临朐山旺镇西桃花村,中国的古生物化石群

澄江生物群1984年发现于云南省澄江县城东南帽天山早寒武世早期地层的动物群。

以多门类海生软躯体和保存有软体部分的古无脊椎动物化石为代表。 八郎寒武纪古生物化石群 位于贵州省剑河县东南部、黔东南州中部，距省城贵阳294公里，距州府凯里98公里，剑河县的西北部，距新县城3公里。

关岭动物群： 山旺化石因产自临朐县的山旺村而得名，形成于距今1800万年前，地质历史上的中新世。 关岭动物群位于贵州西南部关岭县新铺乡一带，紧邻世界第三大瀑布黄果树瀑布风景区。

动物群产于晚三叠纪地层中，距今约2.2亿年，主要包括海生爬行动物、海百合、鱼类、菊石、双壳类和牙形石等。 热河生物群（Jehol Biota）是生活在中生代晚期，分布于中国北方、蒙古、西伯利亚、以及朝鲜和日本等东亚地区一个繁盛的生物群。

这一生物群初始以“戴氏狼鳍鱼—东方叶肢介—三尾拟蜉蝣”为代表。 山旺生物群 山旺生物化石是指产出在中国山东省临朐县山旺村硅藻土地层中的中新世化石。

山旺古生物化石形成于1800万年前，是世界罕见的在中新世保存完整、门类齐全、具有重要科学价值的地层古生物化石遗迹。 这个跨度较大： 和政动物群： 和政动物群可以分为三个不同时代的动物群：①铲齿象动物群（距今约1500万~1200万年）；②三趾马动物群（距今约1000万~700万年）；③真马动物群（距今约200万年）。

在距今2400万年—520万年的中新世纪，位于中国中部的和政地区曾是亚热带、暖温带气候环境，。

科研科普

山东古生物化石科学研究历史悠久。

（1）新中国成立前，调查研究成果零星

李希霍芬（1872）和维里士（1907）在淄博地区调查发现了石炭纪海相贝类化石并进行了采集和鉴定。

勃格鲁（1899）、莫克（1903）、布莱克威尔德和维里士（1903）等对济南张夏—崮山相继进行了寒武系调查研究，发表了有关三叶虫的文章。

1915年，早坂一郎研究了淄博地区石炭—二叠纪化石，发表了《山东淄博东方石炭纪腕足类之研究》。

1924年，孙云铸完成了《中国北部寒武纪动物化石》著作，是国内学者撰写的最早一部古生物论著。

1902年，洛伦兹在济南南部石灰岩中发现了奥陶纪化石。其后，弗里奇（1911）、孙云铸（1922）等先后对采自济南、章丘、博山、青州、新泰和莱芜等地的头足类、层孔虫化石进行了描述和鉴定。

1926年，我国地质学家赵亚增、李四光对章丘、博山地区进行了石炭—二叠纪地层调查、研究，采集了大量古生物化石并进行了描述和鉴定。

1923年，谭锡畴对山东中生代地层古生物进行了系统调查、研究，发现恐龙、鱼类、哺乳类、昆虫等大量化石。

（2）新中国成立后至20世纪80年代，调查研究工作系统，成果丰硕

1951年，卢衍豪、董南庭重新研究了长清、泰安一带寒武纪地层及化石，1953年，发表了《山东寒武纪标准剖面新观察》；1957年，张文堂详细研究了博山寒武纪生物地层剖面后，发表了文章。

1975年，陈均远、邹西平对山东奥陶系进行了详细生物地层研究。

1984年陈均远在新泰汶南测制了奥陶系剖面，丰富了头足类等奥陶纪化石的内容。

1957年，中国科学院丁培榛等在杨遵仪教授指导下，在淄博测制剖面、采集化石，厘定了晚古生代煤系地层。

1975年，省煤田地质勘探公司在淄博煤田选测了六条剖面，采集了动植物化石，由南京地质古生物研究所张遴信进行了鉴定。

1981～1984年，游文澄、刘书才等开展了“山东寒武纪地层及沉积相特征”研究，系统采集研究了三叶虫化石。

1980、1983年，张文堂与刘怀书两次深入研究了莱芜九龙山生物地层剖面。

1986年，朱兆玲等发表了论文“鲁东南地区上寒武统树型笔石与三叶虫带的关系”。

1951～1958年，杨钟键等对莱阳一带的爬行类做过发掘与研究。

1961、1962年，地质部第一普查大队、石油综合研究队对山东中、新生代盆地进行来了详细的地层古生物研究。

1981、1982年，沈炎彬和陈丕基分别发表了论文“胶东白垩纪叶肢介”和“山东蒙阴侏罗纪叶肢介”。

1982年王开发等发表了论文“山东诸城晚白垩世孢粉组合的发现及其地质意义”。

1983年，潘华璋发表了论文“山东侏罗—白垩纪非海相腹足类”。

1990年，潘昭仁发表了论文“山东中生代地层及孢粉组合”，同年，省区调队还编著了《山东莱阳盆地地层古生物》。

山东境内开展了石油地质科研工作，50多年来，胜利油田等单位古生物工作者完成的介形、孢粉、轮藻、小型腹足等鉴定成果，对渤海湾周边的巨厚新生代地层对比起了支柱作用；20世纪90年代初，山东省地质科学研究所，在汇总前人成果的基础上，完成了《山东省古生物手册》编制，对600余个属种进行了描述，制作化石图版132个（未正式出版）。

1976年至20世纪90年代，山东全面开展了第二轮1∶20万和1∶5万区域地质调查，对山东地层进行了划分并对古生物化石进行了系统调研，获得了一批重要资料和成果。

（3）20世纪90年代至今，在古生物化石专业研究方面取得了重要突破

20世纪90年代，张俊峰全面总结了山东山旺昆虫动物群和蜘蛛动物群，出版了《山东山旺昆虫化石》、《山东省山旺昆虫与蜘蛛》等专著。在专著中，通过400余个化石属种的描述和生态分析，展示了堪称动植物化石宝库的山旺中新世生物群总貌；由南京地质古生物研究所袁金良编写的《山东及邻区张夏组（寒武系第三统）三叶虫动物群》专著也已出版。

2005年，武桂春、刘书才等在山东青州和莱芜地区做了上寒武统—下奥陶统剖面研究，获得了丰富的牙形石，发现了Cordylodus lindstromi（林氏肿牙形石），这一成果为我省寒武系与奥陶系分界和国际层型接轨提供了依据，推进了我省牙形石研究。

2000～2011年，山东省及各地市、县分别开展了“矿产资源总体规划”工作，将古生物化石保护纳入了规划中，建立了部分古生物保护区。

山旺、长清、诸城、莱阳等地区，历来是中外地质学家、古生物化石专家重要的野外考察和研究基地，科研、科普工作较为深入，成果也较为丰硕。

山旺的研究工作从20世纪30年代开始，中国古生物学家杨钟健教授首开研究山旺化石的先河，建立了“山旺系”，从此开始了对山旺发掘研究，做了大量工作。现在由过去对地质古生物的研究，逐步扩大到对盆地沉积学、古埋藏学、古气候、古地理、古环境等多方面的综合研究，国际国内学术研讨会多次在山旺召开，研究成果不断增多，已发表论文、专著、科教电影、电视片130余篇部，其中《化石宝库》（1984年）科教片在国际获金奖，2003年CCTV-10《走进科学》栏目组拍摄了专题片《尘封的书卷》、2006年CCTV-4《走遍中国》栏目组拍摄了专题片《解密天书》，分别在中央电视台和地方电视台播放。

图5.10 美国地学委员会哈克博士参观山旺主剖面

图5.11 在山旺组织的丰富多彩的科普活动

图5.12 中央10套拍摄山旺地质公园专题片

图5.13 中国科学院专家考查山旺国家公园地质构造

长清张夏-崮山地区每年都有许多中外地质学家进行科学考察，大中专院校学生来这里进行教学实习和科普活动。

莱阳、诸城一直是我国中生代陆相地层和恐龙学、古生物学研究的经典地区。其中，莱阳恐龙蛋化石的研究建立了目前国际公认和通用的恐龙蛋分类和命名系统。

诸城市聘请中国科学院、中国地质科学院等10名国内外知名专家组成专家委员会，设立科研基地，加强对保护工作的技术指导。2009年，与中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、中国地质调查局地层与古生物中心签订协议，确定了鸭嘴龙类研究，角龙类、肉食龙类和甲龙类研究，翼龙类、蜥脚龙类研究，地层及古环境研究，综合研究的五大科研课题研究工作。在专家们的指导下，先后出版了8期《恐龙研究》、1本科普书籍《巨大诸城龙》，在《中国科学》、《白垩纪研究》、《地学前缘》、《地质论评》、《地质通报》、《中国国家地理》、《化石》等学术刊物上发表了《中国发现的第一个角龙科化石和它的生物地理学指示意义》、《山东诸城白垩纪一组不寻常的兽脚类足迹》、《巨型山东龙的系统分类、生活习性与生态环境研究》、《晚中生代地球表面重大地质事件的陆地环境巨变与生物群演替响应》、《鲁东诸城晚白垩世Campanian阶鸭嘴龙集群埋藏地层、沉积相与埋葬学研究》、《山东诸城盆地莱阳群下白垩统的非鸟恐龙与鸟足迹组合》、《山东“恐龙涧”创造三个“世界之最”》、《山东诸城恐龙化石发掘新成果》、《探访山东诸城“恐龙墓地”》、《诸城角龙——我国首次发现的角龙科成员》等10多篇学术论文，拍摄制作《山东诸城恐龙探秘》科普片，联合中央电视台科教频道在库沟、臧家庄两处化石点进行“中国恐龙大调查”现场直播活动，直播结束后据央视统计全球约有2亿人收看节目。建设“中国龙城·诸城恐龙网”，编写科普书籍《山东诸城恐龙之谜》、《诸城恐龙9999个为什么》。2013年12月2日-5日召开了由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所和中国地质科学院组织、诸城市人民政府主办的白垩世陆相生态系统及生物群国际学术研讨会。

2010年8月29日，诸城市联合中央电视台在诸城库沟、臧家庄两处化石点进行了“中国恐龙大调查”现场直播活动，该市还主办了白垩纪陆相生态系统及生物群国际学术研讨会，对化石资源的保护、发掘和科研工作起到了积极的促进作用；2011年，被国土资源部批准为“野外科学观测研究基地”和“国土资源科普基地”。诸城重要化石产地制订了《诸城恐龙科学普及三年规划（2013—2015）》和《2013年恐龙地学科普行动方案》，每年组织开展青少年春秋游、夏令营、冬令营活动。组织开展了“恐龙探秘游”、“恐龙知识竞答”、“2013年暑期‘欢乐龙城游’活动”等一系列针对中小学生和游客的恐龙科普教育活动。

济南张夏-崮山华北寒武系标准剖面和莱芜市九龙山寒武系剖面是中国北方寒武系经典剖面。2005年8月18日—24日，第四届国际寒武纪地质大会在南京召开，其中有6个国家共14位中外学者对这两个剖面剖面进行了的地质考察和学术交流。

图5.14 中外地质学家在山东长清馒头山考察华北寒武系标准剖面

图5.15 参加考察的地质学家在九龙山剖面采集化石

热河生物群及燕辽生物群：化石演绎中生代地球生命史

具有 46 亿年 历史 的地球，孕育过无数的生命，但是地球上最早的生命是如何 产生的?海洋、陆地、天空是生命赖以生存的空间，海洋是生命的摇篮，可生命 又是如何从海洋爬上陆地的?陆地上的生命向往着天空，无论是爬行类、鸟类还 是哺乳类动物，飞天都是它们的梦想，但陆地上的生命又是如何飞上蓝天的?人 类是哺乳动物的杰出代表，是万物的灵长，可是最初的人类是如何进化出来的? 这一系列问题的研究都需要科学的解答，然而科学是讲求证据的，求证这些问题 的证据是什么?它们又在哪里?

答案证据就是古生物化石的发现。什么是化石?所谓化石，就是保存在地层 中的已经石化的史前地球生命的遗体、遗骸，以及它们活动的遗迹、遗物的总称， 化石的形成需要特定的地质 历史 条件和埋藏条件。

那么化石在哪里被发现?世界上很多地方都有化石发现，它们毫无例外地保 存在沉积地层中。在我国的重要化石发现包括以云南澄江地区为代表的寒武纪澄 江动物群和湖北宜昌地区为代表的寒武纪清江动物群，以云南曲靖地区为代表的 志留纪潇湘动物群，以贵州关岭等地区为代表的三叠纪关岭动物群，以辽西及其 相邻周边为代表的侏罗纪燕辽生物群和白垩纪热河生物群，以甘肃和政地区为代 表的新生代和政动物群和以山东临朐为代表的新生代山旺生物群等。可以说这些 重要的化石生物群发现为地球生命的演化提供了重要的证据。其中，热河生物群 以及后来的燕辽生物群发现的化石，为鸟类的起源以及鸟类的飞行起源、带羽毛 小型兽脚类恐龙的演化、若干翼龙类群的起源和辐射、早期哺乳动物的起源以及 被子植物的起源演化等都提供了翔实的证据。

通过 100 多年的中外古生物学家持续的发现与研究，热河生物群的面貌已经 今非昔比，以辽西为中心的这一片沉寂的土地，经过古生物学家的不断发掘和研 究，已经焕发出了勃勃生机，其代表性的化石已远远不是当年的“东方叶肢介- 三尾拟蜉蝣-狼鳍鱼”三个代表分子所能简单概括的。到目前为止，热河生物群 与燕辽生物群已发现的生物类群包括无脊椎动物中许多门类，如腹足类、双壳类、 甲壳类和昆虫类等， 脊椎动物当中的无颌类、软骨鱼类、硬骨鱼类、两栖类(无 尾和有尾两栖类)、爬行类(龟鳖类、离龙类、蜥蜴类、翼龙类、鸟臀类和蜥臀类)、 鸟类(基干鸟类、反鸟类和今鸟类)和哺乳动物(多瘤齿兽类、对齿兽类、真三 尖齿兽类、后兽类和真兽类)，以及藻类、苔藓、蕨类、裸子植物、被子植物等主 要植物门类，多达数千种。

热河生物群和燕辽生物群的化石几乎囊括了中生代向新生代过渡的很多生物 门类，为研究中生代陆地生物群的起源、鸟类起源(包括羽毛和飞行起源)、哺乳 动物起源，及被子植物起源等重大理论问题，提供了极为宝贵的化石依据。因此， 热河生物群被誉为“20 世纪最重要的古生物发现之一”。以辽西地区为中心的热 河生物群和燕辽生物群是世界级化石宝库。在各门类生物类群(包括许多重要脊 椎动物类群)的起源和演化、一些重要生物结构(如羽毛、哺乳动物中耳等)起 源与演化的研究具有重要的演化生物学意义。今天，我们对热河生物群和燕辽生 物群时代的认识也远非过去可比，已经非常清晰，然而对生物演化与环境背景的 研究尚在不断 探索 之中。此外，热河生物群和燕辽生物群不同类群生物包括了许 多重要的演化过渡生物类型，为达尔文进化论提供了重要的化石证据。

然而，科学没有止境。为什么在热河生物群和燕辽生物群这一时期恐龙会长 出羽毛，进而演变为鸟?为什么翼龙从“喙嘴龙”演化为翼手龙?为什么在这一 期会陆续出现大批的被子植物?虽然大家都知道侏罗纪和白垩纪是地球发展史中 十分重要的时期，全球的古地理格局和古气候条件均发生了重大变化，但我们并 不清楚当时究竟出现了什么重大事件会导致生物界发生如此大的变化，这些都值 得我们进一步的探讨。目前，国家自然科学基金基础科学中心项目“克拉通破坏 与陆地生物演化”就要回答这一问题。

这本书紧紧围绕着热河生物群和燕辽生物群主要化石的发现以及化石的研究 时间主线，为读者提供热河生物群和燕辽生物群全景式的描绘。由于作者和编者 并非专业的古生物学的研究人员，其中的错误和不妥在所难免，但他们对古生物 学的热爱，其志可嘉，请读者在阅读中批评指正。是为序。

汪筱林(中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员、巴西科学院外籍院士)

地质景观资源

地质景观类型多样,较为典型的有以下几种。

(一)火山景观

地球上有1343座活火山,它是由熔岩穿过地壳,上升到地面或喷出地表而形成的山”,主要集中分布在板块边缘地带。火山爆发时,伴随着地震和雷鸣般声响与爆炸,滚滚浓烟如原子弹爆炸升起的蘑菇云,熔岩流咆哮奔流,映红天空(图7-32)。世界著名的活火山很多,夏威夷群岛就是由火山缔造的,如今还在不断地溢出岩浆,倾入大海。日本、冰岛都是多火山国家,此外还有印度尼西亚、菲律宾、意大利以及南极洲等。

火山喷发的主要形式有中心式、裂隙式和混合式。意大利是世界上研究火山最早的国家,许多火山类型都是以意大利和地中海火山命名的。火山是有寿命的,因此又分为活火山、休眠火山与死火山。

一般而言,地球上的地质作用非常缓慢,但火山的形成却很快。当地下岩浆穿过地壳上升时,就发生了火山活动。它主要喷发岩浆、火山弹、火山砾、火山灰以及水蒸气、二氧化碳、含硫气体等。其喷出物堆积形成火山锥、熔岩台地、熔岩高原、熔岩堰塞湖等地貌景观。

近百年来,人们听到的关于火山喷发的消息,大多是从中国以外的地区传来的。国内有记载的最近一次火山喷发是在西昆仑山的阿什库勒盆地,那里的阿什火山也称卡尔达西火山(图7-33)。1951年5月27日突然一声巨响,一股圆柱形的黑烟直冲天空,随后,许多石块也从火山口中抛出……当时在附近修筑新藏公路的官兵身临其境,新疆日报对此也进行了报道。因火山喷发发生在海拔5000m人迹罕至的高山中,没有造成太大损失。

图7-32 火山爆发

图7-33 卡尔达西火山

中国曾经是一个多火山喷发的国家。长白山是一座休眠火山,休眠了很长时间,1597年苏醒到1702年的105年间,连续爆发了3次。在我国,成群分布的火山区还有山西大同火山群(图7-34)、台湾大屯火山群、云南腾冲火山群(图7-35)、海南雷琼火山群、青藏高原火山群等。休眠火山再喷发的危险性和可能性依然存在。火山爆发具有一定的周期,火山何时苏醒是火山地质工作者应倍加关注的问题。

图7-34 山西大同火山

图7-35 云南腾冲火山

(二)地热景观

地热景观是指各种奇特的、绚丽多彩的、多姿多态的水热活动景观,如间歇喷泉、喷气孔、蒸气谷、沸喷泉、沸泉群、热水湖以及由各类泉华形成的“石蘑菇”、“天生桥”、“石林”等天然景观,也包括高温地热井放喷时形成的直径达数米、高可达数十米以至百米以上的汽水柱的壮丽景色(图7-36)。地热景观是在漫长的地质历史时期和人类发展进程中在特定的地质构造环境下形成的,一旦在天然的或人为的因素如地震、打井、过量开采、筑路、建房等影响下而遭到破坏或消失,要恢复几乎是不可能的,如西藏羊八井地热田的热水湖、92℃泉和河心沸泉等景观在十多年前就已从人们的视线中消失了。近年来,随着旅游地学的兴起和旅游业的蓬勃发展,地热景观资源的价值越来越引起人们的关注,有的已列入国家级自然保护区或世界级自然遗产,受到有关法规的保护。

图7-36 地热景观

(三)地震遗迹

与强烈的构造地震活动有关的各种地震地质作用和地震效应等遗迹称为地震遗迹。一般而言,新近发生的地震遗迹清晰、点多;而时代愈久远的地震,随着岁月的磨蚀抚平,只有遗迹残留,且少而模糊。地震遗迹主要包括地裂缝、同发型滑坡、崩塌、地表堰塞湖、陆地(建筑)沉没,桥、塔建筑破坏,甚至劈山移石、地面鼓包、喷水涌沙、大树被地震撕裂等景观现象(图7-37)。

图7-37 地震遗迹(一)

图7-37 地震遗迹(二)

我国是多地震国家,横跨环太平洋地震带和地中海-喜马拉雅地震带,新构造运动强烈,历史上有许多强震、大震,地震遗迹很多,尤其是西部各省区都或多或少有分布。但列入自然保护区的,目前仅有海南东寨港国家自然保护区中的“海底村庄”遗址。公元1610年琼州大地震使琼山县72个村庄沉没,形成今日东寨港,这是我国历史上唯一陆陷沉海的地震废墟,具有很高的科研和旅游价值。

图7-38 陨击作用示意图(杨世瑜等,2007)

(四)陨石坑

陨石是陨星穿过大气层尚未完全烧尽而降落到地面的残余体。它是人类直接认识天体的珍贵样品,具有重要科研价值,也是独特的观赏石。陨石从天外落到地面的过程中发生了一系列的作用,统称为陨击作用。图7-38表示陨石自天空落到地面过程中发生的各种作用。首先高速穿插进入地面(图7-38a,b),产生向下和向周围的侧向压缩(图7-38c,d)。然后把撞击粉碎的岩石物质向高空溅射(图7-38e,f),部分物质回填到陨石撞击坑中和坑的四周。同时,陨击坑四周形成环形高地,陨击坑底部岩石发生了冲击变质作用(出现高温矿物焦石英)和破碎作用,形成击变石、角砾岩和裂隙带。在陨击的中心还会形成反弹的突起,形成一种特殊的地质构造遗迹景观陨石和陨石坑在全球范围内均有分布,如我国新疆(图7-39)和美国亚利桑那州(图7-40)就有非常典型的陨石及陨石坑遗迹。

对于陨击坑地质地貌景观和形成机制的研究,我国起步稍晚,但已初步取得一些重要认识。位于我国内蒙古自治区锡林郭勒盟多伦县和正蓝旗境内的陨石坑,是目前我国发现的陨石坑中最大的一个,其周围具有明显的环形地貌特征。多伦坑的生成时代是距今约1.4亿年的侏罗纪和白垩纪之间。其内环、中环和外环的直径分别为8km、82km和170km。内环为8km的安山岩,中环位于环形水系的外侧,地貌上表现为由太古宙花岗岩、变质岩和冲积熔融岩组成的环形山残丘。陨石坑还保存一些罕见的地质现象。多伦陨石坑是保存较好的陨石坑之一,对探索陨击坑的形成机制,提供了重要的启示和依据。

1993年,我国的遥感科技人员在分析山东栖霞县的星载合成孔径雷达图像时,发现一半圆形的亮环,经分析研究确认为陨星撞击遗迹,命名为唐家泊陨星撞击构造。经实地考察发现,那里有洼地和环形山的特征,中心区域反弹隆起,撞击震碎角砾岩广泛分布,局部岩层无序,中心还发现了震裂锥的熔融角砾岩。

图7-39 新疆铁陨石

图7-40 美国亚利桑那陨石坑

(五)地层与古生物景观

1.典型地质(地层)剖面景观

图7-41 梅树村小歪头山震旦系-寒武系界线剖面

我国各个时代的地层出露齐全,并且很有特色,虽然许多剖面属于区域性,但也有不少剖面在国际上具有代表性,许多国内外专家前来考察研究。有些剖面具有很高的观赏价值,如辽宁大连金石滩剖面,已列入国家级风景名胜区。例如云南晋宁梅树村剖面(图7-41)位于云南晋宁梅树村附近小歪头山。由白云岩、硅质白云岩、白云质磷块岩等组成。1984～1991年,此剖面曾是全球前寒武系—寒武系界线层型剖面的最佳候选者。梅树村动物群富含腹足类、腕足类、软舌螺类等小壳动物化石和遗迹化石,其完整的演化系列和化石分布是国内、外同期地质对比的依据。已发现5万多件标本,共100多种、40多个门类的动物化石。梅树村动物群是在澄江动物群(寒武纪生命大爆发)之前的一个重要化石群,是研究5.3亿年以前地球历史和探索生物起源、生物演化的大课堂,已列入省级自然保护区。另外,在该剖面附近的海口耳材村、马房等地发现丰富的澄江动物群化石,包括海口鱼、昆明鱼化石。

2.古生物景观

古生物是指地质历史时期曾经生活在地球上的生物。一般概念中,将第四纪更新世及其以前的生物称为古生物,全新世以后的生物称为今生物。当然,对此并没有严格的规定。大部分古生物已经绝灭,但有少数古生物物种在其同类大规模绝灭之后还残留至今,称之为孑遗或活化石,如银杏、大熊猫等。古代生物死亡后只有被迅速沉积掩埋,经过石化作用,才能成为化石(图7-42)。化石有大有小,凡是不需要显微镜即能观察清楚的化石称为大化石,需要显微放大后才能看清生物个体和结构构造的化石则称为微体化石。一般能够保存为化石的主要是古生物的硬体部分或者遗迹(足印、爬痕),或者遗物(粪便等),只有在十分特殊的情况下,古生物的软体才有可能保存下来。古生物化石记录了地球生物演化的历史,对研究生物进化、确定地层年代、推断古地理环境和古气候等,是极为重要的证据。古生物钟即保存有可供计时标志的各种生长纹饰的化石,如树木年轮、珊瑚外壁纹饰等,更具科研价值。例如,对中泥盆世(约3.8亿年前)的珊瑚纹饰研究表明,当时一年大致有399天,13.04个月,当时一天的时数为21.6小时,借此可研究地球旋转速度的变化规律,结论是当时地球自转速度比现今快。有的化石还具有很高的观赏价值,是一种重要的地质旅游资源和珍贵的旅游商品资源。

图7-42 古生物景观

(1)寒武纪生命大爆发事件化石群(澄江动物群)

“地球早期生命演化与寒武纪生命大爆发”,是当代科学研究热点之一,也是地球科学和生命科学中的未解之谜。在云南澄江帽天山发现的澄江动物群是“寒武纪生命大爆发”的见证。它广泛分布于云南东部早寒武世筇竹寺期黑林铺组玉案山段中上部黄绿色页岩中。它不仅包含了现生动物的几乎所有门类,而且还包含了一些已经绝灭的门类,甚至还保存有十分精美的软体化石,是迄今世界上发现的唯一具软躯体、保存最早(比加拿大伯吉斯化石群(中寒武世)还早)、最丰富、最完整的多细胞后生动物化石群,被国际科学界誉为“20世纪最惊人的科学发现之一”。此外,在贵州台江县发现的“凯里化石群”(中寒武纪)是其后的动物群。

(2)万卷书——山旺古生物化石

位于山东临朐城东的山旺村,是国家级自然保护区之一。出露的第三纪中新世山旺组硅藻土已开采多年,岩层中含有1800万年前大量珍贵化石。已发现的化石有十余个门类,400余种,其中有1/3是已绝灭属种,包括藻类、苔藓、蕨类、裸子植物和被子植物,以及鱼、蛙、蛇、鸟和已绝灭的犀、貘、鹿等大型哺乳动物的祖先。这些化石不仅个体完整,保存精细,甚至还保存着动物生前挣扎的形态,实属世所罕见。这些化石为研究我国华北东部中新世动物群、古地理、古气候、地层对比都具有重要意义。由于硅藻遗体与黏土构成的页岩薄似纸状,风化后会层层翘起,似“书页”状,“页”面上还保存有精细的化石,故称万卷书。目前已建立了山旺化石博物馆。

(3)鸟类化石

近半个多世纪以来,尤其是20世纪80年代以来,我国发现的鸟类化石种类越来越多。其中最重要的鸟化石产地是辽西地区,所发现的关键化石支持了鸟类是由小型兽脚类恐龙演化而来的学说。原始鸟类演化历史分为四个阶段:中华龙鸟期、始祖鸟期、孔子鸟期与真鸟期。四个阶段的代表在辽西都有发现。研究结果表明,从古环境来看,在距今1.4亿年前的晚侏罗世,辽西一带气候潮湿,地形起伏,河溪纵横,陆地生物与水生植物茂盛,为包括鸟类在内的各种动物创造了良好的生存环境。

忆山东区测一队1∶ 万区调成果

游振东

( 中国地质大学，武汉)

为了贯彻党的 “教育为无产阶级政治服务，教育与生产劳动相结合”的教育方针，1958 年北京地质勘探学院师生，与各省 ( 区、市) 地矿部门合作组织队伍开展大范围1∶ 20万区域地质调查。在池际尚教授的带领下普查系师生与山东省地质厅合作组成山东区测一队对鲁西 13 幅基岩发育区进行 1∶ 20 万区域地质调查。参加的教员很多，现记得的有: 赵其渊、游振东 ( 泰安幅) ，刘本培、翟淑芬 ( 新太幅) ，季建之、薛叔浩 ( 枣庄幅) ，王良忱 ( 临淄幅) ，何成周 ( 沂水幅) ，潘福林、邓永高 ( 临沂幅) ，于丕休 ( 掖县幅) ，乐光宇 ( 诸城幅) ，孙桐逸 ( 胶南幅) ，赵良政负责全测区的地貌学研究。1959 年后增加的图幅有: 李鸿儒 ( 肥城幅) ，林培英 ( 济宁幅) 。

以上全都是年轻教员，大约 5 月初池先生就带着全体教师奔赴济南组织全队踏勘工作。山东省地质厅派了一辆大卡车作交通工具。

踏勘从山东北部的金岭镇开始，那是一个矽卡岩型的铁矿区，我们用了一下午考察那里的闪长岩体和它的接触带，并进行了讨论。次日起约用一周多的时间沿淄博—沂源—蒙阴—费县—平邑—枣庄—滕县穿了一条剖面回到济南，讨论制定填图单位。按鲁西的主体构造分盖层和古老岩系两大部分。盖层地层前人已经做了很多工作，问题不大，古老岩系前寒武系的地层如何划分填图单位却颇费心思。根据踏勘结果要求从古老岩系中分出各种类型的侵入体。

到 6 月初学生纷纷到达，分别进入各自图幅。1958 年的夏天 《人民日报》发表 《鼓足干劲力争上游多快好省地建设社会主义》党的总路线。大致 8 月份起各地逐渐掀起大办炼钢铁、为 1070 万 t 钢铁而战的浪潮。所以那年野外工作的时间特别长，一直到 12 月才收队。在总路线大跃进的浪潮鼓舞下，填图找矿全面提前完成任务。记得那年冬天收队，大队人马住在 “管扎营”( 山东省地质厅的招待所) ，各队把自己填的图往墙上一挂，整个山东西部的区域地质轮廓便呈现眼前。

一、沂沭大断裂的确定

黄汲清先生 ( 1945) 在他的专著 《中国大地构造基本单位》一书中已经指出中国东部的主要断裂: 郯城 － 庐江大断裂。郯城就位于本次测区临沂幅的南边。潘福林等的临沂幅与何成周的沂水幅中部正是沂河、沭河流域，大面积河流沉积覆盖，但是河流两侧山区的地层构造，却有很大的不同，以致要设不同的图例来表示。说明沂河、沭河是流经一个大断裂带，可称 “沂沭大断裂”。后来读到黄汲清先生的专著才知道，它就是郯城 － 庐江大断裂向北的延伸，是该大断裂带在山东境内的表现。主要现象可归纳如下:

1) 大断裂带两侧地层发育情况不同: 大断裂的西侧的沂蒙山区有寒武 － 奥陶纪地层的发育; 而其东侧的胶东地区，则全是古老岩系，从未见这些早古生代的地层。

2) 区域构造线走向的大转折。在沂蒙山区以及大片鲁西山地，下古生界的分布普遍作 NW 走向，然而一旦靠近沂沭大断裂，都转向 NNE。

3) 大断裂两侧古老岩系的组成极不相同。鲁西地区的古老岩系无大理岩，而大断裂以东的掖县地区和南面的胶南地区古老岩系中，大理岩相当普遍且有一定厚度; 鲁西地区古老变质岩系中缺失富铝变质岩，而胶东地区富铝变质岩发育。

4) 鲁西古老岩系区域面理走向为 NNW，转至沂沭大断裂以东的胶东地区即变为NNE—NE。乐光宇老师曾经将山东这种面理构造大转折联系到近纬向的沂沭大断裂，认为是一种 “山”字形构造。

凡此现象，均具体地说明沂沭大断裂的存在，更深化了人们对 “郯城 － 庐江大断裂”的认识。

二、土门组

通过 1958 年的工作，王良忱、薛叔浩等发现临淄、沂水、滕县、平邑等幅，在寒武纪地层之下还有一套未变质的以杂砂岩为主的前寒武纪地层，厚几米至几十米不等。以临淄的土门一带最为发育，因而称土门组。后来，经 1959 ～1960 年的野外工作，在图中单独表示，放在寒武系之下，并且专门作了土门组的等厚线图，从等厚线图看有向沂沭大断裂方向变深的趋势。

这是山东大队一项重大成果。表现在: ①它揭示了华北震旦纪古地理的面貌，鲁西大部震旦纪时期为一隆起，只是在东部有小型盆地充填陆源碎屑沉积; ②从土门组的厚度，可以联想沂沭大断裂不一定是中生代才有的构造，早在前寒武纪的晚期，即新元古代，就已经开始活动，以致能控制土门组的厚度。

三、关于鲁西古老岩系划分的反思

鲁西古老岩系最早被 Blackwelder 称为 “泰山系”，新中国成立前冯景兰教授将它划分为若干个岩体，因此，人们一向认为泰山一带发育的是个岩浆杂岩体。

1958 年填图时也只是要求按岩性填图，没有统一的填图单位。这时苏联 1∶ 20 万填图规范已经出台，对于变质地层要求按群、组、段进行划分。为此大队专门组织力量在新泰、平邑之间的太平顶作 1∶ 3 万详细地质岩性剖面。按岩性分出以黑云斜长片麻岩为主的太平顶组和以角闪片麻岩为主的万山庄组。

1958 年我和我的学生，在 “泰安幅” 填图。运用航空照片发现莱芜盆地以南的新甫山的南坡，雁翎关一带有大面积的成层状的变质岩系。经地表调查认为是角闪片岩，即基性火山岩系。其上，在山草峪村一带还有成层良好的黑云变粒岩，当时就认为这是泰山群的代表性地层，并命名为雁翎关组和山草峪组。1959 年在踏勘剖面时在新泰的朝阳洞发现那里也有相当厚的角闪片岩，其层位应在太平顶组之上，因此根据岩性，认为等同于雁翎关组。这样我们建立了泰山群的 4 个组即自下而上: 万山庄组、太平顶组、雁翎关组和山草峪组。1959 年再次出队时就是按这个方案进行鲁西古老岩系填图的。

改革开放后，中国地质科学院地质研究所程裕淇院士、沈其韩院士等的研究证明雁翎关组的变质基性火山岩系是太古宙绿岩带。如此看来鲁西的泰山群实际上是一个大的“花岗绿岩带”，雁翎关一带较完整地保存了绿岩带的剖面，而广大的片麻岩，乃是侵入其中的 TTG ( 英云闪长岩 － 奥长花岗岩 － 花岗闪长岩) 系列岩石混合岩化和中深变质的产物。

和华北的许多前寒武系发育区一样，鲁西的泰山群也含有条带状磁铁石英岩建造( Banded Iron Formation，简称 BIF) 。1958 年为了响应大炼钢铁的号召，我们几乎跑遍了所有的条带状磁铁石英岩露头。当时季建之、薛叔浩领导的三小队发现了最大的带状磁铁石英岩露头，就是峄县苍山的苍峄铁矿，品位不高，规模较大，为山东大队放了一颗“卫星”。该矿后来还有开采。总结起来，条带状磁铁石英岩建造与角闪片岩有消长关系，条带状磁铁石英岩建造发育的地方角闪片岩等绿岩带的岩石却并不发育。条带状磁铁石英岩建造是太古宙水体中蓝绿藻光合作用的产物，造成氧与铁的结合沉积为条带状磁铁石英岩。对于鲁西的其他地区而言则不具备这种条件，大多数情况下见到的是含硫化物的角闪石石英片岩。它们氧化后露头呈褐色，俗称 “火烧皮”。

我们在山东鲁西古老岩系研究中还有一个疏漏，就是忽略了沂水一带的麻粒岩褐紫苏花岗岩。虽然我们在区调报告中提到了那里的辉石片麻岩，但没有专门做麻粒岩相岩石学研究。

四、鲁西的寒武系底部不整合面应是构造上的滑脱面

中生代时期中国东部岩石圈减薄，软流圈上涌，这就引起上部构造层位中伸展构造十分发育。鲁西地区便出现一系列的盆 －岭构造，自北而南依次是: 泰安 －莱芜盆地，新泰 －蒙阴盆地和枣庄盆地等，这些盆地的北沿毫无例外是古老岩系构成的山岭，其上不整合地覆盖着寒武 － 奥陶系这些早古生代地层。寒武系底部的不整合面，以及寒武 － 奥陶系之间的某些界面，往往是岩浆上侵就位的场所。当年，这些想法并不十分明确，但有许多事情，今天想起来，仍颇有启发。

1. 德国专家 Schuler 说山东寒武系有玄武岩

1958 年，就在我们出发踏勘前两天，德国专家 Schuler 博士结束了他在鲁西的地质考察回到济南，山东省地质厅约请他给我们作一个学术报告。Schuler 用英文讲，由池先生给他做翻译。Schuler 博士在报告中说山东寒武系的底部有玄武岩。这一论断使我们大为惊讶。据我们所知华北包括山东西部寒武系是标准的浅海相碳酸盐岩，何以有玄武岩喷发? 也不知他是从哪里观察到的，使我一直存疑。

2. 有学生告诉我，寒武系不整合面以下，还有一层石灰岩

1958 年 9 月在泰安，我正给泰安幅填图的高年级学生讲区域基本地层单位和填图方法。一位岩矿专业的学生 ( 忘其名) 提出在寒武纪地层之下还有一层石灰岩。我很奇怪，于是一起到他所观察的现场，原来就在新甫山的南坡。果然寒武纪地层的下面 2 ～ 2. 5m处有一层不足 1m 厚的灰绿色的岩石。粗粗一看像石灰岩，但仔细用放大镜看即不难发现其中的长石微细斑晶，显然是细粒闪长玢岩误认作灰岩了。实际上这是沿寒武系不整合面下方一个张节理侵入的闪长玢岩岩床。这一实例，使我久久不能忘怀，联想到 Schuler 博士所说寒武系底部有一层玄武岩，似乎可以理解: 他所看到的玄武岩会不会是侵入于寒武系底部的闪长玢岩岩床呢?

3. 鲁西的寒武 － 奥陶纪地层中，不乏层状中 － 基性侵入体

位于济南城内著名的标山，华山、匡山和鹊山的辉长岩 ( 济南辉长岩 LA － ICP － MS，U － Pb 定年 124 ～ 142Ma) ，不就是一个基本顺层的侵入体吗? 再看莱芜铁矿的铁桐沟闪长岩 ( 131. 4 ±4. 9Ma) ，莱芜盆地东南角峪闪长岩等，也多有顺层侵入的现象。因此可以认为: 华北地台寒武系不整合面及其上的寒武 － 奥陶纪地层，受到中生代底侵构造的影响，可以存在多个滑脱面，为中生代的岩浆侵位提供空间。同理，此类滑脱构造会不会给油气资源提供储藏的空间呢? 近年来济阳坳陷已经探明第三纪 ( 古、新近纪) 火山岩油藏。这也说明不整合面是重要的油气输导体系。

五、临朐山旺的古生物化石

临朐山旺的硅藻土和其中的湖相化石，早在 20 世纪 40 年代就有过报道。1958 年山东大队王良忱等领导的小分队对该区的地层和古生物都做过仔细的研究。主要成果有 4 方面: ①硅藻土沉积矿床; ②第三纪 ( 古、新近纪) 湖相化石群; ③泥炭沉积; ④第三纪( 古、新近纪) 玄武岩。

1958 年底收队回北京。学校举办一个教育与生产劳动相结合的成果汇报展览会。强调实物，“不要纸片片糊墙”，山东大队展出很是出色，其中几件展品都是来自山旺。

1. 泥炭

临朐地区出泥炭，屈谔山 ( 当年是高年级学生) 运来一个巨型褐色泥炭标本。它的木质结构还没有破坏，标本长 1m 多，宽 70 ～80cm，因此，戏称其为 “棺材板”，它在展品中是很突出的。

2. 动物化石

山旺盛产第三纪 ( 古、新近系) 动物化石。当年展出的有鱼、青蛙、龟类等化石。在白色的硅藻土质的页岩上衬托出炭质的鱼、青蛙、龟类，形象栩栩如生。

3. 第三纪 ( 古、新近纪) 碱性玄武岩

山旺地区第三纪 ( 古、新近纪) 火山岩十分发育。当年参加展出的是山旺唐吾的碱性玄武岩大型标本，黑色块状，相对密度很大，气孔并不发育。展出结束后，我把它切了一个薄片，发现一种很特殊的结构。它的基质中有很特殊的卷曲纤维状碱性角闪石。似是代表一种高温冷却的结晶环境。1959 年池际尚教授主持编写的 《岩浆岩岩石学》一书中就用了这张显微照片。

这些成果充分体现在改革开放后，山旺地区的经济文化建设的方方面面。如今山旺国家地质公园已经建立，那里的山旺古生物博物馆展出了昆虫、鱼类、两栖类、爬行类甚至哺乳类的化石产在硅藻土质的湖相沉积和火山沉积之中。那里的火山地貌，也成为国家地质公园的重要景点。

六、点滴经验或感悟

1) 对于古老岩系发育区，不必急于建立地层系统，而首先注意按岩性填图，可以先据踏勘结果，建立几个岩性单元，注意各类岩石之间的关系并要加以研究，查明它们是侵入接触、断层接触还是不整合或假整合。对于一些大面积岩性单调的单位，无标志层可以追索时，应多量面理产状，以便进行构造分析。尤其应注重面理的转折，往往就是构造的转折端。

2) 为了科学地建立古老岩系的地层单位，要将区域构造分析与先进的地质年代学结果结合起来。利用变质岩中提取的锆石或含有锆石的薄片，用阴极发光技术研究锆石的形貌和成分环带，再运用 LA － ICP － MS ( 激光拉曼等离子质谱) ，可以原位地测定锆石每个生长环带的年龄。对于中国东部地区的区调，应对燕山期以来的岩浆活动及其活动的期次、构造性质等作出详细的分析，注意伸展构造对油、气资源的控制作用。

3) 注意区域地质调查工作与国民经济发展的关系。区域地质调查过程中应注意那些与国民经济发展密切相关的地质体和地质现象。许多矿产资源，品位达不到要求，但随着技术水平的提高，原来品位不够的，现在就可以利用。一些贫瘠的山区，因国民经济的需要会变得富裕。山东费县，大面积的寒武纪石灰岩丘陵，是岩溶作用造成的。过去，老百姓靠烧石灰过日子。改革开放以来，由于奇石、观赏石市场的开发和兴起，费县的岩溶造成的怪石，遍地皆是，这就使费县变成 “奇石之都”，社会经济面貌大为改观。山沟沟里飞出了金凤凰。

当年山东大队的战友，不少仍奋战在地质战线，请多批评指正。

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