曾經稱霸地球的恐龍永遠是人們好奇的焦點之一，但它們早已滅絕6600萬年，要了解到它們並不容易。不過地質學家們就好像偵探一樣，會從每一塊恐龍化石中抽絲剝繭，偵破「迷案」。
其中恐龍的形態、食性、繁殖方式等，可以直接藉助恐龍骨骼化石來進行研究，但是對恐龍生活在哪裡，生活環境是怎樣的，是群居還是獨行等資訊卻很難從恐龍骨骼化石中直接得到。
這時候，關鍵證據就不是恐龍的骨骼化石了，而是某些一般人認為不起眼的東西——比如恐龍化石賦存的岩層、恐龍蛋化石、糞便化石以及足跡化石。
恐龍骨骼化石是所有博物館中的焦點，它們能幫我們直接了解恐龍的身體結構，但它們並不是全部，要恢復恐龍的生活環境，還需要更多材料。圖片來源：wikipedia
恐龍足跡都印在了哪裡？
要探究上述內容，咱們得去一個地方——山東諸城。山東諸城是中國著名的恐龍化石產出地，近年來科學家們在此發現了鴨嘴龍、並在北美地區以外首次發現了大型角龍——諸城中國角龍、甲龍、虛骨龍，以及亞洲最大暴龍之一——巨型諸城暴龍等大量的恐龍化石。除了這些恐龍化石之外，諸城還發現了大規模的恐龍足跡化石。
諸城是中國重要的恐龍化石產出地，圖為恐龍澗恐龍化石長廊中的恐龍化石
圖片來源：作者提供
這些足跡化石主要保存在張祝河灣、棠棣戈莊地區和南部皇龍溝地區這3個區域。足跡化石保存了恐龍在日常生活中的精彩一瞬，提供了有關恐龍的類型、大小、數量、行走方向和速度及生活環境等方面的資訊，而恐龍骨骼化石則反映了其死亡後的埋藏環境。
其中皇龍溝的恐龍足跡化石是世界上規模最大且最著名的，它位於諸城南部皇華鎮大山社區。這裡已探明面積約5000㎡，發現了不同類型的獸腳類、蜥腳類恐龍足跡11000多個，它們生活的時代為1億多年前的早白堊世中期，被專家認定為世所罕見的地質奇觀。
這裡的恐龍足跡密集區位於一處50°陡坡上，整個斜坡由堅硬的岩層構成，在近5000㎡的範圍內，11000多個形態各異、大小不一、深淺不同的各種恐龍足跡密密麻麻排列在同一岩層的層面上，賦存於黃綠色的細砂岩中，與泥裂、波痕相伴生。
泥裂指的是乾旱季節，岸邊的溼泥被爆晒後變乾裂開的痕跡，它們會被保存進岩石中；波痕也是如此，河底、湖底、海底以及岸邊的泥沙會因為水的波動而留下波痕，它們同樣也會被保存到岩石中。
皇龍溝恐龍足跡化石全貌
圖片來源：作者提供
這些足跡保存得非常完好，每個恐龍化石的腳趾、腳板、腳跟都清晰明瞭，如同人踩在柔軟的泥土上留下的腳印一樣自然、逼真。
恐龍足跡來自大型獸腳類、次大型獸腳類、小型獸腳類（似蹺腳龍）、蜥腳類等多種恐龍，其中以小型獸腳類為主，在這些恐龍化石足跡之間，偶爾還能見到龜鱉類游泳的痕跡。
皇龍溝足跡化石（大圓坑是蜥腳類足跡，成行的是小型獸腳類足跡）
圖片來源：作者提供
棠棣戈莊和張祝河灣恐龍足跡化石點皆位於諸城市北部，距今約1億年，兩地距離1公里。
棠棣戈莊恐龍足跡點規模相對較小，具有重要科學意義的都在同一個岩層上，在這裡科考人員發現了28個蜥腳類恐龍足跡組成的恐龍拐彎足跡，後足平均長度約為30釐米，整道行跡呈半圓形分佈，恰好保存了恐龍轉向的全過程，是目前世界上首次發現的恐龍180°轉向的行跡。
這些足跡集中在傾角約為45°的同一層面上，賦存於紫紅色細砂岩中，與泥裂、交錯層理、雨痕相伴生。
棠棣戈莊恐龍足跡化石
圖片來源：作者提供
張祝河灣恐龍足跡化石點位於石橋子鎮張祝河灣村東河東岸，由4個蜥腳類與1個古鳥類足跡組成，其中，古鳥類足跡尤為珍貴，足跡集中分佈在同一個角度接近水平的地層層面上。
張祝河灣恐龍足跡化石
圖片來源：作者提供
如何推理出恐龍們的生活環境？
以上這些描述看起來有點枯燥，但是就如同偵探能通過案發現場破案一樣，地質學家們能從這些岩層和化石的資訊中推斷出恐龍當時生活的環境——乾旱-半乾旱的湖畔。
這種判斷自然不是隨意做出的，下面我們就順著地質學家的思路一點點抽絲剝繭地分析：
1、細砂岩產自江河湖海等水體周邊。
細砂岩，顧名思義，是很早以前由細膩的砂子固結脫水後形成的岩石。正如我們今天看到的沙灘大多都出現在海、湖、河等附近一樣，地質時期的細砂也都出現在這些地方。
另外，細砂岩岩層上的波痕也能證實這是水邊的沙灘。再結合當地已有的地質圖件等資料分析，便可以進一步斷定這裡是湖畔而不是河流或海邊。
砂岩由砂子構成，當年其形成環境一如現代的沙灘
圖片來源：wikipedia
2、恐龍曾生活在湖畔。
諸城3處化石點的足跡均賦存於細砂岩中，與水平層理及雨痕、泥裂相伴而生，這表明3處地點的恐龍都是行走在湖岸的灘地上時才留下足跡。
大量恐龍足跡和鳥類足跡的出現，也證明了這3處地點在早白堊世時期曾經有水體存在，恐龍和鳥類把這裡的湖泊當做水源，定期前來飲水。
而且，這裡應該是它們長期、固定的活動場所，畢竟保存化石的條件非常苛刻，不是所有足跡都能留下變成化石的，只有足夠頻繁，數量足夠多，才能增加變成化石的概率。
3、湖泊南深北淺。
皇龍溝地層中的泥裂（在乾旱季節，淺水區往往首先乾涸，水底沉積物暴露出來形成泥裂）主要集中在北部，波痕主要發育在南部/西南部，表明湖盆深水區應該位於南部/西南部，而北部/東北部為湖岸。
皇龍溝足跡層面上的波痕
圖片來源：作者提供
4、這裡曾經是乾旱-半乾旱環境。
要讓如此多的恐龍足跡保留下來非常難得，首先自然要求湖岸的沙灘足夠細膩，且溼度、黏度、顆粒度都剛好適中才能留下完好而精美的足跡。而且，即便是沙灘條件滿足了，還要滿足特定的環境條件才行。
恐龍足跡形成以後，如果馬上下大雨或者因漲水被淹沒，尚未乾燥的足跡很快就會在水中消融。因此，足跡在潮溼的地面上形成後還需要一定時間的乾燥，待保存足跡的地表乾燥硬化後，再被後來的沉積物掩埋，才容易形成化石。
因此，在乾旱地區的湖濱、海濱、河濱等沉積環境中保存足跡的可能性就大一些。
5、泥裂本身就反應了一種乾旱-半乾旱環境。
砂岩中的泥裂也是一種指示氣候環境的標誌。泥裂，又稱乾裂或龜裂，在海、湖、河等岸邊或低窪處短暫積水區普遍存在，有農村生活經驗的人也能經常見到這種現象。
這是由於水下沉積的細粒沉積物 ( 黏土質、粉砂質或泥質) 或地表細粒沉積物浸水後又出露於水面之上，再加上氣候乾燥，水分快速蒸發，沉積物脫水收縮而造成的。
現代環境下的泥裂
圖片來源：Jonathan Wilkins
雖然現代環境中泥裂很常見，但是在地質時期泥裂形成後易受風化剝蝕作用影響，在地表很難保存下來，一般認為地質時期泥裂的出現指示乾旱或乾溼交替環境。
因為地質時期的乾裂形成於乾旱—半乾旱區短期積水的低窪區，短期降水使低窪區積水，由於蒸發量大，水分很快蒸發，易形成泥裂。此環境下形成的泥裂長期處於水面之上，後期水淹時間短，保存時間較長。
根據諸城白堊系地層中大量的恐龍足跡化石出現在泥裂構造面上，可以推斷恐龍生活在湖濱環境，曾發生間歇性乾旱。
6、蜥腳類足跡多出現於半乾旱的環境中。
從世界範圍來看，蜥腳類足跡也總是常見於半乾旱的內陸盆地環境或低緯度乾旱地區的海岸沉積中，在潮溼氣候環境中少有發現。諸城的3處化石點都發現了蜥腳類足跡，說明當時的諸城已然乾旱。暴露在空氣中的沉積物由於蒸發脫水收縮而出現泥裂。
7、這裡的乾旱隨著時間推移而加劇。
皇龍溝恐龍足跡化石群賦存於早白堊世中期萊陽群龍旺莊組砂岩中，通過大比例尺實測剖面沉積相分析顯示，這裡隨著時間推移，由淺湖環境逐漸演變為濱湖環境，水體逐漸變淺，氣候乾旱。
足跡層面上泥裂多以薄層夾於中層砂岩之中，表明洪水氾濫使泥灘積水，短期內洪水退去，泥灘長時間暴露，由於蒸發量大，水分很快蒸發，形成泥裂，其氣候環境應該為季節性的半乾旱—乾旱氣候。
與足跡層泥裂相比，後來形成的層位泥裂大小和範圍明顯擴大說明氣候乾旱程度在加劇。
Ｈ- 皇龍溝足跡層後來形成層位上的泥裂;Ｉ-足跡層泥裂
圖片來源：古地理學報
以上的推理過程僅僅是地質學研究中的一個小例子。過去數百年來，地質學家們一直在做著這種類似超時空偵探的工作，這些研究不斷豐富了我們對地球歷史的認知。
如今隨便找一本科普書都能向我們頭頭是道地講述地球46億年來波瀾壯闊的演化歷史，但其實每一個故事背後，都有這麼一段看似微小，實則有趣的推理過程。
參考文獻：
[1]邢立達,傑瑞德D.哈里斯,王克柏,等.2010c.山東諸城盆地下白堊統萊陽群的非鳥恐龍與鳥足跡化石組合[J].地質通報,29(8):1105-1112.
[2]柳永清，曠紅偉，彭楠，等. 2011. 山東膠萊盆地白堊紀恐龍足跡與骨骼化石埋藏沉積相與古地理環境 [J]. 地學前緣，18（4）：9-24.
[3]王寶紅,柳永清,曠紅偉,王克柏,陳樹清,張豔霞,彭楠,許歡,陳軍,瀏海,徐加林,汪明偉.山東諸城棠棣戈莊早白堊世晚期恐龍足跡化石新發現及其意義[J].古地理學報,2013,15(04):454-466.
[4]許歡,柳永清,曠紅偉,王克柏,陳樹清,張豔霞,彭楠,陳軍,汪明偉,王寶紅.山東諸城早白堊世中期超大規模恐龍足跡群及其古地理與古生態[J].古地理學報,2013,15(04):467-488.