（矿产普查与勘探专业论文）辽西中生代含鸟层鸟类与植物群落古生态分析.pdf

东北大学硕士学位论文摘要 摘要 近年来辽西地区的生物研究工作已经取得较大的突破，不断有新的物种被 发现，这些物种的发现一次又一次震惊_ 廿= 界。而对于该区的综合性、基础性的研 究方面却相对滞后，因此应该加大力度进行这些方面的研究。 辽宁西部中生代地层广泛发育，分布广泛，在国内外同期地层研究中占有重 要地位。辽西中生代地层主要为陆相火山岩、火山碎屑岩和内陆湖盆碎屑岩沉积。 在辽西义县组与九佛堂组的湖相沉积岩段，发育集群出现的各类生物化石，而且 这些化石与火山活动是密切相关的。止是发生的多期次火山活动致使生物死亡， 在其石化过程中与湖盆中的泥沙质、火山灰固结成岩，终于形成现今挖掘出的各 种化石。辽两中生代含岛层大量鸟类以及古植物化石的发现，具有重要的科学价 值。辽西中生代鸟类与植物化石在辽碍集中出现在下白垩统的义县组、九佛堂组。 辽西鸟类化石归属晰鸟亚纲( s a u r i u r a e ) 、今鸟亚纲( o r n i t h u r a e ) 两个纲，吉 植物化石有从蕨类到高等被子植物以及种子孢子花粉等。辽两中生代鸟类化石与 占植物化石以及化石产地沉积相粒度分析对于认识鸟类与古植物古生态、生物进 化以及辽西中生代地层的划分对比具有重要意义。 通过对辽西孔子鸟类群与华夏鸟类群的分类以及不同鸟类埋藏状态、形态特 征、生活习性等方面的研究，能够为正确认识鸟类的演化规律以及鸟类的古生态 环境提供证据。通过对辽西含鸟层古植物的埋藏学分析、将今论占分析、植物群 落、植物叶片形态功能分析，为认识四合屯地区的吉地理、古气候、古生态提供 了确凿的依据。鸟类与古植物之间的关系是相互依存、相互促进、协同演化的。 颗粒分析是古环境分析的一种重要方法。对辽西四合屯地区义县组不同旋回进行 的粒度分析，一方面揭示了不同旋同沉积环境的各白特征以及不同旋回的对比特 征，另一方面揭示了鸟类与古植物形成时的古环境。同时通过粒度分析为认识鸟 类与古植物化石的形成机制提供必要的证据。 在全球占地理与古气候的演化这一背景之下，形成了辽西地区中生代特有占 地理与古气候，这为辽西地区鸟类与吉植物的演化与发展提供了重要条件。总之， 通过对辽西地区中生代含鸟层的鸟类与植物群落分析，再现辽西地区古生态、古 地理和古气候。特别是义县组含鸟层到九佛堂组含鸟层的气候特征由温暖偏湿向 湿热的气候转化而该区地处“三角洲”这特定条件下，必然促使鸟类与古植 物协同发展。 关键词：辽西含鸟层义县组九佛堂组占生态 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t r e c e n t l y , t h es t u d yo n t h eb i o l o g yh a sb e e na c h i e v e db r e a k t h r o u g hi nt h ea r e ao f w e s t e m l i a o n i n g ，s om o r ea n d m o r en e w s p e c i e sh a v eb e e nd i s c o v e r e da n dt h e yh a v e s h o c k e dt h ew o r l da g a i na n da g a i n b e c a u s ea l l - a r o u n da n db a s i cs t u d yh a sl a g g e d b e h i n dt h e s ed i s c o v e r i e s ，w es h o u l di m p o s em o r ew o r k so nt h e s ed e f i c i e n ta s p e c t s t h e r ea r ew e l l d e v e l o p e da n df a r - r a n g i n gm e s o z o i cs t r a t ai nw e s t e r nl i a o n i n g ， w h i c hh a v ea ni m p o r t a n tr o l ei nt h es a m e p e r i o ds t r a t as t u d ya l lo v e r t h ew o r l d t h e m e s o z o i cs t r a t ac h i e f l yi n c l u d el a v a p y r o c l a s t i cm a t e r i a lo nt l l el a n da n de l a s t i c s e d i m e n ti nt h el a k e t h e r ea r em o s to ff o s s i l sa n da l lf o s s i l sa r er e l a t i v et ov o l c a n i c a c t i v i t y j u s tb e c a u s et h eb i o l o g yd i e dc a u s e db yt h ei n t e r m i t t e n t l yv o l c a n i ca c t i v i t y a n dt h e nr a p i d l ye m b e d d e d ，b i o t o g y ，s i l ta n df i n ea s hf o r mt h es o l i d i f i e dr o c kw h i c h c a nb es e e nt o g e t h e rb yt h ev a r i e df o s s i l sd u gn o w , n e d i s c o v e r yo f t h ep l e n t yo f m e s o z o i ca y e sa n dp a l e o b o t a n i cf o s s i l sh a si m p o r t a n ts c i e n t i f i cv a l u e t h e s ef o s s i l s c o m p r e h e n s i v e l ya p p e a ri n y i x i a na n dj i u f e t a n gf o r m a t i o no ft h ee a r l yc r e t a c e o u s t h eb i r d sr e s p e c t i v e l yb e l o n gt os a u r i u r a ea n do m i t h u r a e ，w h e r e a st h ep a l e o b o t a n y c o n t a i n ss om u c h t h i n g sf r o mf e m t oa n g i o s p e r ma sw e l la ss e e d sa n ds p o r e - p o l l e n a l lt h e s ef o s s i l sa n ds e d i m e n t a r yg r a n u l a r i t ya n a l y s i sa r eo f i m p o r t a n ts i g n i f i c a n c ef o r u st ok n o wp a l e o e c o l o g y , e v o l u t i o n ，d i v i s i o na n dc o m p a r i s o no fm e s o z o i cs t r a t ao f w e s t e m l i a o n i n g ，c h i n a a c c o r d i n gt oc l a s s i f i c a t i o no fd i f f e r e n tb i r d sa n dt h es t u d yo nt h ee m b e d d i n g s t a t e ，m o r p h o l o g y , b e h a v i o ra n ds oo n ，w ec a ng a i ne v i d e n c e sf o rr e a l i z i n gt h e e v o l u t i o na n dp a l e o e c o l o g yo ft h eb i r d s i nv i e wo ft h ep l a n ta n a l y s e so f e m b e d d i n g s t a t e ，c o m p a r i n gt h ep a s t ，p l a n tc o m m u n i t i e sa n dl e a fm o r p h o l o g y , t h ee v i d e n c e sh a v e b e e na c h i e v e df o ru st or e a l i z ep a l e o g e o g r a p h y , p a l e o c l i m a t ea n dp a l e o e c o l o g y n l e r e l a t i o nb e t w e e na y e sa n dp l a n ti s i n t e r d e p e n d e n t ，i n t e r a c t i o n a l a n dc o o p e r a t i n g e v o l u t i o n g r a n u l a r i t ya n a l y s i s i st h e i m p o r t a n t m e t h o r df o rt h e a n a l y s i s o f e n v i r o n m e n t i na c c o r d a n c cw i t ht h ea n a l y s e so fd i f f e r e n tc y c l e so fs i h e t u nf o r m a t i o n ， i tc a no p e no u tr e s p e c t i v ef e a t u r e so fd i f i e r e n tc y c l e sa n d c o m p a r i s o no n t h eo n eh a n d i to p e no u tt h ee n v i r o n m e to ft h ea y e sa n dp l a n tw h i c hc o m ei n t ob e i n go nt h eo t h e r h a n d a tt h es a n t t et i m e ，i tc a np r o v i d et h en e c e s s a r ye v i d e n c e sf o rr e a l i z i n gt h e f o r m i n g m e c h a n i s mo f t h ea y e sa n d p l a n tf o s s i l s i nt h ec o u r s eo ft h eg l o b a le v o l v e m e n to f p a l e o g e o g r a p h ya n dp a l e o c l i m a t e ，t h e a r e ao fw e s t e r nl i a o n i g nh a sf o r m e dt h es p e c i a le n v i r o n m e tw h i c hp r o v i d e st h em o r e i m p o r t a n tc o n d i t i o n sf o rt h ee v o l u t i o na n dd e v e l o p m e n to ft h e a y e sa n dp l a n t i n c o n c l u s i o n ，t h ep a l e o e c o l o g y , p a l e o g e o g r a p h ya n dp a l e o c l i m a t ec a nb e e nr e a p p e a r e d a c c o r d i n gt oa n a l y s e s o fa y e sa n dp l a n tw h i c ka p p e a ri ns t r a t a c o n t a i n i n gb i r d s ， s p e c i a l l yt h ec l i m a t i cf e a t u r ef r o my i x i a nf o r m a t i o nt oj i u f e t a n gf o r m a t i o ni sf i r o m w a r m t ha n dw e t n e s st ow e t n e s sa n dh o t n e s s ，j u s tb e c a u s eo ft h ed e l t ap a t t e m ，i t p r o m o t e s t h a ta y e sc o o p e r a t e sw i t h p l a n tt o g e t h e r k e y w o r d s ：w e s t e r nl i a o n i n g ，f o s s i lb i r db e d s ，y i x i a nf o r m a t i o n ，j i u f e t a n g f o r m a t i o n ，p a l e o e c o l o g y h i 声明 本人郑重声明所呈交的学术论文是在导师的指导下完成的。论文 中所取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人任何 已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用 过的材料。本论文中所参考和涉及到的文献资料在文中均作了明确说 明，并表诚谢! 特此声明。 本人虢孑移秒节 日 期：勘= ；脚切 东北大学硕士学位论文前言 刖昂 二十世纪8 0 年代以来，我国辽西朝阳、北票、凌源等地先后发现大 量的古生物化石，这些化石发现一次又一次震惊世界，辽西地区已经被 誉为世界上最大的化石宝库。到目前为止，这一带已发现的脊椎动物， 包括鱼类、两栖类、爬行类、鸟类、哺乳类共5 0 多属6 0 多种。其中鸟 类有2 0 来种，恐龙有1 0 几种。已发现的无脊椎动物，包括双壳类、腹 足类、虾类、叶肢介类、介形类、昆虫类、蜘蛛类等难以数计。其中双 壳类共5 属2 7 种，叶肢介类共8 属3 0 多种，介形类共1 9 属8 0 余种， 而昆虫类则多达1 0 0 0 多种。己发现的植物种类更要繁多，几乎所有的植 物门类在这里都有化石代表。如苔藓植物门，包括苔类和藓类；蕨类植 物门，包括石松类、有节类和真蕨类；种子植物门，包括裸子植物的银 杏类、苏铁类、松柏类、买麻藤类以及最早的被子植物辽宁古果、中华 古果、十字中华果。这些化石的发现，对鸟类的起源和早期演化研究具 有重大科学价值，而且在恢复古地理、古环境、古气候以及地层的划分 与对比具有重要的意义，因而在国内外学术界，对辽西鸟类以及古植物 化石层研究非常重视。 辽西中生代已报道的古植物化石属种共有1 2 0 余属，3 0 0 余种，而 且门类齐全( 图1 )，分别占辽宁自晚古代早石炭世晚期以来已报道的 化石属种的6 0 与6 3 ，而且种类齐全。辽西鸟类化石详细研究的有1 1 属1 4 种”1 包括原始祖鸟、孔子鸟、娇小辽西鸟、华夏鸟、中国鸟及波罗 赤鸟等，很显然，辽西中生代鸟类化石与古植物化石如此之多，埋藏密 度之大，在世界地层研究史上是空前的。通过对鸟类、古植物死亡和埋 藏条件分析对认识古生态具有重要的实际意义和理论意义。辽西中生代 的各类化石是成集群状被保存的，其中包括古植物、脊椎动物、无脊椎 动物，这些化石从湖相至陆相普遍存在，并彼此同层共存，形成互惠食 物链或生态金字塔。化石层及上下层位多含火山灰质，说明化石产地及 邻区当时的火山活动相伴而行。总之，古生物化石被保存于滨浅湖相沉 积中，岩性以凝灰( 火山灰) 质页岩为主，经历了多期次火山喷发，因而 有大量的火山物质落入湖盆。从而使湖泊、陆地的生物在突发性的事件 死亡之后才得以迅速被埋藏，并在其后的石化过程中，与湖贫中的泥砂 东北大学硕士学位论文前言 质，火山灰等共同固结成岩。因此大量生物的死亡应属于灾变，并主要 是事件地层学范畴的地方性火山喷发事件。 当前，辽西地区的研究工作己经取得较大的突破，不断地有新的物 种被发现，但是总体来讲，大都集中在新物种发现的点式研究，对于该 地区的综合性、基础性的研究方面尚有不足，这也是本课题研究初衷。 通过本课题的研究，力求对辽西地区中生代含鸟层的鸟类、植物、沉积 环境等更为深化的综合认识，再现辽西地区中生代的古生态、古地理、 古气候。辽西中生代含鸟类化石层主要存在义县组与九佛堂组，本文分 别从下至上加以论述。 o 3 0 0 2 5 o 2 0 0 1 5 o 1 0 0 0 5 0 0 0 0 2 5 1 鬻嘲藤2 0 0 0 0 2 囊 o 1 0 i 溺阻 00 7 囡 图1辽西地区中生代植物分类表 f i g 1 p e r c e n to f e a c hg r o u pf r o mm e s o z o i cf l o r ai nw e s t e r nl i a o n i n g ，c h i n a 姚图豳豳凰嘶且詈冒圈阻 东北走学硕士学位论文第一章辽西地区区域地质特征 第一章辽西地区区域地质特征 1 1 地层 辽西地区中生代地层发育齐全( 表1 1 ) ，分布广泛，主要为陆相火 山岩、火山碎屑岩及内陆湖盆碎屑岩沉积。区内火山岩呈面型分布，岩 石类型丰富。从时间演化序列上，辽西地区火山岩旋回可分为3 期：早 侏罗世( j ) 兴隆沟旋回火山岩；中侏罗世( j ：) 蓝旗旋回火山岩：早白 垩世( k 。) 义县旋回火山岩。 1 1 1 三叠系 辽西地区的三叠系下统为内陆瓮地河流一河湖相红色粗碎屑岩沉积。 三叠系下统红砬组主要为紫红色砂岩和砾岩，厚4 0 5 2 0 米，平行不整合 于上二叠统石千峰组地层之上；中三叠统以湖泊沉积为主。中统后富隆 山组杂色砾岩、粉砂岩及粉砂质泥岩及灰白色凝灰岩，厚0 - 6 3 米，与下 伏红砬组为平行不整合接触；上三叠统主要为湖泊一沼泽相沉积，夹有薄 煤层。上统老虎沟组为黄色、黄绿色砂岩，砾岩夹灰、灰黑色粉砂岩、 页岩及薄煤层，厚6 8 4 0 0 米。 1 1 2 侏罗系 辽西地区侏罗系则以陆相火山岩、火山碎屑岩和含煤河湖一沼泽相旋 回为特点。侏罗系分布范围远大于三叠系，广泛分布予区内各盆地中。 下侏罗统包括兴隆沟组和北票组。兴隆沟组主要由安山岩、玄武岩 及火山碎屑岩央砾岩组成，平行不整合于上三叠统老虎沟之上，或角度 不整合于长城系和中三叠统之上，厚1 8 1 - 4 0 7 米。兴隆沟组火山岩主要 出露于北票盆地和朝阳瓮地，呈北东向带状展布，火山岩地层出露较为 齐全，喷溢相的熔岩与爆发相火山碎屑岩交替出现，构成8 个韵律层， 主要岩石组合有安山岩一英安岩一粗面安山岩一安粗岩、安山质火山碎屑 岩，以中性安山岩为主，没有酸性岩类。北票组底部为砾岩，下部为黄 褐、深灰色页岩、砂岩夹砾岩、粉砂岩夹砾岩：上部为黄褐、灰黑色页 岩、粉砂质页岩夹砂岩、粉砂岩，与兴隆沟组为平行不整合接触，厚 3 5 3 1 3 1 2 米。 中侏罗统由海防沟组和蓝旗组组成。海防沟组主要岩性为沉积碎屑 东北太学硕士学位论文第一章辽西地区区域地质特征 岩央中酸性火山岩或由单一的沉积碎屑岩组成，角度不整合于下伏地层 之上，厚6 5 3 1 4 0 0 米。蓝旗组火山岩类分布比兴隆沟组火山岩更广泛， 几乎遍及整个辽西地区。蓝旗组在北票盆地内总厚度约8 0 0 米，岩石类 型包括玄武安山岩、安山岩、安粗岩、粗面英安岩、英安岩及安山质火 山角砾岩，在建昌盆地厚度为2 0 0 0 米，主要岩石类型包括玄武岩、玄武 安山岩、粗安岩、粗面岩；在义县盆地总厚度近2 0 0 0 米，火山岩可分为 两个岩性段，下段为辉石( 角闪) 玄武安山岩一安粗岩一英安岩，上段为 辉石安山岩一安粗岩一粗面岩。 上侏罗统土城子组由3 段组成：下段为紫红色凝灰质页岩，中段为 灰紫色砾岩夹砂岩，上段为绿、紫色凝灰质砂岩，夹砾岩、页岩，平行 不整合于蓝旗组之上，厚3 8 4 - 2 6 2 3 米。 1 1 3 白垩系 辽西地区早自垩世早期仍以陆相火山岩为主，早白垩世晚期一晚白垩 世以内陆湖相碎屑岩建造为主，并含热河生物群化石，辽西地区白垩系 下白垩统由义县组、九佛堂组、阜新组组成。 义县组岩性主要为安山岩、玄武岩、粗安岩、流纹岩、凝灰岩，角 度不整合于下伏地层之上，厚7 1 3 - 4 0 0 0 米。义县组火山岩分布遍及全区 和相邻地区，早期为爆发相占优势的各种火山碎屑岩类，晚期以溢流相 为主，形成各类火山熔岩。义县组在北票瓮地内出露不齐全，从区域对 比来看，北票盆地所见的义县组仅相当于义县组地层下亚旋回厚度达9 0 0 余米，主要为高钾质流纹岩、流纹质角砾凝灰岩及少量安山岩。义县组 火山岩在建昌盆地仅厚8 0 0 余米，主要岩石类型自下而上为粗面岩、安 粗岩、英安岩，以喷溢相为主，岩石普遍具高钾特征。义县组火山岩在 义县盆地最厚，总厚度可达4 0 0 0 米，可分为3 个岩性段：下部岩性段为 玄武岩段，主要岩石类型包括橄榄玄武岩、玄武安山岩、杏仁状玄武岩 等：中部岩性段为安山岩段，主要岩石类型包括杏仁状安山岩、流纹岩 及相应的火山角砾岩、火山凝灰岩。早白垩世以后，辽西地区的火山活 动随着燕山造山运动的减弱而基本结束。 九佛堂组岩性以粉砂质页岩、页岩、粉砂岩及砂岩为主，与义县组 为不整合接触，厚2 0 6 2 6 8 l 米。沙海组以灰黑色、灰白色、灰绿色砂质 泥岩、粉砂岩为主，底部为砾岩，厚5 5 1 8 米。阜新组主要为砂页岩夹煤 层，厚4 15 - 2 3 4 4 米。上自垩统孙家湾组以角度不黎合于下伏地层之上， 东北走孝硕士学位论文第一章辽西地区区域地质特征 表1 1 辽西中生代地层层序表 t a b l e l 1m e s o z o i cd e p o s i t i o n a ls u c c e s s i o n so fw e s t e r nl i a o n i n g ，c h i n a 界系统组厚度( 米)岩性描述 上 孙家湾组3 7 8 - 9 5 6紫红色砂岩、砾岩为主。 由 白 统 阜新组 4 15 2 3 4 4主要砂页岩夹煤层 下 垩 灰黑色、灰白色、灰绿色砂质泥岩、粉砂岩， 沙海组 5 5 1 8 底部为砾岩。 九佛堂组2 0 6 2 6 8l以粉砂质页岩、页岩、粉砂岩及砂岩为士 统 系 主要为安山岩、玄武岩、粗安岩、流纹岩、 义县组 7 l3 - 4 0 0 0 凝灰岩。 上紫红色凝灰质页岩、灰紫色砾岩夹砂岩和绿、 土城子组 3 8 4 2 6 2 3 统紫色凝灰质砂岩夹砾岩、页岩。 侏 主要为玄武安山岩、安山岩、安粗岩、粗面 生 蓝旗组8 0 0 2 0 0 0中 岩组成。 沉积碎屑岩夹中酸性火山岩或单一的沉积碎 罗统海房沟组6 5 3 1 4 0 0 屑岩。 采煤层，底部为砾岩，下部及上部以黄褐色、 北票组3 5 3 1 3 1 2 下灰色页岩、砂岩及粉砂岩。 系 统 灰紫、灰绿、灰黑色安山岩、玄武岩及火山 兴隆沟组1 8 1 4 0 7 碎屑岩和砾岩。 上黄褐色、绿色砂岩、砾岩夹灰黑色页岩及薄 老虎沟组6 8 4 0 0 统煤层或煤线。 三 叠 中后寓隆山黄、绿色、灰黑色砾岩、粉砂岩及粉砂质泥 0 6 3 系 统组岩夹灰白色凝灰岩。 界 下 红砬组4 0 - 5 2 0紫红色砂岩及砾岩。 统 东北太学硕士学位论文 第一章辽西地区区域地质特征 岩性以紫红色砂岩、砾岩为主。厚3 7 8 9 5 6 米。在燕山地区发育有早第 三纪地层，而辽西地区基本上不发育新生代地层。 1 2 构造 辽西地区大地构造位置处于华北板块北部的燕山中生代板内造山带 的东段，南、北分别为山海关隆起和“内蒙地轴”所夹持。它是阴山一 燕山近东西向构造与新华夏北北东向第二沉降带相交的部位，也是近东 西向构造向北东向构造转变的部位。区内的中生代早期构造走向近东西， 但自燕山期以来明显改变为北东和北北东向。该区总体构造格局定型于 燕山期，主要由北东向叠瓦状逆冲推覆构造、北北东向伸展正断层和北 北东向左行走滑断裂以及北东向中生代盆地( 四官营盆地、汤神庙贫地、 北票瓮地、朝阳盆地、金岭寺羊山盆地) 。 1 2 1 东西向褶皱一逆冲构造 东西向褶皱逆冲构造位于辽西地区北东南西向逆冲推覆断层上盘 前侏罗纪地层中存在明显的近东西向逆断层和褶皱构造，并认为是印支 期运动的产物。 1 2 2 北东向叠瓦状逆冲推覆构造 北东向叠瓦状逆冲推覆构造系统自北西向南东划分为：凌源- 东官营 子逆冲断裂构造、佛爷洞喀左北票逆冲断裂构造、建昌一朝阳逆冲断裂 构造，并认为逆冲断裂剖面组合式为叠瓦状。 1 2 3 北东向伸展“盆一岭”构造 北东向伸展“盒岭”构造系表现为一系列正断层，控制本区自垩纪 地层的沉积，使其具有明显的半地堑式盆地沉积特征，与前白垩纪地层 构成典型的“盆岭”构造格局。该构造系分为：佛爷洞- 九佛堂一四官营 子正断层、喇嘛洞风凰山正断层。 1 2 4 北北东向左行走滑断裂 北北东向左行走滑断裂系是隶属于郯庐断裂带的一部分，是早白垩 世末晚白垩世初，华北东部地区处于北东一南西剪切应力场中，形成了 以郯庐断裂带为主体，由东向西逐渐减弱的走滑断层系。它包括：四官 营予一朱碌科左行走滑断裂、建昌药王庙一朝阳左行走滑断裂。 东北大学硕士学位论文第一章辽西地区区域地质特征 1 3 盆地演化 辽西地区中生代笳地的沉积演化与大地构造活动是密不可分的。这 里根据结合大地构造的特点来阐述辽西地区沉积盆地的演化。 三叠世是华北板块与欧亚板块拼合后陆内汇聚阶段，继承了晚古生 代各自的构造古地理格局。晚二叠世未的造山运动在华北地台北缘形成 兴蒙造山带，在辽西地区继承早期坳陷，沉积了一套干旱气候条件下的 湖泊河流相红砬组，生物稀少，化石少见。中三叠世期间沉积作用表现 为干燥一半干燥气候条件下河流相一湖泊相环境，沉积了后富隆山组。晚 三叠世在辽西地区北票、凌源老虎沟、朝阳石门沟等小型内陆笳地中， 沉积了潮湿温暖气候条件下的河湖相沼泽相老虎沟组地层，该地层动植 物化石丰富。 早、中侏罗世期间，燕山、辽西地区发生大规模的浅层次脆性逆冲 作用，并伴有火山活动。辽西地区主要沉积出现在朝阳一北票盆地和金岭 寺一羊山盆地北部地区，盆地范围继承原有盆地并有所扩展。早期为火山 活动阶段，喷发了兴隆沟组火山岩，晚期为陆相碎屑沉积阶段。北票组 沉积时期形成了由下自上的单旋回沉积序列即底部冲积扇相，下部河流 沼泽相，中部为浅水型三角洲相，上部半深至深湖相，表明北票组沉积 过程由快速沉降进入稳定沉降，并发育到鼎盛时期的沉积过程。由于没 有火山岩碎屑的出现，北票组沉积时的湖盆范围大于下伏兴隆沟组的分 布范围。随着此次构造强度和规模进一步扩大，盆地范围又向外扩展， 笳地沉积早期为粗碎屑沉积阶段，沉积了海防沟组砂砾岩。中期为火山 喷发阶段，喷发了蓝旗组火山岩。晚期为火山期后的坳陷阶段，沉积了 岩性以红、粗为特征的巨厚土城子组。 早白垩世早期以强烈火山作用而形成大量火山岩为主要填充物的火 山岩盆地发育期。该时期火山岩喷发次数多，厚度大，面积广。早白垩 世义县组火山喷发期间，发生逆冲推覆构造变形，火山岩卷入构造变形 中，而后被九佛堂组地层不整合覆盖。在九佛堂组沉积时期，辽西地区 大地构造性质由挤压性盆地发生构造反转为伸展性构造盆地，在逆冲推 覆体后缘形成一系列地堑盆地。从早白垩世晚期到晚白垩世时期，辽西 地区经历了早期强烈拉张快速沉降、中期稳定沉降时期和晚期回返抬升 的断陷盆地消亡时期。沉积体系演化规律是：冲积扇一河流沉积体系一水 东北大学硕士学位论文 第一章辽西地区区域地质特征 下扇、深湖沉积体系一三角洲沉积体系一河流、冲积扇沉积体系。晚白垩 世是笳地萎缩并逐渐封闭时期，沉积一套粗碎屑河流相沉积物。 东北走学硕士学位论支 第二章辽西中生代含鸟层地层特征 第二章辽西中生代含鸟层地层特征 2 1 义县组的划分 义县组之名渊源于日本学者室井渡的“义县火山岩类”，而可考证的 正式文献为顾知微( 1 9 6 2 ) 及斯行健、周志炎( 1 9 6 2 ) 的同时采用，义 县组广泛地分布于辽宁西部的三大盆地之中。由于义县期火山活动具多 期或多旋回性，义县组的火山岩、火山机构和沉积夹层也具多样性，再 加上后期构造活动的改造，使区内义县组的划分对比复杂化。义县组岩 石地层划分及名称历来使用不一，历史上义县组的划分就有许多不同方 案( 顾知微，1 9 6 2 ；陈丕基等，1 9 8 0 ，1 9 8 8 ；郝诒纯等，1 9 8 2 ，1 9 8 6 ； 王五力等，1 9 8 9 ；辽宁省地质局，1 9 8 9 ；金帆，1 9 9 6 ；任东等，1 9 9 7 ： 李亚平等，1 9 9 8 ；季强等，1 9 9 9 ；卢崇海，2 0 0 0 ；孙革，郑少林等，2 0 0 0 ：) 。 义县组岩石地层划分、对比，本人认为目前应该主要是以旋回特征 为依据。其原因有二：一是辽西地区广泛发育中生代火山岩，尤其以义 县旋回最为发育且同源演化梯次明显”1 1 ，这是义县组地层划分中必须抓 住的主要矛盾。二是其它地层划分方法仍缺乏详实确凿的决定性的认同 根据，这也是应大力加强古生物研究的重要原因。现以辽西北票地区中 生代火山活动的旋回性、每一旋回形成的特色岩石组合及旋回间歇期的 特色沉积一爆发相岩石、沉凝灰岩层，将义县组划分为6 个岩性段”3 ，自 下而上特征如下。 2 1 1 底砾岩段 与下伏土城子组呈微角度或角度不整合接触。厚度5 3 0 米。由底 部向上，凝灰质成分较多，常出现凝灰质砂岩、粉砂质凝灰岩和砂质泥 岩夹层。在水泉沟里，该段的砂质泥岩中发现有鹦鹉嘴龙骨骼化石。 2 1 2 基性一中基性火山岩段 包括第1 期熔岩至第4 期熔岩之间的所有爆发一沉积相、爆发相和溢 流相的岩石组合。在该段的上部薄层状岩屑杂砂岩中主有并产鹦鹉嘴龙 化石。 2 1 3 湖相沉积岩段 下部黄绿色薄层状细粒凝狄岩屑杂砂岩，灰色薄板状钙泥质粉砂岩 9 东北大学硕士学住论文第二章辽西中生代舍乌层地层特征 夹黄褐色铁质胶结沉凝狄岩，局部央灰岩透镜体。中部狄色、灰白色纹 层状一页片状钙泥质页岩夹黄褐色晶屑凝灰岩、沉凝灰岩。上部灰白色沉 凝灰岩夹灰色砂质结晶灰岩透镜体，灰绿色薄层状凝灰质粉砂岩央凝灰 质岩屑杂砂岩，灰黄色泥质粉砂岩、粉砂岩、中厚层状石英长石砂岩， 该段厚度2 0 3 0 米，在黄半吉沟可达l5 0 米。该岩段发育大量的鸟类、 植物等化石，目前研究和报道的义县组化石主要集中在该段。 2 1 4 酸性j 偏碱性火山岩段 主要为流纹质凝灰角砾岩、流纹质集块岩、流纹质角砾熔岩及少量 流纹岩、英安岩和粗面岩。这套酸性和中性火山岩厚度最大达2 9 7 米。 2 1 5 上部基性火山岩段 多呈次火山岩( 橄榄玄武玢岩) 侵位在一些火山机构的中心，也有的 呈溢流相橄榄玄武岩分别盖在第三段及第四段的不同层位上。厚度2 0 3 0 米。 2 1 6 顶部砾岩段 受义县组火山岩区古地貌的控制，分布局限。可分别压盖第二、三、 四段。主体是一套灰绿色及灰紫色或灰黄色的复成分砾岩，为火山活动 结束期的产物。其厚度3 0 4 0 米，局部可达l0 0 米左右。 2 2 义县组鸟类化石赋存层位 从上述义县组地层层序划分，我们对辽西北票地区义县组鸟类化石 层赋存层位可以得出以下认识。 义县组鸟类化石层赋存层位主要存在于三段湖相沉积层位中。下部 产有双壳类、叶肢介、介形虫和昆虫等化石。中部发育大量的热河生物 群化石，除了东方叶肢介、狼鳍鱼和三尾拟蜉蝣等代表分子外，还包括 北票鲟、辽蟾、满洲龟、东方翼龙、中华龙鸟( 图2 1 ) 、鹦鹉嘴龙( 图2 2 ) 、 原始祖鸟、尾羽鸟、孔子鸟( 图2 3 ) 、辽宁鸟、张和兽等，同时产大量 的昆虫、叶肢介等化石。上部产叶肢介、鱼、植物、孢粉化石，著名的 辽宁古果( a r c h a e f r u c t u sl i a o n i n g e n s is ) 、中华古果产在该层位。鸟类 化石主要集中在三段湖相沉积层位的中部。 由此可见，含珍稀化石沉积层位于义县组的中部。在该层以下，即 义县组的下部还有4 个含恐龙化石层位。在底砾岩段和基性、中基性火 东北大学硕士学位论支第二章辽西中生代含乌层地层特征 山岩段中产有丰富的恐龙化石，属于鹦鹉嘴龙，此层位为义县组中鹦鹉 图2 1中华龙鸟及四合屯产地( 尺标：5 厘米) f i 9 2 1s i n o s a u r o p t e r y xp r i m aj ie tj ia n dt h eq u a r r yy i e l d i n g t h ef o s s i li ns i h e t u n ，b e i p i a o ( s c a l e ：5 e r a ) 图2 2 鹦鹉嘴龙( 尺标：1 0 厘米)图2 3 孔子鸟( 尺标：1 0 厘米) f i g 2 2p s i t t a c o s a u r u s ( s c a l e ：1 0 c m ) f i g 2 3c o n f u c i u s o r n i ss a n c t u s ( s c a l e ：1 0 c m ) 嘴龙化石产出的最低层位。这一发现不仅丰富了义县组早期的生物化石 门类，有助于了解当时生物的生存环境和爬行动物的灭绝原因，而且为 确定义县组的地质时代提供了重要的化石依据。目前，义县组底砾岩及 二段第2 4 期火山活动间歇期的沉凝灰岩夹层中均发现了鹦鹉嘴龙骨 东北大学硕士学住论文 第二章辽西中生代含乌层地层特征 骼化石，部分夹层中也产鱼化石。四合屯一尖山沟一带以及大康堡一土垄 山一带，包括产的辽宁古果及中华龙鸟的化石层、尖山沟化石层、上园 化石层、大康堡化石层等，均为义县组三段火山活动间歇期的湖相沉积 岩层。 2 3 九佛堂组的划分 九佛堂组为长春地质学院( 1 9 5 7 ) 创建，源自九佛堂统( 远藤隆 次，1 9 3 3 ，1 9 3 4 ) ，位于孙家梁组( 现称义县组) 之上，沙海组之下。顾知微 ( 1 9 6 2 ) 将九佛堂组置于热河群的下火山岩与上火山岩之间；辽宁区调队 ( 1 9 6 4 1 9 7 6 ) 将九佛堂组置于吐呼鲁组( 建昌组) 之上，阜新组( 冰沟组) 之下：辽宁地层表( 1 9 7 8 ) 置于建昌组( 吐呼鲁组) 和冰沟组( 阜新组) 之间： 陈丕基等( 1 9 8 0 ) 置于热河群的火山岩组与冰沟组之间；王恩思等( 1 9 8 5 ) 置于义县组和阜新组之间；郝诒纯等( 1 9 8 6 ) 置于建昌组与冰沟组之间； 王五力等( 1 9 8 9 ) 置于义县组和沙海组之间，同时将喀左标准九佛堂组的 顶部砾岩、砂砾岩归入沙海组底部，将建昌盆地冰沟剖面( 电池至冰沟) 所代表的一套砂岩、页岩、砾岩及冰沟煤层统置于沙海组；辽宁地质矿 产局( 1 9 9 4 ) 置于义县组与冰沟组之问。由上而知，备家对九佛堂组的划 分颇不一致。现在比较统一的认识是：九佛堂组指以明显的平行不整合 覆于义县组之上的一套湖相沉积岩系，分为三个岩性段“1 。 2 3 1 九佛堂组一段 主要岩性为灰白、灰绿色粉砂质泥岩，粉砂岩夹中厚层含长石岩屑粗 砂岩及中细砾砾岩，分布于波罗赤盆地边缘，角度不整合或平行不整合于 寒武纪地层之上及侏罗一白垩系义县组流纹质角砾凝灰岩之上。厚度大 于6 0 0 米。 2 3 2 九佛堂组二段 下部为黄绿色中厚一巨厚层砾岩及粗粒砂岩，上部为厚层含砾长石岩 屑粗砂岩及粉砂岩、泥岩，厚度近7 0 0 米。 2 3 3 九佛堂组三段 灰白一灰黄色薄一中厚层粉砂岩、细砂岩及粗粒含长石岩屑砂岩，厚度 大于8 0 0 米。 东北大学硕士学位论文 第二章辽西中生代含乌层地层特征 2 4 九佛堂组鸟类化石赋存层位 九佛堂组三个岩性段分别具有各自特色的生物组合。在九佛堂组一 段产有e o s e s t h e r i a ，e p h e m e r o p s is 及爬行类骨骼化石碎片、北山朝阳 鸟( c h a o y a n g g i ab e i s h a n e n s is ) 和在热河群首次发现三塔中国鸟 ( s i n o r n iss a n t e n s is ) ( 图版2 4 、图版2 5 ) 。九佛堂组二段产l y c o p t e r a ， e o s e s t h e r i a ，e p h e m e r o p s is ，a r c h a e o c u e l i c u ss i n i c u s 等及植物化石 碎片。九佛堂组三段产鱼及郑氏波罗赤鸟( b o i u c h i az h e n g i ) 和燕都华夏 鸟( c a t h a y o r n i s y a n d i c a ) 。波罗赤盆地九佛堂组化石丰富，产有鸟类化 石上述3 属3 种，还有六齿大嘴鸟( l o r g i r o s t r o r n i ss e r d e n t o r is ) ，侯 氏尖嘴鸟( c u s p i r o s t r is o r n ish o u i ) ，凌河松岭鸟( s o n g l i n g o r n is 1i n h e n s is ) ，有尾华夏鸟( c a t h a y o r n isc a u d a t u s ) 共3 属4 种( 待发表) ， 即有鸟类化石6 属7 种，另梅勒营子盆地l 属1 种，即总计7 属8 种。 分别产于九佛堂组一、三段，共有3 个层位。 圈2 4 三塔中国鸟图2 5 三塔中国鸟复原图 f i g 2 4s i n o r n i ss a n t e n s i s f i g 2 5r e c o n s t r u c t i o no fs i n o r n i ss a n t e n s i s 从上述分析，可以看到鸟类主要存在于九佛堂组的一、三段的两个 岩性段。古植物化石在九佛堂组三个岩性段均有不同程度的发现，主要 有蕨类植物、裸子植物等。 东北大学硕士学位论文第三章辽西中生代含鸟层生物分布 第三章辽西中生代含鸟层生物分布 3 1 义县组含鸟层生物分布 义县组含鸟层广泛发育各类生物，通过对这些生物的分类研究，可 以使我们认识各类生物的分布规律，从而对于古地理、古气候、古生态 具有重要的意义。 3 1 1 鸟类 义县组鸟类群也称之为孔子鸟类群，孔子鸟的数量和种类较多，而 且孔子鸟类群既有最原始的古鸟亚纲的份子一孔子鸟类，也有今鸟亚纲 的代表一辽宁鸟，还有最原始的反鸟类一始反鸟，更具有特殊的辽西鸟。 义县组地层内鸟类化石相对于其它地层而言，含量较多。根据李亚平等 ”1 对北票区义县组地层，经过坑探，采出鸟化石2 3 枚，全部属于孔子鸟， 同时在有些孔子鸟层位发现了狼鳍鱼、龟类、鹦鹉嘴龙等化石。在辽西 凌源范杖子义县组火山岩央层中也发现了孔子鸟化石。该地孔子鸟与狼 鳍鱼、叶肢介、软体、节肢动物( 淡水虾类) 昆虫、植物同层产出。从 孔子鸟化石来看，已具有现代许多鸟类一样的羽农和骨相上具有明显的 性二态，从标本上见到雌雄个体双双相依同葬的现象。孔子鸟第1 指弯 度很大，发育较好，更有利于攀树和打斗。因此，孔子鸟相对丰富的化 石数量以及其特征表明其在早白垩辽西的内陆湖泊丛林是一个演化上相 当成功的树栖群居优势属种。这些为辽西地区热河生物群组合、面貌及 时代提供了依据。另外季强等( 1 9 9 7 ) 研究，在义县期玄武岩之上的第 1 个沉积层砂质页岩上下分别产出原始祖鸟和中华龙鸟化石，中华龙鸟 的发现为鸟类起源提供重要的依据。 3 1 2 古植物 义县组共有4 个含古生物化石层，尤以挖掘出中华龙鸟以及孔子鸟 而闻名于世的辽西北票上园乡四合屯化石层更具典型。而北票上园乡四 合屯、黄半吉沟、尖山沟的义县组可以进行地层对比。根据孙革等人” 对四合屯一半吉沟一尖山沟化石层的研究，现有5 6 属8 8 种，其中包括从 苔藓类到高等被子植物： 苔藓类( 3 属4 种) 东北大学硕士学位论文 第三章辽西中生代舍乌层生物分布 t h a l l i t e s ji a n s h a n g o u e n s i ss u n e tz h e n g s p ：n o v t r i c c i o i d e sw u m e t z g e r i t e sm u l t i r a m e as u n e tz h e n gs p f l o v m u s e i t e sm e t e o r i o i d e ss u ne tz h e n gs p n o v 石松类( 1 属1 种) ： s e l a g i n e l l i t e sf a u s t a ( w u ) s u ne tz h e n gs p n o v 有节类( 1 属3 种) ： e q u i s e t i t e se x i l i f o r m i ss u n e tz h e n gs p n o v e 1 0 n g e v a g i n a t u sw u e q u i s e t i t e s ? l i n e a r i ss u n e tz h e n gs p n o v 真蕨类( 8 属1 0 种) ： b o t r y e h