保護區位于東經: 118.71 (度) 北緯(wei): 36.50 (度) ,為(wei)(wei)丘陵地(di)帶(dai),地(di)層是由許多薄(bo)如紙張的(de)硅藻土頁巖組成,海拔(ba)高(gao)100~450米。它在(zai)大地(di)構造(zao)中屬魯西中臺隆的(de)一部分,地(di)處臨(lin)朐(qu)新(xin)生代山間斷陷盆地(di)內。氣(qi)候為(wei)(wei)暖(nuan)溫帶(dai),年降(jiang)(jiang)水量為(wei)(wei)712毫米,集中降(jiang)(jiang)于6、7、8三個月。
距(ju)今約一(yi)千多萬年前,地(di)質史上(shang)第三紀中新世時期,山旺一(yi)帶(dai)是一(yi)片湖泊,氣(qi)候濕潤,水里生長著大量的硅(gui)藻(zao),陸(lu)地(di)上(shang)有亞熱帶(dai)落葉和(he)常綠闊葉混生林,許多動物(wu)(wu)棲(qi)息其間(jian)。隨著硅(gui)藻(zao)的沉積,植物(wu)(wu)和(he)動物(wu)(wu)遺體埋在(zai)硅(gui)藻(zao)土層中,形成了(le)化石(shi)。
據(ju)地(di)(di)質、古生(sheng)物(wu)(wu)學家考(kao)證(zheng),在地(di)(di)質年代史上(shang),山(shan)旺化(hua)(hua)石(shi)屬新生(sheng)代第(di)三(san)紀中新世。約(yue)1800萬年前,山(shan)旺一帶(dai)是(shi)一片寧(ning)靜(jing)清澈的(de)(de)淺水(shui)湖(hu)(hu),湖(hu)(hu)水(shui)周圍環(huan)山(shan),稍遠還有活火(huo)山(shan)。火(huo)山(shan)噴(pen)出物(wu)(wu)隨(sui)水(shui)進(jin)入湖(hu)(hu)里,使(shi)湖(hu)(hu)內含(han)有豐(feng)富的(de)(de)可溶性氧化(hua)(hua)硅,再加(jia)當(dang)時這(zhe)里是(shi)溫帶(dai)到(dao)亞熱帶(dai)氣候,有利(li)于動(dong)(dong)植物(wu)(wu)的(de)(de)生(sheng)長繁殖(zhi),硅藻(zao)叢生(sheng),百花盛開,許多動(dong)(dong)物(wu)(wu)嬉水(shui)追逐。隨(sui)著地(di)(di)理的(de)(de)變遷(qian),動(dong)(dong)植物(wu)(wu)遺(yi)體(ti)沉(chen)積(ji)到(dao)湖(hu)(hu)中。湖(hu)(hu)里極為寧(ning)靜(jing)的(de)(de)沉(chen)積(ji)環(huan)境和輕而細膩的(de)(de)沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)--硅藻(zao)土,再加(jia)上(shang)硅藻(zao)土中含(han)有的(de)(de)大(da)量硫化(hua)(hua)鐵結晶和磷核,這(zhe)種(zhong)極其特殊的(de)(de)條件,造(zao)成動(dong)(dong)植物(wu)(wu)遺(yi)體(ti)不受外界(jie)環(huan)境的(de)(de)破壞,使(shi)山(shan)旺形成的(de)(de)硅藻(zao)土頁巖中保存了完好的(de)(de)古生(sheng)物(wu)(wu)化(hua)(hua)石(shi)。
民(min)國《臨朐續志》記載:"堯山東麓有(you)巨(ju)澗(jian),澗(jian)邊露(lu)出礦物,其質非土非石,層層成片,揭視之,內(nei)有(you)花紋,蟲者(zhe)(zhe)、魚者(zhe)(zhe)、獸者(zhe)(zhe)、山水、花卉者(zhe)(zhe)不一,俗名'萬卷書'"。事實上,則是硅(gui)藻(zao)頁(ye)巖(yan),亦(yi)稱(cheng)"矽藻(zao)土"、"硅(gui)藻(zao)土"。硅(gui)藻(zao)頁(ye)巖(yan)質地(di)細膩,顏色灰白,微(wei)理層極為發育,1厘米厚可達四五十(shi)層,許許多多的古(gu)生物化石就蘊藏其中(zhong)。它形成于距今大約(yue)1800萬年,為地(di)質史上的第三紀中(zhong)新世(shi)。
1934年(nian)秋,中(zhong)國地(di)質調查所新(xin)生(sheng)代研究室副主任、古生(sheng)物(wu)學家楊(yang)鐘健,從(cong)齊魯(lu)大學地(di)質系獲(huo)悉(xi)山(shan)旺有保存很好的(de)動、植物(wu)化(hua)石。1935年(nian)5月。楊(yang)鐘健去山(shan)旺進行首次科學調查,除植物(wu)和魚以外(wai),還發現(xian)了昆蟲(chong)、兩棲、爬蟲(chong)和哺乳動物(wu)化(hua)石。后(hou)來發表了山(shan)旺地(di)層古生(sheng)物(wu)的(de)第一篇(pian)論(lun)文(wen)。之(zhi)后(hou),古生(sheng)物(wu)學、地(di)質學界的(de)專(zhuan)家、學者(zhe)前往(wang)考察、采集標本,從(cong)此山(shan)旺引起國內外(wai)學者(zhe)的(de)重視。
1955年(nian),當地政府(fu)成立(li)了一個硅藻(zao)土礦(kuang),將開采到的硅藻(zao)土和夾雜在其中的化(hua)石(shi),作為化(hua)工(gong)原料粉(fen)碎使用。使不計其數(shu)的化(hua)石(shi)變成了礦(kuang)粉(fen)。直到1980年(nian),國(guo)務院將山(shan)旺化(hua)石(shi)區(qu)定為全國(guo)重點自(zi)然保(bao)護區(qu),才停止了硅藻(zao)土礦(kuang)的開采。
1976年(nian)發現(xian)的"山(shan)旺(wang)山(shan)東(dong)鳥(niao)"經(jing)鑒定為雉(zhi)科,新屬(shu)新種,填補了我國(guo)(guo)第(di)三(san)紀鳥(niao)化石(shi)的空白(bai)。1978-1979年(nian),又先(xian)后在山(shan)旺(wang)發現(xian)三(san)只(zhi)鳥(niao)化石(shi)標本(ben),鑒定為雉(zhi)科"臨朐碩(shuo)大鳥(niao)"、鴨(ya)科"硅藻中(zhong)華河鴨(ya)"、秧雞科"秀麗楊(yang)氏鳥(niao)"。1978年(nian)這里發現(xian)的無角犀化石(shi),身(shen)長2.3米,高2.17米,是中(zhong)國(guo)(guo)第(di)三(san)紀中(zhong)新世第(di)一(yi)個(ge)完整的犀牛骨架。
1978年(nian)(nian)10月,中國古(gu)生物學家(jia)在山(shan)旺(wang)(wang)召(zhao)開(kai)現場會,與(yu)會專家(jia)對(dui)山(shan)旺(wang)(wang)化石作了(le)高度評價,并提出(chu)對(dui)化石產區應嚴格(ge)保(bao)(bao)護(hu)的建(jian)(jian)議。1980年(nian)(nian)國務院(yuan)批(pi)準山(shan)旺(wang)(wang)化石產地為國家(jia)自然重點保(bao)(bao)護(hu)區,1982年(nian)(nian)山(shan)東省人民政府為了(le)更好地保(bao)(bao)護(hu)、開(kai)發、研(yan)究和(he)利用(yong)山(shan)旺(wang)(wang)化石,決定成立"山(shan)旺(wang)(wang)古(gu)生物化石博物館"。1985年(nian)(nian)4月臨朐縣(xian)政府建(jian)(jian)立山(shan)旺(wang)(wang)古(gu)生物化石陳列館1985年(nian)(nian)和(he)1988年(nian)(nian)組織了(le)山(shan)旺(wang)(wang)化石國際(ji)學術討論會和(he)國際(ji)環太平洋(yang)地區晚第(di)三紀海陸事件學術討論會。。
1994年,中國科學院古(gu)(gu)脊椎與古(gu)(gu)人類研究(jiu)所(suo)、北京大學、中國地質(zhi)大學等單位,進行了(le)(le)保(bao)護(hu)性(xing)開采,在保(bao)護(hu)區(qu)南部邊緣(yuan)地帶的(de)(de)1號發(fa)掘(jue)(jue)點,第一次(ci)進行有組織有計劃(hua)的(de)(de)發(fa)掘(jue)(jue)研究(jiu),發(fa)掘(jue)(jue)面(mian)積600平(ping)方(fang)米(mi),4.1米(mi)深,發(fa)現了(le)(le)埋藏較(jiao)為集中的(de)(de)化石(shi)層15個,發(fa)掘(jue)(jue)動、植(zhi)物化石(shi)上萬(wan)件,發(fa)現了(le)(le)化石(shi)動、植(zhi)物群。
1999年10月18日,山旺被國(guo)土(tu)資(zi)源部、國(guo)家(jia)環(huan)保(bao)(bao)總局確定為(wei)國(guo)家(jia)地質遺(yi)跡保(bao)(bao)護區,2001年12月10日,"山旺國(guo)家(jia)自然保(bao)(bao)護區"被國(guo)土(tu)資(zi)源部批準為(wei)國(guo)家(jia)地質公(gong)園后,國(guo)家(jia)先后投入(ru)2000萬元對1.2平方公(gong)里的(de)(de)山旺國(guo)家(jia)地質公(gong)園核(he)心區域(yu)的(de)(de)地質遺(yi)跡進行了科學(xue)的(de)(de)保(bao)(bao)護性建設,并發崛出土(tu)保(bao)(bao)存完(wan)整(zheng)的(de)(de)大型脊椎動物(wu),如無角犀牛(niu)、原古鹿、中新貘等,還有各類昆蟲、蜘(zhi)蛛、蝎子和(he)植(zhi)物(wu)葉片及硅藻等古生物(wu)化石(shi)達600多(duo)件。
保護區古生物化石群是(shi)距今約1800萬年的(de)(de)(de)(de)第三紀中(zhong)(zhong)新世(shi)開(kai)始形(xing)成的(de)(de)(de)(de)。地(di)層由許多薄如紙(zhi)張的(de)(de)(de)(de)硅(gui)藻土質巖組成。因此,人們形(xing)象地(di)稱這里(li)的(de)(de)(de)(de)地(di)層為化石寶庫的(de)(de)(de)(de)"萬卷書"。地(di)層所含化石種(zhong)類(lei)繁多,目前經過研(yan)究定名的(de)(de)(de)(de)種(zhong)類(lei)多達9個門(men)400多種(zhong),其中(zhong)(zhong)有(you)1/3是(shi)已滅絕(jue)的(de)(de)(de)(de)屬種(zhong)。植(zhi)物化石中(zhong)(zhong)有(you)藻類(lei)、苔蘚、蕨(jue)類(lei)、裸(luo)子(zi)植(zhi)物、被子(zi)植(zhi)物,花、果實、種(zhong)子(zi)保存完好(hao),其中(zhong)(zhong)有(you)亞(ya)熱帶(dai)的(de)(de)(de)(de)榕樹和樟樹。植(zhi)物中(zhong)(zhong)藻類(lei)數量有(you)近100個種(zhong)。
山旺化(hua)石(shi)(shi)種類繁多,門類齊(qi)全,保(bao)(bao)(bao)存完(wan)整(zheng)。已(yi)發(fa)現(xian)(xian)10多個門類,400多種屬。植(zhi)物(wu)化(hua)石(shi)(shi)中(zhong),包(bao)括(kuo)藻類、苔蘚、蕨類、裸子(zi)(zi)和(he)(he)被子(zi)(zi)植(zhi)物(wu),花、果實和(he)(he)種子(zi)(zi)也(ye)保(bao)(bao)(bao)存很(hen)(hen)完(wan)美。動(dong)物(wu)化(hua)石(shi)(shi)種類也(ye)很(hen)(hen)多,計有(you)(you)(you)昆(kun)(kun)蟲(chong)(chong)、魚(yu)類、兩棲類、爬行類、鳥類、哺(bu)乳(ru)類等各綱(gang)都有(you)(you)(you)。其中(zhong)昆(kun)(kun)蟲(chong)(chong)已(yi)有(you)(you)(you)272種,分別歸入12目、74科(ke)、161屬,其中(zhong)絕(jue)(jue)大多數為化(hua)石(shi)(shi)絕(jue)(jue)滅種,近三(san)分之一為化(hua)石(shi)(shi)絕(jue)(jue)滅屬,19個為首次(ci)發(fa)現(xian)(xian)的(de)(de)現(xian)(xian)代生存種化(hua)石(shi)(shi)。有(you)(you)(you)的(de)(de)青蛙(wa)如玄武蛙(wa)不但保(bao)(bao)(bao)存了(le)(le)(le)骨(gu)骼的(de)(de)印痕,還(huan)保(bao)(bao)(bao)存了(le)(le)(le)皮膚的(de)(de)印痕,這也(ye)是少(shao)見的(de)(de)。在脊椎動(dong)物(wu)中(zhong),魚(yu)類化(hua)石(shi)(shi)最為豐(feng)富(fu)。鳥類多樹(shu)棲生活(huo),死后保(bao)(bao)(bao)存下來(lai)成(cheng)為化(hua)石(shi)(shi)的(de)(de)機(ji)會很(hen)(hen)少(shao)。山旺硅(gui)藻土頁巖輕薄細膩,為保(bao)(bao)(bao)存鳥類化(hua)石(shi)(shi)提供(gong)了(le)(le)(le)有(you)(you)(you)利(li)條件,1976年發(fa)現(xian)(xian)的(de)(de)"山旺山東鳥"經鑒定(ding)為雉科(ke),新(xin)屬新(xin)種,填補了(le)(le)(le)中(zhong)國第(di)三(san)紀鳥化(hua)石(shi)(shi)的(de)(de)空白。1978-1979年,又先后在山旺發(fa)現(xian)(xian)三(san)只鳥化(hua)石(shi)(shi)標(biao)本,鑒定(ding)為雉科(ke)"臨朐(qu)碩(shuo)大鳥"、鴨科(ke)"硅(gui)藻中(zhong)華河鴨"、秧(yang)雞(ji)科(ke)"秀麗楊氏鳥"。完(wan)整(zheng)的(de)(de)鳥化(hua)石(shi)(shi)的(de)(de)多次(ci)發(fa)現(xian)(xian),在世界上也(ye)是極少(shao)見的(de)(de)。早期長頸鹿-三(san)角(jiao)原(yuan)古鹿和(he)(he)東方祖熊的(de)(de)骨(gu)架是完(wan)好(hao)的(de)(de)標(biao)本。40多具柄(bing)杯鹿骨(gu)架組成(cheng)了(le)(le)(le)十分壯觀的(de)(de)柄(bing)杯鹿群(qun),它(ta)們和(he)(he)無角(jiao)犀,解家河古摸(mo)、古象(xiang)等一起組成(cheng)了(le)(le)(le)山旺動(dong)物(wu)群(qun)。
山旺地下的(de)(de)(de)孢子花粉種(zhong)類(lei)多,從低(di)等(deng)植物(wu)(wu)(wu)藻菌類(lei)、蕨類(lei),到無果(guo)皮的(de)(de)(de)裸(luo)子植物(wu)(wu)(wu)和有(you)果(guo)皮的(de)(de)(de)被子植物(wu)(wu)(wu)都有(you)。動(dong)物(wu)(wu)(wu)化(hua)石(shi)中有(you)昆(kun)(kun)蟲、魚類(lei)、兩棲類(lei)、爬(pa)行類(lei)、鳥類(lei)和哺乳(ru)類(lei)。有(you)已經(jing)滅絕的(de)(de)(de)犀、貘、鹿(lu)、熊等(deng)大(da)型(xing)哺乳(ru)動(dong)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)祖先類(lei)型(xing)。1978年發現(xian)的(de)(de)(de)近無角犀骨(gu)架化(hua)石(shi),是(shi)中國發現(xian)的(de)(de)(de)第(di)一具(ju)中新世完(wan)整的(de)(de)(de)犀牛骨(gu)架。無脊椎(zhui)動(dong)物(wu)(wu)(wu)以昆(kun)(kun)蟲為最(zui)多,不(bu)但種(zhong)類(lei)豐富,而且保(bao)存(cun)完(wan)整,有(you)的(de)(de)(de)個體(ti)甚至(zhi)還(huan)保(bao)留(liu)著鮮艷的(de)(de)(de)色(se)彩(cai)。已經(jing)鑒(jian)定(ding)的(de)(de)(de)160種(zhong),蟻類(lei)多達20多種(zhong)。它們比現(xian)代種(zhong)具(ju)有(you)個體(ti)大(da)、較完(wan)整的(de)(de)(de)特征。
脊椎(zhui)動物中,有(you)中國特有(you)的(de)魚群組合包(bao)括鯉形(xing)目、鱸形(xing)目。僅鯉科化石(shi)就有(you)8屬(shu)10種,其(qi)中5屬(shu)6種為新(xin)發現。大部分已經滅絕。
在山(shan)(shan)旺(wang)化石(shi)中,爬(pa)行類有3種(zhong),蛇類化石(shi)保存完整。1984年(nian)在山(shan)(shan)旺(wang)第一次發現鈍吻鱷的化石(shi)。
(1)東方(fang)祖熊(xiong)化(hua)石(shi)--小型(xing)食(shi)肉目動物,它的個頭(tou)和外貌同大靈貓比較相似。這種古老的動物被認為是(shi)熊(xiong)類(lei)早期(qi)的一個旁(pang)支。
(2)解家河古(gu)貘(mo)--是(shi)貘(mo)科動物中(zhong)的一個新種,代表著貘(mo)科進化中(zhong)的一個已經滅絕的旁支。這種古(gu)老動物現(xian)存僅(jin)5種,生活在(zai)美洲和(he)馬(ma)來西(xi)亞的熱帶(dai)森(sen)林里,十分肥壯,膽量極(ji)小(xiao),怕(pa)人,也怕(pa)虎(hu)、豹。
(3)細近無角(jiao)犀(xi)--犀(xi)類個體中最大的(de)一種,與現生犀(xi)類相差不多,只(zhi)是無角(jiao)。而(er)現生犀(xi)類都有角(jiao)。一頭無角(jiao)犀(xi)化(hua)石,高約1.5米,長約2.2米。在山(shan)旺(wang)共發(fa)現5只(zhi)這樣(yang)大的(de)無角(jiao)犀(xi)。
(4)山東原(yuan)河豬化石--同現生豬比,個體較小,頭短而大,雄性有細長(chang)的獠牙(ya),牙(ya)齒簡單而原(yuan)始。
(5)冠(guan)氏柄杯鹿化石--山旺發現最多(duo),保存最好(hao)的一(yi)類,有60多(duo)只。現已滅(mie)絕,雄(xiong)性(xing)有角,角長在(zai)眼眶上面,而且終(zhong)生(sheng)不失。而現生(sheng)鹿雄(xiong)性(xing)多(duo)數每年春天(tian)要脫(tuo)角的。
山旺古生(sheng)(sheng)物(wu)化(hua)石(shi)不(bu)僅種類多,而且保(bao)存(cun)完(wan)美,如(ru)一些(xie)植物(wu)葉面上的(de)(de)葉脈(mo)、色澤、昆(kun)蟲(chong)的(de)(de)翅、爪(zhua)、蝙蝠的(de)(de)膜翼都(dou)清(qing)晰易辨(bian),有(you)(you)些(xie)還(huan)顯現出死前掙扎的(de)(de)形(xing)態,山旺地層中能保(bao)存(cun)這么(me)完(wan)整的(de)(de)化(hua)石(shi)在世(shi)界上是罕見的(de)(de)。各種動植物(wu)在"萬卷書"上印痕(hen)清(qing)晰,千姿百(bai)態,栩栩如(ru)生(sheng)(sheng)。這些(xie)化(hua)石(shi)不(bu)僅完(wan)整地保(bao)存(cun)了(le)大型哺乳動物(wu)的(de)(de)骨(gu)骼,就(jiu)連極細(xi)微的(de)(de)昆(kun)蟲(chong)纖毛(mao)也留其原(yuan)貌。如(ru)狼蛛的(de)(de)足(zu)爪(zhua)、足(zu)毛(mao)及腹部(bu)的(de)(de)細(xi)毛(mao),蜻蜓的(de)(de)翅膀(bang)、蝙蝠的(de)(de)翼膜、老鼠的(de)(de)須(xu)毛(mao)、樹葉的(de)(de)細(xi)脈(mo),都(dou)清(qing)晰可辨(bian),歷歷可數。甚至連極難成為化(hua)石(shi)的(de)(de)蝌(ke)蚪(dou)、蠑螈(yuan)和花朵等,都(dou)十(shi)分完(wan)好(hao)地保(bao)存(cun)下來。蜜蜂、楓葉等許多化(hua)石(shi),還(huan)保(bao)持了(le)原(yuan)有(you)(you)的(de)(de)鮮亮色彩。
古(gu)生(sheng)物(wu)化石(shi)是古(gu)地理、古(gu)氣(qi)候(hou)的(de)(de)(de)"見證人",它(ta)能夠幫助人們了(le)解(jie)不同時期古(gu)地理、古(gu)氣(qi)候(hou)的(de)(de)(de)變(bian)化情(qing)況。因(yin)此,對(dui)(dui)山(shan)旺(wang)化石(shi)群(qun)的(de)(de)(de)研究,對(dui)(dui)了(le)解(jie)生(sheng)物(wu)發展演化的(de)(de)(de)歷史過程有著(zhu)重(zhong)(zhong)要的(de)(de)(de)意義,對(dui)(dui)探索中(zhong)國華東(dong)北部新生(sheng)世生(sheng)物(wu)群(qun)、古(gu)地理、古(gu)氣(qi)候(hou)、地層(ceng)對(dui)(dui)比等(deng)提供了(le)重(zhong)(zhong)要依(yi)據(ju)。山(shan)旺(wang)化石(shi)的(de)(de)(de)研究,為探索中(zhong)國華東(dong)北部中(zhong)新世生(sheng)物(wu)群(qun)、古(gu)地理、古(gu)氣(qi)候(hou)以及(ji)地層(ceng)對(dui)(dui)比等(deng)提供了(le)重(zhong)(zhong)要依(yi)據(ju),對(dui)(dui)中(zhong)國黃(huang)河(he)、東(dong)海大陸架礦產資源的(de)(de)(de)開發,也(ye)將有一定意義。