②. 中国科学院青藏高原 地球科学卓越创新中心, 北京 100101;
③. 宁夏回族自治区地质博物馆, 银川 750000;
④. 中国科学院大学, 北京 100049)
自20世纪70年代末首次报道了宁夏同心县丁家二沟一带发现的以长鼻类为代表的中新世哺乳动物群[1]以来,丁家二沟动物群便成了国内外新近纪地层古生物学研究的热点。从20世纪80年代以来,国内外多家学术科研机构在该地区进行了不同程度和规模的化石发掘及地质考察工作,发现了大量完整且保存精美的哺乳动物化石,发现的化石地点有十余处[2~17]。这一动物群比起中国同期的其他的地点,如甘肃临夏盆地、青海西宁盆地、新疆准噶尔盆地、陕西临潼冷水沟、河北磁县九龙口等[18~30],无论其化石的种类、数量,还是化石的保存状态都称得上最佳。经过充分研究并发表的类群包括兔形类的Alloptox gobiensis[15]、灵长类的Pliopithecus zhangxiangi[31]、食肉类的Tongxinictis primordialis[32]、长鼻类的Protanancus tobieni[17]和Platybelodon tongxinensis[5]、偶蹄类的Kubanochoerus lantienensis[3]和Bunolistriodon intermedius[8];该地区报道过的哺乳类还包括Atlantoxerus、Heteroxerus、Megacricetodon、Democricetodon、Cricetodon、Protalactaga、Heterosminthus、Sayimys、Tachyoryctoides、Prodistylomys、Dryomys、Steneofiber、Amphicyon、Gobicyon、Percrocuta、Sansanosmilus、Amebelodon、Serbelodon、Gomphotherium、Miomastodon、Caementodon、Huaqingtherium、Chalicotherium、Stephanocemas、Hispanomeryx、Eotragus、Turcocerus等属[33];此外,还有孢粉学、同位素地球化学等方面的研究[34, 35],为更好地恢复该动物群生存的古环境打下了基础。
从20世纪80年代起,中国和国际上的古生物学家力致于建立一个适用于东亚地区陆相新近系的年代地层学框架,至21世纪初已初具规模[36]。由于在中国大多数新近系沉积中缺乏同位素定年所依赖的火山凝灰碎屑岩,岩石地层的年代学测定主要依靠磁性地层数据配合在新生代沉积中分布广泛、演化迅速的哺乳动物化石的标定而完成[37~40]。可以说,这一新近系年代地层学框架建立在新近纪哺乳动物分期的基础上[33, 41~46]。因此,新近纪哺乳动物演化在这一问题的研究中占据了关键位置。在诸多关于新近纪中国生物地层分期和生物年代学的研究中,丁家二沟哺乳物动物群都被认为相当于东亚通古尔期的早期,即中中新世早期哺乳动物群的代表,相当于欧洲哺乳动物分期的MN6[33, 43, 44, 46]。但最近的研究中,Qiu等[47]又提出新的意见,将丁家二沟哺乳物动物群下移,与欧洲哺乳动物分期的MN5对比。
丁家二沟动物群均出产于新近系彰恩堡组(原名红柳沟组,后因重名而改为彰恩堡组[48])的河湖相地层中,分布于同心县以东、丁家二沟村附近南北约15km,东西约10km的范围[49](图 1)。应当指出,这些化石绝非出产于同层,而是分布于彰恩堡组多层白色细砂岩至砂砾岩之中[9, 13, 15];很多研究已显示,丁家二沟动物群中部分门类在不同地点形态存在演化上的差别,部分门类具有取代和演替的关系[9, 13, 15, 17]。因此,在彰恩堡组的地层序列中显然存在明显的时代差别。然而,由于露头不连续、缺乏特征性的岩石地层对比标志;同时因为陆相地层具有不稳定性,在一个较广泛的范围内进行岩层的追索对比存在困难,使得研究者对彰恩堡组内部的层序关系的认识一直处于模糊和不确定的状态,严重阻碍了研究者对该地区的生物地层学的认识。
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图 1
丁家二沟动物群所在地区的区域地质图
修改自文献“1:20万区域地质图,J-48-XXIX下马关幅”[49] A-A′——井沟剖面,B-B′——黄家水剖面,C-C′——印子岭-马二嘴子沟剖面;D——断脖子行沟生长断层,O1t——下奥陶统天景山组,D3z——上泥盆统中宁组,C1c——下石炭统臭牛沟组,K1h——下白垩统和尚铺组,K1n——下白垩统乃家河组,E2s——始新统寺口子组,E3q——渐新统清水营组,N1z——中新统彰恩堡组,N1g——中新统干河沟组,Q——第四系 蓝线代表冲沟,红线代表断层;D.代表冲沟,L.代表化石地点,v.代表村子 Fig. 1 Geological map covering the localities of the Dingjia′ergou Fauna. Redraw after reference[49](the Reginal Geological Map, Xiamaguan area breadth, 1:200000). A-A′, Jinggou Section; B-B′, Huangjiashui Section; C-C′, Yinziling-Maerzuizigou Section; D, growth fault in the Duanbozihanggou Drainage; O1t, Lower Ordovician Tianjingshan Formation; D3z, Upper Devonian Zhongning Formation; C1c, Lower Carboniferous Chouniugou Formation; K1h, Lower Cretaceous Heshangpu Formation; K1n, Lower Cretaceous Naijiahe Formation; E2s, Eocene Shikouzi Formation; E3q, Oligocene Qingshuiying Formation; N1z, Miocene Zhang′enbao Formation; N1g, Miocene Ganhegou Formation; Q, Quaternary. D., drainage; L., locality; V., village. Blue lines represent drainages and red lines represent faults |
青藏高原的形成和发展是新生代以来最重要的地质历史事件之一,高原的隆升对东亚和中亚乃至全球晚新生代的气候和环境的变化及生物演化都产生了深远的影响[50~60]。丁家二沟哺乳动物群所在的同心地区,正好位于青藏块体向北东方向挤压扩展的最前缘[61]。因此,这一地区的构造变化和沉积物的研究对于深入探讨青藏高原隆升的过程和机理,以及高原隆升对古气候古环境的影响有非常重要的价值,并已经发表了一系列相关的重要研究成果[61~66]。然而,由于缺少强有力的生物地层学证据约束,研究者对古地磁年代的解释往往偏于主观,从而对于高原隆升对该地区构造变化及气候环境的影响的解释有较大的出入[61, 66]。这恰好反映出该地区生物地层学研究的滞后状态。因此,对丁家二沟哺乳动物群生物地层学的深入研究,对于解决青藏高原东北缘的地质构造和气候环境对高原隆升的响应有深远的影响。
最近几年,我们在同心县丁家二沟地区进行了多次深入的地质考察,在前人工作的基础上,我们对原有的化石地点进行了重新标定,选择了若干条有代表性的剖面,对剖面的岩性、层序以及化石的出产情况进行了深入的研究,对主要化石点的层位进行了初步的划分。根据本次研究结果,我们把出产丁家二沟动物群的彰恩堡组粗略划分为下部和中部两个生物地层带,这两个生物地层带大致可以和欧洲哺乳动物分期的MN5和MN6相对比[67],依据欧洲哺乳动物分期的年代标定的时代跨度大约为17.0~13.5Ma,跨越了早中新世晚期和中中新世约3.5Ma的时期,从而也相当大地拓展了丁家二沟动物群的生物年代学内涵,同时对于尚未解决的中国陆相通古尔阶的下限的确定以及如何与全球海相的兰盖阶(Langhian)和塞拉瓦莱阶(Serravallian)对比提供了非常重要的候选剖面。由于丁家二沟地区彰恩堡组之下的清水营组和寺口子组均发组良好,剖面连续性很好,在提供了强有力的生物年代学标定的情况下,丁家二沟地区的新生界地层对于研究青藏高原隆升对该区域构造和气候环境演变有潜在的重要价值。
2 材料与方法本文所研究的化石材料为历年来野外考察所收集,保存于中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(IVPP)与宁夏地质博物馆(NGM)。描述的解剖学术语中,嵌齿象科依据Tassy[68];食肉类依据Werdelin和Solounias[32];犀科依据邱占祥和王伴月[69];猪科依据Harris和Liu[70];反刍类依据Gentry等[71];兔形类依据吴文裕等[15]。标本的对比材料主要来自于新疆准噶尔盆地、陕西临潼冷水沟、河北磁县九龙口、甘肃临夏盆地、青海西宁盆地、内蒙古通古尔地区、山东临朐山旺等国内同时期或稍早及稍晚(MN5、MN6和MN7/8)的地区,对比材料大多保存于中国科学院古脊椎动物与古人类研究所,少数保存于纽约自然历史博物馆。为简单起见,科级及以下的分类学名称直接用拉丁文写出,在表 1中列出其中文译名。
| 表 1 本文中部分拉丁文分类名称的中文译名 Table 1 Chinese and Latin names of part of taxa in this article |
野外地层划分采用追索对比以及生物地层学对比方法。我们在研究区选取了3条剖面进行对比以及生物地层学研究,它们是井沟剖面A-A′、黄家水剖面B-B′和印子岭-马二嘴子沟剖面C-C′(见图 1)。井沟剖面中下部(20层以下)及印子岭-马二嘴子沟剖面使用测绳测量;井沟剖面上部及黄家水剖面使用Jacob测杆测量。岩体颜色描述依照Munsell色表[72],文中用到的颜色名称与Munsell色表对应关系见表 2,粒度划分依照Wentworth粒度表[73]。
| 表 2 本文所用的颜色名称与Munsell色表的对应关系 Table 2 Color names in the Munsell color chart used in this article |
同心丁家二沟地区所在的宁夏南部盆地[74],关键和张行[13]称宁夏盆地,Wang等[61]称寺口子盆地,是一个构造控制的新生代山前断陷盆地,大体呈三角形;其西南缘为西北-东南走向的海原-六盘山断裂带,东缘为北南走向的罗山断裂带,北部则为天景山断裂带、烟筒山断裂带等切割。在这些断裂带活动的控制下,宁夏南部盆地堆积了巨厚的新生界沉积物,从老到新依次为始新统寺口子组、渐新统清水营组、中新统彰恩堡组、中新统干河沟组。在固原县寺口子地点,寺口子剖面总厚度在3000m左右[61, 66]。最下部的寺口子组为一套深红色的厚层状粗粒砾质长石石英砂岩及中厚层状中细粒长石石英砂岩,为一套山麓洪积相-河流相的沉积[61, 64]。寺口子组目前没有发现化石,时代依据上覆的清水营组推定为始新世,现有证据表明寺口子组的顶部与上覆的清水营组之间存在一个明显的沉积间断[61, 64]。寺口子组之上的清水营组为一套薄层-中厚层状砖红色泥岩、粉砂岩、粉砂质泥岩夹有多层薄层-中层灰绿色、灰白色石膏质泥岩、粉砂岩及灰白色细砂岩、粉砂岩等,为一套湖泊相-干盐湖相的沉积[61, 64]。清水营组内发现的灵武清水营动物群和海原袁家窝窝动物群(仅清水营组中的成员)均被认为是早渐新世[75~77]。清水营组上覆的彰恩堡组为一套桔红色中层-厚层状泥岩、粉砂岩、粉砂质泥岩,夹有多层灰白色薄层-中厚层细石英砂岩、中砂岩,为一套浅湖、滨湖-河流相沉积[61, 64]。除了丁家二沟动物群外,海原袁家窝窝动物群(仅彰恩堡组的成员)被认为是早中新世[76],中宁县红柳沟、黑家沟等地的彰恩堡组中Platybelodon grangeri则表明地层时代为中中新世晚期[1]。对彰恩堡组与下伏的清水营组的接触关系则有整合说[61, 63]和平行不整合说[64, 65]两种不同的认识。彰恩堡组上覆的干河沟组为一套灰黄色、灰绿色中层-厚层状中细粒砾岩、粗粒砾质砂岩夹有薄层状的细砂岩、粉砂岩和泥岩,为一套河流相-冲积相的沉积[61, 64],在中宁县干河沟村和吴忠市某建材城(37°49′40. 1″N,106°7′3. 7″E)的干河沟组底部发现的动物群表明其时代为晚中新世早期[1, 78, 79]。整个沉积序列很好地反映了新生代以来在周围断层活动控制下,宁夏南部盆地从形成之初,到充分发育,直到消失瓦解的全部地质演化历史[61, 64]。
丁家二沟地区的新生界地层分布于37°11′N与36°51′N之间,在东侧以南北走向的烟筒山断裂带为界,向南延伸约10~15km不等,逐渐被第四系沉积物所覆盖(图 1和图 2A)。该区域以庙儿岭-五道岭子一线为界可分为北、南两部分。
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图 2 丁家二沟动物群所在地区野外露头照片 A——该区域岩石地层单位的分布,视线向东北,可观察到清水营组逐渐向南尖灭;B——井沟剖面起点清水营组与彰恩堡组的平行不整合接触;C——黄家水沟中寺口子组与彰恩堡组的平行不整合接触;D——黄家水剖面的野外照片,可以观察到3个明显的砂岩-泥岩的沉积旋回;E——断脖子行沟干河沟组中的生长断层,可观察到下降盘(东盘)的沉积变厚(红色线段),其所在位置在图 1中D所示红线 Fig. 2 Photographs showing the outcrops of the study area. A, the distribution of geological units in the studying area, view toward northeast, showing the southward gradual pinching of the Qingshuiying Formation; B, the parallel unconformity of the overlying Zhang′enbao Formation and the underlying Qingshuiying Formation, at the base of the Jinggou Section; C, the parallel unconformity of the overlying Zhang′enbao Formation and the underlying Sikouzi Formation, in the Huangjiashui drainage; D, the photograph of the Huangjiashui section, showing three sedimentary cycles of sandstone-mudstone; E, the growth fault of the Ganhegou Formation in the Duanbozihanggou Drainage(marked in the Fig. 1, D by the red line), showing the thickened sedimentation in the lower wall(east wall) |
北部的寺口子组与古生界(上泥盆统中宁组及下石炭统臭牛沟组)地层呈断层接触,为一套中红棕色厚层状-块状的中-粗粒砂质砾岩夹薄层-中层状接触胶结的粗粒长石岩屑杂砂岩,向上过渡为中-厚层状含砾岩屑长石杂砂岩。砾岩为杂基支撑,磨圆和分选都较差,砾石成分以石英岩、石英砂岩及砂屑的灰岩为主。砾岩和砂岩中均发育大型板状和槽状交错层理。寺口子组之上的清水营组为一套中层-厚层状中棕色泥岩、粉砂质泥岩夹薄层-中层状灰绿色含石膏的泥岩和薄层状的石膏,岩层中纵向节理发育,并填充有石膏。寺口子组和清水营组在这一地区构成一个向西南方向的单斜构造,倾向在200°~220°之间。从宏观上观察,清水营组逐渐向南变薄,趋于尖灭,但彰恩堡组和寺口子组是否直接接触则需进一步调查确定(图 2A)。而清水营组之上的彰恩堡组则由5~6个由灰黄、灰绿黄色厚层-块状、接触胶结的中细粒含长石石英砂岩向上转变为薄层-中层状灰桔色含钙粉砂岩、砂岩的沉积旋回组成,砂岩中发育小型水平或槽状层理,局部有包卷构造,底部常常呈坚硬的石膏质胶结,并常夹有透镜状的泥质团块。彰恩堡组与下伏的清水营组呈平行不整合接触,接触面上发育一薄层石膏质的角砾,并且形成一个向南方倾的单斜构造(图 2B)。彰恩堡组的倾角在底部接近10°,在中部逐渐减少到5°左右,在顶部则接近水平。在彰恩堡组的各砂岩层中均含有大小不等的透镜状泥质团块;发育中小型的水平层理、板状和槽状交错层理;并大量出产哺乳动物化石,尤其以丁家二沟村东侧的马二嘴子沟、北侧的印子岭以及顾家庄子村西侧的沙台沟为甚(图 1)。而干河沟组在这一地区被完全剥蚀。在这几套沉积物之上则普遍覆盖第四系的紫红色河流相堆积物及风成黄土。在彰恩堡组底部印子岭地点的砂岩之中,出现了长鼻类的Protanancus tobieni[17](王世骐等鉴定),成为一个明显的生物地层学标志。
兹以井沟剖面(起点:37°05′34.4″N,106°03′56.3″E)为代表,详细介绍丁家二沟北部彰恩堡组的层序和岩性组合(图 3 A-A′):
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图 3 丁家二沟动物群所在地区彰恩堡组柱状剖面对比 Fig. 3 Correlation of section histograms of the Zhang′enbao Formation in the study area. F., formation; L., locality; S., section |
中新统彰恩堡组
上段
30块状浅棕色粉砂岩,偶夹有薄层状( < 20cm厚)浅粉棕色泥岩未见顶
29厚层状浅棕色泥岩,偶含砂质、粉砂质团块,断面有很多不规则的黑色空洞,底部有一层石膏0.4m
28块状浅棕色粉砂岩,偶夹有薄层状( < 20cm厚)浅粉棕色泥岩3.5m
27块状桔红色石膏质中粒石英砂岩,石膏在底部更多,接触胶结0.7m
26块状深黄桔色粉砂质泥岩,裂隙中填充有大量后生的石膏,大部分是水平产状,也有一些竖直产状,石膏比第24层更密集8m
25薄层状中绿黄色泥岩,中间夹有水平的石膏层0.2m
24块状深黄桔色粉砂质泥岩,裂隙中填充有大量后生的石膏,大部分是水平产状,也有一些竖直产状9m
23块状浅粉棕色泥岩,断面上含有零星黑色铁锰质胶膜1.5m
22块状灰桔色含泥粉砂岩,夹有多层薄层或中层状浅粉棕色泥岩条带,纵向裂隙中填充有后生的石膏10.5m
21块状黄灰色细粒长石石英砂岩,接触胶结,向上过渡为块状灰桔粉色及灰桔色粉砂岩5m
中上段
20块状深黄桔色粉砂岩,局部含浅榄棕色,灰绿黄色斑痕及泥质,还含有中层状中红棕色泥质团块。底部有一(约15m长,约5m厚)深黄桔色、灰绿色中细粒长石石英砂岩透镜体30m
19块状黄灰色细粒长石石英砂岩,底部夹一层(约20cm厚)黄灰色中粗粒长石石英砂岩,石膏质胶结坚硬,中部夹有多层薄层状桔红色的泥质砂岩层;含化石Alloptox gobiensis、Platybelodon tongxinensis、Zygolophodon gobiensis、Hispanotherium matritense、Bunolistriodon intermedius、Palaeomeryx sp.、Turcocerus sp.2 25m
中下段
18块状浅棕色泥岩,局部含灰绿黄色、黄灰色粉砂岩或细砂岩10m
17块状绿黄色、黄灰色细粒长石石英砂岩,局部夹浅榄棕色(即锈黄色)斑痕3m
16薄层或中层状深黄桔色、局部为中黄色粉砂岩和泥岩互层,发育有纵向劈理5m
15块状黄灰色中细粒长石石英砂岩,具交错层理,可见聚集成层或单独的棱角状、粒径为2~3cm泥质团块,具正韵律的递变层理6.5m
14薄层状深黄桔色和灰桔色粉砂岩与泥岩互层,断面具黑色大小为约1mm的铁锰质斑痕,局部夹有细砂;中部夹有薄层状灰绿黄色钙质粉砂岩及中层状中红棕色泥岩;含化石Alloptox gobiensis 7m
13块状黄灰色中细粒长石石英砂岩,局部具浅榄棕色(即锈黄色)斑痕,局部夹薄层状粗粒砂岩,交错层理发育,可见聚集成层或单独的棱角状、粒径为1~2cm泥质团块;含化石Platybelodon tongxinensis、Bunolistriodon intermedius 18m
下段
12块状中红棕色粉砂质泥岩,距底1.5m处有一60cm厚灰绿黄色泥灰岩条带4.5m
11块状深黄桔色粉砂岩2m
10块状浅棕色泥岩2.5m
9块状浅棕色、局部中黄色泥质粉砂岩,局部夹黑色铁锰质斑痕,中上部夹两条薄层状灰绿黄色泥灰岩条带3.9m
8黄灰色、深黄桔色中细粒长石石英砂岩,局部夹薄层状粗粒砂岩或细粒砾岩,具有交错层理,可见聚集成层或单独的棱角状、分选很差(大者粒径7~8cm,小者粒径约1cm)的泥质团块;含化石Cricetodon sp. 6.0m
7块状浅棕色泥岩1.5m
6块状黄灰色夹中黄色、局部相变为浅蓝灰色中细粒长石石英砂岩,局部夹有较粗的砂砾,偶夹粒径约1cm泥质团块;含化石Alloptox gobiensis、Protanancus tobieni、Bunolistriodon intermedius 21.9m
5薄层状灰桔色、局部变为浅棕色和灰绿黄色粉砂岩10.9m
4块状黄灰色、中黄色细粒、局部夹中粗粒长石石英砂岩,局部具浅榄棕色(即锈黄色)斑痕3.2m
3块状灰桔粉色石膏质中粗粒岩屑石英砂岩,接触胶结,向上递变为灰桔色中细粒岩屑石英砂岩,下部的局部夹有砂砾岩透镜体,砾石以石英砂岩为主,夹绿泥石、石英,粒径一般在2~3mm,偶见粒径约2cm的,下部的局部还夹有次棱角状、分选差(大者粒径约20cm,小者粒径约5cm)的泥质团块;含化石Alloptox gobiensis 23.1m
2块状浅棕色粉砂岩,向上泥质增多,局部夹灰绿黄色粉砂岩21.6m
1中层状深绿灰色石膏质中细粒角砾岩,分选较差,砾岩以石膏角砾为主,可见石英砂岩等4cm
~~~~~~~不整合~~~~~~~
渐新统清水营组
0薄层或中层状桔红色、绿灰色、中黄色粉砂质泥岩,含有大量石膏,中部夹一层块状(约5m厚)深黄桔色泥岩未见底
丁家二沟南部地区的新生界以黄家水沟(37°00′N,106°03′E)为轴心形成一个背斜构造,背斜轴向南北方向延伸。寺口子组在这一地区仅在黄家水沟最深处,即背斜的核部出露,且未见底(见图 1、图 2C和2D)。而彰恩堡组底部的灰白色石膏质砂岩直接平行不整合在寺口子组的顶部,清水营组则完全缺失。在之前的研究之中,从来没有提到过寺口子组在这一带的出露,可能把寺口子组的桔红色砂岩作为彰恩堡组中的岩性段考虑(如文献[9]的图 3)。然而,据我们观察,这一段厚度超过15m,岩性为桔红色厚层状中粒长石砂岩,以具有大型的水平、板状和波状层理为特征,且不含石膏。这与灰黄、灰绿色仅具有小型水平或槽状层理且含有石膏的彰恩堡组砂岩区别明显,而与寺口子组的颜色和沉积构造非常相似,因此将其划归寺口子组(图 2C)。而据张进等[64]研究,湖泊相的清水营组并非是一个连通的大湖,而是有多个沉积中心,而且从宏观上观察到清水营组向南有变薄尖灭的趋势(图 2A),因此清水营组很可能在黄家水一带没有沉积。而彰恩堡组在这一带的岩性与丁家二沟地区北部非常相似,由3~4个砂岩-泥岩的沉积旋回组成(图 2D)。由于我们在黄家水沟一带确定了彰恩堡组的底面,为丁家二沟地区南部和北部地层对比问题提供了一个强有力的约束,而在层序4中Protanancus tobieni的发现,更是黄家水剖面底部砂岩可以与井沟剖面彰恩堡组底部砂岩直接对比的生物地层学证据。此外在黄家水沟东侧上游的断脖子行沟中出露有干河沟组灰黄色、灰绿色中层-厚层中细砾岩、砾质粗砂岩,与其下的彰恩堡组成整合接触(图 1),两者大致以一薄层状的极灰桔色泥灰岩为界。虽然由于断层的影响(图 2E),断脖子行沟中的彰恩堡组与其他地点的彰恩堡组如何对比还不是很清楚,但毕竟表明这里出露有彰恩堡组的上部层位。
兹以黄家水沟剖面(起点:37°00′27.3″N,106°02′54.3″E)为代表,详细介绍丁家二沟南部彰恩堡组的层序和岩性组合(图 2D和图 3 B-B′):
18第四系马兰黄土未见顶
~~~~~~~不整合~~~~~~~
中新统彰恩堡组
中上段
17中层(20~30cm)或厚层(50~60cm)状灰桔色泥岩与极灰桔色粉砂岩互层22.5m
16块状灰黄桔色和灰桔色细粒长石石英砂岩,接触胶结,夹中层状(约30cm厚)中黄棕及灰榄色含粉砂细粒长石石英砂岩,具大规模水平层理和板状交错层理及小规模(约20cm厚)枕状构造。下部含小规模(约15cm厚,2~3m长)透镜状灰桔色或中黄色、粒径10~30mm、分选好的泥质团块。中部含大规模(约1m厚,约10m长)透镜状和席状分布的灰桔色、粒径20~100mm、分选差的泥质团块;含化石Alloptox gobiensis 12m
中下段
15块状中黄棕色粉砂质泥岩,向上递变为中红棕色含粉砂泥岩3m
14厚层状极灰桔色细粒含长石石英砂岩,接触胶结;含化石Stephanocemas sp. 1.5m
13中层(20~30cm厚)或厚层(50~60cm厚)状灰桔色泥岩与极灰桔色粉砂岩互层。泥岩中含灰黄色团块15m
12块状黄灰色、局部为中黄色含小砾中粗粒长石石英砂岩,局部有小规模(约20cm厚)水平层理和板状交错层理及波状层理,以及大规模(约50cm厚)槽状交错层理。下部(距底2m处)夹一条30cm厚的中层状中黄棕色泥岩。上部(距底10.3m处)夹一条20cm厚的中层状灰桔色粉砂岩;含化石Alloptox gobiensis 12.5m
11薄层状灰桔粉色或灰桔色含钙泥岩0.8m
10厚层状灰桔粉色细粒砾岩,砾石次圆状,分选好,颗粒支撑,成分以石英为主,含有少量长石和变质岩岩屑;含化石Alloptox gobiensis 0.6m
下段
9块状中红棕色泥岩3.2m
8厚层状灰绿黄色、局部灰黄色钙质泥岩,局部夹有浅榄棕色(即锈黄色)铁质斑痕及黑色铁锰质胶膜。具有水平微层理1.8m
7块状浅棕色,钙质含粉砂泥岩。局部含灰绿黄色团块1.6m
6块状灰桔色局部中黄色,含钙细粒或极细粒含长石石英砂岩1.6m
5薄层状深黄桔色、局部灰桔色,相变为厚层状钙质含粉砂泥岩0.7m
4块状中黄色中细粒长石石英砂岩,接触胶结。局部有小规模(20~30cm厚)水平层理和板状交错层理;含化石Alloptox gobiensis、Protanancus tobieni、Caementodon tongxinensis和Turcocerus sp.1 9m
3块状灰黄色粉砂岩含浅榄棕色(即锈黄色)条纹1.5m
2块状中绿黄色中细粒长石石英砂岩,接触胶结,局部有小规模(20~30cm厚)水平层理和板状交错层理6m
1薄层状极灰桔色含砾石膏质中粒长石砂岩,接触胶结3m
~~~~~~~不整合~~~~~~~
始新统寺口子组
0厚层状桔红色钙质中粒长石砂岩,孔隙胶结,具大型(>1m厚)水平层理和板状交错层理及波状层理未见底
4 丁家二沟哺乳动物群的划分及特点根据我们初步的研究,原丁家二沟动物群是由不同层位的动物群混合而成,这里暂时以不同层位的化石点命名:下部的印子岭动物群,中部的马二嘴子沟动物群,但上部的动物群还需要进一步研究划分。下部动物群代表了山旺期的晚期[47],大致可以与欧洲哺乳动物分期的MN5[67]对比;中部动物群代表了通古尔期的早期[47],大致可以与欧洲的MN6[67]对比。
下部的印子岭动物群的地点主要有印子岭、高岭子和黄家水(表 3)。目前能够确定的化石包括啮齿目仓鼠科的Cricetodon sp.,兔形目鼠兔科的Alloptox gobiensis、食肉目鬣狗科的Tongxinictis primordialis、长鼻目嵌齿象科的Protanancus tobieni、奇蹄目真犀科的Caementodon tongxinensis、偶蹄目牛科的Turcocerus sp. 1(表 3)。食肉类的Tongxinictis primordialis最初由邱占祥等[4]研究,定为Percrocuta属,邱占祥等[4]认为其具有尺寸较小,P1缺失,P4原尖相对较大而前附尖相对较小等特征,明显比欧洲MN6的Percrocuta abessalomi、P. miocenic、P. tungurensis原始(图 4F),这也是Qiu等[47]考虑将丁家二沟动物群下移至MN5的原因之一。然而Werdelin和Solounias[32]认为Percrocuta应归为新建立的中(旁)鬣狗科,但同心地区的材料应保留在鬣狗科,因此他们为同心地区的材料建立了Tongxinictis属,这对同心地区鬣狗类的材料的时代判断带来更大的不确定性。
| 表 3 丁家二沟动物群在各地点的分布* Table 3 Faunal lists in various localities of the Dingjia′ergou Fauna |
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图 4 丁家二沟动物群的长鼻类、奇蹄类和食肉类 Protanancus tobieni,左第二上臼齿(NGM TBqD-04-E-01),冠面视(A)和舌面视(B),高岭子地点;Platybelodon tongxinensis,左第二上臼齿(IVPP V08044),舌面视(C)和冠面视(D),沙台沟地点;Aliconorps sp.,右第二上前臼齿?(IVPP V23187),冠面视(E),滚子岭北沟地点;Tongxinictis primordialis,头骨(IVPP V08558),腹面视(F),印子岭地点;Sansanosimilus sp.,左上犬齿(IVPP V23188),唇面视(G),滚子岭南沟地点 Fig. 4 Proboscideans, perissodactyls, and canivores of the Dingjia′ergou Fauna. Protanancus tobieni, left M2(NGM TBqD-04-E-01), occlusal view(A)and lingual view(B), Gaolingzi Locality; Platybelodon tongxinensis, left M2(IVPP V08044), lingual view(C)and occlusal view(D), Shataigou Locality; Aliconorps sp., right P2?(IVPP V23187), occlusal view(E), North of Gunzilinggou Locality; Tongxinictis primordialis, cranium(IVPP V08558), ventral view(F), Yinziling Locality; Sansanosimilus sp., left C(IVPP V23188), labial view(G), South of Gunzilinggou Locality |
下门齿内部为层状结构的嵌齿象类Protanancus tobieni最初由关键[9]定为Amebelodon tobieni。由于其颊齿尺寸小,副齿柱中心小尖和互棱齿特征远比美洲Hemiphilian期的Amebelodon微弱,Wang等[17]将其转移到与同心地区材料进化水平相近的Protanancus属(同时归入Protanancus tobieni还有丁家二沟动物群的Serbelodon zhongningensis)。即便如此,其颊齿齿冠低,齿带较为发育,白垩质少(图 4A和4B),比非洲中中新世的Protanancus macinnesi和南亚中中新世的Protanancus chinjiensis都要原始[17],也比之上马二嘴子沟动物群的Platybelodon tongxinensis原始(图 4C和4D)。由于在在甘肃临夏相当于MN4的层位发现了更原始的Protanancus brevirostris[17],因此Protanancus tobieni代表的时代可能为MN5。
在反刍类中,黄家水发现的Turcocerus sp.1(图 5K和5L)的颊齿尺寸和冠高等特征都远小于磁县九龙口MN6的Turcocerus jiulongkouensis[22],也小于中部的马二嘴子沟动物群的Turcocerus sp.2(图 5I和5J),但Turcocerus sp.1的尺寸又明显大于谢家期[43]可能与其有关的Sinopalaeoceros xiejiaensis[27, 80]。此外,目前报道最早的Turcocerus出现在临夏盆地的MN4[19]。因此,黄家水的Turcocerus sp.1可能的时代为MN5。
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图 5 丁家二沟动物群的偶蹄类齿列 Palaeotragus sp.,左第三上前臼齿—第二上臼齿(IVPP V23189),冠面视(A)和颊面视(B),左第四下前臼齿—第三下臼齿(IVPP V23190),冠面视(C)和舌面视(D),滚子岭北沟地点;Stephanocemas sp.,左第三下前臼齿—第三臼齿(IVPP V23191),冠面视(E)和舌面视(F),滚子岭北沟地点;Turcocerus sp.2,左第四下前臼齿—第三臼齿(IVPP V23192),冠面视(G)和舌面视(H),红疙瘩地点,右第一上臼齿—第三上臼齿(IVPP V23193),冠面视(I)和颊面视(J),滚子岭北沟地点;Turcocerus sp.1,右第一上臼齿和第二上臼齿(IVPP V23194),冠面视(K)和颊面视(L),黄家水下地点;Eotragus sp.,右第四上前臼齿—第三上臼齿(IVPP V23195),冠面视(M)和颊面视(N),右第四乳下前臼齿和第一下臼齿(IVPP V23197),冠面视(O)和舌面视(P),滚子岭北沟地点;Hispanomeryx sp.,左第一上臼齿—第三上臼齿(IVPP V23196),冠面视(Q)和颊面视(R),野狐狸圈子沟地点 Fig. 5 Dentitions of artiodactyls of the Dingjia′ergou Fauna. Palaeotragus sp. left P3~M2(IVPP V23189), occlusal view(A)and buccal view(B), left p4~m3(IVPP V23190), occlusal view(C)and lingual view(D), North of Gunzilinggou Locality; Stephanocemas sp., left p3~m3(IVPP V23191), occlusal view(E)and lingual view(F), North of Gunzilinggou Locality; Turcocerus sp.2, left p4~m3(IVPP V23192), occlusal view(G)and lingual view(H), Honggeda Locality, right M1~M3(IVPP V23193), occlusal view (Ⅰ) and buccal view(J), North of Gunzilinggou Locality; Turcocerus sp.1, right M1 and M2(IVPP V23194), occlusal view(K)and buccal view(L), lower Huangjiashui Locality; Eotragus sp. right P4~M3(IVPP V23195), occlusal view(M)and buccal view(N), right dp4 and m1(IVPP V23197), occlusal view(O)and lingual view(P), North of Gunzilinggou Locality; Hispanomeryx sp., left M1~M3(IVPP V23196), occlusal view(Q)and buccal view(R), Yehuliquanzigou Locality |
此外,关键[9, 11]报道了印子岭动物群中板齿犀类的Caementodon tongxinensis。Deng[81]认为这些材料可以归为欧亚大陆中中新世的Hispanotherium matritense; Qiu等[47]因其尺寸较小,次尖收缩和中附尖较弱,前刺和小刺较强等特征,认为可以考虑保留原来的属种鉴定。而兔形类的Alloptox gobiensis生存时代较长,覆盖了MN6到MN8[15, 82]。综合以上分析,印子岭动物群的时代以MN5最为可能;而Wang等[61]报道了宁夏南部盆地南端寺口子剖面彰恩堡组底部的Plesiaceratherium sp.,其时代相当于MN5,这也映证了彰恩堡组至少在宁夏南部盆地东部沉积开始的时间在16Ma左右。
中部的马二嘴子沟动物群无论是种类、数量,还是化石地点都在丁家二沟动物群中是最丰富的,这动物群又可分为下和上两个层位,对应于彰恩堡组的中下段和中上段(图 3),但从目前我们掌握的信息来看,两个层位的动物群没有明显的差别。主要地点有马二嘴子沟、八泉、月台子、边墙(浅)沟、滚子岭沟、滚子岭北沟、滚子岭南沟、野狐狸圈子沟、庙儿岭等(图 1)。目前能够确定的化石包括食虫目鼹科的Talpinae gen. et sp.、兔形目鼠兔科的Alloptox gobiensis、灵长目的Pliopithecus zhanxiangi、食肉目鬣狗科的Tongxinictis primordialis、巴博剑齿虎科的Sansanosimilus sp.(图 4G)、长鼻目嵌齿象科的Amebelodontinae gen. et sp. nov.、Platybelodon tongxinensis和Choerolophodonsp.、玛姆象科的Zygolophodon gobiensis、奇蹄目真犀科的Alicornops sp.和Hispanotherium matritense、偶蹄目猪科的Kubanochoerus lantianensis和Bunolistriodon intermedius、鹿科的Stephanocemas sp.和Dicrocerus sp.、麝科的Micromeryx sp.和Hispanomeryx sp.、古鹿科的Palaeomeryx sp.、长颈鹿科的Palaeotragus sp.、牛科的Turcocerus sp.2和Eotragus sp.(表 3)。
马二嘴子沟动物群的嵌齿象科Platybelodon tongxinensis是丁家二沟动物群的代表物种(图 4C和4D),也出现在临夏盆地东乡组[5, 6, 83]。在最近的一些研究中[10, 12, 16, 33, 83]均将其归为高加索MN6的Platybelodon danovi。但同心地区的Platybelodon tongxinensis具有比Platybelodon danovi齿冠更高,中心小尖的分裂程度更甚等特征[5, 6],可以独立成种,这一点已经被我们最近对下颌形态的分析所证实(王世骐,未发表数据)。同心地区的Platybelodon tongxinensis与临夏虎家梁组、通古尔及新疆准噶尔可可买登组MN7/8的Platybelodon grangeri相比[83],其齿冠低,中心小尖的分裂不强,P4较大,形态上明显原始。马二嘴子沟地点的Amebelodontinae gen. et sp. nov.以独特的缺失上门齿、下门齿为层状结构为特征,但其颊齿的特征与同心地区的Platybelodon tongxinensis(王世骐,未发表数据)极为相似。马二嘴子沟动物群的“Zygolophodon gobiensis”[84]如果能归为玛姆象科的话,其颊齿的轭齿特征很少,主要为丘型特征,轭型齿的发育远不及通古尔MN7/8的Zygolophodon gobiensis[85]。马二嘴子沟动物群的上猿科Pliopithecus zhanxiangi是目前发现体形最大的上猿,其吻部短,面部较低,眼眶较圆[31, 86]。而马二嘴子沟动物群两种真犀科动物(图 4E)的特征,均可能和临夏盆地东乡组MN6的Hispanotherium matritense和Alicornops laogouensis相比较[81, 87]。
马二嘴子沟动物群的猪科Kubanochoerus lantienensis与蓝田寇家村组(可能为MN7/8)的Kubanochoerus lantienensis可归为同一种[3, 88],在其同一时代还有Kubanochoerus gigas[3]。Guan和van der Made[14]即将此二者归为同一种Kubanochoerus gigas。但无论如何,马二嘴子沟的Kubanochoerus lantienensis保留有P1,M3没有后跟座,m3的第三叶小于第二叶,在Kubanochoerus中是形态较原始的。邱占祥等[4]把Kubanochoerus lantienensis直接与高加索地区MN6含Kubanochoerus的动物群相对比。西宁盆地MN6的层位中还报道了Kubanochoerus minheensis[3, 21],而马二嘴子沟动物群的另一种猪科Bunolistriodon intermedius也发现于蓝田寇家村组[8, 88]。在欧洲,Bunolistriodon都局限在MN4~5,很少到达MN6[8]。
马二嘴子沟动物群的鹿科以Stephanocemas sp.为主,其牙齿及鹿角的特征均与新疆准噶尔盆地MN6的Stephanocemas cf. thomsoni相似[28](图 5E、5F以及6E~6H、7B、7C),尺寸比临夏大浪沟(可能为MN5)的Stephanocemas guangheensis小[20],但古鹿褶发育较弱,表现出一定进步的特征,此外其尺寸比临潼和九龙口MN6的Stephanocemas都要明显偏小[22, 23]。马二嘴子沟动物群的鹿科只有极少的材料可归为Dicrocerus sp.(图 7A),在新疆准噶尔盆地,Dicrocerus grangeri出现的层位可能比Stephanocemas cf. thomsoni偏高,主要在相当于MN7/8的可可买登组[28]。而其他地区同时期常见的Lagomeryx[22, 23, 28]则没有在丁家二沟动物群发现。
马二嘴子沟动物群的长颈鹿科Palaeotragus sp.的材料(图 5A~5D)与陕西临潼MN6的Palaeotragus sp.从个体大小到齿冠的特征都非常相似,仅m3的第三叶发育稍弱[23],其与内蒙通古尔MN7/8的Palaeotragus tungurensis的大小也相似[89],但P3前后延长,呈三角形,这是一非常原始的特征(陕西临潼的材料没有P3),也可能代表了一个更加原始的属。马二嘴子沟动物群的麝科Hispanomeryx sp.(图 5Q、5R、6M和6N)明显比通古尔MN7/8的Hispanomeryx andrewsi个体小,下后附尖发育弱[90],但其个体大于陕西临潼MN6的Hispanomeryx sp.[23],与青海李二堡MN6的Hispanomeryx sp.大小相似[21, 25],不过,马二嘴子沟的材料齿冠略低,齿带相对较发育;而马二嘴子沟的Micromeryx sp.(图 6I~6L)比通古尔Tairum Nor动物群的Micromeryx sp.(王世骐,未发表数据)个体更小,与甘肃武山南峪的Micromeryx cf. flourensianus[25]大小相似,但古鹿褶却比二者微弱很多。这两类麝科动物都混合了原始和进步的特征;与之相似,马二嘴子沟动物群的古鹿科Palaeomeryx sp.的材料(图 6A~6D)个体小于河北磁县九龙口[22]及新疆准噶尔盆地MN6的Palaeomeryx sp.[28],与山旺MN5的Palaermeryx tricornis大小相似[91],但古鹿褶和下外附尖比河北九龙口[22]及新疆准噶尔[28]的Palaeomeryx sp.都要弱,体现了一定的进步特征。
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图 6 丁家二沟动物群的偶蹄类颊齿 Palaeomeryx sp.,右第二上臼齿(IVPP V23198),冠面视(A)和颊面视(B),左第二下臼齿(IVPP V23199),冠面视(C)和舌面视(D),滚子岭北沟地点;Stephanocemas sp.,左第三上臼齿(IVPP V23200),冠面视(E)和颊面视(F),右第一下臼齿(IVPP V23201),冠面视(G)和舌面视(H),滚子岭北沟地点;Micromeryx sp.,右第二上臼齿(IVPP V23202),冠面视(I)和颊面视(J),边墙沟地点,右第二和第三下臼齿(IVPP V23203),冠面视(K)和舌面视(L),滚子岭北沟地点;Hispanomeryx sp.,左第三下臼齿(IVPP V23204),舌面视(M)和冠面视(N),滚子岭北沟地点;Turcocerus sp.2,右第二上臼齿(IVPP V23205),冠面视(O)和颊面视(P),左第三下臼齿(IVPP V23211),冠面视(Q)和舌面视(R),滚子岭地点;Eotragus sp.,左第一下臼齿(IVPP V23206),冠面视(S)和舌面视(T),滚子岭北沟地点 Fig. 6 Cheek teeth of artiodactyls of the Dingjia′ergou Fauna. Palaeomeryx sp. right M2(IVPP V23198), occlusal view(A)and buccal view(B), left m2(IVPP V23199), occlusal view(C)and lingual view(D), North of Gunzilinggou Locality; Stephanocemas sp. left M3(IVPP V23200), occlusal view(E)and buccal view(F), right m1(IVPP V23201), occlusal view(G)and lingual view(H), North of Gunzilinggou Locality; Micromeryx sp. right M2(IVPP V23202), occlusal view (I) and buccal view(J), Bianqianggou Locality, right m2+m3(IVPP V23203), occlusal view(K)and lingual view(L), North of Gunzilinggou Locality; Hispanomeryx sp., left m3(IVPP V23204), lingual view(M)and occlusal view(N), North of Gunzilinggou Locality; Turcocerus sp.2 right M2(IVPP V23205), occlusal view(O)and buccal view(P), left m3(IVPP V23211), occlusal view(Q)and lingual view(R), Gunzilinggou Locality; Eotragus sp., left m1(IVPP V23206), occlusal view(S)and lingual view(T), North of Gunzilinggou Locality |
马二嘴子沟动物群中的牛科Eotragus sp.(图 5M~5P、6S~6T和7D)与新疆准噶尔盆地MN6的Eotragus halamagaiensis尺寸大小相近或稍小,角心略向前弯,形态与Eotragus halamagaiensis也相近[28]。马二嘴子沟动物群中的Turcocerus sp.2(图 5G~5J和6O~6R)比印子岭动物群的Turcocerus sp.1尺寸和冠高已有明显增大,但其大小仍然明显小于河北九龙口MN6的Turcocerus jiulongkouensis[22],与新疆准噶尔盆地MN7/8的Turcocerus kekemaidengensis尺寸接近[92],但Turcocerus sp.2角基较短,旋转比Turcocerus kekemaidengensis弱(仅有1件标本旋转程度达到Turcocerus kekemaidengensis正型标本的水平,见图 7E及文献[92]的图 1)体现出一些原始特征。有可能马二嘴子沟动物群的反刍类体形都比同时期的其他地点偏小,但古鹿褶(如果存在的话)发育则比同时期其他地点的相应类群偏弱(古鹿褶减弱代表齿冠向中高冠发展),这似乎是丁家二沟反刍类的一个地方特点。
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图 7 丁家二沟动物群的鹿角和牛角 Dicrocerus sp.,鹿角(IVPP V23207),侧面视(A),滚子岭北沟地点;Stephanocemas sp.,右?鹿角(IVPP V23208),腹面视(B)和背面视(C),滚子岭北沟地点;Eotragus sp.,右角心(IVPP V23209),内侧视(D),滚子岭北沟地点;Turcocerus sp.2,左角心(IVPP V23210),后侧视(E),滚子岭北沟地点 Fig. 7 Antlers and horn cores of the Dingjia′ergou Fauna. Dicrocerus sp., antler(IVPP V23207), lateral or medial view(A), North of Gunzilinggou Locality; Stephanocemas sp., ?right antler(IVPP V23208), ventral(B)and dorsal(C)views, North of Gunzilinggou Locality; Eotragus sp., right horn core(IVPP V23209), medial view(D), North of Gunzilinggou Locality; Turcocerus sp.2, left horn core(IVPP V23210), posterior view(E), North of Gunzilinggou Locality |
前已述印子岭动物群的Tongxinictis primordialis也发现于马二嘴子沟动物群的马二嘴子沟地点[4]。此外,马二嘴子沟动物群的Alloptox gobiensis与印子岭动物群的Alloptox gobiensis特征相似,可归为同一种[15]。
从以上讨论中不难看出,把马二嘴子沟动物群归入MN6,即15.0~13.5Ma最为合理。这也与此前大多数研究中动物群对比得出的结论一致[33, 43, 44, 46]。
丁家二沟动物群上部的化石点比较稀少,其中套子梁化石点在断脖子行沟。前述我们已经讨论过断脖子行沟出露的大部分地层为干河沟组,彰恩堡组仅在沟的最低部出露,因此,这一地点的彰恩堡组代表了丁家二沟地区彰恩堡组最晚的时代。套子梁化石点的Alloptox sp.(表 3)的p3形态明显比下部和中部的Alloptox gobiensis进步[15]。由于Alloptox gobiensis的时代为MN6到MN8,因此,Alloptox sp.的时代可能比MN8晚,有可能已到了晚中新世,而干河沟组的沉积开始的时间为10Ma[61, 63],所以Alloptox sp.代表的时代有可能为MN9(11~10Ma)。此外,陈冠芳[1]报道,在中宁白马彰恩堡组出现了Platybelodon grangeri;但据Wang等[83]研究,其形态大致能与通古尔组Tairum Nor动物群(Platybelodon grangeri正型标本产地)及临夏盆地曾家动物群的Platybelodon grangeri对比,其时代为MN7/8;我们还在丁家二沟一带收集到了Platybelodon grangeri的牙齿化石,但目前还没有找到确切的层位。因此,同心地区的彰恩堡组中也应该包含有中中新世晚期相当于MN7/8的层位,但这一点需要更多的化石证据证实。此外,关键[9]曾报道这一地区存在有Hipparion化石,但我们在野外工作中目前还没有找到确切的层位。Hipparion到达欧亚大陆的时代为11.6Ma,即灞河阶的下界(也是上中新统的下界)[93],之前在吴忠市某建材城的干河沟组底部报道过Hipparion weihoense[79],中宁县鹰崖的干河沟组也报道过Hipparion sp.[78]。因此,如果Hipparion在这一地区确实存在,其层位很可能在断脖子行沟的干河沟组。
5 丁家二沟动物群及新近系地层对中国中新统陆相地层划分的意义有关新近系陆相阶底界的定义,一直存在两种观点[94],一种是将陆相阶的底界与海相阶的年代完全划分一致,另一种则是主要依靠哺乳动物化石来确定阶的下界。由于哺乳动物化石在剖面上的首现和末现往往取决于保存和发现的几率,难以准确确定,而且海相和陆相地层划分不同造成了地层对比的混乱,因此,目前在新近系的陆相地层划分对比中,越来越倾向于不以哺乳动物的化石为唯一的标准。邓涛等[94]建议以海相分阶的古地磁标志作为新近系陆相阶的底界。
目前,通古尔阶的下界定在15Ma(GTS 2004标准磁性柱C5Bn.1r,见文献[95])的底界,层型剖面选择在内蒙通古尔的Tairum Nor剖面,在通古尔阶下界之上的Tairum Nor动物群中的小哺乳动物组合可作为通古尔阶的生物地层标志[96, 97]。然而这条界线并没有与海相的兰盖阶的下界,也即中中新统的下界对应(应当在15.97Ma,GTS 2004标准磁性柱C5Br的底界,见文献[95]),而是与欧洲的Astaracian阶和MN6的下界年代相同[97],因此这条界线一直存在争议,Qiu等[47]认为这一界线尚需与临夏和同心地区的同时代地层对比,并且应当将其下移到与中中新统的下界相一致。根据我们的研究,同心地区具有重新建立这条下界的条件。丁家二沟下部的印子岭动物群(在井沟剖面相当于1~12层;在黄家水剖面相当于1~9层)大致可以与欧洲的MN5对比[33, 43, 44, 46],年代跨越了17~15Ma,兰盖阶的下界即中中新统的下界15.97Ma,正好在这一时段之内,印子岭动物群中的Alloptox gobiensis-Protanancus tobieni-Caementodon tongxinensis-Turcocerus sp.1可以作为其生物地层标志。目前来看,同心地区比其他同时代的哺乳动物化石产地,如甘肃临夏的石那奴和新疆乌伦古河的夺勒布勒津化石更加丰富和集中[19, 28, 29],这是在同心地区丁家二沟地区建立该下界层型的有利条件。然而,目前同心地区尚没有磁性年代地层学测定,中中新统的下界在这一地区的最终确定,有赖于磁性年代地层工作的进展。
此外,新近系海相的中中新统分为两个阶,即下部的兰盖阶和上部的塞拉瓦莱阶[95],但不论是在欧洲还是在中国,陆相中中新统都仅有一个阶,即欧洲的Astaracian阶和中国的通古尔阶。从同心地区来看,其中部的马二嘴子沟动物群是典型的MN6的分子,其代表动物组合为Alloptox gobiensis-Platybelodon tongxinensis-Hispanotherium matritense-Turcocerus sp.2;而上部则可能有相当于MN7/8的地层。其中长鼻类从Platybelodon tongxinensis到Platybelodon grangeri演化是另一个标志。Platybelodon grangeri确实出现在丁家二沟地区,其层位目前还不能确定,但它的确出现在中宁县黑家沟和红柳沟的彰恩堡组之中[1]。因此,是否可以在通古尔阶中划分出来另一个阶,以与海相的兰盖阶和塞拉瓦莱阶分别对比,是一个在未来值得研究的问题,并且有望在同心地区取得突破。
6 同心地区的新近系地层与青藏高原隆升的关系已经有众多的研究表明,宁夏南部盆地巨厚的新生界沉积物与青藏高原的隆升直接相关,包括寺口子组在内的新生界沉积是青藏高原隆升的直接响应[61~66]。这里我们仅就新近系的彰恩堡组和干河沟组关于这一问题做一些简单的讨论。前文已述,在井沟剖面彰恩堡组之下的清水营组的上部发育了非常厚的石膏层,代表了典型的干盐湖沉积,说明在彰恩堡组发育之前,同心地区一带存在着一个湖相的沉积中心,构造上也处于比较稳定的时期[64]。然而在其南部约10km的黄家水剖面,彰恩堡组直接不整合在寺口子组之上,清水营组完全不存在(图 2C),说明黄家水地区在当时位于剥蚀区,可能处于一个相对较高的海拔,位于清水营组古湖泊的湖平面之上。这进一步说明清水营组所代表的湖泊在宁夏南部并非是一个泛大湖,而具有多个沉积中心[64]。清水营组之前发现的化石都将其时代指向渐新世[75, 76]。但申旭辉等[63]和Wang等[61]的研究表明,在中宁贺家口子剖面和固原寺口子剖面,清水营组与上覆的彰恩堡组是整合接触,这样,至少在部分地区,清水营组的上部有可能已经跨入了早中新世。
在丁家二沟一带,彰恩堡组的底部与清水营组呈平行不整合接触。这一不整合面在井沟剖面以一薄层石膏质胶结的砂砾岩为代表,而在印子岭剖面(图 3剖面C-C′),彰恩堡组最底部则以一层含钙质结核和石膏碎屑的古风化壳为代表。这一不整合面的存在证明,在清水营组沉积结束到彰恩堡组沉积开始之间,存在着一构造事件,显然与青藏高原在这一时期的隆升相关。虽然迄今尚没有丁家二沟一带的古地磁数据,根据Wang等[61]对寺口子剖面的古地磁测年,彰恩堡组的底部约为16.7Ma。在青藏高原伦坡拉盆地内部的论波日剖面,同一时期的湖相丁青组中发现了Plesiaceratherium sp.的化石[98],与Wang等[61]报道的寺口子剖面彰恩堡组底部的Plesiaceratherium sp.可能处在同一时期。根据西藏论波日剖面鱼类化石的分析,在丁青组下部车布里剖面和达玉剖面(时代大致24Ma,见文献[99])出现有鲈形目(Perciforms)的化石(吴飞翔等,未发表数据),代表了较低的海拔,估计在1000m左右,而丁青组中部论波日剖面(即出现Plesiaceratherium sp.的层位)在鲈形目的层位之上,而鱼类化石也以高原特有的裂腹鱼类(Plesioschizothorax macrocephalus)为代表[100, 101],根据古高度的推断,当时古高原的海拔可能已在3000m左右[98, 99](但并非如Rowley和Currie[102]估计在丁青组沉积的时代藏北地区海拔已达4500m),这很可能代表了青藏高原从晚渐新世到早中新世的一次隆升事件,我们粗略估计其时间约在20Ma左右。而彰恩堡组与清水营组在同心地区的不整合接触,很可能是这一隆升在高原东北部的远程响应。此外,值得注意的是,海原车家沟彰恩堡组底部的袁家窝窝动物群是一个典型的早中新世的动物群[76],时代要明显早于丁家二沟的印子岭动物群。车家沟(36°32′08.2″N,105°30′41.7″E)在宁夏南部盆地的西缘,经度上要比丁家二沟和固原寺口子剖面偏西约30′。这说明,中新世早期彰恩堡组在西部的沉积要早于东部,很可能是彰恩堡组的沉积对高原隆升的响应有一个自西向东的延迟。
在丁家二沟地区,彰恩堡组与上覆的干河沟组为整合接触。干河沟组以冲积相和河流相的砾岩为主夹有砂岩和泥岩沉积,岩性上要明显比彰恩堡组粗。沉积相的改变代表了宁夏南部盆地再一次对青藏高原隆升的相应。申旭辉等[63]对中宁贺家口子剖面和Wang等[61]对固原寺口子剖面的磁性地层测年都指出干河沟组的沉积始于约10Ma左右,Wang等[61]指出,寺口子剖面的干河沟组是明显的生长地层,其沉积的时代正是寺口子背斜[61]隆起的时代。在丁家二沟地区,彰恩堡组上覆的干河沟组仅在丁家二沟南部的断脖子行沟中沉积,其西侧接近彰恩堡组的位置存在一生长断层,其东盘(下降盘)沉积变厚,活动时间正好在干河沟组形成的时段(图 1和图 2E)。这与寺口子剖面的干河沟组是生长地层的结论相一致[61]。说明在晚中新世早期,青藏高原又发生了一次比较强烈的构造事件,受这一时期青藏高原持续隆升的影响,丁家二沟一带的地势抬高,大部分地区不受干河沟组沉积的控制,仅在如断脖子行沟这样受断层下降控制的局部地段,干河沟组才可以沉积。
致谢: 感谢中国科学院古脊椎动物与古人类研究所邓涛、邱占祥、陈冠芳,美国纽约自然历史博物馆孟津、兰州大学王修喜、宋春晖在对比标本和地层讨论中提供的帮助。感谢时福桥、苏丹参加野外考察。
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②. CAS Center for Excellence in Tibetan Plateau Earth Sciences, Beijing 100101;
③. Ningxia Geological Museum, Yinchuan 750000;
④. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049)
Abstract
The Dingjia'ergou mammalian fauna from Tongxin County, Ningxia Hui Autonomous Region, is one of the most typical early Middle Miocene local fauna in China. The published taxa of the fauna contains the lagomorph Alloptox gobiensis, the primate Pliopithecus zhangxiangi, the carnivore Tongxinictis primordialis, the proboscidean Protanancus tobieni and Platybelodon tongxinensis, as well as the suid Kubanochoerus lantienensis and Bunolistriodon intermedius. Other recorded taxa include Atlantoxerus, Heteroxerus, Megacricetodon, Democricetodon, Cricetodon, Protalactaga, Heterosminthus, Sayimys, Tachyoryctoides, Prodistylomys, Dryomys, Steneofiber, Amphicyon, Gobicyon, Percrocuta, Sansanosmilus, Amebelodon, Serbelodon, Gomphotherium, Miomastodon, Caementodon, Huaqingtherium, Chalicotherium, Stephanocemas, Hispanomeryx, Eotragus, and Turcocerus. The number and the preservation state of the Dingjia'ergou fauna are better than the other contemporary faunas in China. However, the fossil site in this area are spread across a large area within 15km EW and 10km NS that is east to the Tonxin County and near the Dingjia'ergou Village, pointedly distributed in the fluviolacustrine deposits. Statigraphic correlation in this area is of severe difficulty due to discreteness and similarity of the semdimentation. Therefore, the fossiliferous layers are poorly correlated that leads to much confusion. Based on our study, the fossil sites of the Dingjia'ergou fauna are all existed in the Miocene Zhang'enbao Formation(the origin name is Hongliugou Formation and renamed because of synonymy), overlying the Oligocene Qingshuiying Formation(in the north region)or the Eocene Sikouzi Formation(in the south region), and underlying the Miocene Ganhegou Formation or Quaternary deposits. The Zhang'enbao Formation is dominated by channel and overbank sandstones and siltstones punctuated by mudstones. It is composed of four sedimentary cycles of sandstones-silt/mudstones. At least two asynchronous fossil assemblages have been identified by us. The fossil assemblage from the first(lowermost)sedimentary cycle is characterized by the combination of Alloptox gobiensis-Protanancus tobieni-Caementodon tongxinensis-Turcocerus sp.1, corresponding to the European Land Mammal Age MN 5(from late Early to the earliest Middle Miocene). Here we defined it as the Yinziling sub-fauna. The fossil assemblage from the second and the third(middle)sedimentary cycles is characterized by the combination of Alloptox gobiensis-Platybelodon tongxinensis-Hispanotherium matritense-Turcocerus sp.2, corresponding to the European Land Mammal Age MN 6(early Middle Miocene). Here we defined it as the Maerzuizigou sub-fauna. However, the fourth(uppermost)sedimentary cycle yields little fossils(Alloptox sp.)and the age of this cycle should be further studied. The lower horizon of the Zhang'enbao Formation spans almost 17~15Ma and step across the lower boundary of the Middle Miocene. Thus it is suitable for re-establishing the lower stratotype of the terrestrial Tunggurian Stage in East Asia, being in accord with the lower boundary of the Middle Miocene. Furthermore, in the north region of this area, the Zhang'enbao Formation and the underlying Qingshuiying Formation show unconformable contact, and in the south region, a growth fault was developed in the Ganhegou Formation. These two phenomena may represent two northeastward tele-responses for two tectonic events in the inner Tibetan Plateau at about 20Ma and 10Ma, respectively.
2016, Vol.36

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