互动科普

撰文/蒋顺兴、王强、张嘉良

在2010年夏天的科学考察和发掘中，除了发现大量恐龙和恐龙蛋化石之外，还发现了一些非常引人注目的奇特的自然地貌景观，那就是莱阳金刚口集中分布的切割很深的神奇的平原恐龙峡谷群。这些峡谷群是科考队队长汪筱林带领学生在对这一地区进行详细地质调查、实测地层剖面，以及寻找恐龙和恐龙蛋化石地点和层位时发现的，并称之为“莱阳恐龙峡谷群”。

莱阳的恐龙峡谷不及雅鲁藏布江大峡谷的宏大，也没有美国科罗拉多大峡谷的壮美，却有着它们所不具有的独特和神奇。为什么说它神奇呢？最简单直接的理由就是恐龙峡谷群所处的地理位置，在金刚口恐龙化石富集地点周边约2〜3平方公里的范围内，发育着10多条切割很深的袖珍型峡谷。提到峡谷，一般印象是发育在地质活动剧烈的高山群峰之中，但在莱阳发育峡谷的这一地区的平均海拔在100米左右，地势平坦，是典型的平原环境。如果从周边的公路上开车驶过或走过，没有进入峡谷之中，你根本就不可能发现这些恐龙峡谷群，更不会想到脚下不远处会是一个个峡谷。这些恐龙峡谷由王氏群红层组成，一般呈东西或南北向展布，数量众多，有些峡谷相连串通，通过峡谷，可以很容易到达各个恐龙和恐龙蛋化石地点及1号和2号发掘地点。在平原地区能够形成如此规模、分布集中的峡谷群是十分罕见的，而且一些峡谷中水流潺潺，周围伴生多个小型湖泊，更是难得。然而，形成这种峡谷奇观现象的原因更增添了恐龙峡谷群的神秘感。事实上，莱阳发育的恐龙峡谷群还不仅仅在金刚口一带，在将军顶地区，也同样发育恐龙峡谷群，只是这些峡谷没有金刚口的秀美罢了。

图1. 恐龙峡谷景观

岩层中富含恐龙蛋和恐龙化石，也见多个小型断层。

既然是恐龙峡谷群，当然离不开恐龙，在这一系列的恐龙峡谷中，科考队已经发现的含有恐龙骨骼和恐龙蛋化石的层位就有10余层之多。分布在整个恐龙峡谷中的恐龙蛋化石也是大小形态各异，种类繁多，仅仅从散落地表的蛋壳的厚薄和表面纹饰就可以初步区分出多个恐龙蛋的类型来。可以想象，在那个恐龙繁盛的时代，这里是许多种恐龙繁衍生息的地方。不过要想知道更多关于莱阳恐龙生活和繁殖的信息，还需要对恐龙和恐龙蛋化石进行更深入的研究。

在莱阳的金刚口和将军顶地区为什么会发现如此丰富的恐龙和恐龙蛋化石？主要原因除了当时的恐龙非常繁盛以及突发性泥石流和洪水导致这些恐龙的集群死亡和快速埋藏之外，还与这些密集分布的峡谷群不无关系。由于峡谷的集中出现，切割很深，大量富含恐龙和恐龙蛋的地层裸露地表，使古生物学家能够从这些不同岩层甚至同一岩层的不同地点的沉积中发现这些沉睡了7000多万年的恐龙和恐龙蛋化石。

图2. 峡谷中的恐龙蛋化石

灰白色薄片为恐龙蛋蛋壳。因自然风化剥蚀，完整的恐龙蛋或蛋窝破碎暴露地表。

在莱阳发育的这些独特的平原峡谷群经历了一个相对漫长的形成过程。在白垩纪以后的莱阳地质构造演化过程中，首先形成大量的X节理，在后期的拉张应力作用下，伴随着小型正断层的形成。在这些断层破碎带上，经过地下水和雨水的长时间浸泡和冲刷，逐渐形成了一系列沿着X裂隙的“之”字形的小裂缝。随着时间的推移，伴随水流和风的共同作用，裂隙越来越大，加宽加深形成峡谷，并沿着其他裂隙继续发展，就形成了我们今天所看到的大大小小呈网状分布的平原峡谷群了。当然，这些峡谷群还在不停地发展变化之中，也就是说，它们一直经历着从无到有、从小到大，再从有到无，然后消亡殆尽的地质地貌演化过程。

别小看这个微型峡谷群，它是整个地质变动的一个缩影，其中蕴含着远古时代地球演化和生命进化的许多奥秘。

除了恐龙化石和奇特的峡谷，另一个令人关注的就是在峡谷中的各种地质遗迹了。

走在峡谷之中，举目皆是连续不断而又倾斜的层状红色岩层，放眼望去，尽是大片的红色岩石。一般情况下，沉积岩的颜色是古气候和古环境的真实反映。通常，红色的岩层反映当时的气候是相当炎热的，一般是在氧化环境下形成。炎热的气候环境下，铁容易被氧化为三价铁离子，红色岩石是由于三价铁离子的含量高而导致的。例如我们常见的赤铁矿（红色）的主要成分就是三氧化二铁，其中的铁是三价的，也是矿物颜色的指示物质，这就是为什么这里的岩层都是红色的了。

图3. 王氏群红色岩层所组成的单斜构造

另外还可以看到，这些出露的岩层都向同一个方向倾斜，即向南倾斜，倾角大约为10°，组成单斜构造。这通常代表了在构造运动的作用下，原来水平沉积的岩层发生了巨大的构造变形，如褶皱和断裂，这些可见的单斜构造只是区域上大型褶皱的一个局部。在一条南北向的峡谷中顺着地层的倾向，可以看到不同时期的沉积岩层，也就是说，不同历史时期的沉积在一条峡谷的坡壁上一层一层清晰地展现出来。而在不同的峡谷中又可以顺着岩层的走向，看到同一层沉积，这为我们在相同和不同的地层中发现古生物化石及其遗迹带来方便。褶皱是地质构造运动最直接的产物，当地壳岩层内的应力到达一定的程度时，岩层就会发生断裂位移，形成断层，往往伴随着地震的发生。大型的断层在野外很难直接观察到，但发育在莱阳峡谷群中的小型断层还是能够清楚地看到。这些正断层有各种各样的体现，有的形成多个连续的地堑式断层，有的形成单一的断层；有的断距错动达几米，有的仅有几十厘米，但是千万不要小看了这几十厘米，它们有可能是地质史上大地震的真实记录。我们还可以清楚地观察到倾斜的断层面，由于岩层错动时产生巨大的压力并导致温度升高，在断层面上往往形成一层层厚度不等的白色的石膏结晶层，而且在石膏层面上能够清楚地看到断层上下盘运动时形成的擦痕和阶步。据此，地质学家还可以判断断层的运动方向。

在峡谷出露的岩层中还可以看到相对小型的其他地质现象，最明显和最常见的就是岩层中的各种层理构造。简单地说也就是地层中沉积物相互之间的叠加规律，它们所反映的正是这些沉积物被介质（水流、重力流和风等）搬运的过程、水动力等介质的强弱以及古气候和古环境背景等。层理构造可以反映古水流的信息，在很多的砂岩层中还可以清楚地观察到交错层理或斜层理，多反映当时的河道宽而浅，而且经常发生水流方向的摆动。也可以观察到块状层理和粒序层理等，如前者反映岩石中的砂、砾等碎屑物质杂乱堆积，没有分选，磨圆也很差，代表了一种快速堆积和短距离搬用，是泥石流等重力流搬运形成的。

图4. 粒序层理

构成岩石的颗粒在垂向上由下到上逐渐变细，形成正粒序，反之则形成反粒序。

岩层中除了丰富的恐龙和恐龙蛋化石之外，还有非常丰富的与生物有关的其他各种现象，这就是生物遗迹化石。我们可以看到，在灰绿色或灰白色的砂岩和粉砂岩中，有很多的虫孔和虫迹。由此可以推断，当时水中生活着大量软体动物，它们或潜穴居住、或在水底爬行寻觅着食物，繁衍生息，其乐融融。

在这些白垩纪地质遗迹群中，蕴藏着丰富的地质环境变迁和生物演化的信息，有很多还是待解之谜，期待着我们去探索并解开其中的奥秘。

（本文发表于《科学世界》2011年第8期）