蘇北盆地阜二、四段魚化石及其沉積環境

管永明，張江永，劉成杰，段宏亮，王紅偉，謝獻德

（1.中國石化江蘇油田分公司勘探開發研究院，江蘇揚州225009；2.中國科學院古脊椎動物與古人類研究所，北京100044）

1 區域概況

蘇北盆地位于郯廬斷裂帶東側、江蘇省北部。其古近系阜寧組地層，自下而上呈粗-細-粗-細韻律出現，據此劃分為阜一、阜二、阜三、阜四段，其中的阜二段又可進一步劃分為“山字形”、“四尖峰”、“七尖峰”、“王八蓋”、“泥脖子”等電性層。

阜寧組二、四段是江蘇油田主要生烴層和頁巖油勘探主要目的層。傳統認為，阜寧群為純陸相沉積［1-2］，但隨著工作的不斷深入，有學者提出阜二、四段曾遭受短暫海侵［3-4］。段宏亮等認為，阜二段沉積古氣候經歷了自半干熱、還原、半咸水環境，向干熱、強還原、鹽湖環境，再向溫濕、氧化、淡水環境演化的過程［5］。孟凡巍等發現，金壇盆地鹽礦下部石鹽流體包裹體中的鹵水成分類似于同時期海水，形成了“海源陸相”的沉積環境［6］。

筆者根據新發現的魚類和鳥類化石，結合以往的資料，探討蘇北盆地阜二、阜四段沉積環境，為揭示中國東部古近紀“海侵之謎”提供古生物學新證據。

2 魚類化石記述

2.1 阜二段魚化石

阜二段魚類化石見于蘇北盆地鹽城凹陷的XYX1 井、海安凹陷的A1 井、金湖凹陷的HX4 井以及蘇北盆地南側的儀征盆地東溝砂礦（圖1）。

圖1 蘇北及相鄰盆地阜二、四段魚化石產地位置

2.1.1 鹽城標本記述

輻鰭魚綱Actinopterygii

真骨魚部Teleostei

描述：見魚體后部化石（圖2），包括軀椎3個，尾椎17 個，保存9 對肋骨，背鰭鰭條7 根，腹鰭鰭條5根，臀鰭鰭條7根。尾骨骼只有尾桿骨清晰，尾上骨和尾下骨等難以觀察。尾鰭鰭條約17 根,上葉10根，下葉約為7根。

圖2 鹽城凹陷XYX1井真骨魚

產地與層位：鹽城凹陷XYX1 井井深1 691.7 m處，阜二段下部“四尖峰”電性層。

由于化石沒有保存頭部，目前只鑒定到真骨魚類。根據各鰭位置和鰭條數目，以及尾骨骼結構，該魚不同于本地區已經發現的洞庭鱖、六合鯡以及始舌齒魚，而可能和海安A1井的鯉科相似。

2.1.2 海安標本記述

輻鰭魚綱Actinopterygii

真骨魚部Teleostei

骨鰾總目Ostariophysi

鯉形目Cypriniformes

鯉科Cyprinidae gen.indet.

描述：全長4.5 cm，體高1 cm，頭高1 cm。頭后骨骼大部分保存，但未見魏氏器。椎體約34 個，其中尾椎20個，肋骨10對，上神經棘6個，前面兩個變寬大。可見部分上髓弓小骨和脈弓小骨，數目不詳。胸鰭鰭條5 根。背鰭起點與腹鰭起點相對，鰭條9 根，未見鰭棘，鰭條支持骨9 個，最前面的一個寬大，形狀不清。腹鰭鰭條5 根，腹鰭骨分叉較淺。臀鰭只保存了個別鰭條和鰭條支持骨，且十分散亂，數目不詳（圖3a）。尾骨骼和大多數鯉科魚類的相似，第一尾前椎和兩個尾椎愈合為復合椎體，而尾桿骨和第二尾下骨與這一復合椎體愈合。第二、三尾前椎上的神經棘和脈脊變長變寬。復合椎體上可見一短小的神經棘，后上方可見一細長的尾上骨。尾桿骨長棒狀，后端有一短小的尾神經骨。尾下骨6個，第一尾下骨和副尾下骨近端愈合，并與復合椎體相連。第3～6尾下骨和尾桿骨相連。尾鰭條斷裂，只保存鰭條前部，上葉10 根，下葉9 根（圖3b）。

圖3 海安凹陷A1井鯉科未定屬種

產地與層位：海安凹陷富安次凹A1 井井深2 549.25 m處，阜二段“七尖峰”電性層上部。

海安A1 井標本的尾骨骼和鯉科魚類的尾骨骼［7-9］相一致，因此，將其歸入鯉科。

鯉科的單系［10］和鯉科內部的分類［11］都需要依據頭部骨骼，但當前標本沒有保存頭部，難以開展進一步的討論，所以，暫定為鯉科未定屬、種。

鯉科魚類化石發現于非洲、亞洲、歐洲和北美，大部分產于中新世地層。鯉科的最早化石記錄是始新世，如哈薩克斯坦早始新世的Parabarbus［12］、印尼蘇門答臘早中始新世的Hadromos 和Sangkarewangia［13］、河南范縣中始新世早期的中原古鮈（Palaeogobio）［14］、廣東茂名晚始新世的始原鯉（Eoprocypris）［15］以及新疆準噶爾盆地瑪納斯晚始新世的天山魚（Tianshanicus）［16］。一些原定為鯉科的始新世魚類，經重新研究后歸入別的類群，如湖南湘鄉始新世的骨唇魚被歸入胭脂魚科［17］、湖北松滋早始新世的骨唇魚被歸入江漢魚科［18］、廣東三水古新世的骨唇魚也被歸入江漢魚科［19］。而三水盆地古新世其余鯉科魚類則不具有可靠的鯉科特征，需要重新厘定［20］。因此，蘇北盆地阜二段的鯉科魚類，是目前已知世界上最早的鯉科化石記錄。

2.1.3 金湖標本記述

輻鰭魚綱Actinopterygii

真骨魚部Teleostei

骨鰾總目Ostariophysi

鯰形目Siluriformes

鲿科Bagridae gen.indet.

描述：保存魚體中、后部，胸鰭鰭條8根，其中第一鰭條為粗大的鰭棘，鰭棘略彎曲，表面飾有溝紋，邊緣有齒，齒較大，指向近端，呈倒鉤狀，數目不詳。鰭棘前緣是否有齒，難以觀察；臀鰭鰭條11根；背鰭鰭條7 根，其中第一根較粗大并有齒；腹鰭未保存；椎體37個（圖4）。

產地與層位：金湖凹陷HX4 井井深2 302.55 m處，阜二段“七尖峰”電性層中部。

圖4 金湖凹陷HX4井鲿科未定屬種

蘇北盆地的鯰形目標本和我國古近紀常見的鲿科（鮠科）魚類相近，暫定為鲿科。蘇北鯰類的胸鰭鰭條較多（8根），臀鰭鰭條較少（11根），不同于湖南湘鄉的湖泊劍鮠（胸鰭6 根，臀鰭14 根）和廣東三水的大塱山奇鮠（胸鰭5 根，臀鰭16 根）和肩棘奇鮠（胸鰭5根，臀鰭14根），很可能代表了一新的類群。

鄭家堅［21］研究了湖南湘鄉下灣鋪組的鯰類，將其歸入鲿科劍鮠屬，建立了一新種，湖泊劍鮠（Aoria lacus），并認為和現生種Aoria seenghala 較接近。Aoria seenghala 現已厘定為Sperata seenghala，該種分布于亞洲熱帶地區，主要為淡水，偶爾進入微咸水中。

王將克等［22］在研究廣東三水盆地及近鄰盆地古近紀魚化石時，建議廢除Aoria的屬名而保留原來的Mystus。他們認為三水的鯰類代表了兩個新種，大塱山奇鮠（Mystus dalungshanensis）和肩棘奇鮠（M. spinipectoralis），并認為和現生種Pseudo-bagrus virgatus（現已厘定為Tachysurus virgatus）相似。條紋鮠（T.virgatus）分布于我國和越南，為熱帶淡水魚類。

Mariangeles 等認為［23］，中國始新世的鲿科奇鮠屬魚類，最接近巴佳鲿（Bagrus bajad）。該魚生活于非洲的熱帶淡水水域。

2.1.4 儀征標本

纖細六合鯡（Liuheus gracilis）

夏樹芳等［24］根據產于儀征盆地東溝砂礦阜二段的標本建立該屬、種，歸入鯡形目（Clupeiformes）鯡科（Clupeidae）。鯡科魚類有兩個重要的特征，具有腹棱鱗和兩個長棒狀的后匙骨［25-26］,六合鯡沒有保存鱗片，未見腹棱鱗，原始描述里也沒有提到后匙骨，因此，六合鯡的分類位置有待確定。在沒有進一步的詳細研究之前，六合鯡暫留鯡科。六合鯡屬鯡形目，和渤海沿岸的勝利雙棱鯡（Diplomystus shengliensis）很不相同，后者近來歸入埃笠姆鯡目（Ellimmichthyiformes）［27］。最 近，雙 棱 鯡（Diplomystus）被認為是埃笠姆鯡目系統樹的基部分枝［28］。

2.2 阜四段魚化石

阜四段的洞庭鱖和始舌齒魚均是過去發現的，本文對它們的最新分類位置和研究現狀加以介紹。

2.2.1 洪澤標本

洪澤洞庭鱖（Tungtingichthys hongzeensis）

該魚發現于洪澤凹陷SU72 井，由夏樹芳等研究和命名［24］。劉東生等曾將洞庭鱖歸入射水鱖科（Toxotidae）［29］,夏樹芳等［24］、張彌曼等［30］又將洞庭鱖歸人鮨科（Serranidae）。張彌曼和劉煥章［31］重新對洞庭鱖進行了系統研究，根據傳統鮨科的含義發生了變化，認為洞庭鱖的系統位置難以確定。

2.2.2 沭陽標本

沭陽始舌齒魚（Eohiodon shuyangensis）

該魚見于蘇北盆地北側的沭陽盆地S3井，是我國目前發現的唯一的始舌齒魚（圖5）。

圖5 沭陽始舌齒的復原圖［32］

始舌齒魚屬于骨舌魚目（Osteoglossif rmes）舌齒魚科（Hiodontidae）。沭陽的標本最初被認為和骨舌魚科的犁齒魚（Pareodus）比較接近［30］，沈梅研究后確立為始舌齒魚（Eohiodon）［32］。Li 等認為沭陽標本可能為犁齒魚的幼體，對Eohiodon shuyangensis 種的有效性提出了疑問［33］。沭陽始舌齒魚的標本雖然只有一件，但鰭條保存比較完整，各鰭條的形狀和位置與犁齒魚很不相同，因此，我們認為應該保留在始舌齒魚屬內。

最近，對始舌齒魚屬（Eohiodon）的有效性也產生了疑問。有學者認為，由于沒有共近裔性狀（synapomorphies）可以區分始舌齒魚（Eohiodon）和舌齒魚（Hiodon），始舌齒魚可以視為舌齒魚的同物異名。舌齒魚的兩個現生種具有post-pelvic bone，該特征可作為現生類群的共近裔性狀，但在始舌齒魚中這一特征不明［34-35］。但也有學者認為，始舌齒魚就是不存在post-pelvic bone，仍然是有效的［36］。沭陽標本只有一件,保存不夠好，難以確定是否具有這一骨骼，因此，沭陽始舌齒魚與舌齒魚的關系，需要新的保存較好的標本來確定。

3 含魚化石地層的時代

含魚化石地層阜寧組的時代目前仍有爭議，沒有統一的認識，但多數學者采用古新世［5、37-38］,也有學者仍采用始新世［6］。錢勤和李坤英根據玄武巖樣品地質年齡的測定和分析，提出了古新統與始新統界線在阜二段和三段之間［39］。

夏樹芳等［24］記述了阜二段的六合鯡和阜四段的洞庭鱖，認為含魚地層為古新世。沈梅［32］研究了蘇北沭陽阜寧組上部的始舌齒魚，將含魚地層定為始新世。張彌曼等［30］研究渤海沿岸古近紀和新近紀魚化石時，發現沙河街組四段頂部—三段底部所產勝利雙棱鯡-渤海艾氏魚-始新洞庭鱖組合和北美始新世綠河頁巖的魚化石十分相近，特別是勝利雙棱鯡和北美的鋸齒雙棱鯡在形態上幾乎一致，因此將這段地層的時代定為始新世。他們同時認為蘇北沭陽的骨舌魚科（后經沈梅研究確定為始舌齒魚）與綠河頁巖的同類化石相近，因而蘇北井下的阜四段相當于沙河街組四段頂部—三段底部。

阜寧組目前發現的魚化石可以分為兩個組合，即下部阜二段的鯉科-鲿科-鯡科組合和上部阜四段的洞庭鱖-始舌齒魚組合。上部組合與渤海沿岸始新世的勝利雙棱鯡-渤海艾氏魚-始新洞庭鱖組合相當，而下部組合的時代可能略早，這和廣東三水盆地的情況相似。三水盆地古近紀魚化石十分豐富，分為下部古新統莘莊村組至心組的洞庭鱖魚群和上部始新統華涌組骨舌魚類魚群［40］。下部魚群由洞庭鱖、鯉科（需要重新修訂）和鲿科組成，上部魚群以骨舌魚類的出現為標志，包括胭脂魚、鲿科和洞庭鱖等。華涌組的時代也有爭議，其中新發現的骨舌魚類三水金龍魚與湖北松滋洋溪組的中華金龍魚十分相近，兩地含魚地層的時代應該相當［41］，而洋溪組的時代沒有爭議，為早始新世［1］。

阜二段的魚類組合與三水盆地古新統的魚群相似，特別以鯉科為代表，因此，阜二段的時代應為古新世。除了鯉科，阜二段的鯡科和鲿科是這兩科魚類的最早代表。鯡科的最早記錄為古新世，只有兩個屬種（Knightia vetusta，Primisardinella gentrix），分別發現于北美和中亞。另外，印度晚古新世至早始新世地層中有鯡科報道［25］。鲿科的最早記錄也為古新世，有兩個屬（Eomacronies，Nigerium），均發現于非洲尼日爾［42-43］。

渤海沿岸地區產勝利雙棱鯡-渤海艾氏魚-始新洞庭鱖組合的層位之下，還發現了類似鰍科魚類喉齒化石［30］,黃驊坳陷孔南地區孔店組二段發現不少魚類化石［44］，這些化石是否與阜二段的魚類組合相似，還有待進一步的工作加以確定。

阜四段產有始舌齒魚（骨舌魚類），與同樣產有骨舌魚類的華涌組、洋溪組以及蘆山組（產中華骨舌魚）的時代相當，應為始新世。阜四段沒有發現雙棱鯡，但沭陽始舌齒魚和北美綠河頁巖的始舌齒魚非常相似，渤海沿岸的勝利雙棱鯡又與綠河頁巖的鋸齒雙棱鯡在形態上幾乎一致，因此，阜四段與沙河街組四段頂部—三段底部相當。相信隨著工作的深入，阜四段很可能會有勝利雙棱鯡和渤海艾氏魚發現。

4 魚化石揭示的生態環境

海安凹陷的化石為鯉形目鯉科魚類。鯉科是淡水魚類最大的科，有376 屬、3 160 種,其中只有三塊魚屬的兩個種（Tribolodon brandtii，T.sacha-linensis）發現于海洋，均為溯河產卵種群。因此，海安凹陷的含魚地層為淡水沉積。鹽城標本與鯉科相似，沉積環境也可能為淡水。

金湖凹陷所產魚化石為鯰形目，該目魚類雖在西太平洋有見及，但主要為淡水魚類，廣泛分布在熱帶、亞熱帶以及中緯度區域的大陸水域中［45］。我國有13科，31屬，129種。

我國鯰形目鲿科魚類見于山西臨汾丁村、四川資陽和黑龍江扎賚諾爾等地更新世，湖南湘鄉、安徽來安、湖北松滋和廣東三水等地始新世地層，也見于渤海沿岸古近系東營組［30］。上述始新世的鲿科和典型的淡水魚類骨舌魚類和弓鰭魚類共生，東營組的鲿科棘刺和鯉科殘余一起發現。而與這些鲿科化石相近的現生種，也都是淡水魚，因此，蘇北盆地鯰形目魚類的沉積環境無疑是淡水的。

在儀征盆地所見六合鯡，原歸入鯡形目的鯡科。鯡科有55屬198種，除個別種（Clupeonella tscharchalensis，Potamalosa richmondia，Sardinella tawilis）為淡水外，其余均為海生，世界廣布，大部分生活在熱帶水域，以印度洋—太平洋種類最多。我國產的鯡魚是個獨立的種群，稱黃海種群，是北太平洋的重要經濟魚類，分布于渤海、黃海以及北太平洋、日本、美國的加里福尼亞、朝鮮。夏樹芳［24］等認為六合鯡和歐洲的Sprattus 多有相近之處，Sprattus現生種分布于東北大西洋、地中海和黑海的近岸或半咸水海域，有時會進入河口。因此，六合鯡的沉積環境，很可能與海有關。

洪澤凹陷井下所見洪澤洞庭鱖，屬于鱸形目鮨科。大多數鮨科魚類都是海生的，但也有一些具有廣鹽性，可以進入淡水，甚至為淡水魚類。洞庭鱖發現于湖南臨澧歇架山系、湖南湘鄉下灣鋪組、安徽來安舜山集組、江蘇洪澤阜寧組、廣東三水心組、遼寧盤山沙河街組和湖北松滋洋溪組，從其分布來看，可能為一種對鹽度適應較廣的魚類［30］。

沭陽始舌齒魚屬于骨舌魚總目，現生的骨舌魚類均為淡水魚類，某些化石類群（如Brychaetus 和Phareodus 的個別種）可能生活于海水［26］。舌齒魚的分布限于北美，喜歡生活于溫至寒溫的河湖中［46］，這與綠河頁巖的古氣候很不相同，后者被認為是暖溫帶到亞熱帶［47］。溫暖的氣候可以解釋該動物群中舌齒魚類稀少的原因，Lance 認為始舌齒魚是從附近高地的冷水性河流偶然進入湖盆的［25］。蘇北盆地阜四段魚類組合所反映的古環境應該和綠河頁巖的相似，盆地內只發現了一件始舌齒魚標本，這與綠河的情況一致，但很難說盆地附近有冷水性的河流。蘇北盆地的古地理仍需要進一步的工作加以厘清。

綜上所述，蘇北盆地阜二、阜四段地層中存在著兩種不同生態環境的魚類化石：一類是和海水相關的魚類化石，如洪澤凹陷的洪澤洞庭鱖、儀征盆地的六合鯡，和這些相近的魚類化石在世界其它地區大多發現在濱海沉積中，與它們有關聯的現生類群（如鯡形目、鱸形目等）也多生活在海里；另一類是廣泛分布在過去和現代淡水水域的魚類，如沭陽盆地的沭陽始舌齒魚、金湖凹陷的鯰類。

阜二段產有淡水的鲿科和鯉科，又有與海水有關的鯡科，說明阜二段沉積時受到海水的影響。阜二段魚類的面貌和三水盆地心組的相似，雖然心組沒有發現鯡科，但根據其中的海相浮游有孔蟲化石［48］和沉積巖氧、碳同位素的研究結果［49］，三水盆地在此期間與海水有間歇性連接。

阜四段魚類組合與北美綠河頁巖和渤海沿岸沙河街組四段頂部—三段底部的魚類十分相似，三地均應受到海水的影響。據彭世福研究［50］，蘇北盆地阜寧群和渤海的沙河街組有較顯著的海侵。阜二段受到第I 海侵期的作用，孔店組二段可能受到第I 海侵期的影響。阜四段和沙三、四段受到第II海侵期的影響。這一海侵期的對比，與魚化石記錄相一致。

5 介形類和鳥類化石反映的古環境

蘇北盆地新生界介形類化石屬種繁多，保存良好，各組、段的組合特征明顯，是開展區內地層劃分與對比研究最可靠的古生物依據。

其中阜二段見美麗中華金星介（Sinocypris pulchra）、橢圓形中華金星介（Sinocypris elliptica），阜四段發育阜寧中華金星介（Sinocypris funingensis）、細網格中華金星介（Sinocypris multipuncta），上述金星介科生物均生活在淡水環境［51］。

值得注意的是，在蘇北盆地阜四段發育的膨脹新單角介（Neomonoceratina bullata），不但分布廣泛，而且層位相當穩定。新單角介為現生屬，生活于近淺海的水域。該屬最早發現于蘇門答臘北部爪哇東部及中部的新生代地層以及爪哇的現代海水中，在中國沿海地區也有發現。與新單角介共生的屬種均有海相或濱海相介形類，江蘇地區第四紀濱海相沉積中也有此屬的其它種出現［51］。

在鹽城凹陷XYX1 井阜二段所見鳥類化石（圖6），前肢粗壯，尺骨、橈骨近等粗，主要掌骨同樣粗壯，經中國科學院古脊椎動物與古人類研究所李志恒鑒定，為已經滅絕的大型翱翔海鳥。

圖6 鹽城凹陷XYX1井阜二段鳥類腿骨

6 巖性顯示的沉積環境

蘇北盆地阜二段地層厚度一般200～300 m，最大厚度370 m（高郵凹陷），為一套灰黑色泥巖為主的地層，縱向上一般可分為三部分：下部“山字形”電性層對應灰黑色泥巖夾粉細砂巖、生物灰巖、鮞粒灰巖；中部“四尖峰”和“七尖峰”“王八蓋”電性層對應灰黑色泥巖與泥灰巖、白云質灰巖、油頁巖以及方沸石化凝灰巖（如海安）等薄互層；頂部“泥脖子”電性層對應較純的灰黑色泥巖段。除洪澤凹陷為膏、鹽巖沉積外，其余凹陷巖性穩定，電性對比標志明顯，中部“七尖峰”電性層在盆地內廣泛分布并成為地層劃分對比的標志層。

阜四段地層主要由灰黑色泥巖夾薄層泥灰巖組成。總厚度一般為300～400 m，最厚達500 m，但因后期吳堡事件剝蝕保存不全,甚至剝蝕殆盡。縱向上大致分上、下兩部分：下部是灰黑色泥巖與鈣質泥巖組成的韻律層；上部為黑色泥巖夾泥灰巖或薄層灰巖、白云巖。阜四段地層除盆地邊緣夾有較多的粉砂巖類、洪澤凹陷因閉塞為鹽類沉積外, 在盆地其余部分巖性基本穩定，并以下部所特有的“彈簧段”視電阻率曲線形態，構成盆地另一個重要的區域對比標志。

灰黑色泥巖為主體巖性的廣泛分布及“七尖峰”、“彈簧段”區域對比標志層的普遍存在，顯示出阜二段、阜四段廣湖相的沉積屬性。泥巖中頻夾灰巖、白云巖紋層，反映了湖相夾海相的沉積特征。

蘇北湖盆在阜二、阜四段沉積時期頻遭海侵的環境特征，對其烴源巖有機質組成、頁巖油層分布的研究乃至對于新生界復雜油氣藏勘探具有一定的指導意義。

7 結論

（1）蘇北盆地阜寧組魚化石分為兩個組合，即下部阜二段的鯉科-鲿科-鯡科組合和上部阜四段的洞庭鱖-始舌齒魚組合。阜二段的鯉科、鲿科和鯡科分別代表了這三科魚類的最早化石記錄，盡管世界個別地區也有零星的同期魚類報道。

（2）阜二段的魚類組合與三水盆地古新統的魚群相似，特別以鯉科為代表，因此，阜二段的時代應為古新世。阜四段產有始舌齒魚（骨舌魚類），與同樣產有骨舌魚類的華涌組、洋溪組以及蘆山組（產中華骨舌魚）的時代相當，應為始新世。

（3）阜二段既產淡水的鲿科和鯉科，又有與海水有關的鯡科以及大型翱翔海鳥化石，說明阜二段沉積時受到海水的影響。阜四段產有與海水相關的洞庭鱖，其魚類組合和北美綠河頁巖和渤海沿岸沙河街組四段頂部—三段底部的魚類十分相似，三地均應受到海水的影響。介形蟲和巖性特征也顯示阜四段為陸相夾海相，反映蘇北盆地阜二、阜四段沉積湖盆多次遭受海侵。

筆者按：受標本所限，論文部分認識有待進一步深化，敬請批評指正！