L'holotype de l'Enigmosaurus avec la désignation IGM 100/84 a été découvert près de Khara Khutul dans les couches de Gesatein de la fin du Crétacé de la Formation de Bayan Shireh dans le sud-est de la Mongolie. On en savait peu sur les thérazinosaures à l'époque. En 1980, la découverte a été brièvement décrite sous le surnom de "Dinosaures de Khara Khutul" et incluse dans la Segnosauria. En 1983, le type Enigmosaurus mongoliensis a été nommé et décrit par Rinchen Barsbold et Perle. La découverte se compose d'un bassin partiel avec sacrum, l'os pubien et la jambe gauche sont presque complètement absents. L'os ischiatique droit s'est rompu au milieu. En 2006, Lindsay Zanno a découvert que le matériau contenait également des nervures, un coude et peut-être un os de rayon. Une diaphyse fémorale trouvée dans la zone, cataloguée sous le même numéro d'inventaire que l'holotype, pourrait également être due à l'espèce.
Enigmosaurus faisait partie de l'étrange famille de dinosaures appelés thérizinosaures. Ses fossiles sont similaires à ceux d' Erlikosaurus. La caractéristique la plus importante de ce groupe de dinosaures sont les très longues griffes de la main, qui, chez certaines espèces, mesuraient jusqu'à 1 m de long.
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