华北早白垩世古地貌动态演变及热河生物群东迁

早白垩世期间,华北地区东北部分布着极其重要的生物群——热河生物群,其繁盛期对应着华北克拉通破坏峰值时期(125 Ma)。华北克拉通破坏导致的古地貌和古气候等环境变化,可能是引起热河生物群分布时空发生变迁的重要外部驱动因素之一。然而,目前缺少对华北地区早白垩世古地貌动态演变过程的定量描述。因此,本研究主要通过构建古土壤风化指标(PWI、CFX_(Na))、碳酸盐同位素等数据库,重建了华北地区晚侏罗世—早白垩世之交(145 Ma)的古地形;并结合磷灰石/锆石裂变径迹、剥蚀厚度恢复、海平面变化等数据,利用Badlands软件定量化动态模拟了华北地区早白垩世古地貌演变过程。模拟结果表明,早白垩世期间,受控于古太平洋板块俯冲后撤的影响,华北克拉通经历了由“东高西低”变为“西高东低”的地形翘变和破坏过程,并伴随着自西向东的断陷盆地的迁移;大规模火山喷发与断陷盆地的出现共同控制了热河生物群的向东迁移,热河生物群在燕山地区的山间盆地兴起。

冀北四岔口盆地早期热河生物群的埋藏环境分析

热河生物群(约1.31~1.20亿年前)是世界级化石宝库,有关其化石大量且精美保存的埋藏机制是古生物研究的重要方向之一。但目前关于早期热河生物群的埋藏环境研究进展与这些古生物的重要性并不相称。河北省丰宁县四岔口盆地花吉营组地层埋藏有大量热河生物群化石,是早期热河生物群的重要代表地。本文对该地区一处新发现的大型恐龙化石赋存地层的沉积物进行了部分元素(包括Sr, Ba, Rb, Cr, V, Co, Hg和S)分析。元素及其比值组合特征表明该地区存在明显的火山活动,且该组地层沉积于氧化–弱还原环境多次快速更替的淡水环境。其中,S含量与V/Cr比值显著线性相关(r = 0.84;p < 0.01),指示可能是频发的火山运动导致古水体弱还原环境的多次出现。与中–晚期热河生物群相比,早期热河生物群化石埋藏时的气候更加温暖湿润,埋藏水体也相对富氧。

辽西早白垩世早期热河生物群沉积环境及古地理综合研究

辽西地区早白垩世早期义县组以产出精美的热河生物群而闻名于世,热河生物群研究的每一个重要进展都引起国内外科学家的极大关注。然而热河生物群产出的古地理环境和盆地沉积特征的研究由于受到后期构造破坏和风化作用的影响,难以开展详细的野外工作,研究程度较低。本次系统的野外沉积学工作表明,辽西地区义县组6个沉积层形成于被动大陆边缘向前陆盆地演化过程中的各个阶段,区域沉积环境属于冲积扇-辫状河-曲流河-湖泊沉积体系。从老公沟层到金刚山层经历了沉积环境的频繁变化,岩相类型和岩石组合频繁更替,碎屑供给充分,快速沉积的演化过程,最终完成了盆地充填。全部沉积环境可进一步分为河流和湖泊两大类。河流沉积相在义县组各沉积层的早期占据主体部分,每一盆地构造演化旋回的沉积阶段都是从洪积扇到河流相开始的,并受当时的地质、地理和气候条件的差异分别向淡水湖泊沉积和咸水湖沉积演化。在以河流沉积为主的盆地充填阶段主要由洪(冲)积扇组合、洪泛平原组合和湖岸平原-三角洲组合三种组合模式构成。湖泊沉积主要由静水深湖沉积模式和半咸水湖的(膏盐)碳酸盐沉积模式构成。

辽西晚中生代热河生物群中首次发现具胚胎的软壳蛋化石

本文详细记述了辽宁省锦州市义县晚中生代热河生物群中两类爬行动物的蛋化石 ,其中离龙类蛋化石发现于早白垩世九佛堂组上部 ,翼龙类蛋化石发现于早白垩世义县组上部的金刚山层。经研究 ,离龙类蛋化石不仅含有胚胎 ,而且为软壳蛋。翼龙类蛋化石没有显示硬壳结构 ,很可能同样为软壳蛋。这些蛋化石的发现对于我们了解这两类爬行动物的生殖方式和发育演化历史将具有重要科学意义。

大兴安岭中段龙江盆地热河生物群化石组合及生存时限——来自生物地层、年代地层新证据

龙江盆地光华组层型剖面出露完整,沉积连续,含丰富的热河生物群化石,是大兴安岭中段研究热河生物群起源、演化及辐射的重点剖面之一。本文对光华组层型剖面进行了重新精细测制,认为光华组整合于龙江组安山质角砾熔结凝灰岩之上,被甘河组玄武岩局部不整合覆盖,自下而上可识别出下、中、上3个岩性段;对该组所产动植物化石进行了系统的采集和鉴定,丰富了大兴安岭中段热河生物群的生物类别,并依据新采集化石和前人资料,尝试建立了叶肢介、介形虫、植物化石、昆虫等组合,探讨了各生物组合特征。根据对光华组剖面中段顶底岩层进行了LA-ICP-MS U-Pb锆石年代学研究,揭示龙江盆地热河生物生存的时代为125.4±1.4Ma至120.1±1.1Ma,大致跨越500万年,反映龙江盆地热河生物群繁盛于从阿普特期早期至阿普特期中期。结合古生物特点和笔者前期研究成果,认为龙江盆地热河生物群生存的古环境可能是间歇性或季节性的湖泊;古气候应处于温暖湿润的季节性变化的暖温带,并伴有短暂的半干旱气候。

早期热河生物群时代的磁性地层学约束

早期热河生物群保存于冀北的中生代地层大北沟组—大店子组,层位时代的磁性地层学研究对限定热河生物群的演化、鸟类的起源与进化以及被子植物的起源等重大科学问题的年代框架具有重要的科学意义。同时,将为中国陆相侏罗系—白垩系界线及早白垩系地层划分提供可以进行全球对比的磁性地层学证据。此外,还将为限定华北克拉通破坏提供可靠"深时(Deep-time)"约束。基于1 100余块样品的测试与分析结果,建立了冀北滦平盆地大北沟组—大店子组高精度的磁极性序列。磁性地层对比分析方案表明,大北沟组、大店子组和西瓜园组的磁极性序列对应于标准磁极性柱的M12—M9,属于Valanginian中期至Hauterivian中期。从磁性地层学的综合研究认为早期热河生物群的时代归属于早白垩世的Valanginian期。本文的研究结果不支持中国陆相侏罗—白垩系界线位于大北沟组与大店子组之间的划分方案。

早白垩世热河生物群北部分布区的脊椎动物群和地层(英文)

一般认为中国北方的燕辽地区(冀北和辽西)是热河生物群起源和演化的中心,因此中国的大兴安岭北部和俄罗斯外贝加尔地区可视为热河生物群化石分布的北部区。大兴安岭北部一个新发现的化石点产热河生物群鱼群重要分子燕鲟属和中华弓鳍鱼属,但这一地区还未发现四足动物化石。外贝加尔地区的Krasnyi Yar和Mogoito两个化石点产较丰富的早白垩世脊椎动物化石,层位和时代分别为Khilok组(阿普特期),Murtoi组(晚巴列姆-中阿普特期)。与热河生物群其他分布区相比,北部区和燕辽地区的脊椎动物群组成和古环境背景更为相似。

三尾拟蜉蝣在中国热河生物群可能并不存在

热河生物群是中生代晚期分布在东亚地区尤其是中国辽西、冀北地区的一个非常繁荣的陆相化石群,东方叶肢介(Eosestheria)、"三尾拟蜉蝣(Ephmeropsis trisetalis)"和狼鳍鱼(Lycoptera)是它的3个典型代表成员。最近对采自义县组的上百块与三尾拟蜉蝣较为相似的成虫标本研究,发现上述成虫标本与三尾拟蜉蝣存在比较明显的区别,建立了美丽蜉蝣属及其两个种,并认为三尾拟蜉蝣可能仅分布在俄罗斯西伯利亚的外贝加尔和蒙古,在中国热河生物群并不存在。这一发现对有关热河生物群的古地理分布、地层划分和对比以及古水系等问题有重要的参考意义。

热河生物群的古生态与古环境——冀北、辽西叶肢介群落古生态与古环境重建

冀北、辽西地区晚侏罗世-早白垩世的叶肢介化石自下而上划分为4个古叶肢介群落。通过叶肢介化石埋藏学、形态功能学和现代叶肢介生活环境的研究,对古环境进行了重塑。文中论述了古群落中各类生物的相互关系与地位,并着重论述了叶肢介群落的演变和古环境的变化以及环境变化对群落的作用与影响。

早白垩世热河生物群一新的有尾两栖类

描述了内蒙古宁城下白垩统义县组下部一新的有尾两栖类：奇异热河螈（新属、新种）Ｊｅｈｏｌｏｔｒｉｔｏｎ ｐａｒａｄｏｘｕｓ ｇｅｎ． ｅｔ ｓｐ． ｎｏｖ．。标本保存了完好的相关节的骨架印痕，头骨中的翼 骨具有一个不与上颌骨相连，而与头骨中部相连的前内侧突，这使它区别于其他早期有尾类。

论热河生物群

本文对中生代热河生物群的研究历史作了简要回顾,着重阐述了热河生物群的定义、组成、地层分布和时代,并讨论了与热河生物群相关的我国北方陆相侏罗系—白垩系界线问题。

中国东北热河生物群化石及沉积物中的黄铁矿莓状体及其对早期化石化阶段沉积微环境的指示

报道了对热河生物群中植物化石、脊椎动物羽毛化石及沉积物中的黄铁矿莓状体及黄铁矿微晶质的扫描电子显微镜观察,探讨了热河生物群化石在成岩作用过程中的微环境特征。黄铁矿莓状体及微晶质大量保存于植物化石表面和组织内部,而羽毛化石和围岩中则较少。莓状体直径6～31μm,平均约20μm,指示了一个游离氧气浓度小于 30μmol/L的贫氧水体环境。植物化石内部莓状体的生长指示了在黄铁矿化过程中水分子和游离氧气分子在机体组织内的存在,而组织降解和莓状体形成之间的相对时间差又指示出快速的软组织降解始于化石化的最初期。植物化石的细微结构在细胞水平上的缺失支持此解释,提出了“化石封套”模式以解释化石化初期在有机物周围形成的有别于水体大背景环境的微环境。

辽西晚中生代火山活动与热河生物群的时代

利用K-Ar和Ar-Ar年代学方法，测定辽西四合屯火山岩剖面133．6～133．1Ma、129．3～129．2Ma、大约126．1Ma和125．1～124．2Ma等4个火山活动期。含古生物化石的湖相沉积地层存在于第四期火山活动期间，沉积持续时间不超过1Ma。结合其他研究结果，热河生物群的可能持续存在于侏罗纪晚期至早白垩纪期间。

对《自然》、《科学》杂志报道的热河生物群、道虎沟生物群重大发现与研究进展的述评

20世纪90年代以来,中国辽宁西部及其邻区晚中生代热河生物群和道虎沟生物群研究取得了令世人瞩目的成果,尤其是在鸟类起源及其早期分异、羽毛起源及其早期演化模式、真兽类起源与早期兽类的生态辐射、被子植物起源等研究方面获得了许多重大进展。截至2006年底,共有46篇关于热河生物群的研究论文以及3篇道虎沟生物群的研究论文发表在世界著名的《自然》和《科学》杂志上,其中第一作者单位为中国科研机构的论文数量分别达39篇和2篇。《自然》和《科学》杂志是世界上自然科学领域两个国际性学术周刊,其覆盖范围广、传播速度快、读者群广泛,其连续刊登热河生物群和道虎沟生物群的研究论文,使这些重要研究成果在短时期内为全世界的学者所认可和接受,为推动该两个重要生物群的研究发挥了重要的作用。

辽西热河生物群演化的主要地质背景

本文结合近年来辽宁省化石资源调查成果,对辽西热河生物群的分布和组成进行了总结,进一步明确了以辽西各主要盆地化石群为代表的相对连续的化石群序列;运用宏观进化理论和地理隔离等观点分析了辽西热河生物群脊椎动物的演化,并对其主要地质背景进行了总结。对辽西热河生物群脊椎动物的演化,可识别出辐射、趋同和复式进化等类型;在义县组阶段存在着由于地理隔离而发生的成种事件,九佛堂组阶段翼龙和鸟类的辐射可能与由于食性分化而导致的生态隔离有关;热河生物群的演替很可能是打破地理隔离后部分物种的绝灭、一些本地起源物种的向外迁移和外来物种的侵入、部分类群的辐射和复式进化共同作用的结果,与其所处的主要地质背景在时空上协同一致。综合分析认为,义县组火山岩已经"穿时",在其晚期火山活动初始,已进入九佛堂组阶段。

热河生物群重大研究进展综述

简要介绍了近五年来热河生物群研究的一些重大进展,讨论了该生物群中两栖类、长羽毛恐龙、哺乳类、被子植物等化石的一些重大发现与研究成果,指出热河生物群包含着鸟类、真兽类、被子植物等重要生物门类起源的关键信息,最后讨论了热河生物群的地质时代及其争论焦点。

辽西热河生物群中的水虿化石新发现

本文描述了热河生物群中2个水虿新种:Gomphus?biconvexus sp.nov.和Aeschna?acrodonta sp.nov.,它们分别属于Gomphidae科和Aeshnidae科。化石采自辽西北票黄半吉沟义县组下部(晚侏罗世—早白垩世早期)。

“热河生物群”蚜类昆虫的讨论

对“热河生物群”中蚜虫类的科级分类、演化和地质时代进行讨论并提出不同意见。Sinaphididae应予保留 ;Sunaphis应移至Sinaphididae;Petiolaphis,Petiolaphioides和Expansaphislaticosta科级分类位置未定 ;Oviparosiphidae不能与Callaphididae合并 ,Penaphis应归入前者。它们反映出中生代晚期蚜虫类的许多原始特征 ,都应归入这个地质历史时期生存的绝灭科。山东莱阳组可与辽西义县组对比 ,均为晚侏罗世沉积。

热河生物群——探索中生代生命演化的世界级化石宝库

最近十多年来,我国在热河生物群各门类生物研究方面取得了一系列重要的发现和成果。我国辽西地区已经成为世界上研究鸟类起源,恐龙的进化,鸟类、哺乳动物以及被子植物的早期演化和辐射等最重要的地区之一。同位素测年技术的广泛应用,表明热河生物群属于早白垩世,在地球上延续了大约2千万年。热河生物群的繁盛和东亚地区当时特有的温暖的淡水和陆地环境具有密切的联系。而频繁的火山活动又是化石得以大量完美保存的重要因素之一。热河生物群的研究还具有很大的潜力,而对化石的科学发掘和保护的任务还十分艰巨。