Bonenburg挖掘小記

在二疊至三疊時期，中西歐地區為一大型沉積盆地（圖一），稱為日耳曼盆地（德：Germanisches Becken；英：Germanic Basin），範圍從英格蘭西部延伸到波蘭東部，這也是為何波蘭東南方的Opole出產許多二疊紀的兩棲類的化石，在英格蘭東部甚至可找到更完整的地層剖面。 時間進到三疊紀，在三疊紀從251Mya到199.6Mya近5200萬年間，德國多數區域（除南德Baden-Württemberg與Bayern兩邦南側外）屬日耳曼盆地的沉積範圍，根據岩性來劃分的話，基本上德國在三疊紀的地層由下往上可區分為Bundsandstein、Muschelkalk、Keuper三個岩石群（如圖二），也因為區分為三個重疊的岩群，才有了三疊紀的這個命名("Muschelkalk (geology)", Britannica Online Encyclopedia, October 2010)。

圖一：約250Mya的日耳曼盆地範圍。

圖二：中西歐地區（德國為基準）的時間地層、岩性地層分層。德國的三疊紀弟層主要分為三個岩性地層群，由下至上為Buntsandstein、Muschelkalk、Keuper，其上下界並不與時間地層重合，岩性地層的名稱反映了野外觀察的岩性，Buntsandstein意即多彩的砂岩；Muschelkalk意即含貝殼的石灰岩；Keuper是一個地名。

Bundsandstein（英：Bunter sandstone）顧名思義為多彩的砂岩，由砂岩組成，覆蓋於二疊紀的Zechstein（英：mine stone/tough stone，多為內海蒸發岩）之上，時間地層包含了一點點長興階(Changhsingian)、Induan、Olenekian以及一些Anisian（如圖二）。在二疊紀晚期的乾燥氣候與內海沉積環境後，因二疊紀末期古特提斯洋向南藉由波蘭西南方連接起來，使得海水間歇性地進到日耳曼盆地地區，造成大量碎屑性的沉積物。也因為持續的乾燥氣候，因此Buntsandstein為典型的陸相紅層、碎屑岩帶一點黏土。直到Anisian時期，因為全球海水面的上升，使得日耳曼盆地形成一個熱帶性海洋，停止了Buntsandstein的沉積，而開始形成下一套岩序－Muschelkalk。

Muschelkalk顧名思義為帶貝殼的石灰岩層，主要由石灰岩或白雲岩組成，可達100公尺厚。時間地層包含了Anisian上部與Ladinian下部。這個岩層名字是由德國地質學家Georg Christian Füchsel命名的，此套岩層主要為一大型內海，但有間歇性的開放大洋海水由東南方注入。在德國，Muschelkalk被分為三個亞群：上部、中部、與下部。然而在荷蘭，因為一直位於較淺海環境，只被分為一個層。 下部(6)，主要為石灰岩與泥灰岩：Jena Formation, Rüdersdorf Formation, Udelfangen Formation, Freudenstadt Formation and Eschenbach Formation。

中部(3)，主要為蒸發岩：Karlstadt Formation, Heilbronn Formation and Diemel Formation。

上部(6)，主要為帶貝殼的石灰岩與泥灰岩：Trochitenkalk, Meißner Formation, Irrel Formation, Gilsdorf Formation and Warburg Formation.

Keuper是三疊紀最後一個岩性地層，不太有化石，主要由白雲岩、蒸發岩組成。在德國，Keuper可分成三個群，分別為上部（Upper Keuper）、中部（Hauptkeuper/Gipskeuper）與下部（Kohlenkeuper/Unterkeuper/Kettenkohle）。Keuper也是三疊系地層中沉積時間最長的一套，從Ladinium上部、Karnium、Norium一直到Rhaetian下部（如圖二），因全球海進開始沉積侏儸系的第一套地層－Lias，Lias是侏儸系三個分層的最下部，在德國被稱為Schwarzer Jura（黑侏儸），多為較深海的石灰岩、黏土與泥灰岩，也因此岩色較黑，但風化後會形成黃色的沉積碎屑。最簡單的方式就是用菊石（Psiloceras）來尋找侏儸系的起點，與三疊紀的菊石最大不同處在於紋脊（三疊紀前的有脊，爾後沒有），由於在Tr-J界線的大滅絕使除了Psiloceras其他的菊石都滅亡了，所以侏儸紀與白堊紀的菊石都是由Psiloceras演化而來。 在德國，侏儸系地層可被分為三群，由下往上為Schwarzer Jura (黑侏儸)、Brauner Jura (褐侏儸)，Weißer Jura (白侏儸)。也真的很顧名思義，都是用岩石的顏色下去分的。不過侏儸紀這個名字是在瑞士的Jura山脈命名的，跟德國的關係就不大了。

這次野外地點位於德國北萊茵－西發利亞邦（NRW：Nordrhein-Westfalen）最西邊的Bonenburg，其實是一個非常小的城鎮，人口大概僅有1100多人，本來鎮中有個火車站，但後來廢站了，因此要前往Bonenburg僅能由其東南邊的Scherfede火車站搭公車過去。野外地點位於Bonenburg鎮中心的西北邊，即穿過鐵路再沿Berlinggastrasse向北走，挖掘地點就在過了高速公路L828陸橋後左側（如圖三）。我們此次野外主要目的是在三疊系上部的幾個化石密集層（圖四），富含鯊魚牙齒、兩棲類骨頭，蛇頸龍或魚龍骨頭。因為主要是碎屑性沉積，搬運過程影響顯著，所以很難找到完整的化石，基本上都是單獨的骨頭或是椎體。圖五標示了侏儸紀起始的海進線，同時也是菊石種Psiloceras的出現起始線。

圖三：Bonenburg挖掘地地圖。

圖四：Bonenburg開挖剖面地層分界。黃色箭頭表示時間地層，下部為Rhaetian，上部為Hettagium。黑色箭頭為岩性地層，上部為Lias，下部為Keuper岩層的上部。事實上，岩性地層的界面不等於時間地層界面，根據菊石Psiloceras的出現，也就是黃色虛線位置，才正式進入侏儸系地層。也就是說Lias地層早在三疊紀就開始沉積了。

Bonenburg地區後來受到張裂活動影響，使得該區地質破碎，形成許多地塹，地塹相連的情況就類似骨牌結構，因此可看到各時期的地層出露。圖一的Bonenburg再往西北方走（圖六），可看到更老地層的出露（如Muschelkalk與Buntsandstein）。 基本上這個地區很適合進行學生型的野外，因為可以觀察到連續地層沉積且特徵明顯。化石產量豐富也是一個很吸引人的特點（如圖八-圖十）。

圖五：黃色虛線標示了侏儸系的界線，也是菊石種Psiloceras出現的起始線，圖中可見到兩條明顯的紅層，指示了侏儸紀開始的海進線。

圖六：圖左方有一開闊的露頭，主要出露Muschelkalk與Bundsandstein。

圖七：西北方開闊露頭。

圖八：在Bonenburg找到的水生爬行動物Pistosaur的椎體化石。

圖九：上方可能是魚棘，下方可能為兩棲類的骨骼。

圖十：工作現場。