1、山东恐龙化石的分布研究摘 要本文选择山东地区晚白垩世的恐龙化石及其赋存地层为研究对象，开展一些针对性的研究，以期在沉积学、地层学和古生物学等方面获得一些新的认识和进展。山东发现恐龙化石的地区主要在胶莱盆地。莱阳的恐龙以鸭嘴、鹦鹉嘴龙居多，另外还有剑龙，谭氏龙(鸟龙类)等多种。时代属白垩纪，多存于王氏系的红土中或灰绿土中。其分布呈带状，主要分布在金岗口，红土崖、将军顶、柳行、陡山、横岚埠等处。山东恐龙化石的另一发现地诸城是一个中生代地层较为发育的小型盆地，含有大量的古生物化石，其中尤以恐龙化石最为丰富。诸城恐龙种属繁多，且范围广，埋藏丰富，是全国少有的一处恐龙化石宝库。本文对山东恐龙化石的分布、
2、恐龙的生活习性、以及其生活环境和化石的埋藏学特征进行了研究，得出山东的恐龙化石出产多在缺少侏罗纪地层的鲁东地区，该地区主要为一套辫状河流相和冲击扇相沉积。研究发现，赋存化石的沉积序列主要由泥石流、洪泛平原、辫状河道等微相类型组成。在其地层沉积特征的基础上，结合所发现的恐龙化石，本文认为，山东莱阳诸城盆地在白垩纪时期气候温暖,雨水充沛,河流交织,湖泊广布,植被繁茂,生机盎然。同时本文在对恐龙化石集群埋藏研究后发现，恐龙是在迁徙洪泛平原时遭遇突发性洪水或大规模泥石流、滑塌等灾害，导致生物集群死亡事件的发生。关键词：山东， 恐龙化石， 白垩纪， 沉积环境AbstractThe dinosaur fo
3、ssil of Late- Cretaceous in the area and the strata in which the dinosasur fossil locates as study object can be well-targeted researched so that the Sedimentology, Stratigraphy and paleontology can get new understanding and a lot of progress. Laiyang, Shandong is the one of areas where discovered d
4、inosaur fossil was at most and earliest dinosasurs in Laiyang are mainly ioHadrosaur, Psittacosauru，there are, in addition ,Stegosaurus and Tanius laiyangensis and so on. They belong Cretaceous and locate in red soil or grey green soil of Wangshi Formation.they are distributed as bandin in Jigangkou
5、, Hongtuya, liuhang, Doushan, Henggangpu and so on. Another area of discovering dinosaur fossil in Zhulai basin, Shandong is Zhucheng which is small-sized basin where Mesozoic strata was well developed and a large number of paleobiology fossil was formed but dinosasur fossil is most abundant. Specie
6、s of dinosaurs in Zhucheng which is important repositories of dinosasur fossil all over China is the most abundant and it is distributed widely. According to this text, dinosasur fossil of Shandong province is mostly distributed in eastern Shandong where it is short of Jurassic strata.The strata of
7、eastern Shandong consists of fluvial facies deposit and fan deposit.After study, it is found that sedimentary sequence of the strata in which the dinosaur fossil locate consists of microfacies, such as debris flow, floodplain and braided river. We believe that the weather of laiyang-zhucheng basin,
8、Shandong was warm in Cretaceous, rivers and lakes existed in large numbers and the plant was luxuriant from strata sedimentary characteristics and discovered dinosaur fossil. In addition, after studying reasons of which the dinosaur fossil was buried concentratly, it is found that the dinosuar sudde
9、nly encountered flood , large-scale mudslides and landslides in migration to floodplains,so that living beings became extinct concentratly. key words: Shandong , dinosaur fossil, Cretaceous, Sedimentary environment 1 绪论 随着山东诸城、莱阳等地在中生带的地层中发现大量恐龙化石，关于这些恐龙化石的研究就成了地质工作者面对的一个亟待解决的课题，恐龙是生活在距今大约2亿3500万年至6
10、500万年前的、能以后肢支撑身体直立行走的的一类动物，支配全球陆地生态系统超过1亿6千万年之久。大部分恐龙已经灭绝，但是恐龙的后代鸟类存活下来，并繁衍至今。对于中生代恐龙的研究，特别是恐龙生活习性等的分析，很有助于我们对中生代的沉积古环境的研究，有助于我们进一步了解侏罗纪和白垩纪的地层特点，时代关系。这次课题的核心和目的就是把山东全区发现恐龙化石的地点整理出来，紧密结合各个属种恐龙的生活环境，生存条件，以及恐龙化石的保存和成藏条件，作出一次系统的，全方位的山东省白垩纪沉积地层研究分析。 2 研究区域的地质概况2.1 大地构造山东省地质构造格局十分复杂，沂沭断裂带纵贯山东中部，胶南威海造山带嵌于
11、山东半岛，其中山东的一级构造单元有华北板块和秦岭大别板块，二级构造单元有华北凹陷、鲁西地块、胶北地块和沂沭断裂带（佟颜明，2007; Zhang Zhongyi、Wu Ganguo,2005）。从大地构造的角度来看，本文研究的胶莱盆地位于南侧的苏鲁造山带与北侧的胶北隆起之间。南以五莲一青岛断裂与苏鲁造山带分界, 西以郑城一庐江断裂与苏鲁造山带分界（如图2-1）。胶莱盆地发育中生代白奎系地层, 主要为断陷盆地控制下的一套陆相火山一沉积岩建造,沿着五莲一荣城断裂以北的坳陷中分布（季燕南，2010）。根据陆克政和戴俊生（1994）的研究, 胶莱盆地发育过程可以分为4个阶段,a 早白垩世早期盆地发育初
12、期, 为莱阳群沉积 b 早白垩世晚期, 发育青山群火山岩夹碎屑岩 c 晚白垩世, 盆地发育后期, 发育王氏群碎屑岩沉积 d 古近纪以后为盆地萎缩期。自中生代以来，沂沭断裂带的活动相当活跃且剧烈，对带内及相邻地带的沉积建造和岩浆活动具有显著的控制作用，对白垩纪地层的控制作用尤其明显（柳永清、旷红伟等，2010）。下白垩统莱阳群厚约1600m 2300m, 自下而上又可分4段。每一段的岩性由下向上几乎均有砾岩、砂砾岩、砂岩、粉砂岩和页岩组成。岩石总体上以黄绿色为主 (局部为褐紫色) 。地层中富含植物、抱粉、轮藻、介形虫、鱼类、瓣腮类和腹足类等化石, 属河湖相沉积, 不整合覆盖在前寒武纪变质岩系之上
13、。青山群主要为一套中基性火山沉积建造，常不整合于凹陷古生界基底之上，厚度一般达 50007000m；上白垩统王氏群分布广泛，常不整合于下白垩统青山群之上，主要为一套洪积相、冲积相、河湖相砂岩、砾岩沉积，厚度一般为 8002000m 砾石成分复杂，而且因地而异。图2-1 山东省鲁东诸莱盆地构造图2.2 区域地层分布从山东省的恐龙化石的平面分布来讲，主要分布在东部地区，两大恐龙化石积聚点分别位于潍坊市的南端和烟台市的西南端，而且都位于安丘莒县断裂的东边。山东省的地层以沂沭断裂的为界，分为：鲁西地层分区、鲁东地层分区和沂沭断裂带地层分区（李守军、洪铭等，2007;李守军、贺淼、杨犇等，2010）。其
14、中恐龙化石的发现地鲁东地层分区以无三叠系与鲁西地层分区有别, 其中沂沭断裂带以东的鲁东地区无侏罗系, 但白垩系发育齐全。在整个鲁东地层分区中，白垩系由下至上为下白垩统莱阳群河流和湖相碎屑岩， 青山群中、酸性火山岩与火山碎屑岩以及产于青山群之中由河湖相沉积组成的大盛群; 上白垩统王氏群包括辛格庄组和红土崖组, 以紫、杂色洪、冲积相沉积为主。辛格庄组顶部为滨湖相砂岩、粉砂岩及似古土壤( 灰质土) 的韵律, 红土崖组下部、中部为冲积扇-辫状河相砂岩、砾岩互层, 顶部夹零星出露的玄武岩。（图2-2）2.2.1莱阳群莱阳群在莱阳地区东北部的龙旺庄、山前店、栖霞的蛇窝泊、诸城的皇华店、及柴沟等地出露广泛。
15、根据地震勘探和钻探资料分析，莱阳群在盆地西南部厚度较大(埋深也大，逾8000m)，西北部厚度较小。主要为一套内陆湖泊和河流相为主的碎屑沉积。根据古生物和沉积特征，莱阳群而上为:瓦屋夼组、林寺山组、止凤庄组、氺南组、龙旺庄组、曲格庄组。止风庄段以紫红色调的粗碎屑岩为主，并且形成向上变细的垂向层序，具有典型干旱型的冲积扇沉积特征。 水南组形成于胶莱湖泊环境鼎盛时期，在东北部的海阳、莱阳地区，岩性以砂岩、灰黑色页岩、泥岩、白云岩及泥灰岩为主，在莱阳地区的莱阳群标准剖面上，水南组的主体为湖泊一三角洲沉积体系。龙旺庄组底部发育底砾岩，向上过渡为黄色、灰绿色、紫褐色页岩与粉砂岩和砂岩互层，中部发育浅湖三角
16、洲相沉积，再向上发育浅湖相泥岩，常见薄层浊积细砂岩。曲格庄段以粗碎屑沉积为特点，主要岩性为褐紫色砾岩、砂砾岩、砂岩、泥岩，为河流沉积体系的产物。 图2-2 山东省鲁东地区恐龙化石产区白垩纪地层柱状图图 例微相类型: DF 泥石流; FP 洪积平原; DRC 辫状河道; PS 灰质土。1 恐龙化石产出层位; 2 零星骨骼化石; 3 砂质粗砾岩; 4 含粗砂细砂岩; 5 含砾粗砂岩; 6 粗面安山岩; 7 含砂钙质泥岩; 8 含砂砾岩; 9 中砂岩; 10 钙质细砂岩; 11 页状砂岩; 12 泥岩;13 古土壤; 14 砾岩; 15 不等粒砂岩; 16 高岭土质中砂岩; 17 钙质含砾砂岩; 1
17、8 含砾细砂岩; 19 含砾钙质粉砂岩; 20 钙质泥岩; 21 页岩; 22 含砾粉砂岩; 23 钙质粉砂岩; 24 粉砂质砾岩; 25 变质岩; 26 钙质含砾粗砂岩; 27 中砾岩; 28 含粉砂钙质泥岩;29 细砂岩; 30 砂质细砾岩; 31 钙质粗砂岩; 32 凝灰质角砾岩; 33 含砾中砂岩; 34 粉砂岩; 35 粉砂质泥岩; 36 含砾钙质细砂岩; 37 泥质砾岩; 38 凝灰质砾岩。Level 1 和level 2: 恐龙化石层位2.2.2 青山群胶莱盆地青山群为一套复成分火山岩和火山碎屑岩系，夹少量正常碎屑沉积岩。青山群火山岩多为中心式火山喷发的产物，一系列的中心式火山机
18、构主要沿牟平一即墨一五莲断裂分布。其岩性在纵向和横向上变化都比较大。在盆地内部一般可划分为4个喷发旋回，主要发育玄武粗安岩、粗安岩、安山岩、安山粗面岩、安山质火山角砾岩、安山质集块岩、流纹岩、流纹质凝灰岩、流纹质角砾岩等。由于受控于中心式火山喷发作用，因此青山组的厚度主要受牟平一即墨断裂带的限制，喷发中心位于即墨一带，厚度超过2000m:在诸城凹陷，厚度介于500一15O0m之间;在莱阳凹陷，厚度介于360100Om;在莱西地区，最大厚度为110Om。青山群与下伏莱阳群之间为角度不整合关系，与上覆王氏群也呈不整合关系，在盆地的南、东、北边缘直接出露地表，在西部边缘则被掩盖于第四系之下。在诸城、
19、胶州、莱阳、平度等地埋深较大，可达2O00m以上。从胶北和胶南隆起上常见青山组残留体情况看，其沉积范围应大于莱阳群（由火山喷发作用的性质决定)。2.2.3 王氏群王氏群主要岩性为河流洪泛平原相的红色碎屑岩夹滨浅湖相杂色碎屑岩及少量泥灰岩，并夹有基性火山岩夹层。露头见于莱阳、即墨、胶州、诸城、高密等地。该群曾见恐龙、恐龙蛋、腹足、双壳、介形虫及抱子花粉化石。晚白呈世属干旱气候、氧化条件下沉积。由于盆地东部海阳地区特殊的地质背景(处于苏鲁造山带之上)，使得胶莱盆地王氏群主要分布在中部及以西地区。该组地层分布和厚度主要受E一W向断裂控制。在诸城凹陷受百尺河断裂控制，北厚南薄呈楔形，在高密地区主要受胶
20、州断裂的控制，平度断层对其也有控制作用。在莱阳凹陷受五龙村和莱西断裂的控制，南西厚而北东薄。该群分布区内还有许多其它方向的断裂对王氏群厚度也有控制作用。王氏群的分布范围小于青山群和莱阳群(与后期剥蚀有关)，残余厚度一般为20003000m，南部较厚而北部较薄。在南部的诸城地区最大可达5O00m，在东北部除了莱阳西南地区有较厚分布以外，大部分地区都因后期隆起剥蚀而缺失了。王氏组与下伏青山组地层呈不整合接触关系，大部分地区为微(小)角度不整合或平行不整合接触，而在靠近各断裂(带)的位置常呈显著的角度不整合接触。3 山东恐龙化石的平面分布3.1 莱阳地区恐龙的化石的分布及其发现的主要属种莱阳是我国地
21、质古生物学家最早发现恐龙、恐龙蛋、翼龙等重要脊椎动物化石的地方，也是最早发现昆虫化石的地区（图2-1）。目前已研究命名的恐龙和恐龙蛋化石分别有十多种之多。在1923年，著名地质学家谭锡畴曾在莱阳的将军顶一带发现比较完整的谭氏龙，1957年，中国科学院古脊椎动物研究所在莱阳市吕格庄镇金岗口村西北沟挖掘出举世闻名的“棘鼻青岛恐龙”化石，在以后四十年的发掘过程中，尤其是在化石地较为集中的金岗口地区，我们发现恐龙化石的数量种类惊人。从莱阳市的博物馆文物日记里可以知道，1999 年11 月16 日，莱阳市金岗口村民在村东其住宅处打井，掘至16 米深时，在1 平方米的范围出土恐龙尾骨，腿骨等两筐约百余斤。
22、与此同时，在周围约数百平方米范围，有3 户居民打井，分别挖出恐龙肋骨挠骨化石等。2000年5月19日，莱阳市金岗口村西800米处龙珠石材厂挖井取水，掘至5米深处，在井北侧折断恐龙腿骨一块，长25cm，宽20cm，厚8cm，另有碎块约20 余斤，化石有很好质感，特征与以往该处发现基本相同，该处距棘鼻青岛恐龙出土处1500米，估计为鸭嘴恐龙，体型巨大。2000 年5 月20 日，原“棘鼻青岛恐龙”出土之北沟(金岗口村西北)上部1000米处，于裸露于地表的水库边处发现恐龙化石，平行掘至2尺深，露出的化石结构复杂，为恐龙头骨化石（宋磊，2008）。图 3-1恐龙化石发现的地级市(红色区域)图 3-2恐
23、龙化石发现的地点（深蓝色区域）莱阳的恐龙以鸭嘴、鹦鹉嘴龙居多，另外还有剑龙，谭氏龙(鸟龙类)等多种。食草植类居多，亦有肉食类恐龙。时代属白垩纪，多存于王氏系的红土中或灰绿土中。其分布呈带状，主要分布在金岗口，红土崖、将军顶、柳行、陡山、横岚埠等处（图3-2），但从收集到的资料来看，其范围远远不止这些，在莱阳当地很多地方，大雨过后，田间地头山沟都能拣到蛋化石和恐龙骨，可以说在莱阳境内大部地区都有化石存在，面积100平方公里以上，上述几处化石点不过较为集中丰富而已（宋磊，2008）。另外，山东莱阳晚白垩世将军顶组是中国最早发现的含有丰富的晚白垩世恐龙及恐龙蛋化石产地，上个世纪50 - 60 年代,
24、 周明镇( 1951, 1954) 及杨钟健( 1954, 1959, 1965) 对莱阳首次发现的恐龙蛋化石进行了研究。 1974年, 赵资奎、蒋元凯在前人工作基础上, 采用显微镜技术方法重新研究了莱阳恐龙蛋壳的显微结构。3.2诸城地区的恐龙分布及其发现化石的主要属种诸城距莱阳之南西200余千米，位于山东东南部、泰沂山脉与胶莱平原之间，是以大型鸭嘴龙类为代表的晚白垩世恐龙化石重要产出地 (图3-1)。1964 年8 月，原中国地质部石油局综合研究队山东普查大队在诸莱盆地进行考察时，发现了恐龙化石。至上个世纪 80 年代末，原地质部、中科院古脊椎动物与古人类研究所及诸城市先后对诸城恐龙化石进行
25、科学发掘，出土十多具恐龙化石骨架。最近对这一地点的挖掘成果比前两次更令人振奋。在“龙骨涧”北面一条壕沟中，工作人员发掘出一条长300 多米、宽10 米，均深5 米，呈45 度斜坡分布的恐龙化石隆起带，已露出化石3000 多块。另一处与库沟村隶属同一乡镇的臧家庄化石发掘点，自3 月以来已出土恐龙化石2600多块，化石非常密集，呈多层、叠压、交叉分布状态，化石最多叠压7 层，场面壮观。恐龙化石进行科学发掘，出土十多具恐龙化石骨架，共采集到化石50吨，至少包含10个鸭嘴龙个体。到目前为止，诸城已发现恐龙化石区近二十余处，尤以吕标镇库沟恐龙化石保护区最为著名（陈树清，2001）。该保护区位于吕标镇库沟
26、村北岭，东西长约640米、南北宽240米，总面积5万平方米，而化石密集区在一条长约350米、宽约70米的东西向冲沟中，当地群众称之为“龙骨涧” （图3-3）。 恐龙涧图片 图 3-3 诸城恐龙化石发掘地的平面分布（蓝色为恐龙化石分布的村镇）（1） 鸟脚亚目中的鸭嘴龙化石 诸城市政府所辖区枳沟镇侯家屯、玉皇、薛家庄化石点，开发区拙村化石点，龙都街道焦家庄子、臧家庄、恐龙涧、谭家庄、西见屯化石点都有大量的鸭嘴龙化石，种类也比较齐全。臧家庄发现的最大鸭嘴龙股骨（172厘米42厘米），恐龙涧发掘的最大的鸭嘴龙荐部（120厘米90厘米）（图 3-4），由10个完整的荐椎组成，这些化石都发现于灰黑色岩层中
27、。从发掘出土的化石种类看，诸城发掘出的鸭嘴龙化石并不是一个属种，除出土了和巨大诸城龙、巨型山东龙相同属种的鸭嘴龙化石外，还有其他的鸭嘴龙新属种。（2） 甲龙亚目中的甲龙化石 2008年在龙都街道臧家庄出土了一些甲龙的甲片化石，因此可以证明诸城白垩纪时期也有甲龙出没。（3） 角龙亚目中的角龙化石 2008年6月龙都街道臧家庄出土了多块角龙化石，有完整的颈盾化石（103厘米36厘米）（图3-5）和两块甲龙头骨化石（103厘米52厘米），均发现于灰黄色岩层中。2009年4月库沟化石点发掘出了完整的小型角龙骨架化石，发现于灰绿色岩层中。诸城从比较原始的小型角龙到后期的大型角龙都有发现，目前诸城已经发现
28、3种类型的角龙化石。（4） 肿头龙亚目中的肿头龙化石 2008年10月在龙骨涧化石点出土了一组较为完整的肿头龙肋骨化石（51厘米20厘米）（图3-8），发现于灰绿色砂图3-4 鸭嘴龙荐椎（10排）图3-5 角龙颈盾砾岩层中。（5） 兽脚亚目中的食肉龙、暴龙和虚骨龙化石 2008年至今在龙都街道的臧家庄化石点、库沟和龙骨涧化石点都出土了食肉性恐龙化石，有骨骼、牙齿、牙床化石，发现于灰白色砂砾岩中（图3-6）；在库沟化石点还出土了暴龙的爪化石，发现于灰绿色岩层中；在枳沟的玉皇化石点还发掘出了虚骨龙的骨骼化石，发现于灰黄色砂砾岩中。图3-6 臧家庄霸王龙带牙牙床（6） 蜥脚亚目中的蜥脚类恐龙 200
29、8年6月在龙都街道臧家庄的化石点灰黄色砂砾岩中发现了蜥脚类恐龙椎体化石（图3-7）。2009年3月在石桥子镇张祝河湾灰色页岩中发现蜥脚类恐龙脚印化石。 图3-7 蜥脚类恐龙股骨 图3-8 肿头龙肋骨条 3.3 山东恐龙化石的出土层位3.3.1 山东莱阳盆地恐龙化石出土层位山东莱阳盆地系指山东省莱阳地区的中生代凹陷，位于胶东半岛中部北纬3640，东经12030- 1210。该区中生代地层油气，白垩纪地层颇为发育，化石丰富、门类繁多，一直是我国北方研究中生代陆相地层的经典地区。该区尽管产有丰富都恐龙化石，恐龙足迹化石都发现极少。在该区域内，王氏群的红土崖组底部和辛格庄组顶部过渡部位为鸭嘴龙化石集群
30、埋藏层位。（图3-9）特别的，在莱阳盆地里青山群下覆的莱阳群系发现有恐龙足迹化石（李日辉、张光威，2001）。莱阳群指不整合于远古宇、古生界或平行不整合于侏罗系之上，整合于青山群之下的一套河湖相沉积。根据岩性、旋回特征，在莱阳龙旺庄地区自下而上分为瓦屋夼组、林寺山组、止凤庄组、水南组、龙旺庄组、曲格庄组。时代为早白垩世。其中，该足迹化石产于龙旺庄组。该组为整合于水南组之上、曲格庄组之下的一套河湖相沉积。主要岩性为灰紫、灰绿、灰黄等杂色中细粒岩屑长石砂岩夹粉砂岩和砂砾岩。以粗一细互层、紫一绿相间为特征。下部以棕黄色、灰绿色页岩、粉砂岩为主, 上部以黄灰色、紫灰色厚层块状中细粒砂岩、粉砂岩及灰绿色
31、细砾粗砂岩为主。恐龙足迹（图3-10）产于上部的灰绿色细砾粗砂岩的下层面, 呈层底凸型保存（李双应、孟庆任等，2008）。 图3-10 莱阳恐龙足迹素描图 图3-9 莱阳棘鼻青岛恐龙发掘现场3.3.2 山东诸城盆地恐龙化石出土层位山东诸城盆地是一个由白垩纪地层构成的倾伏向斜的小盆地，境内的白垩纪地层可分为2 群 9 组：下统的青山群自下而上由后夼组、八亩地组、石前庄组、方戈庄组组成，以产出鹦鹉嘴龙为代表的化石群为特色；上统的王氏群由林家庄组、辛格庄组、红土崖组、金岗口组和胶州组组成，辛格庄组产出以巨型山东龙为代表的恐龙化石群，金刚口组产出以谭氏龙和青岛龙为代表的恐龙化石群。总的说来，诸城库沟一
32、带的地层是晚白垩世王氏群的地层，距今约八千万年左右。主要为一套灰紫色粉砂岩、砂岩和砂砾岩，夹有数层灰绿色、黄绿色、灰黑色砂岩和砂砾岩。砂岩中有河道沉积结构。砾石的成分将复杂，大小不一，分选性差。这套地层中无脊椎动物化石灰紫色粉砂岩、砂岩和砂砾岩，夹有数层灰绿色、黄绿色、灰黑色砂岩和砂砾岩十分稀少，偶见双壳类化石；脊椎动物化石主要是恐龙化石骨骼。砂岩中的恐龙化石骨骼十分丰富，密集产出，大小不一。根据地层的岩性和沉积特征，推测库沟一带的地层主要是一套辫状河流或者冲积扇沉积。诸城地区产巨型山东龙的红土崖组为砖红色砂岩、砾岩互层沉积, 中、上部发育玄武岩, A r 年龄73. 5 Ma。诸城地区产巨型山东龙的辛格庄组为冲洪积沉积环境，中下部为洪泛平原粉砂岩-细砂岩-灰质土加积序列，局部夹扇中辫状河砾岩和粗砂岩，中上部为冲积扇泥石流、辫状河和洪泛平原粉砂泥质砾岩、砂岩加积沉积序列（XingLida、JERALDD.Harris等，2010）。与冲积扇沉积体系相对
