„Kreidewelt“ taucht wieder auf? Welche Entdeckungen wurden in der Fossiliengruppe der Dinosaurier-Fußabdrücke von Shandong gemacht?

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Sun Jiafeng und Chen Shuqing (Zhucheng Dinosaur Culture Research Center)

Hersteller: China Science Expo

Die Region Shandong war in der Kreidezeit ein Paradies für Dinosaurier. In den Gebieten Zhucheng und Laiyang des Jiaolai-Beckens sind zahlreiche Fossilien von Dinosaurierknochen und Dinosauriereiern erhalten, die meisten davon stammen aus der Oberkreidezeit. Zhucheng ist berühmt für die Entdeckung der weltweit größten und reichhaltigsten Dinosaurierfossiliengruppe. Laiyang ist eines der Gebiete weltweit, in denen am frühesten Dinosaurierfossilien gefunden wurden und das reichhaltigste.

Zu den bekanntesten Dinosaurierskelettfossilien aus der Unterkreidezeit zählen der erste Sauropodendinosaurier meines Landes, der Discostocaspsus, der in Mengyin entdeckt wurde, und eine kleine Anzahl von Psittacosaurus-Fossilien, die in Laiyang entdeckt wurden. Darüber hinaus gibt es in Shandong zahlreiche fossile Dinosaurier-Fußabdrücke. Darunter wurde entlang der Shandong-Yishu-Verwerfungszone (Linie Zhucheng-Junan-Linshu-Tancheng) eine äußerst spektakuläre Gruppe fossiler Dinosaurier-Fußabdrücke aus der späten Unterkreidezeit entdeckt. Dieses Ausmaß ist in China und im Ausland selten. Es kann als ein Wunder geologischer Dinosaurierrelikte bezeichnet werden und hat einen wichtigen wissenschaftlichen Forschungswert.

1. Dinosaurier-Fußabdrücke in der Yishu-Verwerfungszone

Aufgrund von starkem Druck oder Spannung reißt die Erdkruste an bestimmten Stellen und diese Risse erscheinen an der Oberfläche als Verwerfungen (oder Brüche). Verwerfungen treten häufig nicht isoliert auf, sondern in Gruppen und bilden Verwerfungszonen, die entlang einer bestimmten Richtung verteilt sind. Die Aktivität von Verwerfungszonen führt häufig zu Erdbeben, die schwere Katastrophen für die Menschen mit sich bringen.

Kleine Verwerfungen, große Verwerfungen können sich über Hunderte oder sogar Tausende von Kilometern erstrecken

(Bildquelle: Geograph)

Die Yishu-Verwerfungszone ist eine Erweiterung der berühmten „Tanlu-Verwerfungszone“ meines Landes. Der Teil davon in der Provinz Shandong wird auch Yishu-Verwerfungszone genannt, weil er ungefähr zwischen den Flüssen Yi und Shu liegt. Die Yishu-Verwerfungszone ist eine komplexe Verwerfungszone mit langer Ausdehnung, großem Ausmaß, tiefen Einschnitten und langer Aktivitätsdauer. Es entstand im Proterozoikum und ist noch heute aktiv. Es ist ein wichtiges Erdbebengebiet in meinem Land.

Verbreitungskarte der Tanlu-Verwerfungszone. Als es entdeckt wurde, glaubten Wissenschaftler, dass es sich nur von Tancheng, Shandong, bis Lujiang, Anhui, erstreckte. Später stellte sich jedoch heraus, dass es sich allein in China über mehr als 2.400 Kilometer erstreckte und sich nordöstlich bis zum Ochotskischen Meer erstreckte. Die Yishu-Verwerfungszone ist ein Abschnitt davon in Shandong.

(Bildquelle: Li L, Shen W, Sui S, et al. Krustendicke unterhalb der Tanlu-Verwerfungszone und ihre tektonische Bedeutung basierend auf der zweischichtigen H-κ-Stapelung[J]. Earthquake Science, 2021, 34(1): 47-63.)

Geologische Felduntersuchungen haben ergeben, dass in der Dasheng-Gruppe der oberen Unterkreide der mesozoischen Yishu-Verwerfungszone (Späte Unterkreide) mindestens acht Gruppen von Dinosaurier-Fußabdrücken erhalten sind, darunter zwei Fundstätten von Dinosaurier-Fußabdrücken in den Dörfern Zhangzhuhewan, Zhucheng und Gozhuang, Tangdi im Norden der Yishu-Verwerfungszone, eine Fundstätte von Dinosaurier-Fußabdrücken in Junan in der Mitte, zwei Fundstätten von Dinosaurier-Fußabdrücken in Linshu im zentralen und südlichen Teil und drei Fundstätten von Dinosaurier-Fußabdrücken in Tancheng-Donghai im Süden. Insgesamt gibt es in der Yishu-Verwerfungszone von Süden nach Norden mehr als 650 Fußabdrücke.

(Bildquelle: Journal of Palaeogeography)

2. Warum müssen wir Dinosaurier-Fußabdrücke untersuchen?

Denn durch die Untersuchung fossiler Dinosaurier-Fußabdrücke können wir nicht nur Informationen über die physiologischen Strukturmerkmale und Gewohnheiten der Dinosaurier selbst gewinnen, sondern auch über die Umweltmerkmale der Gebiete, in denen die Dinosaurier lebten.

Ob Dinosaurier-Fußabdrücke erhalten bleiben, sowie deren Qualität und Tiefe hängen nicht nur von der Größe, dem Gewicht und der Gehgeschwindigkeit des Dinosauriers selbst ab, sondern sind auch eng mit der Zusammensetzung der Oberflächenmaterialien, Trockenheit, Nässe und Viskosität verknüpft. Normalerweise sind die Fußabdrücke auf Oberflächen mit hohem Wassergehalt, feiner Partikelgröße und hoher Viskosität tiefer und umgekehrt. Sie dürfen jedoch nicht zu feucht, zu fein oder zu klebrig sein. Wenn es zu nass oder zu dünn ist, bleibt es möglicherweise nicht erhalten und wird sofort vom Wasser weggespült oder von eingestürzten oder zertrampelten Materialien begraben. wenn es zu klebrig ist, werden die hinterlassenen Fußabdrücke deformiert und sind schwer zu identifizieren; aber es darf nicht zu trocken sein, sonst bleiben überhaupt keine Fußabdrücke zurück – kurz gesagt, die Bedingungen für die Konservierung von Dinosaurier-Fußabdrücken sind relativ streng und sie müssen genau richtig sein, nicht zu viel und nicht zu wenig.

Zweitens müssen die hinterlassenen Dinosaurier-Fußabdrücke schnell von Sedimenten begraben worden sein und durch Fossilisierung zu Gestein geformt worden sein. Später wurde die Kruste angehoben und nach unterschiedlicher Verwitterung (was erfordert, dass das Gestein, das die konkaven Fußabdrücke aufweist, eine andere Lithologie aufweist als die spätere Deckschicht) wurden die Fußabdrücke freigelegt und von Menschen entdeckt. Oberflächen mit derartigen Bedingungen kommen im Allgemeinen an Seeufern, Meeresküsten und Flussstränden vor und treten daher oft zusammen mit Wellenspuren, Schlammrissen, Regenspuren usw. auf.

Wellenspuren sind Strukturen, die durch Wellenbewegungen auf Felsoberflächen entstehen. Moderne Wellen sind häufig auf Flüssen, Seen und Meeresküsten zu sehen. Die heute noch erhaltenen Wellen zeugen davon, dass die Umgebung hier früher entweder ein Flussufer, ein Seeufer oder die Küste war.

In Felsformationen erhaltene Wellenspuren

(Bildquelle: Wikipedia)

Polygonale Risse, sogenannte Austrocknungsrisse (auch Schlammrisse genannt), sind häufig in schlammigen Ablagerungen an Flussstränden, Seeufern und Meeresküsten zu sehen. Sie entstehen, wenn die Sedimente vor ihrer Verfestigung der Wasseroberfläche ausgesetzt sind und der Sonne ausgesetzt werden, wodurch es zur Verdunstung des Wassers und zur Volumenschrumpfung kommt. Dies spiegelt wider, dass die Schichten der Wasseroberfläche ausgesetzt sind und das Klima trocken und heiß ist.

Moderne Schlammrisse

(Bildquelle: Wikipedia)

In Felsformationen erhaltene Schlammrisse

(Bildquelle: Wikipedia)

Regenflecken sind kreisförmige oder elliptische Vertiefungen, die entstehen, wenn Regentropfen auf die Oberfläche von nicht verfestigtem Schlamm oder sandigen Ablagerungen fallen.

Typische Dinosaurier-Fußabdrucktypen in der Unterkreide der Yishu-Verwerfungszone in der Provinz Shandong

1 – Dinosaurier-Fußabdrücke, Junan; 2 – Fußabdrücke von Sauropoden, Dorf Tangdi Gezhuang, Stadt Shiqiaozi, Zhucheng; 3 – Sauropoden-Fußabdrücke, östlich von Tancheng; 4 – Fußabdrücke, westlich des Dorfes Houdianzi, Linshu; 5 – Fußabdrücke von Theropoden; 6 – Fußabdrücke von Ornithopoden; 7 – Fußabdrücke von Ornithopoden; 8 – Fußabdrücke von Ornithopoden und Theropoden

(Bildquelle: Journal of Palaeogeography)

Verschiedene Strukturen im Zusammenhang mit dem Entwicklungsabschnitt des Fußabdrucks aus der Unterkreide in der Shuhe-Riftzone der Provinz Shandong

1-4 Schlammrisse, die Ursprünge sind Junan Houzuoshan Geopark, Tancheng Malingshan Qingquan Tempel, Tancheng Malingshan Qingquan Tempel und Tancheng East; 5–8 Wellenmarkierungen werden in den Geoparks Tancheng East, Linshu Jishan, Linshu Jishan und Junan erzeugt; 9-biologische Bohrlöcher in braunem Schluffstein, der Ursprung ist Tancheng Ost

(Bildquelle: Journal of Palaeogeography)

Durch die Analyse fossiler Fußabdrücke von Dinosauriern und des Zustands der Gesteinsschichten, in denen die Fossilien erhalten sind, können wir Rückschlüsse auf die Umwelt- und Klimamerkmale des Gebiets ziehen, in dem die Dinosaurier damals lebten, und so die Defizite in der Forschung zu fossilen Dinosaurierknochen ausgleichen. Da Dinosaurierknochenfossilien und ihre stratigraphischen Sedimentmerkmale die Bestattungsumgebung der Dinosaurier nach ihrem Tod widerspiegeln, während Dinosaurierfußabdruckfossilien die Umgebung widerspiegeln, in der die Dinosaurier lebten, können sich beide ergänzen und gemeinsam den gesamten Prozess der Dinosaurier vom Überleben bis zum Tod – Bestattung – Felsbildung konstruieren.

In der Yishu-Verwerfungszone gibt es zahlreiche Fundstätten fossiler Fußabdrücke. Diese sind weit verstreut und weisen viele Schichten auf. Die Anzahl der Fußabdrücke und die Art der Dinosaurier, die sie hinterlassen haben, sind groß. Die Dinosaurierfußabdrücke in der Shuhe-Verwerfungszone wurden in der Tianjialou-Formation der Dasheng-Gruppe gefunden und weisen ein geologisches Alter von 110 bis 100 Millionen Jahren auf, also in der späten Unterkreidezeit. Dinosaurier-Fußabdrücke sind im Allgemeinen konkave Abdrücke und stammen hauptsächlich von Sauropoden, gefolgt von Ornithopoden und Theropoden. Die meisten Fußabdrücke sind in feinen Sand-Sandstein-Sedimentschichten mit ausgeprägten Sedimentstrukturen wie Wellen, Schlammrissen und Regenspuren erhalten geblieben, was darauf hindeutet, dass es sich bei der Umgebung jedes Fußabdruckpunkts damals um einen flachen Seestrand oder eine Deltafront handelte. Dieser Ort ist manchmal überflutet und manchmal dem Wasser ausgesetzt. Dinosaurier hinterließen zahlreiche Fußabdrücke in den Küstenablagerungen und auch die Wasserströmung hinterließ Wellen in den Küstenablagerungen. Als das Wasser zurückging, kamen die zuvor entstandenen Fußabdrücke und Wellen an die Oberfläche, trockneten und verfestigten sich, und auf der Oberfläche der Uferablagerungen bildeten sich Schlammrisse. Als das Wasser wieder anstieg, wurden die getrockneten Fußabdrücke, Schlammrisse und Wellen von neuen, vom Wasser mitgeführten Sedimenten bedeckt und konserviert (die Wasserdynamik kann nicht sehr stark sein). Anschließend traten sie in die Diagenesephase ein und wurden nach Hunderten von Millionen Jahren schließlich von uns entdeckt.

Darüber hinaus können wir aus diesen Dinosaurier-Fußabdrücken auch auf die Körperstruktur und Verhaltensmerkmale von Dinosauriern schließen . Als Dinosaurier gingen, bezeichnete man die Entfernung zwischen zwei benachbarten Fußabdrücken als „einzelnen Schritt“. der Abstand zwischen benachbarten Fußabdrücken desselben Fußes wurde als „komplexer Schritt“ bezeichnet; und eine kontinuierliche Reihe von Fußabdrücken wurde als „Spur“ bezeichnet. Im Norden von Tancheng gibt es eine riesige Fährte aus 21 riesigen Sauropoden-Fußabdrücken, von denen ein einzelner einen Durchmesser von fast 100 cm hat (a* in der Abbildung unten). Dieser Fußabdruck ist möglicherweise nur dem größten fossilen Sauropoden-Fußabdruck in China nachgeordnet, der sich in der Mündungsgruppe der Unterkreide in der Yanguo-Schlucht südwestlich von Lanzhou befindet. Wenn man die Größe des spurenbildenden Dinosauriers anhand der Berechnung rekonstruiert, dass die Hüfthöhe dem 4-fachen Fußdurchmesser entspricht, dann war der spurenbildende Dinosaurier mindestens 4 Meter groß. Aus dem Verhältnis von Hüfthöhe zu Körperlänge von etwa 1:4 lässt sich eine Körperlänge des Dinosauriers von etwa 16 Metern errechnen.

Die Größe der Sauropoden-Fußabdrücke in der Yishu-Verwerfungszone variiert. Der größte gefundene Durchmesser der Hinterfüße beträgt fast 100 cm (Tancheng) und der kleinste nicht mehr als 33 cm. Allerdings variieren die Fußabdrücke von Ornithopoden nicht sehr stark; die Länge variiert im Allgemeinen zwischen 30 und 30 cm. Aus dem Verhältnis der Schrittlänge zur Hüfthöhe der Fußabdrücke von Dinosauriern (also dem Verhältnis der Schrittlänge SL zur Hüfthöhe h, SL/h) lässt sich die Gehgeschwindigkeit von Dinosauriern berechnen und ihr Gehzustand angeben (SL/h < 2,0 bedeutet langsames Gehen, 2,0 < SL/h < 2,9 bedeutet Trab und SL/h > 2,9 bedeutet Laufen). Nach der Berechnung der Fußabdruckdaten der Dasheng-Gruppe im Shuhe-Grabengebiet gemäß dieser Methode und diesem Prinzip stellte sich heraus, dass die meisten Dinosaurier, die die Spuren hinterließen, gingen, woraus man schließen kann, dass sich diese Dinosaurier, die die Spuren hinterließen, in einem Lebensraum befanden.

Drei Spuren von Sauropodendinosauriern (a, b, c). Säule a ist möglicherweise die zweitgrößte Sauropodenspur in China und befindet sich im Nord-Qingquan-Tempel von Tancheng.

(Bildquelle: Journal of Palaeogeography)

3. Warum sind Dinosaurierfußabdrücke entlang der Yishu-Verwerfungszone verteilt?

Warum sind dann so viele Fossilien von Dinosaurier-Fußabdrücken entlang der Yishu-Verwerfungszone verteilt? Geologische Daten zeigen, dass das Grundgebirge der Yishu-Verwerfungszone seit der späten Unterkreide stark gedehnt und verworfen wurde, wodurch ein von Hügeln umgebener See entstand. Der See hatte zu seiner Zeit seine größte Fläche. Das Gebiet entlang der Verwerfungszone ist ein langes Seeufer , umgeben von offenen Seeebenen mit üppiger Vegetation und einem geeigneten Klima, das einer Vielzahl von Lebewesen, darunter auch Dinosauriern, ein Zuhause bietet. Die Entdeckung einer großen Zahl von Dinosaurier-Fußabdrücken bestätigt auch, dass das Ökosystem entlang der Yishu-Verwerfungszone in der späten Unterkreide hervorragend und besonders geeignet für das Überleben von Dinosauriern war, was zur Verbreitung zahlreicher fossiler Fundstätten von Dinosaurier-Fußabdrücken entlang der Yishu-Verwerfungszone führte.

(Bildquelle: Journal of Palaeogeography)

Zahlreiche Fundstätten fossiler Fußabdrücke aus der Unterkreide in Shandong bieten Bedingungen und wichtige neue Materialien für die Erforschung der Überlebensentwicklung, Paläoökologie und Paläoumwelt der Dinosaurierfauna der Unterkreide in Ostchina. In der Kreidezeit breitete sich die Dinosaurierfauna allmählich aus und war auch für die Entstehung und Ausbreitung der modernen Fauna von großer Bedeutung.

In den letzten Jahren haben Wissenschaftler umfangreiche Forschungen zur terrestrischen Biota der Kreidezeit in Ostasien durchgeführt, insbesondere zur Jehol-Biota der frühen Kreidezeit. Die Fossilien von haarigen Dinosauriern, Säugetieren, Flugsauriern, primitiven Vögeln, Fischen, Insekten und frühen Angiospermen, die in der Jehol-Biota der frühen Kreidezeit entdeckt wurden, basieren alle auf physischen Fossilien wie Knochen, während die entsprechenden Fußabdruckfossilien relativ selten sind. Beispielsweise wurden in der Yixian-Formation im Norden von Hebei und im Westen von Liaoning nur zwei Fälle gefunden. Im Gegensatz dazu gibt es in der Provinz Shandong im Osten Chinas relativ wenige Skelettfossilien von Dinosauriern aus der Unterkreide. Lediglich eine kleine Zahl von Psittacosaurus wurde gefunden, dafür gibt es zahlreiche Fußabdrücke von Dinosauriern, Flugsauriern und Vögeln, die hauptsächlich in zwei Schichten gefunden wurden, nämlich in der unteren Laiyang-Gruppe und der oberen Dasheng-Gruppe der Unterkreide. Die große Zahl der in Shandong erhaltenen Dinosaurierknochen- und Eierfossilien konzentriert sich größtenteils auf die Oberkreidezeit, während der Fund von Dinosaurierfußabdrücken aus der Unterkreidezeit den Mangel an Knochenfossilien ausgleicht.