晚埃迪卡拉世管状化石陕西迹的形态学、生物地层学及埋藏学研究

发布时间：2020-07-21 07:59

【摘要】：在埃迪卡拉纪晚期,遗迹化石开始大量出现预示着动物活动能力的增强,同时也为寒武纪生命大爆发研究提供了重要的信息。随着研究程度的深入,特别是埋藏学研究的开展,一系列原本被解释成“遗迹”的化石被重新厘定为实体化石或疑难化石。Shaanxilithes ningqiangensis是一类产自晚埃迪卡拉世地层中的疑难化石,整体呈条带状,表面具有一系列密集的横纹,化石宽度范围在0.3-14mm,最大长度可达18cm以上。Shaanxilithes最早报道于陕西宁强地区晚埃迪卡拉世灯影组高家山段。自此,该化石在我国的主要大地构造单元,包括扬子板块、华北克拉通和柴达木板块的晚埃迪卡拉世地层中相继被发现和报道。近年来,Shaanxilithes又在印度、纳米比亚和西伯利亚地区的晚埃迪卡拉世地层中被发现,进一步扩大了该化石的古地理分布范围。尽管关于Shaanxilithes的形态复原和亲缘关系尚存在较大争议,然而该化石广泛的分布和较短的延限,使其具备极大潜力成为国际上晚埃迪卡拉世地层进一步划分和对比的标准化石。Shaanxilithes通常呈条带状压扁保存于碎屑岩中,其三维形态复原存在较大困难,同时也造成了该化石的分类位置长期以来存在较大争议。曾被解释为:须腕动物皱节虫类、沉积构造、遗迹化石、钙化的藻类碎片以及分类位置不明的后生动物实体化石。同时,在世界范围内,Shaanxilithes通常与一系列与之形态相似条带状“遗迹化石”或“疑难化石”保存在同一岩石层面,大体可分为Shaanxilithes ningqiangensis-type,Helanoichnus-type,Shaanxilithes erodus-type,Palaeopascichnus-type四种形态。近年来的研究成果均倾向于将上述条带状化石解释成Shaanxilithes ningqiangensis的同物异名,但尚无可靠的化石证据进行说明。本文研究的化石材料来自7个不同地区,分别为宁夏贺兰山地区,河南鲁山地区,陕西洛南、陇县和宁强地区,青海全吉山地区以及云南晋宁地区。大量的化石形态学信息倾向于将Shaanxilithes的三维形态复原为“管中管”结构,即化石由一系列套杯结构形成的内管和具褶皱的薄膜状外管共同组成,而并非前人认为的条带状遗迹化石。同时,新的化石形态学信息显示,上述四种保存形态可以共存于同一化石标本的不同部位,更为直观的形态学证据也进一步证实了前人的推测。此外,大量的化石形态学统计数据也支持这一观点,即上述条带状化石的形态差别实为埋藏差异的结果。基于形态学复原,本文倾向于将Shaanxilithes与现生深海巨型管状蠕虫进行对比,并将Shaanxilithes分类位置归为环节动物门多毛纲。综合形态学、岩相学和统计学多方面证据,本文对Shaanxilithes的古生态学进行推测,认为其管体始端可能固着于泥质或砂质基底中营底栖生活。“生物管体”的出现可能源自动物的自我保护,也预示着捕食者的出现和早期生态系统的构建过程。Shaanxilithes作为最早的非矿化“管状”生物代表,无疑在早期生命演化史上具有里程碑式的意义。更为重要的是,本文关于Shaanxilithes的三维形态复原,构建了该化石与埃迪卡拉纪最为重要的矿化骨骼生物Cloudina之间的亲缘演化关系。生物“管壳”从非矿化的Shaanxilithes演化到矿化的Cloudina这一过程,也预示着生存压力的加剧和捕食者捕食能力的加强,这些都为矿化骨骼的起源提供了更多的思路和参考,而生物界的“军备竞赛”可能是寒武纪生命大爆发的诱因之一。埃迪卡拉纪生物群的化石埋藏学存在特殊性,研究意义重大。此次关于Shaanxilithes化石埋藏学研究结果显示,自生粘土矿物在化石最初的保存过程中起到了至关重要的作用,而在后期的成岩过程以及风化过程中,粘土矿物又经历了一系列的转化。此次研究中,华北克拉通西南缘东坡组中的Shaanxilithes化石属首次发现报道,进一步扩大了该化石的古地理分布范围,同时也为时代归属存在争议的东坡组以及整合其下的新元古代冰碛岩罗圈组提供了可靠的生物地层学依据。值得注意的是,Shaanxilithes在华北克拉通西缘-西南缘和柴达木板块北缘的产出层位,通常与整合其下的新元古代冰碛岩以及平行不整合其上的寒武纪第三阶-第四阶磷块岩如影随形。特别需要指出的是,在我国北方地区诸多大地构造单元,包括华北克拉通北缘、阿拉善地块、星星峡-旱山地块存在着相似的地层沉积序列。以此为线索,本文对上述大地构造单元可能存在Shaanxilithes的潜力地区进行评估。
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q915.2
【图文】：

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【参考文献】