兰州盆地第三纪哺乳动物群的磁性地层年代学研究

兰州盆地出露了良好的第三纪河湖相地层，并且蕴含大量哺乳动物化石，在第三纪地质学、古气候学、古生物学、地层学和古地磁学等研究领域都占有举足轻重的地位。然而，这些不同学科领域的深入研究都需要建立有准确年代制约的生物地层年代学序列。由于该区第三纪地层的磁性地层学研究比较薄弱以及沉积物中缺乏适合进行同位素精确定年的材料，致使盆地内诸多重要第三纪哺乳动物群的年代问题一直存在争议。本项目拟选择兰州盆地出露较好并蕴涵丰富哺乳动物化石的第三纪地层为研究对象，并充分利用近年来发展起来的磁性测量技术和方法，通过系统的岩石磁学和高精度的磁性地层学研究，并结合生物地层学，建立兰州盆地第三纪地层和哺乳动物群演化的精确年代序列，从而完善中国西部新生代地层和哺乳动物群的生物地层年代序列，为深入探讨动物群的起源、演化趋势、演化动因、区域和全球对比和详细研究我国西部第三纪环境变迁奠定年代学基础。

位于我国西部青藏高原东北缘的兰州盆地蕴含了丰富的渐新世和中新世陆生哺乳动物化石，它们为研究亚洲陆生哺乳动物演化和地层年代及对比具有重要意义。但是传统的生物地层年代学并不能给这些哺乳动物提供精确的年代限定，这就导致我们无法准确地进行哺乳动物的区域全球对比，这极大地制约了进一步从全球视角来深入研究哺乳动物迁移、演化及其古气候意义等科学问题。本研究选取兰州盆地的对亭沟和邢家湾2个剖面开展了详细的磁性地层学工作，为咸水河组产出的6个动物群提供了新的年代约束，为深入探讨动物群的起源、演化趋势、演化动因、区域和全球对比和详细研究我国西部第三纪环境变迁奠定年代学基础。对亭沟剖面位于兰州盆地东部，蕴含5个哺乳动物群。磁性地层学结果表明对亭沟剖面记录了中始新世至早中新世C19r–C5En 的极性带序列，年代跨度约为42–18 Ma。利用磁性地层年代控制点，确定南坡坪动物群年代为31–29 Ma，峡沟动物群约为26 Ma，庙嘴子动物群为24–23 Ma，张家坪动物群为21–20 Ma，对亭沟动物群约为19 Ma。这些比生物地层年代学更加精细的年代制约可以使其与亚洲、欧洲、北美陆生哺乳动物年表对比。邢家湾剖面位于兰州盆地西北缘，在晚中新世邢家湾动物群的年代控制下，此极性序列与晚中新世标准极性年表存在两种对比方案。一种对比方案表明邢家湾剖面记录了从C5r.2n到C4n.1n的极性带，剖面年代约为11.6–7.6 Ma。邢家湾动物群位于C5r.1r 和C5n.2n极性带的界线附近，其年代约11 Ma。另外一种对比方案表明邢家湾剖面记录了从C4An.2n到C3n.2n的极性带，剖面年代约为8.9–4.8 Ma。邢家湾动物群位于C4r.1r 和C4n.2n极性带的界线附近，其年代约8 Ma。这表明邢家湾动物群蕴含的剑齿象化石年代至少800万年，也可能达到了11 00万年，这两个年代都比非洲的剑齿象出现的年代要早，是目前全球最早的剑齿象化石。因此这为剑齿象起源亚洲的传统观点提供了新的年代学证据，而且剑齿象应该是从我国兰州盆地走出，逐步迁移到非洲的。此外，在兰州盆地的以上6个动物群的哺乳动物中既有森林型物种，也有草原型物种，这说明兰州盆地在渐新世和晚中新世具有森林和草原混合的植被类型，与现今干旱–半干旱草原植被类型显著不同。