呂東風｜垣曲盆地地質背景與始新世哺乳動物群的新發現
作者簡介
呂東風，山西垣曲人，中國博物館學會會員，山西省考古學會會員，運城市虞舜文化研究會會員，縣八、九、十屆政協委員。2011年10月榮獲垣曲縣“專業技術拔尖人才”榮譽稱號，曾多次在《中國文物報》 《化石》《運城日報》《黃河晨報》報刊上發表過文章。編輯出版了《垣曲考古》、《垣曲古代研究》《世紀曙猿概覽》《呂輯書與垣曲文物考古》等著作。
垣曲盆地考古新發現
垣曲盆地為中條山脈中的古近紀(過去稱老第三紀)小型沉積盆地,面積約350平方公里。黃河橫貫,將盆地分為兩部分,北部隸屬山西省垣曲縣,南部古近紀地層僅在任村南的上河一帶才有出露,歸河南省澠池縣管轄。
垣曲盆地是在燕山運功末期形成的斷陷盆地,由于地處東秦嶺緯向構造帶北緣,來自南北方向擠壓的切應力造成的壓扭性斷裂,不僅控制了盆地的生成,也控制了盆地內部古近紀地層分布的態勢。其特殊的埋藏環境保存了當時的大量生物類群組合,包括腹足類、瓣鰓類、輪藻和介形蟲等化石。
總的看來,孫家灣斷層(北部)和澗口斷層(南部)分別封閉了盆地的南、北兩緣;聳立于西部的古生代巖層形成的群山鎖住了盆地的西界。在盆地內部,王茅-譚家一線以北的地區,由于中更新統黃土的大面積覆蓋,地表未見古近紀地層出露;在該線以南,沉水之西的地區,古近紀地層出露良好,主要沿亳清河、板澗河及黃河北岸分布,并被柳溝、解村、關家嶺等三條大致呈東西向延伸的壓扭性斷層切割,形成彼此錯位的四大條塊。在每一條塊中,地層多呈單斜產出,傾向一般為南東120°-155°,傾角在16°-30°之間,底部均以角度不整合覆蓋在古生代地層或侏羅-白堊紀閃長玢巖之上。僅在胡村等地,地層傾向北東或北西方向。此外,在河堤附近,由于澗口斷裂向西擠壓,古近紀地層發生局部褶曲,形成軸向南北的河堤向斜。著名的垣曲盆地晚始新世哺乳動物群化石,即主要產于該向斜兩翼的巖層中,在四大條塊中,除河堤-任村條塊僅見古近紀地層的底部及下部的部分層序外,其它條塊所見層序都較為齊全,尤以峪里一寨里條塊古近紀地層出露較好,王茅-白水條塊,以古近紀地層的上部及頂部層序發育較全。
斯氏黃河猴
時代:中始新世沙拉木倫期
采集地點:古城寨里土橋溝
A-c.左下支片段:A.上面視,B頰側視C舌側視
垣曲盆地古生物群,是中國古近紀地層和哺乳類動物研究的發祥地。自1916年瑞典科學家安特生于此地發現了中國第一塊始新世哺乳動物—黃河猴化石開始,對這里的考證一直沒有停止過。寨里粗齒犬、沙拉木倫始巨犀、石炭獸為哺乳動物的典型代表。伴隨發現的還有介形類、中國中華扁卷螺、多屬種腹足類等無脊椎動物化石。含化石地層也是中國首次發現的始新世淡水湖相沉積。
垣曲盆地所產的化石相當豐富。師丹斯基楊鐘健、周明鎮和徐余煊等對脊椎動物化石,宋之琛對孢粉組合都有過詳細的研究,并對垣曲群含化石巖層的時代問題也作了詳細的討論。發現的腹足類化石的新資料,是確定垣曲群上部的時代屬于始新世(為晚始新世)的重要佐證。
道森先炭獸冠面(楊明婉繪)
時代:晚始新世晚期
采集地點:古城寨里土橋溝
早期的研究多由國外專家進行,20世紀30年代,我國古脊椎動物專家楊鐘健、李悅言對垣曲盆地寨里附近、金籠山廟、上河、宋家灣、前坪、胡村、西坡等地進行了考察,多次多處發現始新世哺乳動物化石,1937年在中國地質學會志第17卷3-4期上發表了“山西垣曲第三紀初期(現稱為古近紀)脊椎動物群”,文中記述了5目9科14種化石。
此后我國古生物學家又開展了一系列的研究工作。20世紀80年代至90年代期間,中外古生物學家、地質學家先后發現了先炭獸(被命名為道森先炭獸)、倉鼠類化石,為世界科學家們在這片盆地上的合作研究奠定了堅實的基礎。更多的重要化石逐漸被發現,河南澠池與垣曲河堤寨里發現的小型哺乳動物化石,經過采集、篩選,增加了許多新屬種,化石非常豐富;在王茅鎮郭家村火石坡發現的十幾件保存較好的牙床及幾十個單個牙齒,有嚙齒類、兔形類(如李氏戈壁兔)、食肉類奇蹄類、偶蹄類和靈長類六個目的哺乳動物,這些化石出土的地方的地質面貌比盆地內其他地點所發現的同類化石更為原始:尤其是發現的犀貘一新種—童氏犀貘,揭示了在垣曲盆地有中始新世中期地層存在,預示著有較早時代沉積的可能性,同時對以往在中國境內發現的犀貘化石也提供了新的佐證 。
泰氏黃河跗猴
時代:中始新世沙拉木倫期
采集地點:王茅柳溝溝口
A-C左下頜支片段
A.上面視B內側視
C外側視
在南堡頭化石點發現的是一個以小型哺乳動物為主的化石點,經過多次篩選,篩選出百余枚單個牙齒,包括有嚙齒類的梳趾鼠類和始鼠類、食蟲類以及靈長類。這個點處于盆地古近紀地層的頂部層位,發現的化石時代比較新,屬于晚始新世烏蘭戈楚期。其梳趾鼠比在河堤組上段寨里地點發現的同類屬種顯得進步,始鼠結構也較寨里化石復雜,靈長類化石為新屬新種,比在河堤組下段任村地點發現的同類動物要進步得多。烏蘭戈楚期化石以往在垣曲盆地僅在白水村附近發現過一種最早被定為胡氏矮齒獸的物種,在南堡頭發現的化石是烏蘭戈楚期化石在垣曲盆地的一次大的突破。
童氏犀貘(新種)的上骨
時代:晚中始新世沙拉木倫期
采集地點:王茅家村火石坡
A左上齒 B右上頰齒
王茅鎮柳溝發現的泰氏黃河跗猴是一種小型靈長類,與現生跗猴大小相近,下犬齒很大,齒根粗壯,傾斜。齒根明顯分開,下原尖高而尖,其遠中頰側壁形成明顯的棱,下前脊發達,下后尖較大,下臼齒齒冠相對較低,頰舌向相對較窄。
周氏任村猴
時代:中始新世
采集地點:澠池上河村
A-C.左下頜支片段:A.冠面視,B舌側視C頰側視
炭獸科化石在我國有過多次發現。但材料多為單個牙齒整排齒列者甚少。在古城寨里土橋溝發現的炭獸科化石,是迄今為止我國發現的最完整的一塊炭獸類化石。它屬于先炭獸屬的一個新種。這塊化石標本雖為一老年個體確保留了乳齒的齒槽,這反映了它非常特殊的牙齒替換方式,這種牙齒替換方式在哺乳動物中是罕見的 。
通過近幾年的調查發掘,垣曲盆地始新世哺乳動物類化石共發現11目約30科近80種。發現的化石與中始新世晚期伊爾丁曼哈動物群和盧氏動物群相比,出現了一些相關但都較進步的種類;與早漸新世阿爾丁鄂博動物群相比,后者出現的是一些更進步的種類;與晚始新世沙拉木倫動物群相比,相同的有三種,在性質上分別接近于沙拉木倫動物群,某些在個體大小和特征上略有差別,該層位中發現的為相對原始的種類。
靈長類動物化石在世界上都是屈指可數,它與我們人類有著特殊的關系,尤其是始新世的靈長類化石,以往僅有河南任村發現的周氏任村猴和寨里村發現的斯氏黃河猴兩個地點,現在靈長類化石已經在6處地點發現了9個物種。在一個小型盆地中發現如此多的始新世靈長類化石地點和屬種,這不僅在中國是第一次,而且在世界上也是罕見的。
曙猿先在江蘇溧陽(中華曙猿),后在山西垣曲(世紀曙猿)的4000多萬年前的地層中發現,化石保存較完整。曙猿是一種小型的靈長動物,與現生的眼鏡猴大小相近。下頜骨每一側有兩顆下門齒,下門齒垂直植人齒槽,下犬齒比較大,也是垂直植人齒槽,每一側有三顆下前臼齒和三顆下臼齒。下頜骨前緣比較陡直,推測曙猿有較短的吻部。下頜骨的后端呈弧形。這些特征在現生的和化石的類人猿中都能見到,但在低等靈長類中是缺少的。經初步研究將其歸入類人猿類,認為是類人猿的根基類型。與埃及法尤姆的3000多萬年前的類人猿相比,其頰齒結構比較原始,更接近于眼鏡猴和與其相關的始鏡猴類因而推論,類人猿可能和眼鏡猴以及已絕滅的始鏡猴有著密切的親緣關系。垣曲盆地生物群世紀曙猿的發現,為中華曙猿歸屬于類人猿類的結論,提供了直接證據,被國際古生物學界稱為“20世紀末古生物學上極為重大的發現”。新發現的證據表明,曙猿是一個十分原始的靈長類家系成員,這個家系延續到今天成員有猴類、猿類和人類。
世紀曙猿化石的發現讓這一學科的科學家們興奮不已,多次來垣曲調查發掘,又找到了世紀曙猿的一些跗骨化石。
通過對曙猿跗骨的最新研究發現,化石已經反映出猴類、猿類以及人類的共同祖先演化的早期特征。這種結構復雜的跗骨化石具有“鑲嵌進化”的形態,既有高級靈長類特征,又具有部分原始的低級靈長類的特征。
在垣曲盆地還陸續發現了其他始新世靈長類化石—克氏假猿、道森曙猿、學詩假猿,等等。最新的研究揭示,曙猿科是一小型的已滅絕的簡鼻猴類靈長類動物,與類人猿冠群的親緣關系比齣猴和跗猴類與類人猿冠群的關系更近 。
到目前為止,中外科學家通過對在山西垣曲發現的多種曙猿科物種化石以及江蘇溧陽發現的“中華曙猿”化石的綜合研究,進一步證實了“曙猿是人類遠祖”的觀點。
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THE
END
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