化石是寶貴的不可再生自然遺產，它對研究地質時期古地理、古氣候、古生物演化等提供了重要的實物證明和科學依據。寧夏地質構造特殊，古動物化石資源豐富、種類繁多，目前已發現的有恐龍、鏟齒象、大唇犀、皇冠鹿、中國螈、三趾馬、海魚等百余種化石。這些體態大小不同、形狀各異的化石，記載著億萬年來寧夏這片古老土地的滄海桑田。
恐龍肋骨化石。靈武梁龍——北半球第一龍
2004年11月，回族青年馬云在靈武磁窯堡南磁灣山坡上挖刺猬時，偶然發現一只巨大的動物股骨化石。靈武市文物部門經過搶救性發掘，挖掘出一大批古生物化石，后經中科院古脊椎動物與古人類研究所專家鑒定，為新蜥腳類大型食草恐龍，距今約1.6億年。2008年8月，中央電視臺對恐龍化石發掘工作進行現場直播，發掘人員現場發現22顆恐龍棒狀牙齒化石，在中國104年恐龍考古史中尚屬首次。在之后的3年時間，發掘人員在3個發掘坑內挖掘出包括恐龍頭骨在內的8只恐龍個體，最大一只恐龍個體長達20米。靈武恐龍系侏羅紀中期梁龍類別中罕見的叉背龍，在北半球系首次發現，對地球陸地板塊漂移學說提供了實物資料，屬國寶級恐龍化石，堪稱“北半球第一龍”。
靈武龍是迄今為止我國發現面積較大、分布集中、保存完整的恐龍化石群遺址，填補了寧夏恐龍化石發現的空白，對研究寧夏地區恐龍種屬的繁衍與遷徙提供了重要科學信息。目前恐龍化石遺址已被批準公布為國家級地質公園、自治區重點文物保護單位、全區科普教育基地等。
同心髭狗化石。同心“龍骨”——遠古動物的樂園
1985年，中科院古脊椎動物與古人類研究所丘占祥教授在同心考察時，意外地從丁家二溝村馬嘴子溝收集到一顆上猿左下齒化石，他在《人類學學報》發表論文稱，這是我國境內發現的第一顆比較可靠的上猿牙齒化石，對探討人類起源問題具有十分重要的意義。
同心哺乳動物化石埋藏豐富、分布面積大、動物屬種多，在國內外久負盛名，曾經挖掘出我國第一具完整的板齒象化石骨架，還有世界該屬種中保存最完整的庫班豬頭骨化石。同心動物化石主要分布在丁家二溝、顧家莊子、余家梁、金家井等地，總面積超過100平方公里。“龍骨”是老百姓對哺乳動物化石的通稱，因為具有藥用價值，當地老鄉早在1952年起，便開始盜挖“龍骨”補貼家用。
中科院古脊椎動物與古人類研究所、美國古生物和古地理學會、北京自然博物館等多家科研單位先后10余次到同心考察，發掘出的化石有鏟齒象、嵌齒象、大唇犀、皇冠鹿、利齒豬、髭狗、三趾馬等哺乳綱、爬行綱兩大類7目41種，系新生代第三紀中新世地層，距今約1200萬年。那時同心一帶氣候濕潤、雨量充沛，是溫暖濕潤的內陸盆地，各類古哺乳動物成群結對地在這里棲息。
西河橋犀牛頭骨化石�；蒉r西河橋哺乳動物——寧夏化石聚寶盆
1989年，石嘴山惠農西河橋發現大量新生代第四紀哺乳動物化石，中科院古脊椎動物與古人類研究所湯英俊、陳萬勇教授于1990年和1999年經過兩次發掘，發掘出犀牛、大象、盤羊、大角鹿、老虎、獵豹等20多個屬種，其中板齒犀牛數量較多，完整的犀牛頭骨就達9顆。
西河橋哺乳動物化石呈梯狀堆集，遺址占地面積600平方米，形成于10～15萬年之間。從化石不完整性分析，疑似異地埋藏。經勘測，在周邊更大范圍內均有化石分布。2004年，石嘴山文物部門與內蒙古博物館聯合在美國舉辦了古生物化石展覽。
1994年，大武口武當廟北側小渠子溝采石場發現硅化木化石，裸露出地面達6米長，直徑0.6米。專家推測，該樹原長40米以上，為2億年前的樹木化石。如此巨大的硅化木在我區尚屬首次發現，具有較高觀賞價值。
中寧“四腳魚”——改寫亞洲動物進化史
中寧縣石峽溝泥盆系地質動植物化石豐富，尤其盛產魚類化石，其中無頜類、溝鱗魚、漿鱗魚、中華魚等，在我國乃至亞洲均系首次發現，是世界漿鱗魚群屬種最多的產地之一。
2002年7月，中科院古脊椎動物與古人類研究所朱敏研究員，與英國自然博物館阿爾伯格博士在中寧野外考察時，幸運地發現一件8厘米長的泥盆紀脊椎動物下頜標本。他們將其命名為潘氏中國螈，紀念為寧夏泥盆系陸相生物地層研究中作出突出貢獻的中國地質博物館教授潘江。
這件距今約3.55億年的“中國螈”化石，在2002年12月出版的英國《自然》雜志公布。這一重要發現代表當前四足動物起源研究的最新進展，擴大了泥盆紀四足動物的古地理分布區域。最早的四足動物出現在晚泥盆世，古生物學家經過70多年尋找，在北美洲、歐洲和澳大利亞等地區發現了9種泥盆紀四足動物。中寧發現的“中國螈”是全球第10種泥盆紀四足動物，也是在亞洲首次發現魚石螈類化石，它將亞洲發現四足動物化石紀錄提前了近1億年。
中衛昆蟲化石——填補亞洲空白
1989年，北京自然博物館洪友崇教授的碩士研究生在中衛常樂下河沿發現石炭紀納繆爾期昆蟲化石。此后數年，洪友崇教授在該地采集到豐富的納繆爾期昆蟲化石，從此揭開我國納繆爾期昆蟲化石研究的序幕。這項研究不僅填補了我國乃至亞洲同時代有翅昆蟲化石的空白，對德國學者在上世紀30年代定論的有翅昆蟲“起源于歐洲”學說提出了質疑。
1995年，洪友崇教授在國際太平洋科學大會上，發布了中衛下河沿發現納繆爾期昆蟲化石的消息，引起國際昆蟲研究領域的轟動。3億年前的下河沿地區是海陸交互地帶，空氣濕潤，生活于海邊陸地上的昆蟲死亡后，潮汐帶來的泥沙將它們的尸體迅速覆蓋，隨著地層的沉積，這些昆蟲的尸體漸漸炭化最終形成為化石。
涇源狼鰭魚化石。涇源狼鰭魚——證實六盤山曾經是海洋
在涇源黃花鄉沙塘村東側的漫灣山腳下，文物工作者發現大量狼鰭魚化石，這些鑲嵌在早白堊世泥巖、頁巖中的化石，有的厚若樓板，有的薄如硬幣，有些巖石上還有古樹葉輪廓跡象。
魚化石的頭、軀干、尾不僅形狀完整，而且胸鰭、腹鰭、背鰭、尾鰭清晰可見、顏色分明。這些魚與現代魚類形狀很像，都屬于硬骨魚類，身軀一般在5-10厘米，距今1.5億年左右。六盤山地區發現的三葉蟲、貝殼等海洋生物化石，證明3億年前中石炭紀時期六盤山地區曾經是海洋環境。
此外，在靈武水洞溝龍骨梁還發現原始牛、鴕鳥蛋、黃河象等化石；在中衛香山北麓的砂巖中發現陸龜、菊石化石；在中寧牛首山石峽溝、紅柳溝、煙筒山以及青銅峽、吳忠等地，也均發現了哺乳動物化石
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