呂東風｜垣曲盆地地質背景與始新世哺乳動物群的新發(fā)現(xiàn)
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(xié)委員。2011年10月榮獲垣曲縣“專業(yè)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(fā)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(fā)現(xiàn)
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(tài)勢。其特殊的埋藏環(huán)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(qū),由于中更新統(tǒng)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(qū),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?guī)X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(fā)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(fā)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(fā)祥地。自1916年瑞典科學家安特生于此地發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(zhèn)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(fā)表了“山西垣曲第三紀初期(現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn),河南澠池與垣曲河堤寨里發(fā)現(xiàn)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(zhèn)郭家村火石坡發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)的同類化石更為原始:尤其是發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)過一種最早被定為胡氏矮齒獸的物種,在南堡頭發(fā)現(xiàn)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(zhèn)柳溝發(fā)現(xiàn)的泰氏黃河跗猴是一種小型靈長類,與現(xiàn)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(fā)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(fā)現(xiàn)。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(fā)現(xiàn)的炭獸科化石,是迄今為止我國發(fā)現(xiàn)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(fā)掘,垣曲盆地始新世哺乳動物類化石共發(fā)現(xiàn)11目約30科近80種。發(fā)現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(shù),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(fā)現(xiàn)的周氏任村猴和寨里村發(fā)現(xiàn)的斯氏黃河猴兩個地點,現(xiàn)在靈長類化石已經在6處地點發(fā)現(xiàn)了9個物種。在一個小型盆地中發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn),化石保存較完整。曙猿是一種小型的靈長動物,與現(xiàn)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(xiàn)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(fā)現(xiàn),為中華曙猿歸屬于類人猿類的結論,提供了直接證據(jù),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(fā)現(xiàn)”。新發(fā)現(xiàn)的證據(jù)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(xù)到今天成員有猴類、猿類和人類。
世紀曙猿化石的發(fā)現(xiàn)讓這一學科的科學家們興奮不已,多次來垣曲調查發(fā)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(fā)現(xiàn),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(tài),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(xù)發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)的多種曙猿科物種化石以及江蘇溧陽發(fā)現(xiàn)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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