山東山旺盆地地質研究現狀及展望

摘 要：自從20世紀30年代楊鐘健教授在山旺地區展開工作以來，已有80余年歷史，眾多的地質學家在研究區進行了艱苦而富有成果的工作。本文對山旺盆地形成的構造背景、盆地地層結構、沉積特征、古生物化石、古地理古氣候特征等方面所取得的研究成果進行了梳理，并對今后研究工作進行了展望，提出了新的研究建議和研究方向。

關鍵詞：山旺盆地 古生物化石 米氏旋回

中圖分類號：P56文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2012）09（b）-0031-01

1 研究概況

1935年，楊鐘健先生首開調查研究山旺盆地的先河，解放后，在這里發現了許多珍貴的古生物化石，學者們對其作了細致的記述和研究。并對中新世的生物進化、沉積環境、古生態、古氣候及山旺組的時代歸屬等問題作了科學的論述[1]。粗略統計，針對山旺盆地立項研究的國家級課題不下20項，如，全國地層委員會中國新近系地層建階研究項目（編號：No.14）、國家自然科學基金重點項目（編號：39321001、40232023、40473023，40372045、40830209）、全國優秀博士論文作者專項基金（編號：RJZ2001-105）項目、國家自然科學基金中國科學院重大項目KZ951-B1-105。中國科學院創新領域前沿項目（編號：KB120122）、科技部社會公益性項目、國家重點基礎研究規劃項目（G1999075507） 。

2 盆地的構造背景

在地質構造上，山旺盆地位于歐亞板塊華北地臺的魯西南背斜東緣，昌樂凹陷的南端。其東側為郯廬斷裂的主干斷裂之一的唐吾—葛溝深斷裂帶，西界為益都斷裂帶。昌樂凹陷是新生代的斷陷盆地，新近紀堿性玄武巖在該區內廣泛出露，堿性玄武巖漿的多期噴發活動及其噴發間隙期的湖泊相、沖洪積相沉積物沿斷裂帶及其兩側斷斷續續分布，山旺盆地便是其中之一[2]。山旺盆地是一個北西—南東向延伸的小盆地，面積小而又比較孤立分布。盆地內褶皺構造不發育，幾乎沒有褶皺的痕跡，湖心相沉積局部顯示出的輕微起伏[3]。由于它地處玄武巖斷裂帶，隨著地表抬升和水的侵入，在其相互作用下產生了一個火山口湖—瑪爾湖（Maar），隨湖泊的演化及湖相的沉積，最終構成了山旺化石寶庫[4]。

3 巖石地層與層序地層

山旺地區出露的地層具有老新結合的特點。老地層為太古界泰山群萬家莊組，其代表性巖石為花崗質片麻巖，分布在該區西南部；新地層主要為新近系基性火山巖及其沉積夾層。對于此區出露的新近系，不同的研究者提出的劃分方案各不相同，現在人們多趨向于三分法，據《山東省巖石地層》本區地層自上而下劃分為堯山組、山旺組和牛山組。堯山組為上新世地層，山旺組和牛山組分別劃歸為中中新世和早中新世。

4 山旺組古生物化石

山東山旺盆地中保存精美的古生物化石多被賦存于中新地層世山旺組湖泊相沉積中。現已發現十幾個門類700余屬種。已研究鑒定的植物化石中有藻類近百種，苔蘚、蕨類、裸子植物和被子植物總計142種。動物化石中包括昆蟲、魚、兩棲、爬行、鳥和哺乳動物。其中昆蟲化石共發現12目，84科221屬400種；魚化石發現鯉科、鰍科共7屬10種；兩棲類發現了十幾個屬種的代表，包括有尾目的蠑螈、蟾蜍、鋤足蟾，雨蛙、蛙、姬蛙和樹蛙；爬行類化石有龜鱉類、鱷類、蛇類；鳥類化石共發現了6種，其中山旺山東鳥的發現填補了我國中新世鳥類化石的空白，在國際古生物界引起了強烈轟動，具有極高的學術和研究價值；哺乳動物共發現17屬18種，其中三角原古鹿、無角犀、東方祖熊、孔子犬熊等都屬稀世珍寶。繼而又發現了數枚松科球果、猛禽和熊科化石，世界罕見的帶有待產胎兒的犀牛化石等[7]。

5 山旺盆地古地理古氣候研究

在山旺湖形成的初期階段古地理環境是一個丘陵起伏，溝谷縱橫的山地，其山勢南高北低，西高東低，沒有終年性河流，多為間歇性小溪和溝谷暴洪性流水。后來隨著氣候濕暖，植被發育，玄武巖山地經歷了劇烈的風化作用。此時的降水量大于蒸發量，是一個適宜于生物生存的環境。山旺盆地的發展過程中由于地殼運動處于相對平靜，湖區不斷下沉，加之降雨量的增加，湖水面積進一步擴大[10]。

山旺中新世古氣候的研究，經歷了從定性、半定量到定量化的過程。早在20世紀40年代，胡先和錢耐推測山旺中新世為亞熱帶到暖溫帶的過渡類型的古氣候。二十世紀七十年代出版的《中國新生代植物》一書也認為當時氣候溫暖濕潤，類似于現今亞熱帶氣候。定量研究山旺中新世古氣候特征始于20世紀九十年代，有學者認為山旺中新世植物群與長江中下游山區的常綠及落葉闊葉混交林相似，并將武漢和上海等地的氣象資料作為山旺古氣候的替代性指標。2001年梁明媚等運用共存分析法定量分析山旺中新世孢粉植物群，重建了山旺中新世古氣候。楊健等運用共存類群生態因子分析方法推測中新世山旺盆地區為亞熱帶山地氣候[11]。宋之琛也根據孢粉組合推斷出山旺中新世為溫帶氣候。

6 研究展望

綜上所述，目前對于山旺盆地成因與演化歷史、山旺組古化石的分類與保存，山旺盆地古地理、古氣候等方面都有一定的研究成果，在古生物化石研究方面成果尤為突出。但研究化石只能是沉積學、沉積地質學的一部分，是古環境的標志物，不宜再倡導。對山旺這個小小盆地的研究，雖經歷了80個春秋，許多重要地質現象，才剛剛被發現，以往的研究成果多集中于某一單一的方面，對整個山旺盆地沉積動力學方面的研究欠缺，特別是地層中米蘭柯維奇天文周期記錄的研究尚屬空白，很難將古生物、古生態、古氣候、古環境的研究成果進行整合與系統分析。山旺古湖泊沉積序列反映的米辛尼亞事件旋回也需要進一步研究。特別是臨朐山旺盆地露頭剖面被確定為國土資源部第一批后，更需加強新一輪的科學研究。為此可通過鉆井巖芯、露頭剖面測量取樣及其分析測試，應用測井資料、磁化率、自然伽馬放射性，碳氧同位素等分析數據，提取層型剖面中的天文周期信息，在已有層型剖面的基礎上建立米蘭柯維奇旋回響應標準剖面，豐富山旺國家地質公園的內涵。對山旺盆地的沉積序列開展定量米氏天文周期識別研究，豐富山旺盆地的研究內容，提升該野外科學觀測研究基地的學術價值。

參考文獻

[1] 黃忠敏.山旺國家地質公園地質旅游資源研究及市場定位.2006，中國地質大學（北京）.

[2] 梁明媚.山東山旺中新世孢粉植物群及古氣候和古生態研究[D].2001，中國科學院植物研究所.

[3] 張明書，馬建華，張新元.山旺盆地沉積地質學[M].北京：地質出版社，1994.