苏北盆地阜二、四段鱼化石及其沉积环境

管永明，张江永，刘成杰，段宏亮，王红伟，谢献德

（1.中国石化江苏油田分公司勘探开发研究院，江苏扬州225009；2.中国科学院古脊椎动物与古人类研究所，北京100044）

1 区域概况

苏北盆地位于郯庐断裂带东侧、江苏省北部。其古近系阜宁组地层，自下而上呈粗-细-粗-细韵律出现，据此划分为阜一、阜二、阜三、阜四段，其中的阜二段又可进一步划分为“山字形”、“四尖峰”、“七尖峰”、“王八盖”、“泥脖子”等电性层。

阜宁组二、四段是江苏油田主要生烃层和页岩油勘探主要目的层。传统认为，阜宁群为纯陆相沉积［1-2］，但随着工作的不断深入，有学者提出阜二、四段曾遭受短暂海侵［3-4］。段宏亮等认为，阜二段沉积古气候经历了自半干热、还原、半咸水环境，向干热、强还原、盐湖环境，再向温湿、氧化、淡水环境演化的过程［5］。孟凡巍等发现，金坛盆地盐矿下部石盐流体包裹体中的卤水成分类似于同时期海水，形成了“海源陆相”的沉积环境［6］。

笔者根据新发现的鱼类和鸟类化石，结合以往的资料，探讨苏北盆地阜二、阜四段沉积环境，为揭示中国东部古近纪“海侵之谜”提供古生物学新证据。

2 鱼类化石记述

2.1 阜二段鱼化石

阜二段鱼类化石见于苏北盆地盐城凹陷的XYX1 井、海安凹陷的A1 井、金湖凹陷的HX4 井以及苏北盆地南侧的仪征盆地东沟砂矿（图1）。

图1 苏北及相邻盆地阜二、四段鱼化石产地位置

2.1.1 盐城标本记述

辐鳍鱼纲Actinopterygii

真骨鱼部Teleostei

描述：见鱼体后部化石（图2），包括躯椎3个，尾椎17 个，保存9 对肋骨，背鳍鳍条7 根，腹鳍鳍条5根，臀鳍鳍条7根。尾骨骼只有尾杆骨清晰，尾上骨和尾下骨等难以观察。尾鳍鳍条约17 根,上叶10根，下叶约为7根。

图2 盐城凹陷XYX1井真骨鱼

产地与层位：盐城凹陷XYX1 井井深1 691.7 m处，阜二段下部“四尖峰”电性层。

由于化石没有保存头部，目前只鉴定到真骨鱼类。根据各鳍位置和鳍条数目，以及尾骨骼结构，该鱼不同于本地区已经发现的洞庭鳜、六合鲱以及始舌齿鱼，而可能和海安A1井的鲤科相似。

2.1.2 海安标本记述

辐鳍鱼纲Actinopterygii

真骨鱼部Teleostei

骨鳔总目Ostariophysi

鲤形目Cypriniformes

鲤科Cyprinidae gen.indet.

描述：全长4.5 cm，体高1 cm，头高1 cm。头后骨骼大部分保存，但未见魏氏器。椎体约34 个，其中尾椎20个，肋骨10对，上神经棘6个，前面两个变宽大。可见部分上髓弓小骨和脉弓小骨，数目不详。胸鳍鳍条5 根。背鳍起点与腹鳍起点相对，鳍条9 根，未见鳍棘，鳍条支持骨9 个，最前面的一个宽大，形状不清。腹鳍鳍条5 根，腹鳍骨分叉较浅。臀鳍只保存了个别鳍条和鳍条支持骨，且十分散乱，数目不详（图3a）。尾骨骼和大多数鲤科鱼类的相似，第一尾前椎和两个尾椎愈合为复合椎体，而尾杆骨和第二尾下骨与这一复合椎体愈合。第二、三尾前椎上的神经棘和脉脊变长变宽。复合椎体上可见一短小的神经棘，后上方可见一细长的尾上骨。尾杆骨长棒状，后端有一短小的尾神经骨。尾下骨6个，第一尾下骨和副尾下骨近端愈合，并与复合椎体相连。第3～6尾下骨和尾杆骨相连。尾鳍条断裂，只保存鳍条前部，上叶10 根，下叶9 根（图3b）。

图3 海安凹陷A1井鲤科未定属种

产地与层位：海安凹陷富安次凹A1 井井深2 549.25 m处，阜二段“七尖峰”电性层上部。

海安A1 井标本的尾骨骼和鲤科鱼类的尾骨骼［7-9］相一致，因此，将其归入鲤科。

鲤科的单系［10］和鲤科内部的分类［11］都需要依据头部骨骼，但当前标本没有保存头部，难以开展进一步的讨论，所以，暂定为鲤科未定属、种。

鲤科鱼类化石发现于非洲、亚洲、欧洲和北美，大部分产于中新世地层。鲤科的最早化石记录是始新世，如哈萨克斯坦早始新世的Parabarbus［12］、印尼苏门答腊早中始新世的Hadromos 和Sangkarewangia［13］、河南范县中始新世早期的中原古鮈（Palaeogobio）［14］、广东茂名晚始新世的始原鲤（Eoprocypris）［15］以及新疆准噶尔盆地玛纳斯晚始新世的天山鱼（Tianshanicus）［16］。一些原定为鲤科的始新世鱼类，经重新研究后归入别的类群，如湖南湘乡始新世的骨唇鱼被归入胭脂鱼科［17］、湖北松滋早始新世的骨唇鱼被归入江汉鱼科［18］、广东三水古新世的骨唇鱼也被归入江汉鱼科［19］。而三水盆地古新世其余鲤科鱼类则不具有可靠的鲤科特征，需要重新厘定［20］。因此，苏北盆地阜二段的鲤科鱼类，是目前已知世界上最早的鲤科化石记录。

2.1.3 金湖标本记述

辐鳍鱼纲Actinopterygii

真骨鱼部Teleostei

骨鳔总目Ostariophysi

鲶形目Siluriformes

鲿科Bagridae gen.indet.

描述：保存鱼体中、后部，胸鳍鳍条8根，其中第一鳍条为粗大的鳍棘，鳍棘略弯曲，表面饰有沟纹，边缘有齿，齿较大，指向近端，呈倒钩状，数目不详。鳍棘前缘是否有齿，难以观察；臀鳍鳍条11根；背鳍鳍条7 根，其中第一根较粗大并有齿；腹鳍未保存；椎体37个（图4）。

产地与层位：金湖凹陷HX4 井井深2 302.55 m处，阜二段“七尖峰”电性层中部。

图4 金湖凹陷HX4井鲿科未定属种

苏北盆地的鲶形目标本和我国古近纪常见的鲿科（鮠科）鱼类相近，暂定为鲿科。苏北鲶类的胸鳍鳍条较多（8根），臀鳍鳍条较少（11根），不同于湖南湘乡的湖泊剑鮠（胸鳍6 根，臀鳍14 根）和广东三水的大塱山奇鮠（胸鳍5 根，臀鳍16 根）和肩棘奇鮠（胸鳍5根，臀鳍14根），很可能代表了一新的类群。

郑家坚［21］研究了湖南湘乡下湾铺组的鲶类，将其归入鲿科剑鮠属，建立了一新种，湖泊剑鮠（Aoria lacus），并认为和现生种Aoria seenghala 较接近。Aoria seenghala 现已厘定为Sperata seenghala，该种分布于亚洲热带地区，主要为淡水，偶尔进入微咸水中。

王将克等［22］在研究广东三水盆地及近邻盆地古近纪鱼化石时，建议废除Aoria的属名而保留原来的Mystus。他们认为三水的鲶类代表了两个新种，大塱山奇鮠（Mystus dalungshanensis）和肩棘奇鮠（M. spinipectoralis），并认为和现生种Pseudo-bagrus virgatus（现已厘定为Tachysurus virgatus）相似。条纹鮠（T.virgatus）分布于我国和越南，为热带淡水鱼类。

Mariangeles 等认为［23］，中国始新世的鲿科奇鮠属鱼类，最接近巴佳鲿（Bagrus bajad）。该鱼生活于非洲的热带淡水水域。

2.1.4 仪征标本

纤细六合鲱（Liuheus gracilis）

夏树芳等［24］根据产于仪征盆地东沟砂矿阜二段的标本建立该属、种，归入鲱形目（Clupeiformes）鲱科（Clupeidae）。鲱科鱼类有两个重要的特征，具有腹棱鳞和两个长棒状的后匙骨［25-26］,六合鲱没有保存鳞片，未见腹棱鳞，原始描述里也没有提到后匙骨，因此，六合鲱的分类位置有待确定。在没有进一步的详细研究之前，六合鲱暂留鲱科。六合鲱属鲱形目，和渤海沿岸的胜利双棱鲱（Diplomystus shengliensis）很不相同，后者近来归入埃笠姆鲱目（Ellimmichthyiformes）［27］。最 近，双 棱 鲱（Diplomystus）被认为是埃笠姆鲱目系统树的基部分枝［28］。

2.2 阜四段鱼化石

阜四段的洞庭鳜和始舌齿鱼均是过去发现的，本文对它们的最新分类位置和研究现状加以介绍。

2.2.1 洪泽标本

洪泽洞庭鳜（Tungtingichthys hongzeensis）

该鱼发现于洪泽凹陷SU72 井，由夏树芳等研究和命名［24］。刘东生等曾将洞庭鳜归入射水鳜科（Toxotidae）［29］,夏树芳等［24］、张弥曼等［30］又将洞庭鳜归人鮨科（Serranidae）。张弥曼和刘焕章［31］重新对洞庭鳜进行了系统研究，根据传统鮨科的含义发生了变化，认为洞庭鳜的系统位置难以确定。

2.2.2 沭阳标本

沭阳始舌齿鱼（Eohiodon shuyangensis）

该鱼见于苏北盆地北侧的沭阳盆地S3井，是我国目前发现的唯一的始舌齿鱼（图5）。

图5 沭阳始舌齿的复原图［32］

始舌齿鱼属于骨舌鱼目（Osteoglossif rmes）舌齿鱼科（Hiodontidae）。沭阳的标本最初被认为和骨舌鱼科的犁齿鱼（Pareodus）比较接近［30］，沈梅研究后确立为始舌齿鱼（Eohiodon）［32］。Li 等认为沭阳标本可能为犁齿鱼的幼体，对Eohiodon shuyangensis 种的有效性提出了疑问［33］。沭阳始舌齿鱼的标本虽然只有一件，但鳍条保存比较完整，各鳍条的形状和位置与犁齿鱼很不相同，因此，我们认为应该保留在始舌齿鱼属内。

最近，对始舌齿鱼属（Eohiodon）的有效性也产生了疑问。有学者认为，由于没有共近裔性状（synapomorphies）可以区分始舌齿鱼（Eohiodon）和舌齿鱼（Hiodon），始舌齿鱼可以视为舌齿鱼的同物异名。舌齿鱼的两个现生种具有post-pelvic bone，该特征可作为现生类群的共近裔性状，但在始舌齿鱼中这一特征不明［34-35］。但也有学者认为，始舌齿鱼就是不存在post-pelvic bone，仍然是有效的［36］。沭阳标本只有一件,保存不够好，难以确定是否具有这一骨骼，因此，沭阳始舌齿鱼与舌齿鱼的关系，需要新的保存较好的标本来确定。

3 含鱼化石地层的时代

含鱼化石地层阜宁组的时代目前仍有争议，没有统一的认识，但多数学者采用古新世［5、37-38］,也有学者仍采用始新世［6］。钱勤和李坤英根据玄武岩样品地质年龄的测定和分析，提出了古新统与始新统界线在阜二段和三段之间［39］。

夏树芳等［24］记述了阜二段的六合鲱和阜四段的洞庭鳜，认为含鱼地层为古新世。沈梅［32］研究了苏北沭阳阜宁组上部的始舌齿鱼，将含鱼地层定为始新世。张弥曼等［30］研究渤海沿岸古近纪和新近纪鱼化石时，发现沙河街组四段顶部—三段底部所产胜利双棱鲱-渤海艾氏鱼-始新洞庭鳜组合和北美始新世绿河页岩的鱼化石十分相近，特别是胜利双棱鲱和北美的锯齿双棱鲱在形态上几乎一致，因此将这段地层的时代定为始新世。他们同时认为苏北沭阳的骨舌鱼科（后经沈梅研究确定为始舌齿鱼）与绿河页岩的同类化石相近，因而苏北井下的阜四段相当于沙河街组四段顶部—三段底部。

阜宁组目前发现的鱼化石可以分为两个组合，即下部阜二段的鲤科-鲿科-鲱科组合和上部阜四段的洞庭鳜-始舌齿鱼组合。上部组合与渤海沿岸始新世的胜利双棱鲱-渤海艾氏鱼-始新洞庭鳜组合相当，而下部组合的时代可能略早，这和广东三水盆地的情况相似。三水盆地古近纪鱼化石十分丰富，分为下部古新统莘庄村组至心组的洞庭鳜鱼群和上部始新统华涌组骨舌鱼类鱼群［40］。下部鱼群由洞庭鳜、鲤科（需要重新修订）和鲿科组成，上部鱼群以骨舌鱼类的出现为标志，包括胭脂鱼、鲿科和洞庭鳜等。华涌组的时代也有争议，其中新发现的骨舌鱼类三水金龙鱼与湖北松滋洋溪组的中华金龙鱼十分相近，两地含鱼地层的时代应该相当［41］，而洋溪组的时代没有争议，为早始新世［1］。

阜二段的鱼类组合与三水盆地古新统的鱼群相似，特别以鲤科为代表，因此，阜二段的时代应为古新世。除了鲤科，阜二段的鲱科和鲿科是这两科鱼类的最早代表。鲱科的最早记录为古新世，只有两个属种（Knightia vetusta，Primisardinella gentrix），分别发现于北美和中亚。另外，印度晚古新世至早始新世地层中有鲱科报道［25］。鲿科的最早记录也为古新世，有两个属（Eomacronies，Nigerium），均发现于非洲尼日尔［42-43］。

渤海沿岸地区产胜利双棱鲱-渤海艾氏鱼-始新洞庭鳜组合的层位之下，还发现了类似鳅科鱼类喉齿化石［30］,黄骅坳陷孔南地区孔店组二段发现不少鱼类化石［44］，这些化石是否与阜二段的鱼类组合相似，还有待进一步的工作加以确定。

阜四段产有始舌齿鱼（骨舌鱼类），与同样产有骨舌鱼类的华涌组、洋溪组以及芦山组（产中华骨舌鱼）的时代相当，应为始新世。阜四段没有发现双棱鲱，但沭阳始舌齿鱼和北美绿河页岩的始舌齿鱼非常相似，渤海沿岸的胜利双棱鲱又与绿河页岩的锯齿双棱鲱在形态上几乎一致，因此，阜四段与沙河街组四段顶部—三段底部相当。相信随着工作的深入，阜四段很可能会有胜利双棱鲱和渤海艾氏鱼发现。

4 鱼化石揭示的生态环境

海安凹陷的化石为鲤形目鲤科鱼类。鲤科是淡水鱼类最大的科，有376 属、3 160 种,其中只有三块鱼属的两个种（Tribolodon brandtii，T.sacha-linensis）发现于海洋，均为溯河产卵种群。因此，海安凹陷的含鱼地层为淡水沉积。盐城标本与鲤科相似，沉积环境也可能为淡水。

金湖凹陷所产鱼化石为鲶形目，该目鱼类虽在西太平洋有见及，但主要为淡水鱼类，广泛分布在热带、亚热带以及中纬度区域的大陆水域中［45］。我国有13科，31属，129种。

我国鲶形目鲿科鱼类见于山西临汾丁村、四川资阳和黑龙江扎赉诺尔等地更新世，湖南湘乡、安徽来安、湖北松滋和广东三水等地始新世地层，也见于渤海沿岸古近系东营组［30］。上述始新世的鲿科和典型的淡水鱼类骨舌鱼类和弓鳍鱼类共生，东营组的鲿科棘刺和鲤科残余一起发现。而与这些鲿科化石相近的现生种，也都是淡水鱼，因此，苏北盆地鲶形目鱼类的沉积环境无疑是淡水的。

在仪征盆地所见六合鲱，原归入鲱形目的鲱科。鲱科有55属198种，除个别种（Clupeonella tscharchalensis，Potamalosa richmondia，Sardinella tawilis）为淡水外，其余均为海生，世界广布，大部分生活在热带水域，以印度洋—太平洋种类最多。我国产的鲱鱼是个独立的种群，称黄海种群，是北太平洋的重要经济鱼类，分布于渤海、黄海以及北太平洋、日本、美国的加里福尼亚、朝鲜。夏树芳［24］等认为六合鲱和欧洲的Sprattus 多有相近之处，Sprattus现生种分布于东北大西洋、地中海和黑海的近岸或半咸水海域，有时会进入河口。因此，六合鲱的沉积环境，很可能与海有关。

洪泽凹陷井下所见洪泽洞庭鳜，属于鲈形目鮨科。大多数鮨科鱼类都是海生的，但也有一些具有广盐性，可以进入淡水，甚至为淡水鱼类。洞庭鳜发现于湖南临澧歇架山系、湖南湘乡下湾铺组、安徽来安舜山集组、江苏洪泽阜宁组、广东三水心组、辽宁盘山沙河街组和湖北松滋洋溪组，从其分布来看，可能为一种对盐度适应较广的鱼类［30］。

沭阳始舌齿鱼属于骨舌鱼总目，现生的骨舌鱼类均为淡水鱼类，某些化石类群（如Brychaetus 和Phareodus 的个别种）可能生活于海水［26］。舌齿鱼的分布限于北美，喜欢生活于温至寒温的河湖中［46］，这与绿河页岩的古气候很不相同，后者被认为是暖温带到亚热带［47］。温暖的气候可以解释该动物群中舌齿鱼类稀少的原因，Lance 认为始舌齿鱼是从附近高地的冷水性河流偶然进入湖盆的［25］。苏北盆地阜四段鱼类组合所反映的古环境应该和绿河页岩的相似，盆地内只发现了一件始舌齿鱼标本，这与绿河的情况一致，但很难说盆地附近有冷水性的河流。苏北盆地的古地理仍需要进一步的工作加以厘清。

综上所述，苏北盆地阜二、阜四段地层中存在着两种不同生态环境的鱼类化石：一类是和海水相关的鱼类化石，如洪泽凹陷的洪泽洞庭鳜、仪征盆地的六合鲱，和这些相近的鱼类化石在世界其它地区大多发现在滨海沉积中，与它们有关联的现生类群（如鲱形目、鲈形目等）也多生活在海里；另一类是广泛分布在过去和现代淡水水域的鱼类，如沭阳盆地的沭阳始舌齿鱼、金湖凹陷的鲶类。

阜二段产有淡水的鲿科和鲤科，又有与海水有关的鲱科，说明阜二段沉积时受到海水的影响。阜二段鱼类的面貌和三水盆地心组的相似，虽然心组没有发现鲱科，但根据其中的海相浮游有孔虫化石［48］和沉积岩氧、碳同位素的研究结果［49］，三水盆地在此期间与海水有间歇性连接。

阜四段鱼类组合与北美绿河页岩和渤海沿岸沙河街组四段顶部—三段底部的鱼类十分相似，三地均应受到海水的影响。据彭世福研究［50］，苏北盆地阜宁群和渤海的沙河街组有较显著的海侵。阜二段受到第I 海侵期的作用，孔店组二段可能受到第I 海侵期的影响。阜四段和沙三、四段受到第II海侵期的影响。这一海侵期的对比，与鱼化石记录相一致。

5 介形类和鸟类化石反映的古环境

苏北盆地新生界介形类化石属种繁多，保存良好，各组、段的组合特征明显，是开展区内地层划分与对比研究最可靠的古生物依据。

其中阜二段见美丽中华金星介（Sinocypris pulchra）、椭圆形中华金星介（Sinocypris elliptica），阜四段发育阜宁中华金星介（Sinocypris funingensis）、细网格中华金星介（Sinocypris multipuncta），上述金星介科生物均生活在淡水环境［51］。

值得注意的是，在苏北盆地阜四段发育的膨胀新单角介（Neomonoceratina bullata），不但分布广泛，而且层位相当稳定。新单角介为现生属，生活于近浅海的水域。该属最早发现于苏门答腊北部爪哇东部及中部的新生代地层以及爪哇的现代海水中，在中国沿海地区也有发现。与新单角介共生的属种均有海相或滨海相介形类，江苏地区第四纪滨海相沉积中也有此属的其它种出现［51］。

在盐城凹陷XYX1 井阜二段所见鸟类化石（图6），前肢粗壮，尺骨、桡骨近等粗，主要掌骨同样粗壮，经中国科学院古脊椎动物与古人类研究所李志恒鉴定，为已经灭绝的大型翱翔海鸟。

图6 盐城凹陷XYX1井阜二段鸟类腿骨

6 岩性显示的沉积环境

苏北盆地阜二段地层厚度一般200～300 m，最大厚度370 m（高邮凹陷），为一套灰黑色泥岩为主的地层，纵向上一般可分为三部分：下部“山字形”电性层对应灰黑色泥岩夹粉细砂岩、生物灰岩、鲕粒灰岩；中部“四尖峰”和“七尖峰”“王八盖”电性层对应灰黑色泥岩与泥灰岩、白云质灰岩、油页岩以及方沸石化凝灰岩（如海安）等薄互层；顶部“泥脖子”电性层对应较纯的灰黑色泥岩段。除洪泽凹陷为膏、盐岩沉积外，其余凹陷岩性稳定，电性对比标志明显，中部“七尖峰”电性层在盆地内广泛分布并成为地层划分对比的标志层。

阜四段地层主要由灰黑色泥岩夹薄层泥灰岩组成。总厚度一般为300～400 m，最厚达500 m，但因后期吴堡事件剥蚀保存不全,甚至剥蚀殆尽。纵向上大致分上、下两部分：下部是灰黑色泥岩与钙质泥岩组成的韵律层；上部为黑色泥岩夹泥灰岩或薄层灰岩、白云岩。阜四段地层除盆地边缘夹有较多的粉砂岩类、洪泽凹陷因闭塞为盐类沉积外, 在盆地其余部分岩性基本稳定，并以下部所特有的“弹簧段”视电阻率曲线形态，构成盆地另一个重要的区域对比标志。

灰黑色泥岩为主体岩性的广泛分布及“七尖峰”、“弹簧段”区域对比标志层的普遍存在，显示出阜二段、阜四段广湖相的沉积属性。泥岩中频夹灰岩、白云岩纹层，反映了湖相夹海相的沉积特征。

苏北湖盆在阜二、阜四段沉积时期频遭海侵的环境特征，对其烃源岩有机质组成、页岩油层分布的研究乃至对于新生界复杂油气藏勘探具有一定的指导意义。

7 结论

（1）苏北盆地阜宁组鱼化石分为两个组合，即下部阜二段的鲤科-鲿科-鲱科组合和上部阜四段的洞庭鳜-始舌齿鱼组合。阜二段的鲤科、鲿科和鲱科分别代表了这三科鱼类的最早化石记录，尽管世界个别地区也有零星的同期鱼类报道。

（2）阜二段的鱼类组合与三水盆地古新统的鱼群相似，特别以鲤科为代表，因此，阜二段的时代应为古新世。阜四段产有始舌齿鱼（骨舌鱼类），与同样产有骨舌鱼类的华涌组、洋溪组以及芦山组（产中华骨舌鱼）的时代相当，应为始新世。

（3）阜二段既产淡水的鲿科和鲤科，又有与海水有关的鲱科以及大型翱翔海鸟化石，说明阜二段沉积时受到海水的影响。阜四段产有与海水相关的洞庭鳜，其鱼类组合和北美绿河页岩和渤海沿岸沙河街组四段顶部—三段底部的鱼类十分相似，三地均应受到海水的影响。介形虫和岩性特征也显示阜四段为陆相夹海相，反映苏北盆地阜二、阜四段沉积湖盆多次遭受海侵。

笔者按：受标本所限，论文部分认识有待进一步深化，敬请批评指正！