山东诸城晚白垩世王氏群恐龙化石层碎屑锆石定年和物源示踪
作者单位：中国地质科学院地质研究所 诸城市恐龙文化研究中心
会议名称：《第十三届全国古地理学及沉积学学术会议》
会议日期：2014年
学科分类：070902[理学-地球化学] 070903[理学-古生物学与地层学(含：古人类学)] 0709[理学-地质学] 07[理学]
摘 要：晚白垩世末期发生了全球范围以恐龙为主的古生物绝灭事件。山东地区是全国白垩系发育最为齐全的地区之一,在下白垩统莱阳群和大盛群中发育有大量恐龙足迹化石,上白垩统王氏群中发育着丰度独一无二的恐龙骨骼化石。诸城地区上白垩统王氏群中保存的国内外罕见的大面积、高密度分布的恐龙骨骼化石,且与区域上莱阳地区上白垩统王氏群的恐龙骨骼化石层可对比,近年来一直是地学研究的热点。有关胶莱盆地恐龙分类学、古生物学、埋藏学等方面已经取得了很多举世瞩目的成果,但对于其沉积物源与精确沉积年代学等方面尚存有争议。该化石层的研究无论是对于胶莱盆地晚白垩世时期恐龙分类学、生物学还是古地理、古环境、古生态学来说,乃至区域性或全球性的地层对比、年代学等都具有重要的意义。因而,本文通过对取自山东诸城王氏群恐龙化石层中的6个砂岩样品中的536个碎屑锆石颗粒进行了LA-ICP-MS测年结果的分析与研究,查明了恐龙化石的埋藏时限,并结合物砾石成份与古水流分析,对其物源进行了示踪。研究表明,六个样品所有测点年龄变化在60-2623Ma之间,从新到老依次由600Ma、9590Ma、20020Ma、55085Ma、1300650Ma组成5个自然年龄分段,化石层特征年龄组成分布在10030Ma之间,六个样品的主峰值多在110Ma左右,与青山群的火山岩年龄以及南、北部的花岗岩年龄相吻合。同时,对与王氏群恐龙化石层相对应的层位中所采集的中的7组古水流数据和6组砾石成分及叠瓦方向进行统计分析表明,4组砾石叠瓦状构造中有3组显示古水流主要流向南东,1组古水流方向为北西。3组斜层理古水流指向分别为南西、北西和北东方向。由此可知,古水流指示其物源主要来自南北方向。6组砾石成分的统计都显示砾石中含有大量安山岩、凝灰岩、玄武安山岩、流纹岩、凝灰角砾岩和凝灰质砂岩等火山岩成分,火山岩成分在整个砾岩中所占的比例分别为约35%、60%、100%、55%、100%、30%,因此,诸城地区王氏群砾岩中的火山岩成分所占比例非常之大,该结果进一步印证了恐龙化石层碎屑锆石的主要物源可能为青山群火山岩。青山群火山岩在山东主要分布于东北部莱阳-青岛地区,以及诸城南部五莲-莒县地区,在沂沭裂谷带以及鲁西也有零星分布。而莱阳地区上白垩统王氏群相似层位中也发育有大量的恐龙化石,且分类学研究表明,莱阳和诸城地区的恐龙化石类别都以鸭嘴龙为主,此外也有霸王龙、角龙、甲龙、虚骨龙、暴龙、蜥脚类恐龙等类别。由此可见,化石层的主要物源应来自其东北部的青山群火山岩,有很少的一部分可能来自其南部的青山群火山岩或花岗岩。晚白垩世末期全球性灭绝事件爆发,火山、地震、泥石流频发,东北部莱阳地区的恐龙部分死亡并被原地埋藏,另一部分向诸城地区迁徙穿越洪泛平原时,遭遇大规模山体滑坡或泥石流等突发事件,从而在诸城地区被集群埋藏。六个样品中的最小碎屑锆石年龄分别为97.7±2.01 Ma、77.3±1.54Ma、60.2±2.03Ma、67.9±1.35Ma、68.9±1.32Ma,前人通过K-Ar和40Ar-39Ar年代学方法限定王氏群的沉积时限应不晚于73Ma,符合条件的最年轻的锆石谐和年龄77.3Ma,小于73Ma的锆石年龄可能为后期热事件改造以及制靶过程中混入而导致,因而推测诸城王氏群恐龙化石层沉积时限应不早于77.3Ma。与此同时,研究结果为晚白垩世恐龙化石层的区域和洲际对比年代学格架的建立提供了依据,也为恢复胶莱盆地王氏群时期古地理格局提供了进一步的证据。