探秘诸城恐龙化石群

张艳霞　陈树清　孙佳凤

在世界的一些地方，大量恐龙遗骸集中埋藏在了一起，人们把这些集中埋葬恐龙的地方称为"恐龙公墓"。这些公墓中埋藏的恐龙常常仅有一种，但是有时也会有很多种。世界上比较著名的恐龙公墓例如有加拿大艾伯塔省恐龙公园、美国国立恐龙公园、中国自贡大山铺恐龙化石遗址、中国二连浩特恐龙墓地。近几年，诸城发现了世界规模最大的恐龙化石群，成为又一著名的恐龙墓地，引起了广泛了关注。

诸城拥有世界罕见的晚白垩世中晚期恐龙化石集群埋藏点，在三十多处都发现了恐龙化石，主要分布在诸城市东南的库沟、恐龙涧、西见屯和臧家庄这四处，保存化石近两万块，化石种类以鸭嘴龙为主，鸭嘴龙的化石占据化石总数的百分之九十以上。虽然如此，但是在这几处化石点也发现了一批其他种类的恐龙，包括诸城中国角龙、意外诸城角龙、诸城坐角龙、臧家庄诸城巨龙、巨型诸城暴龙等，特别是诸城中国角龙的发现具有十分重要的价值，它是除北美以外地区首次发现的大型角龙科恐龙。在之前的恐龙研究中发现，在北美地区发现的恐龙类群在亚洲都有发现，从生物地理学研究的角度看，亚洲和北美地区在白垩纪晚期关系非常紧密，两个大陆通过陆桥相连接，动物可以在两块大陆之间相互来往交流，因此两地的恐龙动物群非常相似。唯独没有发现这种"大个子"的角龙科成员，诸城中国角龙的发现正好解决了角龙的地理分布问题。

死亡时间

山东诸城恐龙化石群形成于晚白垩世时期，保存于上白垩统王世群红土崖组中，库沟、恐龙涧、西见屯和臧家庄这4个恐龙化石产地距离不远。其中库沟、恐龙涧、西见屯相互间的距离不足50m，臧家庄位于库沟东北2km左右。但是诸城库沟、龙骨涧、西见屯和臧家庄等恐龙化石埋藏点的化石层都不在同一层位，而是发育在上白垩统红土崖组下部不到100m厚的地层中，库沟位于最底部层位，西见屯与库沟更接近，之上是恐龙涧，臧家庄处于最上部，这说明生活在晚白垩世的诸城恐龙不是在同一时间灭亡的。要确定他们灭亡的准确时间段则需要通过精确的手段。

库沟恐龙化石长廊

通过玄武岩的Ar-Ar年代学限定红土崖组上部武岩的年龄为73.5Ma，但玄武岩夹层主要发育在红土崖组顶部，而化石层则赋存于红土崖组中下部，因而玄武岩所测年龄值仅能代表化石的埋藏上限。碎屑物中碎屑锆石定年应用是限定地层最大沉积时限的重要与有效手段。通过在诸城王氏群最底部的库沟及最上部的臧家庄两处恐龙化石层砂岩样品中获得的碎屑锆石的测年数据确定，其沉积时间为不早于77.3Ma，不晚于73.5Ma。也就说明，主城恐龙死亡的时间范围在77.3-73.5Ma之间。

死亡原因

对诸城恐龙骨骼化石与围岩进行地球化学分析后发现，骨骼与围岩中Sr、Ba含量较高且稀土元素异常，但骨骼中Sr、Ba的含量远大于围岩，其中骨骼中Sr、Ba的来源不是死后埋藏过程中从外界环境中造成的，而是恐龙自身的元素组成，由恐龙活着时从外界通过食物或水积淀而成，摄入过多的Sr、Ba是非常有害的，而这也反映恐龙死亡的环境与埋藏环境均处于高盐度的干旱环境，因为干旱的气候下，导致物源中的Sr得不到很好的稀释和迁移转化，而且水体、土壤中Sr、Ba的含量会越来越高，直接导致淡水的匮乏。也就是说，由于晚白垩世气候与生态环境的恶化，干旱的环境下，水源匮乏，鸭嘴龙喜欢吃的裸子植物、蕨类植物等大量死亡，植被骤减，导致食物、淡水的匮乏，以鸭嘴龙为主体的恐龙动物群饿着肚子、喝着咸水，最终难于生存下去而大范围地死去。

古气候变化的证据

库沟恐龙化石长廊局部

臧家庄恐龙化石点　

诸城中国角龙颈盾

从早白垩世早期到晚白垩世晚期对应沉积环境的特点可以看出白垩纪时候诸城的气候变化。胶莱盆地发育着完整的白垩纪陆相 (莱阳群-青山群-王氏群，130-65Ma)地层和沉积记录，诸城位于此盆地内。早白垩世莱阳群以河流及湖泊相沉积物为主，说明此时此时，盆地内溪流密布，湖泊广泛，水系发达，气候湿润、植被繁茂，构筑了适宜各种动植物生存、繁衍的理想古地理环境。青山群为中酸性火山岩、火山碎屑岩，间夹沉积岩，说明这个时期火山频发；晚白垩世王氏群主要由以冲积扇为主体的红色砂砾岩组成，缺乏黄绿灰等表征湖泊或三角洲的沉积物特征，这与早白垩世湖泊三角洲广布的胶莱盆地相比也大相径庭，湖泊面积已大大缩小甚至缺乏；冲积扇发育、红层遍布、红色粉砂岩或泥岩中钙质结核发育等说明了干旱气候的存在。也就是说，早白垩世中晚期强烈的火山活动和不断升高的古温度使得古地理环境逐渐向炎热、干旱转变，生态环境发生了极大的变化。晚白垩世继续继承了这种古地理环境特点且愈演愈烈，古温度达到了地质历史时期最高峰，水系枯萎，湖泊萎缩，植被减少，晚白垩世末期古地理、古沉积环境已从早白垩世相对湿润和温热的冲积、湖泊环境转变为燥热、干旱的冲积环境。围岩及化石层中缺少植物化石，说明植被稀少。这对恐龙来说，自然环境无疑已给它们的生存带来了极大的威胁，在这样的困顿之下，恐龙开始不断的批量死亡。

从世界185个恐龙化石点所统计的恐龙可能死因计有13种，直接由于干旱或是由干旱气候下引发的泥石流、洪水等原因死亡的占35%，而晚白垩世恐龙的集群地发现最多，从中国的二连到广东的南雄、河南的西峡等，到北美-美国的犹他州和加拿大，晚白垩世恐龙的埋藏均体现了干旱气候的特点因此，晚白垩世恐龙的集群死亡和埋藏不是偶然事件，而是自然环境恶化的必然结果。

集群埋藏的原因

库沟、恐龙涧、西见屯及臧家庄恐龙化石的分布都有一个共同的特点，化石主要为无关联性的的残体骨骼，如股骨、肱骨、肋骨、胫骨和肩胛骨等，骨骼化石具有密集成层分布、大小混杂、形态各异的特点，空间上疏密不均，局部稀少，局部高度密集。

化石埋藏凌乱，体现经过搬运和异地埋藏的特点库沟、恐龙涧、臧家庄的恐龙骨骼化石在空间上的富集程度极不均匀,结合沉积物一种含有砾石、泥、砂、恐龙骨骼等大稠度沉积物的流体沉积层沉积物分选差，这些都符合泥石流沉积物的典型特点，因此认为季节性突发强降水或其它地球表层事件引发的泥石流沉积，这也说明这些恐龙的遗骸有明显的搬运现象，而不是原地埋藏。另外，从恐龙化石杂乱堆积的排列方式，头骨少见等特点也可以判断出不是原地埋藏。也就是说这里不是当时恐龙死亡的第一现场，恐龙的尸体是被泥石流搬运到这里来的。恐龙骨骼作为生物体的一部分，并非所有的骨骼都能转变成化石，这需要特定的地质条件，而在其还未完全风化情况下被埋藏才有转变为化石的可能性。诸城的恐龙化石以裂纹和机械磨损为主，没有虫咬痕迹，也没有微生物腐烂痕迹，表明其在野外暴露的时间并不长久。另外，虽然这四处化石点骨骼化石宏观上多表现为杂乱无章的状态，但大的、长形的骨骼略显方向性，说明恐龙骨骼的搬运不是一整只恐龙的搬运，而是有机质腐烂后才被搬运的，否则很难使其散架并产生定向排列。可能是在软组织腐败后，骨骼还没有被破坏、风化前被瞬间埋藏。而

恐龙涧化石隆起带局部展示

古地震记录：地震断裂

古地震记录：负载及挤入构造

骨骼化石上分布有裂纹

探秘诸城恐龙化石群大部分的骨骼呈现棱角状，磨损程度小，说明搬运距离并不远。根据叠状构造的的砾石方位分析，当时的古流向主要是朝南东，也就是说诸城的恐龙骨骼化石是从北西方向搬运过来的。诸城恐龙化石群的埋藏-保存模式可概括为：恶劣的生存环境-恐龙批量死亡-遗体腐烂-骨骼被泥石流冲刷、搬运-快速掩埋-埋藏成岩。

古地震

在诸城恐龙化石群中的骨骼化石上可以观察到很多的横裂纹，这显然是在化石形成之后产生的，在围岩中也可以看到有大量的小断裂，这说明骨骼成岩后经历了小的构造变动，使之产生了小的裂纹和错断。另外，在化石层的上覆地层中软沉积物变形构造，主要包括负载构造、挤入构造、球-枕构造、液化卷曲变形、混插沉积构造、地震断裂等古地震事件的记录，这也说明在骨骼被埋藏后经历过地震。