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恐龙学家个个都是福尔摩斯——被逼出来的！

科普中国 · 公众号 · · 2022-08-27 20:00

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曾经称霸地球的恐龙永远是人们好奇的焦点之一，但它们早已灭绝6600万年，要了解到它们并不容易。不过地质学家们就好像侦探一样，会从每一块恐龙化石中抽丝剥茧，侦破“迷案”。

其中恐龙的形态、食性、繁殖方式等，可以直接借助恐龙骨骼化石来进行研究，但是对恐龙生活在哪里，生活环境是怎样的，是群居还是独行等信息却很难从恐龙骨骼化石中直接得到。

这时候，关键证据就不是恐龙的骨骼化石了，而是某些一般人认为不起眼的东西——比如恐龙化石赋存的岩层、恐龙蛋化石、粪便化石以及足迹化石。

恐龙骨骼化石是所有博物馆中的焦点，它们能帮我们直接了解恐龙的身体结构，但它们并不是全部，要恢复恐龙的生活环境，还需要更多材料。图片来源：wikipedia

恐龙足迹都印在了哪里？

要探究上述内容，咱们得去一个地方—— 山东诸城 。山东诸城是中国著名的恐龙化石产出地，近年来科学家们在此发现了鸭嘴龙、并 在北美地区以外首次发现了大型角龙 ——诸城中国角龙、甲龙、虚骨龙，以及 亚洲最大暴龙之一 ——巨型诸城暴龙等大量的恐龙化石。除了这些恐龙化石之外，诸城还发现了大规模的恐龙足迹化石。

诸城是中国重要的恐龙化石产出地，图为恐龙涧恐龙化石长廊中的恐龙化石

图片来源：作者提供

这些足迹化石主要保存在张祝河湾、棠棣戈庄地区和南部皇龙沟地区这3个区域。足迹化石保存了恐龙在日常生活中的精彩一瞬，提供了有关恐龙的类型、大小、数量、行走方向和速度及生活环境等方面的信息，而恐龙骨骼化石则反映了其死亡后的埋藏环境。

其中 皇龙沟的恐龙足迹化石 是世界上规模最大且最著名的，它位于诸城南部皇华镇大山社区。这里已探明面积约5000㎡，发现了不同类型的兽脚类、蜥脚类 恐龙足迹11000多个， 它们生活的时代为1亿多年前的早白垩世中期，被专家认定为世所罕见的地质奇观。

这里的恐龙足迹密集区位于一处50°陡坡上，整个斜坡由坚硬的岩层构成，在近5000㎡的范围内，11000多个形态各异、大小不一、深浅不同的各种恐龙足迹密密麻麻排列在同一岩层的层面上，赋存于黄绿色的细砂岩中，与泥裂、波痕相伴生。

泥裂指的是干旱季节，岸边的湿泥被爆晒后变干裂开的痕迹，它们会被保存进岩石中；波痕也是如此，河底、湖底、海底以及岸边的泥沙会因为水的波动而留下波痕，它们同样也会被保存到岩石中。

皇龙沟恐龙足迹化石全貌

图片来源：作者提供

这些足迹保存得非常完好，每个恐龙化石的脚趾、脚板、脚跟都清晰明了，如同人踩在柔软的泥土上留下的脚印一样自然、逼真。

恐龙足迹来自大型兽脚类、次大型兽脚类、小型兽脚类（似跷脚龙）、蜥脚类等多种恐龙，其中以小型兽脚类为主，在这些恐龙化石足迹之间，偶尔还能见到龟鳖类游泳的痕迹。

皇龙沟足迹化石（大圆坑是蜥脚类足迹，成行的是小型兽脚类足迹）

图片来源：作者提供

棠棣戈庄和张祝河湾恐龙足迹化石点皆位于诸城市北部，距今约1亿年，两地距离1公里。

棠棣戈庄恐龙足迹点规模相对较小，具有重要科学意义的都在同一个岩层上，在这里科考人员发现了28个蜥脚类恐龙足迹组成的 恐龙拐弯足迹 ，后足平均长度约为30厘米，整道行迹呈半圆形分布，恰好 保存了恐龙转向的全过程，是目前世界上首次发现的恐龙180°转向的行迹 。

这些足迹集中在倾角约为45°的同一层面上，赋存于紫红色细砂岩中，与泥裂、交错层理、雨痕相伴生。

棠棣戈庄恐龙足迹化石

图片来源：作者提供

张祝河湾恐龙足迹化石点位于石桥子镇张祝河湾村东河东岸，由4个蜥脚类与1个古鸟类足迹组成，其中，古鸟类足迹尤为珍贵，足迹集中分布在同一个角度接近水平的地层层面上。

张祝河湾恐龙足迹化石

图片来源：作者提供

如何推理出恐龙们的生活环境？

以上这些描述看起来有点枯燥，但是就如同侦探能通过案发现场破案一样，地质学家们能从这些岩层和化石的信息中推断出 恐龙当时生活的环境——干旱-半干旱的湖畔 。

这种判断自然不是随意做出的，下面我们就顺着地质学家的思路一点点抽丝剥茧地分析：

1、细砂岩产自江河湖海等水体周边。

细砂岩，顾名思义，是很早以前由细腻的砂子固结脱水后形成的岩石。正如我们今天看到的沙滩大多都出现在海、湖、河等附近一样，地质时期的细砂也都出现在这些地方。

另外，细砂岩岩层上的波痕也能证实这是水边的沙滩。再结合当地已有的地质图件等资料分析，便可以进一步断定这里是湖畔而不是河流或海边。

砂岩由砂子构成，当年其形成环境一如现代的沙滩

图片来源：wikipedia

2、恐龙曾生活在湖畔。

诸城3处化石点的足迹均赋存于细砂岩中，与水平层理及雨痕、泥裂相伴而生，这表明3处地点的恐龙都是行走在湖岸的滩地上时才留下足迹。

大量恐龙足迹和鸟类足迹的出现，也证明了这3处地点在早白垩世时期曾经有水体存在，恐龙和鸟类把这里的湖泊当做水源，定期前来饮水。

而且，这里应该是它们长期、固定的活动场所，毕竟保存化石的条件非常苛刻，不是所有足迹都能留下变成化石的，只有足够频繁，数量足够多，才能增加变成化石的概率。

3、湖泊南深北浅。

皇龙沟地层中的泥裂（在干旱季节，浅水区往往首先干涸，水底沉积物暴露出来形成泥裂）主要集中在北部，波痕主要发育在南部/西南部，表明湖盆深水区应该位于南部/西南部，而北部/东北部为湖岸。

皇龙沟足迹层面上的波痕

图片来源：作者提供

4、这里曾经是干旱-半干旱环境。

要让如此多的恐龙足迹保留下来非常难得，首先自然要求湖岸的沙滩足够细腻，且湿度、黏度、颗粒度都刚好适中才能留下完好而精美的足迹。而且，即便是沙滩条件满足了，还要满足特定的环境条件才行。

恐龙足迹形成以后，如果马上下大雨或者因涨水被淹没，尚未干燥的足迹很快就会在水中消融。因此，足迹在潮湿的地面上形成后还需要一定时间的干燥，待保存足迹的地表干燥硬化后，再被后来的沉积物掩埋，才容易形成化石。

因此，在干旱地区的湖滨、海滨、河滨等沉积环境中保存足迹的可能性就大一些。

5、泥裂本身就反应了一种干旱-半干旱环境。

砂岩中的泥裂也是一种指示气候环境的标志。泥裂，又称干裂或龟裂，在海、湖、河等岸边或低洼处短暂积水区普遍存在，有农村生活经验的人也能经常见到这种现象。

这是由于水下沉积的细粒沉积物 ( 黏土质、粉砂质或泥质) 或地表细粒沉积物浸水后又出露于水面之上，再加上气候干燥，水分快速蒸发，沉积物脱水收缩而造成的。

现代环境下的泥裂

恐龙学家个个都是福尔摩斯——被逼出来的！

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