地狱溪层

<image>

<image>

地狱溪层（Hell Creek Formation），或译海尔河组，是贯穿美国、加拿大和墨西哥，年代跨度为大部分白垩纪晚期及小部分古新世早期的地层。其命名来自于美国中北部的蒙大拿州乔丹，因附近盛产化石的“地狱溪（Hell Creek）”而得名。因其和西部内陆海道的位置相重合，在该地层中发现了目前地球上数量最多的化石。该底层以盛产白垩纪的古生物化石而闻名世界，其中恐龙化石有暴龙、三角龙、甲龙、埃德蒙顿龙、黄昏鸟等，其余化石有沧龙、无齿翼龙、菊石、剑射鱼、白垩尖吻鲨等。

地狱溪层分布于美国蒙大拿州、北达科他州、南达科他州以及怀俄明州的部分区域。在蒙大拿，地狱溪层覆盖了狐狸丘层，而庞贝石柱遗址位于地狱溪层的一小处偏僻区域。美国国家公园管理局于1966年将其化石区列为国家自然地标。世界最大的地狱溪化石收藏现存放并展示于蒙大拿州博兹曼市的洛矶山博物馆。化石的展示是1998年，由蒙大拿州立大学、华盛顿大学、加利福尼亚大学柏克莱分校、北达科他大学以及北卡罗莱纳大学共同组成的地狱溪计划所产生的结果。

地狱溪层在起伏的河道和三角洲以及当地极其罕见的泥炭沼泽沉积物沿着低洼的东部大陆边缘，面向晚白垩世西部内陆海道，由一系列淡水和微咸粘土质的水、泥岩和砂岩，沉积于马斯特里赫特阶和达宁阶时期（分别是白垩纪末期和古近纪初期）。该地的气候是温和的，鳄目的存在表明这里是副热带气候，且无长期的年度寒流。著名且富含铱的白垩纪－古近纪界线（K-Pg界线）将中生代与新生代分开，作为不连续但明显的薄标记层出现在地层上方，偶尔出现在地层内部，而边界附近则是覆盖在上的联合堡层。

## 描述

地狱溪层是一个位于美国蒙大拿州乔丹附近的一个组，该组是北美洲一个被研究的十分透彻的地层，其年代跨度为大部分白垩纪晚期及一小部分古新世早期的地层。该地层分布于美国蒙大拿州、北达科他州、南达科他州以及怀俄明州的部分区域。在蒙大拿，地狱溪层覆盖了狐狸丘层。

1966年，地狱溪化石区被美国国家公园管理局列为国家自然地标。

## 地质

<image>

在蒙大拿州的地狱溪层覆盖于狐狸丘层之上，而位于联合堡层之下，地狱溪－联合堡界线包含了附近稍微上面一点的白垩纪－古近纪界线（K-Pg界线），其界定了白垩纪的终点，年代测定为6600 ± 7万年。地狱溪层厚度约为90m，据估计，可能沉积了约200万年。在界线下好几米处，都有发现地狱溪动物群特征的物种。北达科他州的塔尼斯遗址拥有被提议作为希克苏鲁伯陨石撞击影响的证据，该证据是一个在撞击后几小时内堆积而成的一种由化石遗骸和玻璃陨无序的混合物。

白垩纪－古近纪界线座落在上地狱溪及联合堡层路德洛段的接触面，然而在某些地区(如：北达科他州)，界线却深入路德洛段地层中，且地狱溪层的某些部分高于边界线达3m，这表明了地狱溪层的某些部分超越了边界线，而进入了新生代的地层。

## 古生物

<image>

在地狱溪层中发现了包括恐龙在内的大量动物遗骸。由于地狱溪层位于拉腊米迪亚的东海岸与西部内陆海道的交汇处，因此保存了许多海洋与陆地生物的化石。脊椎动物包含有恐龙、翼龙、鳄鱼、离龙目、蜥蜴、蛇、海龟、青蛙和蝾螈等。鱼类和哺乳动物的遗骸也在层中被发现。该地层还聚集来大量的无脊椎动物（如菊石）、植物、哺乳动物、鱼类、爬行动物（如奥巴马齿蜥）、海生爬行动物（包含沧龙科、蛇颈龙科、海龟）及两生类。地狱溪层著名的恐龙除了暴龙及三角龙之外，还有似鸟龙科、近颌龙科、多种小型兽脚类、厚头龙亚目、甲龙亚目。另外也有发现鳄形超目及有鳞目成员。一些鸟类、哺乳动物及翼龙也被发现于该地层。一些鲨鱼和𫚉鱼的牙齿也在地狱溪的河床上被找到，说明有些物种对淡水的耐受度从那时就有。兰斯阶，命名自兰斯层，的生物在系统发育学上要比坎帕阶的北美物种更接近东亚及加拿大/阿拉斯加的动物相。地狱溪层也找到了一些被琥珀包裹住的昆虫。

## 沉积环境

<image>

地狱溪层在起伏的河道和三角洲以及当地极其罕见的泥炭沼泽沉积物沿着低洼的东部大陆边缘，面向晚白垩世西部内陆海道，由一系列淡水和微咸水粘土、泥岩和砂岩，沉积于马斯特里赫特阶和达宁阶时期（分别是白垩纪末期和古近纪初期）。由在蒙大拿佩克堡地区裸露部分的特征来看，地狱溪层被认为是一个地势平坦，拥有森林的泛滥平原，该地层较接近副热带气候，并拥有多种植被覆盖，从被子植物树木到像落羽杉、银杏等松柏门植物以及蕨类均可在该层中找到。地狱溪层是由溪流堆积成的，并位于西部内陆海道边缘的海岸平原上。由于该地层有发现鳄鱼，故推断此地当时是副热带气候，应该没有寒季且有很大的降雨量。

地狱溪层、兰斯层、史考勒层代表了西部内陆海道西岸不同的区段。沼泽形低地是当时恐龙等很多动物的栖息地。宽广的海岸平原从海道向西延伸至刚形成的洛矶山脉。这些地层由大量的沙岩和泥岩组成，是基于当时的泛滥平原、河流、三角洲、沼泽、河口湾及海岸平原等环境因素所导致的。其中地狱溪层是这些史前生态环境中被研究的最多的。当时这个区域拥有温暖潮湿的气候，因为潮湿的气候，森林及沼泽的植被非常多样化，沼泽中包含被子植物、针叶树、棕榈及蕨类，森林则有针叶树、林冠、下层植被、梣树、橡树及灌木。在南达科他州西北角，湿地的黑色层地带冲积形成丰富的煤，泛滥平原积聚明亮的带状泥沙层。而在挖掘点好几处都发现丰富的树叶化石，表明这个区域很可能曾经被小型树木大量覆盖。

## 化石内容

### 恐龙

<image>

在古生物学的领域中，古生物的数量一直是难以分析的。下列估计是地狱溪层中最常见的八种恐龙家族成员。

- 角龙科 61%
- 鸭嘴龙科 23%
- 似鸟龙科 5%
- 暴龙科 4%
- 棱齿龙科 3%
- 驰龙科 2%
- 厚头龙科 1%
- 伤齿龙科 1% (只有牙齿部分)

在地狱溪计划中，表层被分成三段：下段、中段、上段。上段和下段是the PLoS One报告中着重描述的部分，而在每个部分当中，均有发现大量的暴龙、三角龙及埃德蒙顿龙遗骸。其中三角龙是当中最普遍的，比较意外的是，暴龙的数量跟埃德蒙顿龙的数量相当，甚至在多一些。在上地狱溪段中，包含了22只三角龙、5只暴龙及5只埃德蒙顿龙。

奇异龙、似鸟龙、厚头龙和甲龙也包含在分类中，但数量相对较少，其他恐龙像圆头龙、丹佛龙、牛角龙、似鸵龙、冥河盗龙、达科他盗龙、梳齿龙、里约龙、近爪牙龙、安祖龙、细喙龙及伤齿龙(也可能是梳齿龙)，也被算入少数恐龙而不被计入分类中。

过去10年在地狱溪计划期间进行的化石收藏从改进的属级收集模式和健全的数据资料产生了新的资讯，这些数据揭示了出乎意料的恐龙相对丰富多元，以及过去认为罕见的个体发生学的年龄级距。研究发现了比以往更高的暴龙占比。在上层3所发现的暴龙数量和埃德蒙顿龙一样，而在下层3中，暴龙的数两在主要恐龙动物群中的占比仅次于三角龙，埃德蒙顿龙在其之后。这项数据惊人的包含了：1.在Apex砂岩及Jen-Rex淤砂发现的两个腿部沉积物(MOR loc. HC-530 and HC-312)。2.地层2/3的部分反应和上段3及下段3的纪录一样的情形，即只有发现恐龙的骨骼。

三角龙是地层中最普遍的恐龙，约占40%，远超其他恐龙，其次是暴龙，约占24%，埃德蒙顿龙第三，约占20%，奇异龙8%、似鸟龙5%，厚头龙及甲龙只有1%，占比相对较少。

地狱溪层恐龙的足迹化石非常稀少，直至2017年，只有发现一个可能是暴龙留下的足迹，发现于2007年并于隔年描述。

#### 近鸟类

过去发现的许多牙齿化石被归类属于多种驰龙科及伤齿龙科成员，包括驰龙、蜥鸟盗龙及伤齿龙，而他们被认为只存在于更古老的层中，然而在2013年伊凡等人的研究中，得出的结论为几乎没有证据表明在地狱溪-兰斯层中有超过一种的驰龙科成员，这使得冥河盗龙在地狱溪的分类失效，这一论点在2015年狄帕玛等人所描述的大型新种驰龙科成员达科他盗龙出土之下被推翻了。伤齿龙科等虚骨龙类恐龙的牙齿化石普遍存在于地狱溪层中，较知名的包括近爪牙龙、梳齿龙及里约龙。

### 植物相

<image>

地狱溪层是一个低地泛滥平原，当时的海平面尚未下降，在这片湿地上有高密度的疏林、樟科、桑科、水青冈、木兰科及棕榈科生长。蕨类及苔藓则是其下层植被。地狱溪层上层古新世早期部分的植被包含蕨类阴地蕨、狗脊、紫萁、单核蕨、蚊子蕨，松柏门黎明红杉，单子叶植物 Limnobiophyllum(浮萍亚科亲戚)，以及双子叶植物连香树科及悬铃木。被子植物包含了多种的叶子、种子、花瓣及其他结构。就数量上来说，被子植物是当时最多样化且最优势的植物相，占了90%，然而，常绿植物中还包括了松柏、银杏、落羽松及苏铁等裸子植物。被子植物包含了多种以灭绝的树。现今的地狱溪植物群是常绿植物及落叶植物混合的阔叶林，看似和当时相差无几，但仔细观察会发现现今的植被群和当时还是有明显差异的，最显著的例子就是今天的蒙大拿，当时有棕榈表明当时该地的气候要比现在温暖。

<image>

科克·强森称地狱溪层并无草、橡木、枫或柳。蕨类也不常见，然而，在白垩纪－古近纪界线上2公分，丰富的蕨类孢子显著增加。蕨类孢子的增加又被称为"蕨类尖峰"(这意味着，如果绘制出作为地层位置函数的孢子丰富度，该图将显示撞击沉降层正上方的尖峰)。强森还发现，许多地狱溪层的被子植物物种现已灭绝，他相信在蒙大拿及北达科他当时的陆生植物大约80%都在白垩纪-古近纪灭绝事件中消失。

相较于南北达科他州丰富的植物化石，蒙大拿发现的植物化石收藏较少。在蒙大拿州的布朗巴特，一个叫修梅克的人收藏了一些种类的该层植物化石，但大部分的植物都收藏于南北达科他州。在耶鲁大学皮博迪自然史博物馆(Peabody Museum of Natural History或Yale-Peabody Museum)的馆藏中，二名法属名字尾有"TYPE"的，代表是正模标本。"YPM"是皮博迪自然史博物馆馆藏标本的前缀代码。

总览 (强森, 1997):

190种植物型态，包括:

- 1种苔类植物门(苔藓及叶苔)
- 6种羊齿植物 (并系群:现包括木贼，石松及蕨类)
- 9种松柏
- 2种银杏(不普遍)
- 172种被子植物(90%的物种被发现并收藏)

<image>

- 蕨类

<image>

- 苏铁

<image>

- 银杏 (不普遍)

<image>

- 多种被子植物

<image>

- 智利南洋杉树叶

<image>

- 棕榈表示古气候更热

<image>

- 红杉

<image>

- 月桂

<image>

- 连香树

<image>

- 木兰 (普遍)

地狱溪层的植物:

- 多种蕨类及苏铁
- 木贼 (木贼科)

裸子植物

- Platyspiroxylon (柏科)
- 罗汉松 (罗汉松科)
- Elatocladus (杉科)
- Sequoiaxylon (杉科)
- Taxodioxylon (杉科)
- 南洋杉 (南洋杉科)
- Cheirolepidiaceae此类群中生代时期非常繁盛，现均已灭绝

银杏

- 拜拉属
- Ginkgo adiantoides

被子植物

- 桂木 (桑科)
- 小檗属家族 (小檗科)
- 连香树 (连香树科)
- Dombeyopsis (梧桐亚科)
- 樟树家族 (樟科)
- 木兰 (木兰科)
- 棕榈 (棕榈科)
- 悬铃木家族包括现今的美桐(悬铃木科)

## 参考文献

### Bibliography

General

Geology

- 10.1073/pnas.1817407116 2019PNAS..116.8190D
- 10.1007/s00114-013-1107-5 2013NW....100.1041E
- 10.1016/j.epsl.2011.03.008 2011E&PSL.305..328H

Paleontology

- 10.1111/j.1475-4983.2008.00791.x
- 10.2110/palo.2008.p08-030r 2008Palai..23..645M
- 10.1671/0272-4634(2006)26192:aapcvf2.0.co;2

## 外部链接

- Cretaceous Hell Creek Faunal Facies provides a faunal list
- Phillip Bigelow, "Hell Creek life: Fossil Flora & Fauna, a Paleoecosystem"
- Paleobiology Database: MPM locality 3850 (Hell Creek Formation): Maastrichtian, Montana

## 基本资料

- 类型：组
- 年龄：白垩纪晚期-古近纪早期 (马斯特里赫特阶至达宁阶)“兰斯动物群”, 67
- prilithology：粘土岩、泥岩
- otherlithology：砂岩、粉砂岩, 砾岩、琥珀
- 词源：蒙大拿州乔丹的地狱溪
- 命名：巴纳姆·布朗
- year_ts：1907
- 美国：蒙大拿州、北达科他州、南达科他州、怀俄明州
- 座标：46.9°N 101.5°W
- paleocoordinates：52.6°N 74.4°W
- unitof：蒙大拿群
- subunits：拜恩段（Breien Member）、小河狸溪段（Little Beaver Creek Member）、中砂岩段（Middle Sandstone Member）、美丽孤山段（Pretty Butte Member）
- underlies：联合堡层
- overlies：狐狸丘层
- 厚度：50-
- extent：威利斯顿盆地