辽西地质遗迹：世界级稀有古生物化石

辽西地区在地质历史上沉积大量的古生物化石。在中生代晚侏罗世—早白垩世时期，正是地球生命进化史上最关键的时期之一。这里由于受太平洋板块的影响，产生一系列北东—北北东向盆岭相间的构造格架，形成构造盆地，孕育早侏罗世地层古生物，富含大量的鸟类、爬行类、鱼类等动物化石，以及银杏类、松柏类、真蕨类等植物化石。这些古生物化石，对于研究鸟类的起源、被子植物的起源等有非常现实的意义。辽西地区化石具有稀有性、典型性、独特性、完整性，是古生物及地学研究的教科书，是世界级的古生物宝库，几乎囊括中生代向新生代过渡的所有生物门类。

辽西古生物化石有5个特点：年代最早，鸟化石最多，属种最多，密度最大，含鸟化石层位最多。辽西古生物化石有最早的鸟类化石群（孔子鸟、娇小辽西鸟、朝阳鸟），打破了始祖鸟“一统天下”的局面；有世界上保存最好的早期哺乳动物骨架（张和兽）；保存最完整的早期蛙类（三燕丽蟾）；世界上第一批长有羽毛的恐龙：中华龙鸟、北票龙、原始祖鸟和尾羽鸟；有地球上第一朵“花”（被子植物的辽宁古果），因此辽西被誉为“地球上第一朵花绽开的地方”和“第一只鸟飞起的地方”。辽宁古果的发现，改写了被子植物起源史，中华龙鸟的发现改写了鸟类起源于德国始祖鸟的学说。鸟类、带羽毛恐龙和被子植物化石的发现，被称为20世纪最惊人的古生物发现。

1.古生物化石的发现

1973年，朝阳县胜利公社农民阎志有打井时，发现一块紫红色的骨状石头，经中国科学院古脊椎动物与古人类研究所确认，标本属于新种鹦鹉嘴恐龙。这是辽西地区发现的第一件恐龙化石。1987年，阎志有又发现了辽西的第一件鸟类化石，经过饶成刚教授和美国古生物学家鲍尔·赛雷诺研究，命名为三塔中国鸟，生活在早白垩世，特征与始祖鸟相似，还具有恐龙的特征，很可能是由恐龙向现代鸟类进化过程中的过渡类型。

1990年9月，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的专家周忠和，在朝阳县波罗赤乡意外地发现了30多件鸟类化石，把这些新鸟类分别命名为燕都华夏鸟、始华夏鸟、郑氏波罗赤鸟、北山朝阳鸟和凌河松岭鸟。

1993年，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所专家侯连海、周忠和、胡耀明等，在北票市上园镇一带又发现了1种新鸟类，认为这是除始祖鸟外世界上发现的最早也是最原始的鸟类，命名为孔子鸟。孔子鸟又分为圣贤孔子鸟、川州孔子鸟、孙氏孔子鸟和杜氏孔子鸟4个种。生活在早白垩世，和华夏鸟类群相比，离始祖鸟又近了一些，它与始祖鸟相比，已经有了角质喙。它是目前解剖特征上最接近始祖鸟的化石鸟类，能攀援树木，具有飞行能力，也是目前发现的最早具有角质喙的鸟类。辽宁鸟化石的发现代表了迄今时代最早的现代鸟类，飞行能力良好。始反鸟化石的发现代表了已知最原始的反鸟。娇小辽西鸟化石的发现是已知最小的中生代鸟类。这些化石的发现改写了鸟类的进化史，填补了鸟类演化的空白，它打破了100多年来始祖鸟在鸟类起源研究领域“一统天下”的格局。中国的鸟化石材料是认识早期鸟类的基础，是鸟类起源和早期进化历史研究的灯塔。1998年和1999年，美国的《发现》杂志把孔子鸟的发现评为该年度全球100件重大科技新闻之一。

1993年锦州市化石收藏者张和在北票市上园镇四合屯附近的尖山沟发现了哺乳动物化石五尖张和兽，地质时代属于早白垩世，距今1.25亿年。它不仅是探讨早期哺乳动物演化难得的材料，也为探讨现生哺乳动物类群的系统演化关系提供了可靠的证据。

1996年9月，时任中国地质博物馆馆长的季强博士在北票市四合屯发现了中华龙鸟。中华龙鸟不具有真正的羽毛，具有绒羽状结构，且骨骼特征与始祖鸟很接近，是形态特征上最接近于鸟类的兽脚类恐龙，为鸟类起源于小型兽脚类恐龙的学说提供了直接证据。

1997—1998年，先后发现2只长羽毛的恐龙——原始祖鸟和尾羽鸟。这些化石的出现以确凿的证据将赫胥黎提出的“假说”变为学说，基本解决了国际上140余年来未能解决的鸟类起源问题。

1996年，孙革在北票市四合屯发现了辽宁古果化石，它被认为是迄今最早的被子植物，把被子植物起源时间提前了近2 000多万年，大大推动了被子植物的起源与早期演化的研究工作。2002年在凌源市大王杖子乡发现中华古果，孙革等认为这是一种水生被子植物。

2000年，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所在波罗赤镇、尖山沟和四合屯的化石发掘后，又在上河首村发现了朝阳长翼鸟和马氏燕鸟。2001年下半年，在大平房镇发现原始热河鸟，鸟的体内保存了许多植物种子化石，这表明鸟类的食种子行为在鸟类演化很早的阶段已经开始出现。同时，这一化石还为研究动植物的相互关系和协同演化提供了很好的材料。

辽西地区的鸟类化石，无论在种类方面还是数量方面或者保存之精美方面，在全世界都是无与伦比的。这些化石的发现与研究，为认识早期鸟类的辐射演化和古生态提供了独特的窗口。这些同期不同类的鸟，在大小、运动和生活方式等方面的差异表明，到了早白垩世鸟类已经出现快速的生态分化现象，并形成多个支系向前演化发展。代表原始、保守的一类，如孔子鸟、热河鸟、华夏鸟、中国鸟等，处在鸟类进化的旁系上，到白垩纪末或之前绝灭了。而代表进步一类的鸟，如辽宁鸟、朝阳鸟和松岭鸟等，它们有可能演化成现今鸟类。

2002年4月，季强等人在辽宁省北票市四合屯大板沟发现了一具保存极为完整的初鸟类化石——东方吉祥鸟化石，很可能是目前世界上最古老、最原始、真正具有角质喙和飞行能力的原始鸟类。

这些发现与研究震惊全世界，在世界刮起阵阵中国风，把全世界古生物学家的目光从德国的索伦霍芬引向中国的辽西地区，辽西地区一跃成为国际古生物研究的前沿阵地。

2.古生物化石形成的地质构造背景

在中生代，辽西地区是中国东部大陆边缘活动带的组成部分，属于太平洋构造域，由于受西伯利亚板块的向南运动和太平洋板块的北西向俯冲，辽西地区受到北西-南东向挤压作用而逐渐变成以北东向、北北东向构造为主（任纪舜，1999；张长厚等，2002；王根厚，2001），产生一系列近东西向、北东向、北北东向的盆、岭相间的构造盆地，这些盆地大小不同、先后不同。盆地沉积中心由早而晚自东南向西北迁移。

受印支运动最后一幕的影响，产生近东西向或北东东方向的构造盆地，孕育早侏罗世的古生物，如北票盆地，在北票组中成生优质煤层群和大量的古植物化石，如蕨类、苏铁、本内苏铁类、银杏类、少量的松柏类以及动物化石中的双壳类等。在早侏罗世末，受燕山运动第一幕的影响，产生一系列近北东向的构造盆地，如金岭寺-羊山盆地、汤神庙盆地、牛营子-郭家店盆地、凌源盆地、紫都台盆地等。这5个盆地在早期时，成生了海房沟组和髫髻山组，赋存大量的古植物化石和动物化石，如松柏类、银杏类、苏铁、本内苏铁类以及少量的蕨类等，在动物中已经发现鱼类以及大量的昆虫类、双壳类和叶肢介类等。后期盆地逐渐转为回返，成生了沙漠风成相和河流相的土城子组，气候转入严重干旱，生物几乎遭受了灭顶之灾。在局部绿洲中仅存少量的动、植物化石，如恐龙类及其足印、叶肢介类和植物中的松柏类以及孢粉等。

在中侏罗世末和晚侏罗世初，由于受燕山运动第二幕的影响，又成生一系列北北东向的构造盆地，如八道壕-彰武盆地、务欢池盆地、铁营子盆地、平庄盆地、朝阳盆地、梅勒营子-老爷庙盆地、波罗赤-喀左盆地、建昌盆地、四官营子-三家子盆地、大甸子盆地10个盆地。形成魏家岭组、义县组、九佛堂组、沙海组和阜新组的沉积，繁育热河生物群和阜新生物群。燕山运动第二幕，在辽西地区表现最为强烈，不仅成生新的构造盆地，而且对前期的构造盆地还加以改造利用，因而使魏家岭组、义县组和九佛堂组等几乎分布区内各个盆地中，在这一时期，繁衍生息了鸟类、恐龙类、鱼类、植物类等大量的动、植物，组成有名的热河生物群。并且与构造前的生物组合有天壤之别。这些现象说明受构造运动的影响，辽西地区形成有山、有河、有湖的地理分异，从而为生物发展繁衍带来生机，淘劣生优，在动物群中出现了鸟类，在植物群中出现了买麻藤类和被子植物，组成了新的动物群和植物群。

3.古生物化石群的生存环境

在义县组内陆相湖泊沉积层沉积时期，由土城子期的干旱气候逐渐向温暖潮湿转变，古气候的演变为生物的生存与发展带来新的机遇。当时的地形可能起伏较大，山高水阔。在湖岸附近的浅水中生活着极其丰富的底栖生物（如双壳类、腹足类）、游泳生活的节肢动物和鱼类。在近岸和湖边，生活着大量的两栖类、爬行类、鸟类。同时陆地植物繁茂，在沼泽湿地生长着蕨类、苏铁类、罗汉松科等植物，在湖泊附近的坡地和高地生长着松柏类、银杏类等植物，在远离水体的贫瘠的荒坡地上，生长着一些耐干旱的植物，高山上有云杉、松等针叶林分布。同时，有大量的水生昆虫和陆生森林沼泽昆虫生活、栖息。这些动、植物在这个地区生息繁衍。(www.xing528.com)

在早白垩世义县期晚期，九佛堂期早期，火山喷发后，有较为短暂的宁静时期，在这里沉积形成厚度较大的页岩、泥岩、粉砂岩，其中赋存有丰富的动、植物化石。在动物界，有鸟类（以圣贤孔子鸟为主）、爬行类，陆地以鹦鹉嘴龙为主的动物群，空中有翼龙类，水中有凌源潜龙类，此外还有鱼类、叶肢介类、昆虫类、双壳类等多门类化石；在植物界，有以松柏类和银杏类为主的植物群。通过这些化石，可以推断当时在湖的两岸繁衍生息了庞大的爬行类动物群及鸟类动物群，它们之所以能大量的繁衍，应具有良好的居住条件、饮水和食物的保证，而这里正是具有这样的生存环境，使得它们能安祥久居。从化石赋存的岩石保存状态分析，多呈灰白色、黄绿色、灰色、灰黑色的页岩、泥岩和粉砂岩。层理清晰平坦，表明当时的湖泊处于平静的环境，适于上述多种类型的小生物生存。从出现的植物化石看，有蕨类、银杏、松柏类等，证明那时的气候是温暖而湿润的，适宜动植物生存。

4.古生物化石群的埋藏环境

庞大的动植物群随着时间的推移，新陈代谢，生老病死。陆地上的生物，包括鸟类、爬行类、昆虫、植物等，死亡后随着雨水、河水被及时载入湖中飘浮或滚动一定距离后而沉积下来，被迅速掩埋而演变成现今所见的化石。当湖中的生物死亡后，有的在原地、有的随着水的流动到异地，亦如上述而演变成化石。现今所见的化石，不管是陆生的还是水生的鸟类、恐龙类、鱼类、虾类、昆虫类和植物类等，绝大部分是在页岩、粉砂岩和泥岩中所埋，极少在砂岩中，这充分说明它们绝大多数是异地埋藏，即死亡后，被水体载到湖中心附近，或深水位置，水的动力变小或静止，即是沉积页岩、粉砂岩、泥岩的部位，这就是绝大部分化石为什么在页岩、粉砂岩、泥岩中能找到，而在砾岩或粗砂岩中很少有化石的原因。但有的化石如双壳类和叶肢介类，它们中有的类型就生活在滨浅湖地带，死亡后即原地埋藏而演变成化石。

5.古生物化石的产出层位和产地分布

产出层位有海房沟组（J2h）、髫髻山组（J2t）、土城子组（J3t）、义县组（K1y）、九佛堂组（K1jf）、冰沟组（K1b）、阜新组（K1f）。海房沟组、髫髻山组为燕辽生物群赋存层位，土城子组、义县组、九佛堂组为热河生物群赋存层位，冰沟组、阜新组为阜新生物群赋存层位。

产地分布于整个辽西地区，燕辽生物群产地主要有建昌县玲珑塔大西山、葫芦岛市连山区三角城、朝阳市北票市羊草沟等地区；热河生物群主要产地有北票市四合屯、黄半吉沟、尖山子、海房沟-于家沟，朝阳市上河首、胜利（梅勒营子）、波罗赤、凌源范杖子、大王杖子，建昌县喇嘛洞喇嘛沟、肖台子、上五家子、下五家子、要路沟、义县宋八户—马神庙一带；阜新生物群主要产地有建昌县冰沟煤矿、阜新煤矿等。

6.科研、科普价值

古生物化石是地层对比、探讨生物演化、了解地质演化史的重要依据，是研究动物与人类起源、发展历史及其规律的珍贵材料，也是群众学习并认识自然和人类历史及其发展规律、建立唯物主义世界观的实物资料。科学家们指出，辽西地区的古生物化石解决了演化问题的世界悬案，在鸟类的起源、被子植物的起源、现代哺乳动物的起源、昆虫与开花植物协同演化方面，无疑是窥视大自然奥秘的一扇天窗。

1996年，以中华龙鸟为代表的长羽毛恐龙化石的发现，不仅从实际化石材料上证明恐龙类与鸟类之间的演化关系，为解决困绕国际学术界100多年的科学难题做出了重大的贡献。同时表明羽毛不再是鸟类独有的特征，羽毛的出现要早于鸟类的飞行。对于飞行的起源问题，国际上有两种观点：一是树栖滑翔起源说，二是陆地奔跑起源说。辽西化石的发现有力地支持了飞行的陆地奔跑起源说。

各种古脊椎动物近于原位埋藏，保存完好，形态逼真。除骨骼等硬体部分完整保存外，相当多的化石还较完整地保存了包括羽毛在内的皮肤印痕、胃脏残余物物和其他软体组织，为生物的进化及古环境研究提供了宝贵的资料。最典型的为孔子鸟化石，虽然仍存在原始的特征，但发育有完善的飞行羽毛系统，为目前已知唯一没有牙齿的早期鸟类。

哺乳动物化石主要集中在四合屯景区和凌源大王杖子景区。首先发现的此类化石叫张和兽，属已绝灭的对齿兽类，代表了非兽类哺乳动物向兽类哺乳动物进化过程中的中间过渡类型。热河兽是第2个发现的哺乳动物化石，是哺乳动物中比较古老的类型。凌源大王杖子义县组凝灰质页岩中，发现了始祖兽化石，为有胎盘类哺乳动物（真兽类），是包括我们人类在内的真兽类的最早化石记录，其地质年龄估计为距今1.25亿年，比已知此类化石的最早记录提前了5 000～4 000万年。这些化石的发现，为研究哺乳动物的起源和早期演化提供了弥足珍贵的化石资料。

辽西地区昆虫化石极为丰富，保存数量之多、精美程度之高、科学意义之大，举世罕见。其中有我国独有的类型，也有在世界上分布层位最低的属种。尤其是通过对侏罗纪发现的喜花昆虫的研究，根据协同演化的理论，中国科学家提出了被子植物在侏罗纪已经出现的科学预言，而后在朝阳国家地质公园范围内发现的晚侏罗世地层中早期被子植物化石，证明了此预言的正确性。

朝阳市北票八家子发现的恐龙足印化石，地层层位为上侏罗统土城子组。足印保留在紫红色含砾粗砂岩和细砾岩的两个层面之上。以三趾的食肉型兽脚类足印为主，少量圆形的蜥脚类和可能的鸟臀类足印。这些足印的发现，可能表明在朝阳地区长羽毛的小型兽脚类恐龙生活的时代可能更早。

植物化石也极为丰富。包括蕨类、银杏类，松柏类等，既有高大的乔木，又孕育低矮的植物。植物的大量繁盛为杂食的恐龙类、鸟类提供了赖以生存必不可少的食物来源和理想环境。

可以想象，当时的辽西地区，玉界琼田、碧波万倾、植物繁盛、气候温湿，各类生物和谐共生，构成了当时地球上最丰富多彩的生命乐园，为我们展示了一幅最美妙、最生动、立体的生命画卷！

当时，著名的燕山运动导致本区构造运动频繁并伴有火山的活动。在整个中生代时期，间歇性的火山喷发造成大量火山灰遮云蔽日，各种有毒气体导致局部气候和环境的周期性恶化，致使生物周期性的大量死亡。大量火山灰的迅速回降使得生物遗体得以快速掩埋，而辽西地区众多宁静的沉积盆地为化石的埋藏和最终的形成提供了理想的场所。许多化石产地，大量生物集中在同一层面保存，有成对雌雄孔子鸟同时保存在一起，指示了集中死亡的发生。

正是在这样的地质背景下，生物群呈水、陆、空爆发性辐射演化，不同类群和同一类群中原始和进步的种类共生。周期性的火山喷发导致生物周期性的大量死亡可能不仅仅是灾难，而有可能更利于促进生物快速的辐射演化。因此，对这一生物群的发生、发展、灭绝、复苏和辐射，与古地理、古气候，以及与火山频繁喷发制约关系的深入研究，可为进一步揭开东亚中生代晚期以来的环境变化规律提供宝贵的科学依据。