山東即墨地區恐龍化石埋藏時代

摘要：山東省即墨地區新發現原地埋藏的恐龍化石，其埋藏與火山活動密切相關。為了確定化石層的埋藏時代，進行了火山巖單顆粒鋯石SHRIMP U-Pb定年，獲得的即墨地區恐龍化石層下伏的安山質集塊角礫凝灰巖中最年輕鋯石年齡為（121.8±1.8）Ma，上覆的輝石安山巖加權平均年齡為（117.5±2.2）Ma，限定了新基干鳥腳龍化石埋藏時代為117.5～121.8 Ma，屬于阿爾必期，與膠萊盆地多地發現的鸚鵡嘴龍生存時代同期或者更早。另外，在火山巖中發現較多捕獲鋯石，年齡值集中在126.5～139.5 Ma和2 548～2 727 Ma之間，還有1 810 Ma、2 014 Ma、763 Ma、800 Ma、140.5 Ma、141.6 Ma等，反映了膠萊盆地沉積之前的基底與膠北隆起區構造—巖漿事件相吻合，說明即墨地區中生代地層是疊加在與膠北隆起具有相同性質的基底斷陷之上的陸相盆地沉積。

關鍵詞：恐龍化石；白堊紀地層;埋藏基底；即墨地區；山東

中圖分類號：Q915.2；P534.53""" 文獻標識碼：A""" doi：10.12128/j.issn.1672-6979.2025.04.005

0 引言

山東省中生代白堊紀地層中含大量的恐龍骨骼與恐龍蛋化石［17］，集中產于膠萊盆地北緣的萊陽及南端諸城一帶；前人進行了系統的生物學［812］、埋藏學［1316］及沉積物源分析［1718］，通過賦存地質體的時代，確定了恐龍化石時代。

隨著同位素年代學的進展，對恐龍化石的埋藏時代精確定年成為可能，安偉等［17］通過山東諸城王氏群恐龍化石層砂巖樣品的碎屑鋯石定年，揭示了物源鋯石年齡為100～130 Ma，最年輕的單顆粒鋯石年齡為77.3 Ma（沉積上限），對化石再沉積時代進行限制。

近年來，山東省地質調查院在膠萊盆地中部的即墨地區新發現了原地埋藏的基干鳥腳龍化石［12］，位于青山期火山巖噴發間斷的沉積夾層中，說明其埋藏及形成與火山活動密切相關。通過火山巖夾層的年齡可以準確限制化石形成時代，為區域地層對比，年代學格架的建立提供了重要證據。

1 地質概況

膠萊盆地為晚中生代陸相沉積—火山巖盆地，位于沂沭斷裂帶以東，呈NE向夾持于膠北地塊與蘇魯造山帶之間［1920］。即墨地區位于膠萊盆地中部，牟平-即墨斷裂帶以西，岀露的地層主要為早白堊世曲格莊組、八畝地組、林家莊組、辛格莊組及晚白堊世紅土崖組。其中曲格莊組為河流相沉積的砂礫巖組合［21］，八畝地組為中性火山巖、火山碎屑巖夾有火山噴發間斷的砂巖、砂礫巖，林家莊組為山麓沖洪積—河流相礫巖、砂礫巖組合，辛格莊組為濱淺湖相細碎屑巖夾有少量碳酸鹽巖，紅土崖組以河流相沉積為主，由于NW向斷裂活動，造成地層重復。恐龍化石集中分布在八畝地組沉積夾層中，在辛格莊組火山巖夾層附近也有零星發現（圖1）。

2 樣品及研究方法

2.1 樣品特征

青島即墨地區恐龍骨骼化石位于段泊嵐至栗林早白堊世八畝地組至辛格莊組地層剖面。段泊嵐基干鳥腳龍化石產于八畝地組沉積夾層中，化石賦存層位剖面由底到頂，巖性為安山質集塊角礫凝灰巖—紫紅色粉砂巖與鈣質砂巖互層夾安山質集塊角礫巖及角礫凝灰巖—中厚層巖屑長石砂巖與鈣質細砂巖互層—伊丁石化輝石安山巖（圖2a）。化石賦存于漫灘相紫紅色粉砂巖及鈣質砂巖中（圖2b），采集化石賦存層位剖面底部的安山質集塊角礫凝灰巖（CY07）進行同位素測年。栗林村北辛格莊組恐龍骨骼化石產于輝石安山巖與正常沉積的粉砂巖接觸帶附近，位于漫灘相紫紅色泥質粉砂巖中，采集上覆輝石安山巖（PM201195）（圖2c、圖2d）進行同位素測年。兩個層位采集到了保存相對完整的骨骼化石，包括頭骨、腿骨、椎骨等多個部位，化石關聯度高，根據骨骼大小和形態，推測這些化石可能屬于同一個個體或者物種，并且化石未見明顯的水流搬運痕跡，具有原地埋藏的特征。

安山質集塊角礫凝灰巖，巖石呈灰紫色，角礫凝灰結構，塊狀構造。由火山角礫（25%～30%）、集塊（5%～10%）和凝灰物質（60%～70%）組成。火山角礫一般2～5 mm，次棱角狀，次圓狀，棱角圓化，成分為輝石安山巖、角閃輝石安山巖等。集塊呈橢圓狀、蜂窩狀，大者長軸達50 cm，長軸具定向。凝灰物質由安山巖巖屑（0.1～0.5 mm）和雜亂分布的晶屑組成，晶屑主要為斜長石、輝石，角閃石次之，呈棱角狀。

輝石安山巖呈淺灰紫色，斑狀結構、塊狀構造；斑晶主要見有輝石和極少許斜長石，含量10%～15%，粒徑大多在0.50～2.00 mm間，局部構成聚斑結構和聯斑結構，雜亂排列；斜長石，形態多呈他形—半自形板狀，局部見到，可見聚片雙晶、卡鈉復合雙晶，具輕微黏土礦物化等蝕變而略顯渾濁；輝石，他形—半自形柱狀，斷面呈近八邊形，無色或淺褐色，正高突起，斷面上可見近于正交的兩組解理，部分已全部為綠泥石、金屬礦物所替代僅保留其假象，極個別可見暗化邊。基質含量65%～70%，為隱晶玻璃質、斜長石、輝石、金屬礦物等，斜長石多呈細小板條狀，粒徑一般0.20 mm以下，雜亂—半定向排列，隱晶—玻璃質及輝石、金屬礦物細粒充填于其間隙中，構成填間結構。

2.2 研究方法

室內先將巖石樣品粉碎至80～120目，先用水將顆粒表面清洗干凈，然后用電磁選方法分離出鋯石，再在雙目鏡下進行觀察、記錄，精選鋯石顆粒。然后對測試的樣品中挑選出的鋯石進行制靶，制靶工作在中國地質科學院地質研究所離子探針中心完成。鋯石在光學顯微鏡下進行反射光、透射光的拍照以及掃描電鏡下進行陰極發光成像來判斷其內部結構。SHRIMP UPb鋯石定年在國家基礎條件平臺北京離子探針中心（中國地質科學院地質研究所）SHRIMP Ⅱ儀器上完成［2223］。數據點測定為5組掃描，一次離子流強度為3～5 nA，束斑為25～30 μm。未知樣品U含量標定和年齡校正分別使用標準鋯石M257（U含量為840×10-6）［24］和TEM（年齡為417 Ma）［25］。數據處理采用SQUID和ISOPLOT程序［26］。普通鉛校正使用實測204Pb。單個數據點誤差為1σ，加權平均年齡誤差為95%置信度。鋯石UPb測試結果見表1。

3 鋯石特征及分析結果

CY07樣品在體視鏡下鋯石分2種，以黃粉色為主，有鐵染，半自形雙錐柱狀少，次渾圓柱狀為主，晶棱、晶錐均已鈍化，大部分分辨不清，可見固相包體，在鋯石CL圖像上多呈長棱柱狀，顯示規則的韻律生長環帶；另少部分為玫瑰色，次渾圓粒狀、柱粒狀，晶棱、晶錐均已鈍化，常見凹坑溝槽等溶蝕痕跡。在鋯石CL圖像上，呈渾圓狀、不規則狀，有些鋯石發育裂紋，有面狀環帶、重結晶生長邊等，具變質成因鋯石特征，渾圓狀鋯石多具暗化現象，可能為高放射成因Pb所致。所測樣品的24個分析點均位于巖漿生長環帶上或鋯石核部，Th/U值為0.43～4.95，均大于0.4，所測數據均為巖漿結晶年齡。分析結果顯示（圖3），樣品獲得的年齡值為121.1～2 726 Ma，最年輕的鋯石年齡為（121.8±1.8）Ma，11顆鋯石年齡集中在132.9～138.8 Ma，加權平均年齡為（135.7±1.2）Ma，6顆鋯石年齡集中在2 548～2 726 Ma，2顆鋯石年齡為800 Ma左右，還存在141.6 Ma、225.2 Ma的年齡數據，均為捕獲鋯石。

PM201395樣品在體視鏡下鋯石分2種，以黃粉色為主，有鐵染，半自形雙錐柱狀主、次渾圓柱粒狀少，占絕大部分，可見黑色固相包體；少量玫瑰色，次渾圓粒狀、柱粒狀，晶棱、晶錐均已鈍化，常見凹坑溝槽等溶蝕痕跡。在鋯石CL圖像上，晶形較好者呈長板柱狀，發育完整的巖漿生長環帶，晶形較差者呈破碎狀，次渾圓狀（測點4、11、18）具有明顯的核幔結構，面狀或條帶狀影紋，為變質成因鋯石。所測樣品的18個分析點均位于巖漿生長環帶上或鋯石核部，Th/U值除測點17異常外，集中在0.29～1.62，2個測點（11、12）小于0.4，其他均大于0.4，除測點4、11、12、18有異議外，其他數據均反映巖漿結晶年齡。分析結果顯示（圖4），樣品獲得的年齡值為107.8～2726 Ma，最年輕的鋯石年齡為（107.8±9.2）Ma，多數集中在107.8～122.6 Ma，7個測點加權平均年齡為（117.5±2.2）Ma，在諧和圖上所測點均落入諧和線且相對集中，代表了巖漿結晶年齡，5個測點年齡集中在126.5～140.5 Ma，還存在2014 Ma、2 364 Ma、2 727 Ma的年齡數據，均為巖漿捕獲鋯石。

4 討論

4.1 恐龍化石埋藏時代限定

鋯石地質年代學的研究越來越多地應用于沉積地層的時代上，碎屑鋯石的年齡可以非常有效地限定巖層的沉積下限，對特殊的沉積地層具有重要的年代學意義，如恐龍化石層，可以準確界定恐龍的生存時代，火山巖夾層年齡能準確界定地層沉積時代。閆峻等［27］在王氏群紅土崖組上部獲得玄武巖40Ar39Ar年齡為（73.5±0.3）Ma，限制了紅土崖組上部的沉積時限。Tucker等［28］通過化石層砂巖中的碎屑鋯石的研究，成功限定了澳大利亞Winton組恐龍化石層的沉積下限，安偉等［17］通過諸城地區恐龍化石層砂巖的碎屑鋯石確定了諸城恐龍化石群的埋藏時限。研究表明膠萊盆地內恐龍化石埋藏與火山活動密切相關［29］，即墨地區恐龍化石層頂、底界均發育有火山巖，通過火山巖精確定年，可以為準確確定恐龍埋藏時代。段泊嵐地區恐龍化石層底界火山巖鋯石年代學顯示有兩顆鋯石的年齡分別為121.1 Ma、122.9 Ma，最小年齡值為（121.1±1.8）Ma，與匡永生［30］等在該區火山巖帶獲得40Ar39Ar年齡（122.0±1.5）Ma基本一致，表明恐龍埋藏時代應晚于121.1 Ma。栗林含化石層頂界輝石安山巖獲得的巖漿鋯石年齡為（117.5±2.2）Ma，沉積地層的年齡要早于117.5 Ma。通過該地區化石層頂、底火山巖的年代學研究，即墨地區恐龍化石的埋藏時間限制于117.5～121.1 Ma，屬于阿爾必期。迄今為止，膠萊盆地內發現最早的恐龍類骨骼化石是山東萊陽地區的中國鸚鵡嘴龍［2］，廣泛分布于膠萊盆地的萊陽、即墨、膠州等地［18，29，31］。鸚鵡嘴龍是公認的早白堊世標志化石，生存時代僅限于早白堊世的歐特里夫到阿爾必期［32］。從生存時代上看即墨段泊嵐發現的基干鳥腳龍化石與鸚鵡嘴龍同期或者更早。

4.2 膠萊盆地即墨地區基底探討

山東東部白堊紀青山群火山巖是華北克拉通破壞期間最具代表性的地幔或地殼熔融產物，記錄了華北深部地質演化的重要信息［30］。火山巖在成巖或噴發過程中會捕獲圍巖的鋯石，這些捕獲鋯石是否能直接證明盆地的基底巖石的存在，前提是要與相關地質體和地質事件具有對應關系［33］。即墨地區火山巖中的捕獲鋯石的年齡有6個測點年齡值集中在2 548～2 727 Ma，與膠北隆起新太古代TTG 質片麻巖的形成時代一致［3436］。1個測點年齡值為2 364 Ma，位于膠北隆起區古元古代變質表殼巖的沉積范圍內。2個測點年齡值分別為1 810 Ma、2 014 Ma，Th/U值分別為0.43、0.60，為巖漿鋯石，與膠北隆起區侵入巖萊州序列、大柳杭序列形成時代一致［37］。2個測點年齡值分別為763 Ma、800 Ma，介于蘇魯超高壓變質帶中大量新元古代花崗質片麻巖年齡896～622.7 Ma之間［38］，但是在膠北地區云山一帶也記錄有大量該時期的鋯石年齡。2個測點年齡為140.5 Ma、141.6 Ma，代表了玲瓏期花崗巖結晶年齡一致［3940］，16個測點鋯石年齡值集中在126.5～139.5 Ma，鋯石晶形較好，巖漿生長環帶發育，與郭家嶺期侵入巖一致［39，41］。這些年齡數據對應于膠北隆起區新太古代、古元古代、新元古代和中生代的重大構造熱事件，基底與膠北隆起具有相同性質。在萊陽荊山地區古元古代荊山群作為盆地基底直接岀露，也證明了即墨地區的基底巖性膠北隆起區基本一致。這說明膠萊盆地在即墨地區是疊加在與膠北隆起具有相同性質的基底斷陷之上的中生代陸相盆地沉積。

5 結論

（1）獲得的即墨地區恐龍化石底界火山巖最年輕鋯石年齡為（121.8±1.8）Ma，頂界加權平均年齡為（117.5±2.2）Ma，恐龍化石埋藏時代為（117.5～121.8）Ma，屬于阿爾必期，與鸚鵡嘴龍生存時代同期或者更早。

（2）膠萊盆地即墨地區的基底巖性與膠北隆起一致，中生代地層是疊加在與膠北隆起具有相同性質的基底斷陷之上的陸相盆地沉積。

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The Burial Age of Dinosaur Fossils in Jimo Area in Shandong Province

Abstract： The newly discovered dinosaur fossils buried in Jimo area in Shandong province are closely related to volcanic activity. In order to determine the burial age of the fossil layers， SHRIMP U-Pb dating of" he single grain zircon in volcanic rocks has been carried out. The youngest zircon age of the andesitic agglomerate breccia tuff under the dinosaur fossil layer in Jimo area is （121.8±1.8）Ma， and the weighted average age of the overlying pyroxene andesite is （117.5±2.2）Ma. It has limited the burial age of the ornithopod dinosaur to 117.5～121.8Ma. It belongs to Albian period and is the same as or earlier than the survival age of Psittacosaurus found in many places in Jiaolai basin. In addition， many captured zircons have been found in volcanic rocks， and the ages data have been concentrated between 126.5～139.5 Ma and 2548～2727 Ma， as well as 1810 Ma， 2014 Ma， 763 Ma， 800 Ma， 140.5 Ma， 141.6 Ma and other data. It is reflected that the basement before the deposition of Jiaolai basin is consistent with tectonic-magma events in Jiaobei uplift area. It is showed that Mesozoic strata in Jimo area are continental basin deposits superimposed on the basement fault depression with the same properties as Jiaobei uplift.

Key words：Dinosaur fossils; Cretaceous strata; burial basement; Jimo area; Shandong province