造山阶段，岩浆连续的侵入和喷发，火山爆发，引起湖沼干涸，气温剧变、绿洲缩小，食物缺乏，致使体大笨重的恐龙灭绝。小行星撞击说。当时有一颗行星与地球猛撞，导致粉尘弥漫天空，形成长达千年以上的黑暗冬天，恐龙遭到灭绝。超新星爆炸说和风暴性特大火灾说。这是美国学者相继提出的可能是由一颗超新星爆炸发出巨大的辐射作用，或在6500万年前，地球上曾发生一起横扫全球的风暴性特大火灾所造成的。微量元素富集说。认为环境受到微量元素污染，在恐龙体内富集，影响了恐龙的生殖过程所致。此外，还有种族老化说、地磁消失说、流行病说等等。可见各自都侧重于不同角度，都有一定道理，但又都不能做出完满的解释。
我们对恐龙在中生代末期灭绝的原因有如下几点认识。首先应当肯定恐龙的灭绝，是当时生态环境的变化程度，已超过了恐龙的适生能力，是一种自然淘汰的结果。
在诸多的生态环境组成要素中，古气候条件的变化应占主导地位。许多研究资料表明，在白垩纪末期地球上经历了一次地理环境的大变革，地壳运动、岩浆活动是一种表现形式，但有一定的局限性。而极地变动导致的气候变干、气温下降等在生态环境中则带有全局性。植物区系是反映当时气候条件的一面镜子。从白垩纪开始，即为多样性植物占优势的时代，为晚侏罗世的继续，但在晚白垩世则以高等被子植物占统治地位，因它具有较完善输水脉管供应水分，种子储藏在子房内便于保护，授粉既可由风传播，又可由虫传播，搬运比较安全。总之它以比较完备的结构，适应了当时以气候变化为主的环境条件，使被子植物大为繁盛。相反原在中生代占优势的裸子植物则退居次要地位，有些如本内苏铁目已经灭绝，银杏目中也仅仅剩下一种，可见对环境条件适应能力较强的植物区系，在白垩纪期间尚发生如此大的变革，那么恐龙由于受到环境条件的制约，而在晚白垩世灭绝也应在情理之中。其次由于白垩纪地壳运动和古气候的重大变化，当时的动物界也发生了明显的变化。一方面是在晚白垩世后期，巨大的恐龙由于本身的内部条件不能很好地适应如此剧烈的自然条件变化，使其相继绝灭。但同时灭绝的不仅是恐龙，还有海相鳄鱼、全骨鱼类以及所有的菊石等均在此时期绝迹。另一方面是在恐龙的灭绝期间，并不是一切动物均遭灭绝，相反的某些哺乳类动物、真骨鱼类和比较进步的鸟类等，由于它们本身的条件能够比较好地适应变化了的外界条件，因之得到了很好地发展，所以恐龙的灭绝，亦应属于生物界对自然环境优胜劣汰的必然结果。可能人们为恐龙这一庞然大物，在一段地质时期灭绝感到惋惜。其实，正是它的巨大个体，使其行动迟缓、食量巨大，大大降低了它对自然环境变化的适应性，加速了灭亡性。再者，一些新闻报导经常提出，恐龙大家族至晚白垩末突然灭绝，给人以恐龙好似来去匆匆、奇不可猜的幻觉。其实，恐龙最早出现于中生代三叠纪晚期，在侏罗纪和白垩纪均为顶盛的发展时期，直至中生代末的晚白垩世时，才由于不能适应环境条件的变化而灭绝。几乎经历了整个中生代，时间达一亿多年，可谓不是来去匆匆之客，最后灭绝也并不违背生物进化规律。因此，我们认为，以某种形式突发性的灾变来解释恐龙的整个灭绝是不全面的。当然也不能排除一些突发灾难在局部地区所造成的影响。
3 保护“保存环境”
“保存环境”是指赋存恐龙骨骼和恐龙蛋化石的原始地层，它是研究当时恐龙的生活习性、生存条件、演化过程及其自然环境演变的重要资料和实物载体。恐龙和恐龙蛋化石为古生物的珍稀化石，不同于一般文物。它贵在自然，贵在原始状态，将其从赋存的地质环境中脱离出来，必然加速其风化过程，最终使之失去保存价值。另外，恐龙与恐龙蛋化石的价值，存入博物馆的观赏性固然不可忽视，但更重要的意义在于确定当时的地质年代，研究古地理环境、古气候变化和古生物变迁等，提供找矿启示。所以，保护好保存环境是非常重要的。
第一，在省、地有关部门的协调下，对化石赋存区，建立县、乡、村、组、户五级保护网，严禁乱挖、盗卖，打击走私犯罪。内乡县已有成功经验。五级保护网，机构健全，相互责任明确，层层划分保护范围，直至农户，守住自家的责任田、责任坡，签定责任合同，使犯罪分子无可乘之机，从根本上杜绝盗掘乱挖。
第二，采取综合措施保护化石赋存地层，减轻自然界外力作用的破坏。区内赋存化石的地层，均分布于沿西北东南方向延伸的谷地两侧，多呈丘陵岗地，地表倾斜坡度10°～20°，局部地区达25°以上。在强烈的流水切割和风化剥蚀等外力作用下，加之地层比较松散，抗蚀能力相应较低，又是人们农事活动的频繁地区，致使区内植被遭到破坏，水土流失严重，雨季滑坡、塌方屡有发生，风化剥蚀强烈，给保护“保存环境”造成了很大威胁。应针对不同的地貌类型，依据外力作用的方式和强度，制订统一的治理规划。进行以生物措施为主，同工程措施和农业措施密切结合的综合治理。尽快建立乔、灌、草结合的高效植被防护体系，提高农田、果园的建设标准，因地制宜地建设一些小型防冲防塌工程，加强系统的水土保持工作。
第三，尽快建立由多学科专家组成的综合调查研究队伍，做出总体评估，拿出统一的保护研究方案，分工协作，开展深入系统地科学研究。保护“保存环境”不能单纯地为保护而保护，保护的目的，是为了能够更好地利用区内化石埋藏的独特优势，获得更多宝贵的原始资料，使科技界有关的难解之迷研究有所突破。所以，应在统一规划下，搞一些针对性的科学发掘，让人们更加深入地去认识它、了解它、研究它、鉴赏它。但也必须看到，当前乃至今后一段时间，有关经费相当匮乏，科学保护已力不从心，研究计划也难以落实，大量出土的化石正在逐渐风化碎解，协作研究难以进行。这些问题应引起有关部门的足够重视。
（来稿日期：1995-08-15）
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