熱河生物群的出現時代和持續時間
楊賽紅等-PNAS：熱河生物群的出現時代和持續時間
熱河生物群生存於早白堊世，主要分布在遼寧西部、河北北部和內蒙古東南部，以數量眾多、精美壯觀且保存完好的多門類陸相生物化石群聞名於世，包括帶羽毛的恐龍、早期鳥類、早期哺乳動物、翼龍和兩棲動物，以及大量的昆蟲和早期開花植物，是探索中生代主要生物類群起源和生命演化的世界級化石寶庫。
熱河生物群的演化經歷了早、中、晚三個階段，分別對應於花吉營組（或大北溝組）、義縣組和九佛堂組。早期對義縣組和九佛堂組的生物化石和同位素年代學研究，將熱河生物群的年齡確定為131～120 Ma，相應的持續時間為1100萬年。近年來，在冀北豐寧四岔口盆地花吉營組新發現的反鳥類（豐寧原羽鳥、多齒脛羽鳥、馬氏始鵬鳥）、今鳥型類（彌曼始今鳥）和一些更基幹的鳥類，以及豐寧北票鱘等關鍵類群化石，成為迄今為止熱河生物群最早的脊椎動物化石記錄。但是，花吉營組底部熱河生物群早期階段的重要化石尚無精準的同位素年代學約束，導致熱河生物群出現這一關鍵節點的年齡尚未準確確定，嚴重阻礙了對關鍵物種的生態分異、輻射過程及其與早白堊世陸地生態系統關係的認識。
在國家自然科學基金和中科院先導專項的資助下，中科院地質與地球物理研究所岩石圈演化國家重點實驗室楊賽紅博士後和賀懷宇研究員、朱日祥院士、鄧成龍研究員、李秋立研究員、俞志強博士，以及中科院古脊椎所周忠和院士、金帆研究員、王敏研究員、鄒晶梅研究員，山東臨沂大學張福成教授，中國地質大學（武漢）吳元保教授共同合作，在對四岔口盆地油坊、團瓢溝和芥菜溝等3個剖面的花吉營組進行精細的古生物化石及地層對比的基礎上，系統採集了與含化石頁岩層互層的8個凝灰岩/凝灰質砂岩樣品（圖1），進行了SIMS鋯石U-Pb測年,獲得了8個諧和的年齡結果（圖2）。其中，油坊剖面的128.7±0.8 Ma、128.8±0.7 Ma和130.3±0.8 Ma，團瓢溝剖面的129.6±1.2 Ma和芥菜溝剖面的129.5±0.9 Ma等5個年齡數據表明，四岔口盆地花吉營組含鳥化石層的沉積時代為130～129 Ma，這與本團隊先前報道的含鳥化石層40Ar/39Ar同位素年齡結果（He et al., 2006, G-cubed）在誤差範圍內一致；這三個剖面分別獲得的132.5±2.9 Ma、132.6±0.9 Ma和135.4±1.2 Ma等年齡數據表明,含哺乳動物和鱘魚化石層的沉積時代為135～132 Ma（圖1、2）。
圖1 豐寧四岔口盆地油坊(A)、團瓢溝(B)和芥菜溝(C)剖面的地層序列和年齡數據。藍色五角星代表含化石層位，紅色箭頭代表樣品採集位置及年齡；黑色箭頭表示He et al.(2006)的採樣位置及年齡
圖2 油坊(A-E)、團瓢溝(F-J)和芥菜溝(K-N)三個剖面花吉營組凝灰岩中SIMS鋯石U-Pb年齡，樣品位置見圖1
綜合熱河生物群的古生物化石和同位素年代學研究結果，本研究獲得如下重要認識：
（1）反鳥類和今鳥型類（中生代兩個最重要的鳥類群）最早出現於約131 Ma，將今鳥型類的起源時間向前推進了500～600萬年；
（2）花吉營組出現的最原始的豐寧原羽鳥、進步的多齒脛羽鳥等反鳥類、處於基幹位置的鄭氏始孔子鳥，以及比較進步的彌曼始今鳥等今鳥型類，指示了熱河生物群主要鳥類支系在這個時期已經開始出現分化和輻射；
（3）將熱河生物群最早出現的時間向前推至約135 Ma，並結合本團隊先前獲得的九佛堂組晚期熱河生物群約120 Ma的40Ar/39Ar同位素年齡（He et al., 2004, GRL），將熱河生物群的生存時代確定為135～120 Ma，根據GTS2016，相當於早白堊世Valanginian晚期至Aptian中期，時間跨度約1500萬年。
研究成果發表於國際頂級學術期刊PNAS。(Yang?S?H，He?H?Y，Jin?F，Zhang?F?C，Wu?Y?B，Yu?Z?Q，Li?Q?L，?Wang?M，O"Connor?J?K，Deng?C?L，Zhu?R?X，Zhou?Z?H.?The?appearance?and?duration?of?the?Jehol?Biota：constraint?from?SIMS?U-Pb?zircon?dating?for?the?Huajiying?Formation?in?northern?China[J].Proceedings?of?the?National?Academy?of?Sciences?of?the?United?States of America,?2020.?DOI:10.1073/pnas.1918272117)
校對：陶琴
