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1831个恐龙足印留下的谜团  图/文  赵亚辉

(2009-06-10 07:30:19)
标签:

足印

蜥脚类

恐龙

化石

李大庆

刘家峡

杂谈

分类: 世界各地
 在黄河上游盐锅峡库区北岸的山坡上,我国科学家发现了一处世界罕见的恐龙足印化石群——

1831个恐龙足印留下的谜团

赵亚辉  图/文

(人民日报2008年2月21日14版科技视野刊发)

  • 从发现2个到出土1831个
  • 规模之大、保存之好世界罕见
  • 世界最大牙齿和国内最胖恐龙
  • 恐龙足印的形成条件十分苛刻
  • 附近一定还有更多恐龙足印 


 


从这些密集而多样的足印化石看来,这里曾是恐龙频繁活动的地带 

    在我重走中国西北角的路途中,在甘肃永靖县黄河上游盐锅峡库区北岸的山坡上,探访了一处世界罕见的恐龙足印化石群。
    恐龙足印化石是恐龙在行走过程中留下的有一定方向性的遗迹化石。遗迹化石和实体化石之间最本质的区别在于:前者是活着的恐龙在生活过程中保留的遗迹;后者是被保留下来的恐龙身体的一部分。
    “经过多年的发掘和研究,我们目前已揭露出2000平方米的面积,产出150组共1831枚包括蜥脚类、兽脚类和鸟脚类在内的十类恐龙足印以及翼龙、鸟类足迹。”甘肃省地矿局古生物研究开发中心的李大庆教授告诉记者,“这里的足印分布密集度之高,清晰度之高,立体感之强,足印之大,为国内外所罕见,具有重大的科学意义。”
    “这些足印的历史距今大约已经1亿年了”,它们是如何形成的?究竟意味着什么?具有怎样的科学价值?又是怎样被发现的?……带着这些疑问,记者采访了有关专家和足印的发现者。
 

 

从发现2个到出土1831个 

 

 


 
以上两张图片为1999年发现及发掘这一大片恐龙足印化石时所摄 

    “科学上的重要发现都是建立在前人发现和科研成果基础之上的,地质学更是如此。”这些恐龙脚印的发现者李大庆教授说,早在1947年5月,被誉为“中国石油之父”的孙健初先生在兰州海石湾地区进行石油地质调查时,在马家户沟首次发现后来被命名为马门溪龙的蜥脚类恐龙化石和鳄类化石,这是首次在该地区发现的恐龙骨骼化石。
    此后的1948年、1955年1956年,地质和古生物工作者又先后来到这里,采集到了蜥脚类、剑龙类等恐龙骨骼化石。1962年,兰州大学谷祖刚教授带领学生在海石湾地区实习时采集到了4块恐龙足印化石,可惜标本后来遗失了,这是首次在兰州—民和地区发现的恐龙足印化石。1998年,中国地质大学(武汉)李长安副教授等在该地区进行1:5万红古城幅和新寺乡幅区域地质调查时,在兰州市红古区的白垩纪地层中发现了8只排成一排的三趾型恐龙足印。这些发现为后来的重大发现做了重要的铺垫。
    1999年7月初,由李大庆领导的科研小组,在永靖县盐锅峡地区开展白垩纪生物地层调研工作。经过近两个月的野外地质调查,至8月底,在这一地区多处发现恐龙足印、古植物、节肢动物和虫迹化石。
    在当地居民称为老虎口的地方,科考队员们在荒山秃岭之上转悠的时候发现了2个恐龙足印。这里原为山坡上的一条小冲沟,最初发现时只是在被冲出的一小块青灰色含泥质砂岩层面上露出的两个三趾型兽脚类足印,步幅为1米,其中一个足印已经基本被风化。
    经过对足印产地的岩石性质和古地理环境分析,李大庆决定在这里进行初步挖掘。于是沿着这组足印的前进方向(上坡方向)追索挖掘,先后出现了相交的另一组兽脚类足印和一组小型蜥脚类足印。
    不久,就了后足长118厘米,宽90厘米的接近世界最大(此前已知世界最大的足印是发现于韩国庆尚南道海边的长120厘米,宽64厘米的腕龙足印)的巨型蜥脚类足印,同时还发现了粪迹和尾部支撑痕迹。继续挖掘至6月下旬,新出现的巨型足印已经成行出现,并清楚地显示出继续沿伸的方向。
    此时,科考人员已经意识到这里可能会成为一处重要的古生物地质遗迹,在有关部门的支持下,2000年9月下旬,挖掘工作取得了突破性进展。在最早发现的巨型蜥脚类足印靠山体方向和斜下方(下坡方向)出现了三组巨型蜥脚类足印。
    2001年3月,由国土资源部、中科院古脊椎动物与古人类研究所等单位组成的考察团对这里进行了实地考察,认为这是一处世界罕见的、具有重大科学意义的恐龙遗迹化石产地。其足印类别和属种之多,保存之清晰完好,堪称世界之最,具有重大的保护和科研价值。
    在此之后,又陆续揭露出2号点、4号点和6号点恐龙足迹群,经过科考人员的艰苦努力,至今已累计揭露面积2000平方米,产出150组,1831枚包括蜥脚类、兽脚类和鸟脚类在内的10类恐龙足印以及翼龙、鸟类足迹。

 

规模之大、保存之好世界罕见

 


 这些恐龙足印化石发现于早白垩世晚期的紫红色河湖相细砂岩中,保存得十分完好

  

 这个足印化石保存得很完整和清晰,立体感强 

    我国古脊椎动物与古人类研究专家赵喜进教授认为,这些恐龙足化石群地质遗迹保存完好,清晰度高,立体感强,为国内外罕见;足印分布密集度之高,为国内外所独有。
    绝大多数产地的恐龙足印化石都是经自然作用而暴露于地表的,足印往往遭到一定程度的破坏,而永靖恐龙足印化石群完全是经过人工仔细揭露出来,保存得十分完整和清晰,立体感强;同时,在同一岩层层面上还保存有恐龙卧迹、尾部拖痕及粪迹,构成了足印、卧迹和粪迹共存的场面,因而非常独特。
    经专家考证确认,这里恐龙足印化石群至少包括两类巨型蜥脚类、两类兽脚类,一类似鸟龙类、一类翼龙类、一类虚骨类和其他形态独特、尚未归属的足印,代表至少10个属种。这些足印是生活在距今l亿年前的早白垩纪时代的恐龙所留,属种数量之多和分布密集程度之高,为国内外所独有,从现有发现已经显示,进一步揭露将会出现更多数量和新的类型;而在同一地点出现如此多样的食植物类和食肉类恐龙足印,在国内尚属首次,在世界上也极为罕见。
    2002年4月,世界著名恐龙足迹专家、美国克罗拉多大学古生物博物馆馆长马丁?罗克里教授在这里实地考时,在1号化石点上新识别出13只翼龙后足足迹,行迹总长为5米,并在1号点和6号点上发现有鸟脚类和蜥脚类恐龙足印,填补了国内没有翼龙足印和鸟脚类与蜥脚类恐龙足印共生的空白。
    “翼龙的足印十分珍贵,因为它是飞翔的恐龙,全世界只发现了5处足印。”李大庆说,“中国永靖是第5处发现的,也是最完整、保存最好的一处,行迹最长,有25步之多,能够反映翼龙的运动姿态。”李大庆介绍说,有些翼龙如知更鸟般大小,甚至更小;有些翼龙则有小型飞机那么大。有些翼龙长有强健的肌肉,可以展翅飞翔,有些只能借助气流滑翔。而在永靖刘家峡发现的翼龙属于较小的类型,据分析它展翼后宽2米,形体似秃鹫大小。

 

世界最大牙齿和国内最胖恐龙

 

   

甘肃刘家峡附近发现的黄河巨龙骨架 

 

兰州巨齿龙——目前发现的世界上牙齿最大的植食性恐龙(在距刘家峡恐龙足印群数十公里处发掘出)

 

兰州巨齿龙的头骨 


 世界上最大的恐龙牙齿——兰州巨齿龙牙齿(单个牙齿最大可达7.5厘米宽、14厘米长,是世界上已知植食性恐龙中最大的) 

    永靖恐龙足印化石群的特别之处,还在于在其附近发现了两种特别的恐龙骨骼化石:世界最大牙齿恐龙——“兰州龙”和国内最胖的恐龙——“刘家峡黄河巨龙”。
    在距永靖恐龙足印群数十公里处的同时代地层分布中,科研人员发现了较为完整的恐龙尾椎化石,包括下颌骨、颈椎、脊椎、肋骨、尾椎、坐骨、耻骨等103块化石,被命名为“兰州龙”。经中国科学院鉴定是目前世界上最大牙齿的植食性恐龙,也是新发现的新属新种恐龙,它代表了鸟脚类恐龙进化中四足行走的笨重的一个新的类型,填补了恐龙学研究中的一项空白。
    在不远的刘家峡水库附近,科研人员又发现了另一种特别的化石——黄河巨龙。2002年开始发掘,前后历时3年,到2006年的研究成果显示:黄河巨龙以其臀部宽大和前肢较长为特征,是国内已知最“胖”的恐龙。黄河巨龙长约20米,荐椎(臀部骨骼的中间部分)不足半米高,却宽达110厘米,123厘米长的肩胛骨最宽处可以达到83厘米,而国内以前发现的最大恐龙——马门溪龙最长可达30余米,但是身材细长,推测其体重不及新发现的黄河巨龙。
    李大庆介绍说,黄河巨龙属于原始的巨龙型蜥脚类恐龙,其时代为白垩纪早期,而巨龙型蜥脚类是最成功的一类蜥脚类,它取代了繁盛一时的侏罗纪的各类蜥脚类,如马门溪龙类和梁龙类等,主导了白垩纪。刘家峡黄河巨龙的发现为亚洲早白垩纪巨龙型蜥脚类恐龙再添新成员,对研究巨龙型蜥脚类的起源和早期进化具有重要的意义。
    “以这个足印群为线索,我们在周围找到了一个世人未知的恐龙动物群”,李大庆说:“这为进一步研究恐龙的类别和研究足印遗迹与造迹生物之间的关系提供了重要线索。”

 

恐龙足印的形成条件十分苛刻

 

 
 恐龙足印化石形成的过程  

     这些恐龙足印是如何形成呢?据专家介绍,其形成条件十分苛刻,因而是珍贵的自然遗迹。
    据地质工作者对刘家峡恐龙足印化石的推断,当时这里曾是一个暖热潮湿、多水滨湖相结合的古构造盆地。枯水期的湖泊沙滩外露并处于半潮湿状态,庞大的恐龙家族成员们爬出湖泊,经过沙滩向岸上走去,沿山爬行,松软的沙滩上就留下了它们的足印,越往岸上足印越清楚。以后沙滩进一步脱水、干燥,在足印的表面形成一层硬壳,等到丰水季节,水位上涨,迅速淹没了这片沙滩,湖水带来的泥沙覆盖了足印,经过复杂漫长的成岩作用后形成足印化石。再后来,沉积物被剥离显现出原始的足印及其填充物。
    足印化石从其产生到被固化的条件十分苛刻,如果恐龙从很干燥的地面上走过,则踩不出明显的足印,如果从很稀湿的、含水分过多的泥或沙地上走过,虽易踩出足印,但在抬脚时因难于定型而极易消失,只有在泥砂地面湿度适中时,足印才能清楚地留下来;且已形成的足印还要在短时间内被迅速埋藏,以免被自然力所破坏。这一系列条件表明了恐龙足印化石形成的或然性和珍贵性。
    大多数产地的恐龙足印化石都是经自然风化作用而暴露于地表的,足印往往遭到一定程度的破坏,而永靖恐龙足印群完全是经人工仔细揭露出来的,因而保存得十分完整和清晰,立体感强。同时,在同一岩层层面上还保存有恐龙尾部拖痕及粪迹等,构成了足印、拖痕和粪迹共存的场面,因而非常独特。
    专家认为,这些恐龙足印化石具有重大的科学研究意义:第一,它们可以为恐龙解剖学提供补充信息。例如,通过足印化石证实了兽脚类恐龙的脚具有抓握功能,这种结构后来被鸟儿继承了下来。第二,足印化石是恐龙生活习性的重要暗示,常常提供从骨骼和牙齿研究无法获得的线索,例如,恐龙是群居或独居的。第三,像足印一类的遗迹不可能从一个环境被搬运到另一个环境:它们能正确地指示在什么样的环境生活什么样的恐龙。第四,足印化石包含有恐龙生活习性方面的丰富的信息,它们有时可以被直截了当的解释,就像猎人可以根据脚印确定猎物的行踪一样。在有的情况下,可以根据足印判断一只恐龙的行为是否正常、是否在忙于追逐猎物或游戏。足印也为确定恐龙一般的外貌、身体的大小和重量提供了线索,而恐龙足印的测量可以被用来确定恐龙的步距和速度。每一种重要恐龙的平均和最小速度都已被计算出来,对一具骨架或行迹所代表的恐龙的速度和步距进行预测也是有可能的。第五,该足印群的发现对于研究该地区白垩纪脊椎动物群的面貌、行为习性以及古地理、古气候也具有重要意义。

 

附近一定还有更多恐龙足印

 

  
 正在修建中的甘肃刘家峡恐龙国家地质公园大门

  
 刘家峡恐龙国家地质公园附近的早白垩纪地层剖面 

 
 这些足印化石排列得比较整齐,而且深度相近


 这里曾是恐龙频繁活动地带,各种脚印重叠在一起

     李大庆告诉记者,根据发掘的情况判断,附近一定还有更多恐龙足印。
    事实上,除了已经建立了保护棚的1号点,甘肃省地矿局古生物研究开发中心又在附近地域揭露出了4个点,但是因为保存很困难,所以又用黄土把它们盖住了。
    “其中一个点虽然盖了黄土,但是一场暴雨还把土冲开了,我们又赶进用塑料布盖上。”李大庆说:“在保护上的确有些困难,存在一些问题。用保护棚是一种很好的保护方法,但是很费钱,资金上很不够。”
    “这些年我们还是做了很多事。”李大庆说,足印群发现后,甘肃省地矿局古生物研究开发中心与永靖县人民政府积极配合,对这里进行了应急保护工作,包括修筑护坡、排水沟、围栏和修建钢架结构封闭式大棚等。同时,进行了申报省级自然保护区和国家地质公园的工作。2001年12月,这里被国土资源部批建为国家地质公园。
    “虽然已经进行了5年的保护和开发,但是这里后续的工作还是举步维艰。”刘家峡恐龙国家地质公园管理局局长孔得来说,一个非常突出的现实问题是,这里的交通实在太困难。由于地处盐锅峡水库北岸,这里交通十分不便,公路至今未通,目前还只能走水路,也比较危险。2006年8月,全长23公里公路终于开工建设,但是因为资金不到位,工程进度十分缓慢。
    让孔得来特别担心的是,地质公园内的2、4、6号点的大量恐龙足印遗迹在揭露后只能用砂土填埋方式进行保护,使这一珍贵自然遗迹仍然面临着风化、侵蚀和黄土塌方掩埋等多种威胁,而一些自然裸露在外的其它古生物、节肢动物和虫迹化石,至今仍遭受着风吹日晒、雨淋雪蚀,风化十分严重。
   在挖掘研究方面,专家们推测,附近还可会有不少有价值的足印化石有待发掘。遗迹1号点400余平方米的范围内,10组足印中有6组是非常清晰连续的,足印的布局表明,当时恐龙主要是沿湖岸或由水边向陆地方向行走。这些足印很可能是一大群食植类恐龙在觅食或饮水过程中留下的,当时周围还环伺或尾随有食肉类恐龙。从目前保存足印的行走方向看,既有向山上的,也有向山下的,通过继续挖掘,肯定会有新的发现。但是由于保护和经费等原因,进一步的发掘只能停留在计划中。
    李大庆和孔得来都热切地希望,随着地质公园的开发建设,这一世界罕见的恐龙足印群古生物地质遗迹能够得到妥善的保护,并在此基础上得到合理的开发利用。

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