(呼伦贝尔兴安鸟王旭日供图)
大兴安岭位于我国高纬度地区,其地质特征和地质历史尚有很多未解之谜。近期有众多白垩纪早期热河生物群化石的新发现:典型的东方叶肢介-三尾拟蜉蝣-戴氏狼鳍鱼化石组合、额尔古纳蚌、古鳕鱼类、鲟形目、中华弓鳍鱼、狼鳍鱼、蛙类、蝾螈及鸟类等等,为我国东北地区的古生物学研究提供了丰富的化石证据。
大兴安岭位于内蒙古自治区东北部和黑龙江省西北部,是我国森林覆盖面积 的林区。大兴安岭由一系列的山岭和方向不同、规模不等的山垄、山梁以及高山台地组成,山系总体呈北北东向延展,东坡陡、西坡缓,南北全长多千米,宽~千米,平均海拔~米, 峰米,分隔了西侧的蒙古高原和东侧的松辽平原。
大兴安岭山脉的主体是由中生代侏罗纪的花岗岩和中侏罗世至早白垩世的火山岩组成,还有少量的三叠纪和侏罗纪河、湖环境下形成的沉积岩。一般将大兴安岭以北纬47°线(大约是阿尔山-乌兰浩特-白城一线)分为南北两部分,也有分为南、中和北三部分的做法。
(东北亚地区地理地貌特征)
这里分布广泛的晚中生代火山-沉积地层被命名为“兴安岭群”,其中的早白垩世地层中含有典型的热河生物群化石。在有些盆地的兴安岭群之上,覆盖着含煤的“扎赉诺尔群”或“霍林河群”。新近纪东北地区准平原化之后,受喜马拉雅期构造运动的影响发生了北东-南西向的断裂活动,并沿着断裂喷出大量玄武岩。在大兴安岭中部的哈拉哈河上游、绰尔河中游及其支流,共有44座在第四纪喷发形成的火山锥。
热河生物群的地理位置和生物组成
热河生物群是一个生活于距今1.33亿~1.1亿年的早白垩世中期,分布在东亚地区的陆地环境生物群。广义的热河生物群分布区域很广,包括了中国北方大部分地区、蒙古国、哈萨克斯坦、俄罗斯西伯利亚以及日本和朝鲜半岛地区;狭义的范围则是指中国冀北-辽西-内蒙古东南部(即燕辽地区)等热河生物群的核心分布地区。
生物群的组成包括无脊椎动物的腹足类、双壳类、甲壳类、蛛形类和昆虫,脊椎动物的鱼类、两栖类、龟鳖类、离龙类、有鳞类、翼龙、恐龙、鸟类和哺乳动物,还包括苔藓、蕨类、裸子植物、被子植物等植物。由于热河生物群具有丰富的化石类型和精美的保存质量,再加上独特的火山-构造地质背景,为研究鸟类、真兽类哺乳动物和被子植物的起源打开了一扇重要的窗口。
燕辽地区是热河生物群分布的核心区域和辐射中心,专家们对相关的古生物学、地层学及区域构造等领域已经进行了深入的研究。我国的大兴安岭地区和相邻的俄罗斯外贝加尔地区是广义的热河生物群分布的北部区,与热河生物群其他分布区相比,北部区的生物群组成和地质背景与核心区的更为相似,尤其是产出了热河生物群的典型分子EEL组合,即东方叶肢介-三尾拟蜉蝣-戴氏狼鳍鱼(Eosestheria-Ephemeropsistrisetalis-Lycopteradavidi)组合。
近年的研究新进展
因为被森林和草地覆盖,晚中生代地层在大兴安岭地区出露并不好,加之交通不便利等因素,导致专家开展古生物学研究非常困难。很多热河生物群化石的记录都是20世纪50~80年代区域地质调查过程中获得的有限资料,主要是一些昆虫、叶肢介和狼鳍鱼等化石,大多没有经过系统的古生物学研究和描述。
自年以来,研究者们陆续在大兴安岭地区开展了古生物化石的调查和研究,发现了一些新的化石产地和类型。例如,在大兴安岭最北部的漠河盆地发现了热河生物群鱼类的代表类群——中华弓鳍鱼和燕鲟;在内蒙古莫里达瓦发现了丰富的四足动物化石,包括两栖动物化石(无尾类和有尾类)、一些爬行动物(龟类、蜥蜴和恐龙)以及一些鸟类(反鸟类和今鸟类);还有许多植物和一种蜘蛛化石也已经被鉴定和描述。这些发现极大地丰富了大兴安岭地区热河生物群化石的多样性组成。
下面,本文将会对大兴安岭地区关于热河生物群化石的研究进展进行介绍,重点是一些具有代表性的化石类群。
无脊椎动物化石
热河生物群EEL组合中的东方叶肢介属于节肢动物门甲壳纲,具有几丁质双壳瓣,多呈宽卵形或椭圆形,壳面饰有同心环状条纹,还叠加了线脊状和网格状的纹饰。东方叶肢介是叶肢介演化历史上个体 、数量最多、分布范围很广的一类属群,是我国东北和邻近地区早白垩世地层划分和对比研究的重要依据之一。
(大兴安岭北部阿荣旗那克塔产出的EEL
化石组合:AB戴氏狼鳍鱼;
C东方叶肢介;D东方叶肢介外壳
生长带上的纹饰;E三尾拟蜉蝣)
属于昆虫纲的三尾拟蜉蝣也是EEL组合中的一员,头大、三对足细长、腹节具有游泳用的鳃,尾部有3根细长的尾须是它们显著的特点。三尾拟蜉蝣是水生昆虫的典型代表,生活在较清澈的水中,化石所见大部分都是稚虫状态,稚虫的体形也比较大。
莫力达瓦鸽子山化石点产出了一种新的蜘蛛化石,特征为头胸部近圆形,宽大于长,前部左右两侧向前突出,呈钝的锐角形,螯爪细长,弯曲呈新月状。它属于狩猎型蜘蛛的逍遥蛛科,化石发现者将其命名为兴安岭白垩逍遥蛛(Cretadromuskhinganensis)。
(兴安岭白垩逍遥蛛王旭日供图)
软体动物门双壳纲额尔古纳蚌(Arguniella)是热河生物群的重要组成之一,这种化石最早发现并命名于额尔古纳河西岸火山岩地层中的湖相沉积夹层中。它的个体形态为卵形至近长方形,壳体膨凸、壳壁较厚,表面具有同心状纹饰。在额尔古纳市的上库力村,早白垩世火山淤泥沉积中埋藏有大量的额尔古纳蚌化石,与之伴生的还有水生植物长鞘似木贼(Equisetiteslongevaginatus)。
(额尔古纳蚌)
鱼类化石
大兴安岭地区的早白垩世鱼化石,主要包括软骨硬鳞鱼类的鲟形目和古鳕鱼目、全骨鱼类的弓鳍鱼目以及属于早期真骨鱼的骨舌鱼类。古鳕鱼类的一般特征是体表覆盖斜方形硬鳞,口中有锥形锐齿,有一个背鳍,后部还有歪型(尾鳍上下叶不对称,上叶较大,尾椎骨末端上翘伸入上叶)。在黑龙江省齐齐哈尔市甘南下白垩统龙江组产出体形较长的古鳕鱼类,研究者将其命名为东北白垩鳕(Cretoleoisdongbeiensis)。
(东北白垩鳕王旭日供图)
大兴安岭地区现在发现的鲟形目只有少量化石材料,均属于北票鲟科,包括北票鲟属(Peipiaosteus)和燕鲟属(Yanosteus)。北票鲟的外骨骼(即鳞片)退化,体表几乎裸露无鳞,有圆钝的吻突,同时具有歪型尾(尾鳍上下叶不对称,上叶较大,尾椎骨末端上翘伸入上叶)。其产地为满洲里南部和莫力达瓦鸽子山,相邻的俄罗斯外贝加尔和蒙古国东戈壁产出的列鳍鲟也属于北票鲟科,并且和丰宁北票鲟特征比较类似。燕鲟属具有伸长的背鳍,化石以往仅见于燕辽地区,但近些年来,在大兴安岭最北部塔河县二十三站地区的下白垩统伊列克得组中发现了属于燕鲟的尾鳍和胸鳍化石。
(A燕鲟的胸鳍;B燕鲟的尾鳍;
C燕鲟尾部的尾上叶背棘鳞
标尺为1厘米)
弓鳍鱼目中华弓鳍鱼科的标志特征为头骨颅顶部的顶骨愈合成为一块。该科在早白垩世广泛分布于亚洲东部,其中的中华弓鳍鱼属(Sinamia)是热河脊椎动物群属级分类单元中地理分布范围最广阔的。有少量的中华弓鳍鱼化石发现于塔河县二十三站地区的下白垩统伊列克得组,与该地区发现的燕鲟在同一层位和产地。
(塔河产出的中华弓鳍鱼化石及相应位置
放大图:A头部及少部分头后骨骼;B鱼体
前端上部的部分鳞片;C胸鳍;D顶骨;
EF零散的鳞片标尺为1厘米)
狼鳍鱼(Lycoptera)分布广泛,是骨舌鱼超目的早期代表,也是在热河生物群中最为普遍的鱼类,最早在热河生物群中期组合中出现。在大兴安岭地区,地表岩石露头区以及盆地钻孔中都曾发现过狼鳍鱼化石。狼鳍鱼个体较小,体长多在6~15厘米,躯干多呈纺锤形,体覆圆鳞,牙齿尖锥形,正型尾(尾鳍的外形上下两叶对称,内部尾椎末端上翘但仅达到尾鳍基部),属于群聚生活的鱼类。此外,大兴安岭地区可能还有一些比狼鳍鱼更进步的真骨鱼类化石。
热河生物群中代表性的北票鲟、燕鲟、中华弓鳍鱼和狼鳍鱼化石广泛出现于大兴安岭地区兴安岭群的上部,代表着热河生物群自燕辽地区向北的扩散和分布。
两栖类化石
两栖类方面,属于有尾类的北方诺敏螈(Nuominerpetonaquilonaris)是目前已知中国分布最北端的早白垩世蝾螈。化石产出于内蒙古呼伦贝尔莫力达瓦宝山镇太平村附近的鸽子山,它的发现扩大了热河生物群四足动物化石记录的地理分布。
(宝山格尼蟾吞食诺敏螈-图中黑色箭头处邢立达供图)
无尾类包括宝山格尼蟾(Genibatrachusbaoshanensis)和莫旗蒙蟾(Mengbatrachusmoqi)。宝山格尼蟾也产出于莫力达瓦鸽子山,化石的头宽大于长,上颌骨和前颌骨具有密集排列的牙齿,荐前椎数量达到8个。莫旗蒙蟾和宝山格尼蟾的产地相同,二者的骨骼特征也较为相似。早白垩世热河生物群中无尾目和有尾目共同产出的例子很少,而鸽子山化石点的重要性在于提供了这两个类群可共生的古生态学依据。另外,还有研究者发现了格尼蟾吞下整只诺敏螈的化石。
(莫旗蒙蟾王旭日供图)
大兴安岭地区最近还产出了龟鳖类、蜥蜴、恐龙等爬行类化石,但相关资料还没有经过完整的描述和发表。
鸟类与植物化石
莫力达瓦鸽子山化石点产出了早白垩世古鸟类中的反鸟类和今鸟类,其中的今鸟型类已经公开报道并被命名为呼伦贝尔兴安鸟(Khinganornishulunbuirensis)。这一化石是热河生物群鸟类首次在大兴安岭地区发现。呼伦贝尔兴安鸟化石的主要特征包括前颌骨保留有牙齿,后肢较长,第三脚趾最为粗壮等。
大兴安岭北部东坡龙江盆地的植物和孢粉化石最近也得到了