古生物化石宝库

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[摘 要]山旺化石是一处古生物化石的宝库.最早记载于清康熙年间张新修《筒丸录》和民国《临朐续志》.2001年12月国土资源部批准为国家地质公园.本文对山旺的地貌、成因及生物种类进行了简要的描述和分析.

[关 键 词]山旺化石生物种类

[中图分类号]Q911.2[文献码]B[文章编号]1000-405X（2014）-1-292-2

山旺是一个位于临朐城东22公里的小山村,因盛产精美完好的古生物化石而蜚声海内外.1980年2月,国务院即已批准山旺为国家级自然重点保护区,面积1.2平方公里.1999年10月18日又被国土资源部、国家环保总局确定为国家地质遗迹保护区,2001年12月10日,国土资源部又将其批准为国家地质公园.“山旺”为何受到国家如此重视,还要从山旺化石的发现与研究说起.

1山旺化石的发现与研究

关于山旺化石的记载,始见于清康熙年间临朐贡生张新修所著《筒丸录》中,其文曰：“神龙易骨,必于土内,尧山曾出一具等头如牛,一角当顶等”.由此记载可以看出清初即被发现,但当时并不被人们所认识.民国《临朐续志》亦有记载,“灵山东南五里、俗传山麓溪边有特别产物,曰‘万卷书’等自地平面掘取极易,其质非土非石、平整洁白、层叠若纸,揭示内现黑色花纹,备虫、鸟、兽等花卉诸状态".古人从直观的角度描述了山旺古生物化石.山旺化石较正规的科学研究,始于1935年,这年春天,著名的古生物学家杨钟健教授奉派赴昌乐考察.杨钟健道访了齐鲁大学施寇特教授,详询山旺化石发现经过及产地情况.施教授介绍化石系产自临朐山旺村之东北1～1.5km处,保罗贝尔金于1900年12月曾在山旺村之北解家河采集到鱼和植物化石,杨钟健遂追索到临朐县城东山旺村.对山旺之行曾做如下描述：“出山旺村为一山脊至解家河岸边,见河西有页岩出,细审之,叶、花、昆虫、蝌蚪等化石甚多.更往西,有黄砂及页岩,内含玄武岩弹甚多,其中见有龟及哺乳动物化石碎块”.1936年6月,中国地质学会发表了杨钟健关于蛙、鱼化石的研究报告,杨钟健在论文中首创“山旺统”地层单位名称,为其后研究工作打下了基础.解放后,随着地质、矿产事业的快速发展,在山旺硅藻土矿的开采过程中发掘出土了很多珍贵的化石,山旺化石也越来越引起地质古生物学界的高度重视,不少中外专家穆名而来,调查研究.尤其是1978年秋,中国古生物学会山旺现场学术研讨会的召开,云集了当时地质古生物学界的顶尖学术专家和一些外国专家学者.这次会议是古生物学会在停止活动十余年之后的第一次,对山旺的研究工作起了极大的推动作用,上世纪八十年代以后,山旺盆地的研究工作硕果累累,短短十年,先后有50余篇（册）研究论文发表,论文涉及古生物学各个门类,还包括古地磁年代测定,古地震、古生态、古环境、火山岩诸多学科.

2山旺的地貌、化石成因与现在的自然环境

渤海湾南畔的昌潍平原南侧,昌乐与临朐交界处的地貌是一片丘陵低山,这里沟壑纵横,低矮的山包绵延起伏,这些山包构造特别,主要有玄武岩等组成,其形状与众不同,一般成馒头状,较为规则,这类山头即为火山喷发形成,绕山旺化石产地北边、东边就有数座,如“尧山”、“鹁鸽山”、“擦马山”、“灵山”等,这些“火山堆”附近的岩层和田地里多见“兰宝石”,著名的“昌乐蓝宝石”即产在这些火山岩石中.据来此考察的地质学家称这些山丘多形成于1800万年前的火山喷发.约在1800――1300万年前,山旺一带是盆地地形,并有湖泊、沼泽.形成山旺化石的湖泊地质学名称作“马耳湖”,所谓“马耳湖”指的是由火山喷发形成的,湖的内壁较陡峭而外壁较平缓的一种湖泊.由于这种湖泊构造特殊对形成化石较为有利.古老的地质地貌构造为山旺化石的形成提供了先决条件,而山旺湖泊中生长的数十种藻类的不断死亡沉积,为埋藏化石、形成“万卷石书”起到了致关重要的作用.随着硅藻的沉积,大量的动植物的遗体、遗骸被埋藏在硅藻土层中,由于沉积的硅藻有较好的隔氧作用,防止了这些动植物遗骸的迅速氧化分解,经过上千万年的地质作用,形成了今天的化石.正是由于大自然的神奇造化才为我们记录下了距今约1800万年,地质史上第三纪中中新世时期的众多的动植物种群的真实形貌.其精美完好的动物化石,有的甚至带有游动觅食、嬉戏的动作姿态.植物化石的花、叶等甚至保留了色彩,而昆虫的翅脉、动物的须毛都清晰可辩.现在的保护区周围绵延环列的山包,能叫上名来的就有鹁鸽山、杭山、大纪山、擦马山、灵山和苍山等.登上尧山之颠,俯瞰保护区,国家地质公园被群山拱卫,四季景色宜人,解家河如一条银带绕保护区东侧穿过,为这块古老而神奇的土地增添了几分灵气与生机.要深入了解山旺还需翻开“万卷石史”.

3化石宝库

千姿百态,精美完好的山旺化石,埋藏在被人们喻为“万卷书”的硅藻页岩中.近年来山旺化石管理所在山旺国家地质公园保护区的西北边,借前些年采矿遗留的矿坑,同中国科学院古脊椎动物研究所、等单位联合,经科学发掘,整理出了一段颇为壮观的半圆形的山旺硅藻土层剖面.剖面宽约百余米,深约20余米的.由剖面我们可以清晰的看到所谓的“万卷书”真是名不虚传,一层层的硅藻页岩或洁白如纸；或带黄白色、灰白色等,某些层位细观,就如书的侧面一样,用薄刀片沿岩层痕拨开,比一般纸张略厚,更为奇妙的是这些薄如纸张的页岩层内可见树叶、小鱼等.某些化石密集的层位,只要细心剥开,或树叶或小鱼,一般不会让你失望,不过“硅书怕风翻”,揭出的化石要经过加固干燥保护才能长期保存,若任其干燥会层层翘起,被风一吹即成粉末.如果在山旺作实地调查,会切身感受到大自然的神奇造化与鬼斧神工,令人惊叹不已.若大的剖面就象一本大书,里面不知“书写”了多少大自然的生物造化.而我们人类目前只是从“天书”中认识了一部分内容,要了解这部分内容就要走进山旺化石博物馆.山旺化石博物馆展出面积上千平方米,珍藏展品数万件.在陈列大厅里有形态各异、栩栩如生的各种动植物化石.山旺化石种类极其丰富,现已发现的就有十几个门类700余种.其中植物化石中的藻类化石就有近百种,裸子植物4种,被子植物160余种.植物化石绝大部分是以叶片的形式保存下来,也有果实种子的化石.在灰白色的硅藻土页岩上印着褐色的叶片,叶脉清晰,轮廓分明,如果不是亲眼看见,很难相信它在地层中埋藏了1800万年,倒真像是出自画家之手.植物的花能够保存为化石是极其罕见的,而在山旺却发现了花化石.这些植物化石构成了山旺地区繁茂的落叶和常绿阔叶林,把1800万年前的山旺地区装点的万紫千红,郁郁葱葱,当我们看到这些植物化石,仿佛来到了远古的山旺丛林.山旺的古森林植被在垂直分布上可以分为几层,最上层由一些高大乔木组成,如华枫香、栎、木兰等,山旺植物群的乔木可占整个植物群组成的87%左右,乔木之下是一些灌木.湖中生长着象眼子藻、金鱼藻等一类的水生植物.从整个群落面貌看,山旺植物群既有生于亚热带的属种,如木兰、冬青等,也有生活于温带的类别,如栎、核桃等,正是这繁茂的山旺古森林为其它动物的生存繁衍创造了极为有利的条件,提供了能量和食物来源,保持了山旺古生态系统的平衡.山旺植物群的现代近似种主要分布在亚洲,并多集中在我国长江流域一带,尤其是长江南岸的庐山、黄山、湖北省的神农架地区,这说明1800万年前的山旺地区,年平均气温比现在高,降雨量也比现在大,属温暖、湿润的亚热带气候.

动物一般粗略地分为脊椎和无脊椎两大类.在无脊椎动物化石中,山旺的主要代表是昆虫类,迄今已发现并已研究的昆虫化石计有12目84科221属400余种,此外尚有不少化石正在研究之中.其中膜翅目类占绝对优势,超声鞘翅目的步甲类也很丰富.看过山旺昆虫化石的观众都会惊叹他的完美,被他那展翅欲飞、栩栩如生的动态美所折服,因昆虫体壁很薄,极难形成化石,而山旺独特的埋藏条件,使这里的昆虫化石不仅数量多,而且保存完整,占我国已发现研究的昆虫化石的三分之二.山旺昆虫化石是怎样保存下来的呢?因为昆虫的体壁很薄,它们不像那些具有坚硬外壳的海生动物那样容易保存成化石,它们的本身大多十分柔软,容易腐烂,绝大多数是陆生生活,保存下来有两种可能：其一是昆虫在湖面上飞行或停落在湖中的植物上,死后落入湖中,被埋藏而形成化石,这种是原地埋藏；其二是在湖边不远的地方死亡后,经水流搬运到湖中沉积,这在古生物学上称为异地埋藏.从化石的保存来看,两种可能都有.从山旺昆虫化石的面貌分析,绝大多数种类与我国长江以南,特别是福建、广东一带的昆虫十分相似,个别种类目前仅生存于以上地区和印度等地的现代种.因此,在昆虫区系上山旺应隶属于东洋区,古山旺当时是亚热带、温带气候,不少新种与现代种类比较具有虫体大,较原始的特征,是研究昆虫演化的宝贵材料.

鱼、两栖、爬行、鸟和哺乳动物组成了山旺动物群中最引人注目的一部分.山旺的鱼化石具有显著的区域特征,是我国特有的鱼群组合.目前已研究的主要是鲤形目和鲈形目,仅鲤科就包括8属10种,其中大部分的种属已经绝灭了,少数种类至今200-300万年前已经进化接近现生鲤科鱼类的面貌.山旺的鱼化石最大的可达30厘米左右,十分完整,无论是脊椎还是棘刺都历历可数,特别是头骨保存的十分完好,对化石研究来说,头骨显的异常重要,因为头骨往往是鉴定的主要依据.山旺的鱼化石以10厘米左右的雅罗鱼最为丰富,小巧玲珑惹人喜爱.也有成群结队在水草中戏水游玩的鱼群,和大鱼吃小鱼的瞬间,即被掩埋的一幕.

两栖类动物经过了由水生到陆生两种生活方式.山旺的两栖类化石中,有体小灵巧的玄武娃、树蛙和雨蛙.目前,已鉴定的包括有尾类蝾螈科、无尾类锄足蟾科、蟾蜍科、蛙科、姬蛙科及树蛙科等10余个种的代表,无尾类中的锄足蟾化石的发现为研究锄足蟾类的进化发展提供了丰富的材料.此外,在山旺的无尾类化石中,还有大量的蝌蚪和正处在变态过程中的变态蛙化石发现,如带尾的蜻蛙等.山旺的两栖类化石保存之精美是无法用语言表达的.

山旺的爬行动物化石比较齐全,龟鳖类、鳄类、蛇类都有,特别是蛇化石保存的完整程度在世界上是不多见的.蛇和龟都属爬行动物纲,有谁会想到这些小东西竟与那长度超过30米的恐龙同属一个“家族”呢.诚然,那些巨大的恐龙已早于中新世3000万年的白垩纪末期就在地球上绝迹,没能进入山旺这座天然博物馆,但这一“家族”却派出了蛇、龟、鳖和鳄作为它们的代表.弓亚纲的龟、鳖目也是一“老牌”的爬行动物,它们

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古老的鳄类在山旺也有发现,它是1984年发现的唯一的一块鳄类标本―鲁钝吻鳄.山旺动物群的组合非常丰富,但爬行动物化石却相对稀少,仅有蛇、龟、鳖的材料见于研究,鳄类化石不仅丰富了山旺动物群,而且为研究鳄类在亚洲的早期历史提供了新的资料.

在发现的所有化石中,鸟类化石最珍贵.由于鸟类适应飞翔,骨骼中空,骨壁薄,它形成化石的机会要比其他脊椎动物少得多,特别是完整的骨架更难保存.山旺的硅藻土页岩轻薄细腻,恰好为鸟化石的形成提供了有利条件.1976年,山旺采矿工人发现了一具完好的鸟化石,在当时的国际古生物界引起了轰动,这件罕见的鸟化石其保存之完好,可与世界任何地方的鸟化石相媲美,为纪念这个产地,古生物学家把这件化石命名为“山旺山东鸟”.“山旺山东鸟”是我国第一次发现的完整鸟化石,他的发现填补了我国中新世鸟化石的空白.近年来山旺又陆续地发现了四种鸟化石和一些美丽的羽毛,成为我国发现鸟类化石比较丰富的产地之一.

哺乳动物以体披毛发,以乳汁哺乳后代为主要特征,是脊椎动物中最高等的一个门类,最原始的哺乳动物发生于距今2亿多年前的三叠纪晚期,但其真正繁盛时代则是在恐龙灭绝以后距今约7000万年至今的新生代时期.我国最早发现的中新世化石点是内蒙古通古尔产地,代表着晚中新世动物群.我国发现的第二个中新世化石产地便是山旺,它是中新世哺乳动物群的代表,也是我国独立研究的第一个中新世化石产地.走进山旺的哺乳类化石陈列长廊,你会被一件件保存较为完好的,或奔腾跳跃或昂首长啸或嬉戏打斗的动物化石所吸引,所震撼.其中有高大犀牛、互相追逐的柄杯鹿、三角原古鹿；奔跑的猪以及珍贵的东方祖熊等化石.“东方祖熊”化石是迄今世界上发现的此类化石中保存最完好的,因发现在世界的东方―中国,故名.它的发现对研究祖熊的起源和进化有着重要的作用.细近无角犀是山旺动物群中个体最大的一类动物,与现生犀牛差不多,所不同的是头上没有角,这些标本保存的都极为完整,就连皮毛和胃中食物都保存了下来,其中一件怀孕的犀牛化石,其腹部可清晰的看到未降生而成为化石的幼崽.三角原古鹿据考证与现生长颈鹿同祖,是早期长颈鹿的旁支.而最引人注目的是成群追逐嬉戏的柄杯鹿群,柄杯鹿的雄性都长着两个终生不落的角和上犬齿,雌性则既无角也无上犬齿.他们看上去三五成群相处和睦,有的孤独无伴,有的悠闲自得,有的狂奔突停,呈回首惊顾的姿态,极为有趣.使人不禁联想到遥远的1800万年前的山旺地区优美和谐的自然生态环境.

山旺这本地质“天书”为我们忠实记录并再现了1800万年前,一幕幕地质史上第三纪中中新世时期的自然生态画卷.通过对这些珍贵化石的研究,不仅对生物的进化、演变,探索古生物奥密具有重要价值,而且对研究古地理、古气候都具有重要的意义.