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1.1 山东莱阳古生物化石发现和研究历史

莱阳地区中生代地层尤其是白垩纪地层非常发育,包括早白垩世的莱阳群、青山群和晚白垩世的王氏群,并且相关岩层的组建和典型地层剖面集中分布在城郊四周。地质时代距今1.3亿年~7 000万年,是研究白垩纪地球演化和生命进化最理想的地区之一。其中下白垩统莱阳群(130 ~120 Ma)是含鱼类、昆虫、植物等古生物化石的湖相沉积,相当于热河群;青山群(110 ~100 Ma)为含鹦鹉嘴龙和翼龙的火山—河湖相沉积,这两套地层的生物组合面貌属于热河生物群。上白垩统王氏群(80 ~70 Ma)为富含鸭嘴龙动物群和恐龙蛋群的陆相红层。

莱阳的古生物化石发现和研究已有百年历史,最早可以追溯到20世纪20年代,一个世纪以来,以杨钟健、葛利普、谭锡畴、刘东生和周明镇等为代表的老一代中外地质古生物学家及其后继者们在莱阳进行了野外考察、发掘和研究,发现了大量以恐龙为主的古生物化石,莱阳的古生物发现和研究历史大致可分为以下三个阶段。

1.1.1 20世纪 20年代莱阳第一次大发现

莱阳最早的恐龙化石发现可以追溯到20世纪20年代,1923年4月我国第一代地质学家谭锡畴先生应瑞典地质古生物学家安特生(J.G.Andersson)的提议,对山东东部进行了详尽的地质古生物调查。随后,谭锡畴在1923年出版的《地质汇报》上发表了《山东中生代及旧第三纪地层》(图1—1),报道此次调查的地层和古生物发现,其中以莱阳白垩系地层为基础,首次建立了山东东部白垩系地层划分方案,自下而上划分为莱阳系(组)、青山系(组)和王氏系(谭锡畴,1923),这也是目前莱阳地区白垩系地层划分的基础;同时,在此次考察中谭锡畴先生在山东莱阳天桥屯—将军顶一带(王氏群)、青山(青山群)采集到恐龙骨骼化石,在北泊子、南务等地(莱阳群)采集到鱼类、昆虫和植物等化石,这是我国学者第一次在中国发现恐龙和昆虫化石。

同年,刚从瑞典留学归国的中国学者周赞衡在同期《地质汇报》上发表了《山东白垩纪之植物化石》(图1—1),鉴定并描述了此次谭锡畴采集的植物化石11种,以松柏、银杏和苏铁为主(周赞衡,1923),这也是中国学者发表的第一篇古植物学论文。同时,时任北京大学地质系教授的美国地质学家葛利普(A.W.Grabau)研究了昆虫和鱼类化石,发表了《山东之白垩纪化石》(图1—1),其中报道了4个昆虫属种(Grabau, 1923),由此揭开了我国古昆虫学研究的序幕。

图1—1 莱阳古生物第一次大发现

(a)1923年出版的《地质汇报》中英文封面;(b)谭锡畴;(c)葛利普;(d)周赞衡。

1923年4月,谭锡畴在莱阳天桥屯王氏群将军顶组地层中采集到恐龙化石后(谭锡畴,1923);同年10月,奥地利古生物学家师丹斯基(O.Zdansky)在同一区域进行考察并发现了一些恐龙化石(Wiman,1929)。1929年,瑞典古生物学家维曼(C.Wiman)研究了这批由谭锡畴和师丹斯基在莱阳采集的恐龙化石,并在《山东白垩纪恐龙类》一书中对其进行了系统描述(图1—2),将其归于鸭嘴龙科,命名为中国谭氏龙( Tanius sinensis ),以纪念其发现者谭锡畴先生(Wiman, 1929)。中国谭氏龙正型标本为一具不完整的骨架,包括头骨后半部分和部分头后骨骼,其主要特征有头骨扁平没有头饰,背椎神经棘较高,肩胛骨远端背腹缘平行等。作为中瑞科学合作成果的一部分,1923年谭锡畴和师丹斯基在莱阳采集的恐龙化石,后被运往瑞典乌普萨拉大学,现保存在该校的进化博物馆。

谭锡畴和师丹斯基1923年在莱阳发掘的恐龙化石,自1929年维曼研究中国谭氏龙后的几十年间一直无人问津。直到1995年,法国古生物学家比弗托(E.Buffetaut)对其中一些属于甲龙类的标本进行了研究,其特征与格氏绘龙相同,由于标本较少,且缺少重要的头部骨骼,因此比弗托暂将其命名为似格氏绘龙( Pinacosaurus cf. grangeri )(Buffetaut, 1995)。2013年,Poropat和Kear(2013)重新描述了这批标本中的部分兽脚类(Theropoda)恐龙的脊椎骨骼,并将其归于虚骨龙类(Coelurosauria)。20世纪30年代,王恒升也报道了在莱阳金岗口采集到的一些恐龙化石(Wang, 1930),目前这批标本已经遗失(杨钟健,1958)。

1.1.2 20世纪 50年代莱阳第二次大发现

这一时期,莱阳地区成为中国古生物化石研究的重要中心和热门区域。许多国内知名的地质古生物学家在莱阳考察、发掘和研究恐龙等古生物化石,其中包括中国古脊椎动物学的奠基人杨钟健、黄土研究之父刘东生以及古哺乳动物学的奠基人周明镇等。这些学者陆续发表了一些重要的研究成果,涉及恐龙和恐龙蛋化石的发现和研究。

1950年,山东大学地质矿物学系王麟祥和关广岳带领学生实习时在莱阳的金岗口和赵瞳等地的上白垩统王氏群中发现了一些恐龙和恐龙蛋化石(Chow,1951)。随后,刚刚从美国学成回国任山东大学副教授的周明镇(1951)研究并报道了这些恐龙和恐龙蛋化石,其中恐龙化石在中国科学院古脊椎动物与古人类所(以下简称“古脊椎所”)杨钟健的帮助下鉴定为鸭嘴龙科,这批标本现存于吉林大学地质博物馆。这也是我国学者第一次报道在我国境内发现的恐龙蛋化石(汪筱林等,2010)。

图1—2 中国谭氏龙头骨和维曼的著作《山东白垩纪恐龙类》

这一发现引起了杨钟健的关注,1951年,他带领刘东生和王存义组成的古脊椎所科考队在莱阳进行了大规模的野外考察和发掘,并对金岗口西沟(上白垩统王氏群)和陡山(下白垩统青山群)的两个地点进行了大规模发掘,发现大量的恐龙和恐龙蛋化石(刘东生,1951;杨钟健,1958)(图1—3 ~图1—5)。杨钟健在详细研究了此次发掘中发现的恐龙化石后,在1958年出版了著名的《山东莱阳恐龙化石》一书,全面系统地报道了这批标本中的恐龙和其他脊椎动物化石,并初步展现了莱阳晚白垩世鸭嘴龙动物群的基本面貌,这是中华人民共和国成立以来第一部关于恐龙的重要著作。其中包括鸭嘴龙超科(Hadrosauroidea)的棘鼻青岛龙( Tsintaosaurus spinorhinus )—新中国成立后发现的第一具恐龙化石骨架(图1—6,图1—7),第二种谭氏龙—金刚口谭氏龙( Tanius chingkankouensis ),兽脚类的似甘氏四川龙(cf. Szechuanosaurus campi )、破碎金刚口龙( Chinkankousaurus fragilis ),以及其他可能属于剑龙类和蜥脚类等的恐龙骨骼化石(杨钟健,1958)。同时还记述了发现于陡山青山群的角龙类中国鹦鹉嘴龙( Psittacosaurus sinensis ),以及翼龙类骨骼化石,这是我国首次报道的翼龙化石(杨钟健,1958)。2023年,蒋顺兴和宋俊逸等对这些翼龙化石进行了系统记叙,重新确立其分类位置,并将其归入神龙翼龙超科(Azhdarchoidea)(Song et al.,2023)。

在此期间,杨钟健(1954)和周明镇(1954a)报道了在莱阳发现的恐龙蛋化石,周明镇(1954b)还报道了此次发掘中采集的龟类化石。

1959年,北京自然历史博物馆甄朔南在古脊椎所王存义的协作下,对莱阳金岗口王氏群的青岛龙化石地点进行了又一次发掘,采集了一批鸭嘴龙类化石。1976年,经甄朔南(1976)研究后将其归于谭氏龙属并建立新种,命名为莱阳谭氏龙( Tanius laiyangensis )。这一期间,天津自然博物馆也在莱阳采集了一批恐龙化石。

20世纪60—70年代,莱阳仍不断有新的古生物化石被发现研究。1960年,杨钟健报道了发现于莱阳北泊子的刘氏莱阳足迹( Laiyangpu liui )(杨钟健,1960)。赵喜进(1962)在陡山青山群中发现了新的鹦鹉嘴龙化石,为纪念杨钟健将其命名为杨氏鹦鹉嘴龙( Psittacosaurus youngi )。1964年,原地质部石油局综合研究队在莱阳和诸城王氏群中发现大型鸭嘴龙化石,后经胡承志等发掘并被研究命名为巨型山东龙( Shantungosaurus giganteus )(胡承志,1973;胡承志等,2001)。董枝明(1978)报道了肿头龙类的红土崖小肿头龙( Micropachycephalosaurus hongtuyanensis )。

图 1—3 1951年棘鼻青岛龙的发现地点

图1—4 1951年莱阳发掘现场之一

图 1—5 1951年莱阳发掘现场之二

图 1—6 棘鼻青岛龙装架

图1—7 棘鼻青岛龙骨架(现保存于中国古动物馆)

此外,莱阳的恐龙蛋化石发现和研究也有着悠久的历史,在我国乃至世界恐龙蛋化石研究领域具有十分重要的意义。周明镇对1950年山东大学在莱阳发现的恐龙蛋化石的研究是我国学者第一次报道在我国境内发现的恐龙蛋化石(Chow,1951)。1954年,杨钟健研究了1951年在莱阳发现的恐龙蛋化石,将这些恐龙蛋分成了圆形蛋和长形蛋两大类,并以此为基础首次提出了恐龙蛋化石的初步分类方法(杨钟健,1954)。周明镇(1954a)还对莱阳的这些恐龙蛋化石进行了蛋壳显微结构的观察和研究。这些早期的开拓性研究,为恐龙蛋研究方法和命名系统的提出奠定了基础。20世纪70年代,赵资奎等深入研究了莱阳恐龙蛋化石的显微结构,并在杨钟健研究的基础上建立了长形蛋科(Elongatoolithidae)和圆形蛋科(Spheroolithidae)(赵资奎和蒋元凯,1974;赵资奎,1975,1979),并首次提出了目前国际通用的恐龙蛋化石分类和命名系统(赵资奎,1975)。

之后,莱阳地区少有古生物化石的报道和发现。1990年,山东地矿局区域地质调查队编写了《山东莱阳盆地地层古生物》,比较全面地总结了莱阳群的地层古生物化石。张俊峰(1992)总结了多年野外工作在莱阳采集的昆虫化石计有300余种。李日辉等在莱阳龙旺庄发现了杨氏拟跷脚龙足迹( Paragrallaator yangi )(李日辉和张光威,2000;李日辉,2001)。

1.1.3 2008年以来莱阳第三次大发现

自2008年起,汪筱林带领的古脊椎所莱阳科考队与莱阳市政府合作,在莱阳进行新一轮的大规模考察与发掘,连续10多年在莱阳开展了古生物化石野外考察、保护与研究等工作,并于2010年开始对莱阳金岗口的1号(青岛龙化石地点)和2号(新发现的地点)两个化石地点进行了持续的大规模发掘(图1—8),发现了大量以鸭嘴龙类恐龙为主的脊椎动物化石和恐龙蛋化石,以及平原恐龙峡谷群和10多个恐龙和恐龙蛋化石新层位、新地点(图1—9)。2018年,王强等对发现于将军顶上白垩统的半枚蛋化石研究后,根据其蛋壳特征和显微结构特征,将其归入棱柱形蛋科,建立新属新种:梨乡莱阳蛋( Laiyangoolithus lixiangensis )。

2010年4月,古脊椎所莱阳科考队开始对棘鼻青岛龙发现地点(1号地点)进行保护性发掘,以确定棘鼻青岛龙的发现层位,并对当年发掘遗址进行原址保护。经过前期的资料整理和野外调查,并对当地亲历过1951年发掘的老人们进行专访,确定了当年发现棘鼻青岛龙的地点,在清理浮土后对岩层进行逐层发掘。随着发掘的进行,发现的化石也逐渐增多,并最终确定了棘鼻青岛龙的发现层位(图1—10 ~图1—13)。1号地点发现的化石以零散的恐龙化石为主,值得注意的是,在化石富集层发现一枚完整的蛋化石,后经科考队王强研究鉴定为龟类蛋化石,命名为莱阳水龟蛋( Emydoolithus laiyangensis )(Wang et al.,2013)。出于对棘鼻青岛龙发掘遗址保护和科普教育的目的,科考队对1号地点的化石层位进行了原址加固保护,并每年都会对其进行加固维护,同时莱阳市政府也在1号地点建设了临时的保护性展馆。

2010年在对1号地点发掘的同时,科考队也在金岗口进行了走访调查,收集老乡们捡到的化石标本和相关信息,并在金岗口村北,距1号地点以东1 km处发现散落着大量的破碎的恐龙化石。后来得知前一年村民在这里取土,因此浮土被挖走后富含化石的岩层便暴露出来。随后,科考队和莱阳市政府对这一地点进行了紧急的抢救性发掘,发现在近100 m视厚度中富含至少8个化石富集层,并将这一新发现的地点命名为莱阳2号化石地点(图1—14)。在对2号化石地点的抢救性发掘过程中,发现了大量以鸭嘴龙类为主的恐龙和其他脊椎动物化石。发掘初期为了对化石进行更有效的保护,除一些破损严重和上层零碎的化石外,科考队对化石富集层上的化石进行了原址保护,并且莱阳市政府也在2号地点发掘现场建立了临时保护馆(图1—15)。

图1—8 莱阳地理位置及化石发掘地点位置图(据Wang et al.,2012修改)

1号地点,棘鼻青岛龙发现地点;2号地点,新的恐龙化石发掘地点。

图1—9 莱阳平原恐龙峡谷

图 1—10 2010年,亲历 1951年发掘的潘合先老人(后排居中者)和科考队员调查当年的化石地点

图 1—11 2010年 1号地点发掘初期现场

图 1—12 2010年 1号地点(棘鼻青岛龙遗址馆)采集莱阳水龟蛋化石发掘现场和化石层位

图 1—13 棘鼻青岛龙遗址馆及青岛龙模型 1号地点

图 1—14 2010年 2号地点发掘初期工作现场

此后几年间,随着科考队对化石埋藏规律了解得更清晰,同时化石保护技术的更新升级,出于科研目的,科考队对遗址馆内的化石进行了有目的保护和自然风化观察,并每年都定期对剖面和剖面上的化石进行加固保护(图1—16)。此外,科考队对遗址馆外侧的区域进行了大规模发掘,逐年对各个化石层进行了暴露,但对化石富集层上的化石仍以原址保护为主(图1—17,图1—18)。发掘过程中,对较小的零散破损的化石主要采取现场采集方式,采集过程中会对化石进行初步的修复,并记录采集位置、化石基本信息等;而对于较大的化石无法直接取出,采取打“皮劳克”的方式采集,后期由技术人员在室内进行修理(图1—19 ~图1—21)。

古脊椎所科考队对新发现的化石进行细致和专业的修理工作(图1—22,图1—23),并在莱阳建立工作站,对发掘的化石进行专业修理。随着莱阳白垩纪国家地质公园和博物馆的建立,莱阳化石的修理工作和保存、展览也有了更好的条件。对2号地点新发现的化石研究后,认为新发现的鸭嘴龙类化石与莱阳此前发现的鸭嘴龙超科成员有明显区别,代表了一种新的栉龙亚科成员,将其命名为杨氏莱阳龙( Laiyangosaurus youngi )(Zhang et al.,2017),以纪念杨钟键先生对莱阳古生物化石发现和研究的重大贡献。

图 1—15 2号遗址馆原地埋藏化石修理

图 1—16科考队员对 2号地点遗址馆内的化石进行修理

图 1—17 2012—2015年 2号遗址馆外发掘的第 1—5化石富集层

图 1—18 2号遗址馆外化石富集层

(a)第 2化石层发掘现场;(b)-(d)第 3化石层发掘现场。

图 1—19 科考队员在对较大的化石打“皮劳克”,即石膏包

图 1—20 科考队员对化石进行测量及对“皮劳克”编号

图 1—21 科考队员对“皮劳克”开包,并对化石进行修理(2号遗址馆内)

图 1—22 科考队员在室内修理化石

图 1—23莱阳白垩纪国家地质公园博物馆内已修理的恐龙化石

2010年,中国古生物化石保护基金会和中国地质调查局地层与古生物中心授予莱阳市“中国恐龙之乡”称号,同年,“山东莱阳金岗口恐龙遗迹省级地质公园”正式授牌。2011年,原国土资源部批复设立“山东莱阳白垩纪国家地质公园”,同年,“中国科学院古脊椎动物与古人类研究所莱阳科研科普基地”在莱阳挂牌(图1—24,图1—25)。2014年,莱阳被原国土资源部认定为国家重点保护古生物化石集中产地。2016年,山东莱阳白垩纪国家地质公园博物馆建成对外开放。科考队利用在2号地点第三化石层不足200 m 2 的区域内新发现的化石,组装了4具完整的杨氏莱阳龙和棘鼻青岛龙的骨架,现展览于山东莱阳白垩纪国家地质公园博物馆内(图1—26)。

随着考察发掘工作的继续进行,以及化石修理和研究工作的逐渐开展,莱阳的恐龙等古生物化石的发现和研究工作进入一个新的阶段。 YKXSU5cFBtK/BQhYek6mjm0A3B0Wl+jKIZvdhkJsrJ8ElAOXLMwmAPgRnZth7AV4

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