記香港菊石屬的一新種:

香港赤門海峽形成層中的兩種菊石
香港菊石與光復香港菊石形態初探

 獻給研究香港菊石的先驅,也向艱難中的香港人致敬!

  征雲 和 翱鵰

  延陵科學綜合室 格物研究組
  Email address:  hongkongites@gmail.com

英文版本

摘 要

本文透過一系列發現港產侏羅紀年代的香港菊石化石標本對香港菊石(Hongkongites) 屬的重新建立以及較詳細描述香港菊石(Hongkongites hongkongensis Grabau, 1923) 特徵和本屬縫合線的構思; 同時也發表一個同屬物種的新品種: 光復香港菊石 ( Hongkongites liberalis Ng et al., 2020, sp. nov.)。

關鍵詞

香港菊石(Hongkongites hongkongensis Grabau, 1923)、光復香港菊石, 新種 ( Hongkongites liberalis Ng et al., 2020, sp. nov.)、香港菊石屬(Hongkongites)、施氏菊石科 (Schlotheimiidae)、泥涌、鳳凰笏、八角山沿岸、赤門海峽形成層(Tolo Channel Formation, Jc)、侏羅紀早期(196.5至189.6百萬年前)^[1]。

產地的地質特徵

赤門海峽形成層的分布範圍^[2,3,4]

赤門海峽形成層的地貌 (1. 泥涌, 2.馬屎洲, 3.深涌, 4.地名不詳,  5.鳳凰笏,  6.八角山沿岸),  7. 元朗大棠(未勘查)

赤門海峽形成層出現於赤門海峽的北部, 主要分布於深涌、泥涌、馬屎洲和鳳凰笏一帶的沿岸, 平均海拔在5米以下, 為一系列由灰白色粉砂岩、赤紅色泥岩和富含鐵質的砂岩、鐵結核等地質遺存, 年代為侏羅紀早期(距今約196.5至189.6百萬年前)[1]。 除了表面被海水侵蝕圓潤的HKF-001出現於泥涌的海岸岩石夾縫中外, 同樣的化石沒有在該地再有發現, 由於頻繁的人為干擾, 泥涌已經成為公眾的休憩場所。其他產地的香港菊石一般分布於泥岩中, 以單個、雙個或多個群集式出現, 絕大多數樣本不完整而且保存不佳。鳳凰笏至八角山沿岸主要以香港最古老的黃竹角咀形成層 (Db, 距今約 4億 1700萬年至3億5400萬年前的泥盤紀沉積岩)地層為主體, 其露出的赤門海峽形成層泥岩皆有香港菊石的發現紀錄。但是馬屎洲的赤門海峽形成層地域(絕大數屬大埔海形成層)和深涌至今未有發現。

香港菊石屬性 (Hongkongites) 的重新探究

Hongkongites 標本顯示兩側每一粗 肋在穹圓形腹部中央上停止生長而形成與殼面同高度的空白帶(Pg, 右圖為印痕模型, 尺度 = 5mm, HKF-001A)

有關Sulciferites hongkongensis Y. G. Wang et P. L. Smith, 1986 (中文名: 香港腹槽菊石[7] ) "腹槽菊石屬 (Sulciferites) "有時被認為是棱肋菊石屬 (Angulaticeras) 的同屬異名, 有關香港菊石屬 (Hongkongites) 歸納為腹槽菊石屬 (Sulciferites) 的構思，早在 Arkell 於1957年提出，其理由是香港菊石屬肋紋在穹圓形腹部中央被狹窄的腹溝中斷, 也就是說腹部中央形成光滑的腹溝帶^[8]，故名「腹糟」。這論述於1973年由 Donovan 與 Forsey 正式推介使用, 包括1986年的論文中修訂為 Sulciferites hongkongensis Y. G. Wang et P. L. Smith, 1986 。過去34年來一直沒有人提出過懷疑，本文作者過去10年來進行研究得悉，發現香港菊石屬的化石標本兩側肋紋，生長至穹圓形腹部近中央時中止，在殼上呈現出分域空白帶，此空白帶不呈現任何腹溝或腹溝線 (見HKF-001A 、HKF-001C 、HKF-020A)也是不存在肋紋被狹窄的腹溝中斷情況，故1973年的合併已變成毫無意義的陳述！上述分類處理方式，為合併分類系統，使其簡單易於歸納，然而若採用這一分類模式，無疑是失去物種在演化過程中的變化，也無法清晰闡明菊石分類要義，使各屬分類的差異變得模糊不清，缺乏思考性，因此本文在祇作參考，並不採用這一分類建議。香港菊石與以上屬有地理族上的隔閡, 不應合併。作者以現今生物學分類原則去思考屬種分別，若作估計生物方式作方便處理。合併有違格物精神。

早於1986年發表的一篇論文提及中國廣東省粵東揭西縣灰寨金雞形成層上段下部發現11件菊石標本，學者把它們歸入為香港腹槽菊石( Sulciferites hongkongensis Y. G. Wang et P. L. Smith, 1986 )種內^[8]，這也是後來被廣泛認為廣東產香港菊石的來由，赤門海峽形成層與揭西縣灰寨金雞形成層標本對比，外卷殼體上粗壯的橫肋皆有分岔，香港標本的分岔橫筯較為不規則地向腹部延伸，殼體上第二及第三旋環橫肋紋分岔「YI」排列平均次序為「IIIYIYIIYIYYI」; 而廣東標本的肋紋分岔「YI」排列平均次序為「IYYYIYYYIYY」，廣東標本的橫筯分岔較為工整，有些様本顯得細長，肋岔排列整齊。香港種標本相對比較零散同任意，作為二種之差異。

基於對HKF-020作出過深入研究的發現為解釋香港菊石屬帶出非常有利的條件。香港菊石屬的化石一般發現於地層的露頭泥岩上, 但化石基本上是經攙礦(一般是鐵元素Fe)硬化後再受風化、海水浸蝕以及機械性磨擦, 所以多是較為模糊的鑄模化石或印模化石。地層簿薄而疏鬆的泥岩對埋封在其中的化石也起不了甚麼保護作用, 故此在岩內找尋香港菊石屬的物種似乎是不可能的。但是, 基於可能是特殊的地質因素下和隨機性的清理化石時的巧合, 菊石確實被疏鬆的泥岩完整地保存了下來，HKF-020初最是認為是香港菊石幼年體，而研究中心則重於化石內的臍部(Ombilic): 及對上的卷環的一部分, 由於發現於岩石內部, 標本分正、副模各一件(圖示為正模), 橫肋和隔肋的稜突鋒銳, 仍有骨質結構, 和基質泥岩層明顯不同。

香港菊石屬中偶爾出現較細小的標本，零星地在產地中被發現, 個體較為細小的菊石旋環卷曲形式, 殼體上橫肋紋分岔更為細密，也有可能是曾經提出過的 Hongkongites angulatoides (Quenstedt), Williams, 1943 ，但現在卻沒有文獻可依循, 由於這樣的個體數量不少而且和大個體混雜在一起[HKF-001A(2), 保存不佳結構極為模糊, 研究價值不大, 過去認為歸入香港菊石的幼體處理。1950-70年代的分類大合併運動，也將這2種香港菊石歸納為同種處理。由於標本數量的不足,  2009年本文作者時暫把它們歸為同種處理, 但根據一系列標本提供的特徵足夠具備列入為一個獨立物種的必要。

香港菊石的生物分類位置

       軟體動物門 Phylum: Mollusca
       頭足綱 Class: Cephalopoda
       菊石亞綱 Subclass: Ammonoidea  (本亞綱以下各分類階元的成員已經全部滅絕)
       菊石目 Order: Ammonitida
       菊石亞目 Suborder: Ammonitina
       裸菊石超科 Superfamily: Psilocerataceae
       施氏菊石科 Family: Schlotheimiidae
       香港菊石屬 Genus: Hongkongites

年 代: 早侏羅紀辛涅繆爾期(Sinemurian, 屬於侏羅紀的第二時期, 約距今約196.5至189.6百萬年前)

產 地: 赤門海峽形成層(參見勘察範圍圖: 僅見於 1,5,6 ), 泥涌和深涌的產區其露出岩體和後期的地質運動產生的花崗岩岩體相接, 礦物大量和高溫效應使有化石的泥岩變得疏鬆，生物化石結構被破壞, 這都可能是出土的化石保存不佳的原因之一。

Hongkongites hongkongensis (Grabau), 1923: A. HKF-001, 泥涌2009, B. HKF-001A, C. HKF-001B,內壁保存,  D. HKF-001B (幼體),  E. HKF-001C, F.HKF-001E
G. HKF-001F,殼的碎片,  H. HKF-001Z

1. 香港菊石 Hongkongites hongkongensis (Grabau), 1923 ( = Hoplites hongkongensis Grabau, 1920),  A Lower Cretaceous ammonite from Hong Kong, South China. Bull. Geol. Surv. China 5:  P.199–208.
憑證標本: HKF-001, HKF-001A, HKF-001B, HKF-001D, HKF-001E, HKF-001F, HKF-001Z。

概 述:  直徑20mm[HKF-001=20mm,2009年發現於泥涌, 菊石外層殼體因風化及被海水沖擦作用而完全石卵化, 外旋故而不復存在, 僅保存近臍部的兩層外卷, (HKF-001B,E,) 13mm, (HKF-001Z), 29mm], 隨後總結此後11年以來發現的各種形態的保存標本顯示: 香港菊石化石體呈赤褐色, 3個旋環, , 旋環上有粗壯的橫肋(C, Rib), 第一(初始)旋環具8~10肋; 第二旋環具15~18肋; 第三旋環具20~25肋;  肋頂圓鈍，成體旋環上的橫肋闊0.8-1.2mm, 兩肋在殼頂相距0.95~18mm; 有些橫肋在臍殼邊緣或內隔肋上有時呈Y形分叉或糾結成腫大交接(HKF-001A, HKF-001B, HKF-001E), 各肋在殼頂(E, Keel)部分斷開(HKF-001A, HKF-001B及HKF-001E)而形成一空白帶(HKF-001E), 內壁的隔肋(D, Septum)和外部的橫肋似，肋闊平均0.9mm, 兩肋在殼頂相距1.0-1.9mm不等(HKF-001B)。

Hongkongites liberalis Ng et al., 2020, sp. nov., 成體: A. HKF-020, 主模式標本,正面,  B. HKF-020, 主模式標本,反面, C. HKF-020F,印模,  
D. HKF-020A, 正面,   E. HKF-020A,反面,  F.HKF-020B

Hongkongites liberalis Ng et al., 2020, sp. nov.,幼體: A. HKF-020K, B. HKF-020, C. HKF-020, 初生個體

2. 光復香港菊石 Hongkongites liberalis Ng et al., 2020, sp. nova, 詞源來自古羅馬自由女神 Libertas, 化石呈幾層太陽光線的輻射紋理結構，有光明及重光的喻意而得名，特此誌記香港這個苦難的年代,以及對未來的希冀。
模式標本: HKF-020 (正、負模式)
等模式標本: HKF-020A (正、負模式), HKF-020B, HKF-020C, HKF-020D,  HKF-020F, HKF-020E, HKF-020H, HKF-020I, HKF-020J,HKF-020K。
採集地點及年份: 香港新界赤門海峽沿岸, 2009~2020
化石保存狀態: 印痕標本和岩層內部標本, 保存完整。

成體: 和香港菊石相似, 但明顯細小, 直徑15mm [(HKF-020B)15mm、(HKF-020A)15mm], 化石中保留著完好的幼齡個體(HKF-020), 旋環上粗壯的橫肋的分布明顯比較密緻; 第一(初始)旋環具8~12肋; 第二旋環具19~25肋; 第三旋環具30~33肋; 盡管結構分別如此明顯, 但兩種菊石同時保存在同一地層中, 基本上是也混合在一起的; 故此才讓人把本種誤解為香港菊石的幼體或不全的近臍體部分。新種菊石的外卷殼體上粗壯的橫肋皆有分岔，標本的第一及第二旋環分岔橫肋極為細密，不規則地向腹部延伸，本種明顯比較細小, 這都跟香港菊石(Hongkonites hongkongensis) 的主要不同特徵 。標本殼體上橫肋也呈「IIIYIYIIYIYYI」排序，與香港菊石 ( Hongkongites hongkongensis (Grabau), 1923) 十分相似，也呈太陽射線模樣。但化石保存方式多為壓扁在泥岩表面。

幼體(HKF020, HKF-020A, HKF-020K): 本文作者在一次以高倍鏡觀察HKF-020時，發現中央的”臍部”有點奇異，並非由主體菊石上脫落而成的臍部，這個部份更似一單獨的幼兒菊石，及後在化石上再找另外2個幼體菊石個體，明確表明是子母體的存在模式，20世紀40年代曾有研香港菊石屬的先驅提出過該屬應有2個品種的可能，但一直無法證明當中的理由， 這種情況是香港菊石屬的物種在1920年代以來未有過的發現！

縫合線(Suture line)

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圖;1. HKF-001E H.hongkonensis, 2. HKF-020 H.liberalis(幼體),  3. HKF-020 H.liberalis(成體), 4. 縫合線, 5. 以縫合線構思復原的縫合線圖

菊石中的目(Order)和亞目(Suborder)的基礎, 也是鑑定生活年代的依據之一, 已經的菊石縫合線分四大類, 分別代表不同年代的物種。由於香港菊石的保存程度不佳, 從標本直接獲得基本上是不可能的。現存香港菊石化石的殼面粗糙, 絕大多數以極薄的脆性化石層附在泥岩上, 通過打磨處理是絕不可行的。在HKF-001標本系列中也沒有一個可以觀察縫合線的條件。HKF-001E是一件半埋在泥岩的成體香港菊石, 保存品質明顯比其他標本好。仔細留意外殼部分表層自然剝落留下淺色的印痕外廓(上圖 I)或缺洞(上圖 II)外緣呈有規律的鞍和葉的形狀, 可以得到有關外環的縫合線的信息。HKF-020更是一件未完全化可化的標本, 從斷層亦能窺探(近臍部縫合線(III)的形狀, 香港菊石的縫合線屬菊石型(Ammonitic suture), 具有這類縫合線的菊石品種可追溯至二疊紀至白堊紀。

附 註
香港菊石仍有相當數量存在於某些原產地中, 祗要明暸其地質特點還是可以傳承下去的。我們不希望再有外來組織對香港化石竭澤而漁, 而且把它們帶離香港。同時也應明白: 保護地質和化石固然重要, 但是捍衛我們的尊嚴、核心價值和年輕人更是香港人的應有之義！本論文所屬的研究計劃不需要任何基金之資助, 我們非常感激有情的山與水和潤物無聲的香港大自然。 　

參考資料來源
[1]  fossilworks, Gateway to the Paleobiology Database, http://fossilworks.org/
[2]《香港地質考察指引》香港土木拓展署, 2007/06
[3]  R.J.Swell et al., The Pre-Quarternary Grologgy of Hong Kong, GEO,GEDD, 2000/08.
[4]  蘇偉賢(Roderick J Sewell)等《香港地質-四億年的旅程 = Hong Kong Geology- A 400-million year journey》, HKGS, CEDD, 2009/09.
[5]  駱永明 等《香港地區土壞及其環境》, 科學出版社, 2007/09.
[6]  歐達敦著、李作明譯《香港岩石》, 市政局出版, 1988
[7]  何國雄、李作明《香港古生物和地層:香港鳳凰笏和深涌等地早侏羅世菊石 》P.104-120, 科學出版社, 1997.
[8]  Sinemurian (Early Jurassic) ammonite fauna from the Guangdong region of southern China, Sinemurian (Early Jurassic) ammonite fauna from the Guangdong region of southern China, Sept., 1986. Journal of Paleontology 60(05):1075-1085.