贵州东部寒武纪黔东世杷榔动物群

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寒武纪伯吉斯页岩型生物群是早期特异埋藏后生生物的重要组成部分,其中最知名的云南澄江生物群、加拿大伯吉斯页岩生物群、贵州凯里生物群。伯吉斯页岩生物群的研究获得了寒武生命大爆发的理论依据,也引发生命领域,早期生命是突发性爆发、还是渐变发展的大争论。伯吉斯页岩型生物群均为特异埋藏的化石库,真实全面地反映过去生物群落的面貌,一些软躯体化石是解决古生物学门类起源、亲缘关系的重要化石证据。伯吉斯页岩型生物群精美化石为早期生物起源,形态功能特征、寒武大爆发及变化过程,提供了最好的化石记录。伯吉斯页岩生物群的研究受到普遍的重视,一直是当前国际古生物界的研究热点,具有重要的科学意义。全球已发现的伯吉斯页岩型生物群化石产地超过了40多个,含有10多个重要的伯吉斯页岩型生物群,构成了寒武纪生物演化链;其中伯吉斯页岩生物群、澄江生物群及凯里生物群三大伯吉斯页岩型生物群组成寒武纪生物演化链的骨架,Sirius Passet生物群、杷榔动物群、关山动物群等加密了这个演化链。  杷榔动物群是贵州继凯里生物群之后发现的又一个伯吉斯页岩型的生物群。它的时代为黔东世(早寒武世),早于凯里生物群、与云南的关山动物群、澳大利亚Emy Bay页岩生物群基本同期,在澄江生物群和凯里生物群起承上启下的演化作用,填补寒武纪早期生物起源、辐射演化及海洋环境多样化研究的空白。  本文首次通过岩石学、生物地层学、年代地层学、地球化学、沉积学等手段对黔东地区杷榔组进行了综合研究。新测制了凯里市菩萨寨、台江革一及剑河交榜剖面,在这些剖面中上部粉砂质泥岩中发现了杷榔动物群。新化石产地的发现,扩展了杷榔动物群的地理分布,丰富了杷榔动物群古生物学和生物地层学研究材料;提供了杷榔组沉积环境和杷榔动物群埋藏方式的重要信息。  本文对杷榔组岩石地层系统进行了研究。研究区杷榔组下部由灰色、灰绿色页岩、泥岩、钙质泥岩及上部的灰岩、灰黄色、灰绿色带紫色粉砂质泥岩组成。杷榔组的沉积厚度在整个分布区内,在200-600米之间变化。主要沿两个方向上逐渐改变,一个是由分布区中部向东北和西南两个方向逐渐减少,另一个是由分布区东界向西界逐渐减少,中部地区的镇远江古镇一带沉厚度较大,达590多米。  研究了剑河交榜、台江革一杷榔组中丰富的掘头虫类三叶虫化石,计7属11种。重新厘定了杷榔组的三叶虫生物地层,据掘头虫类三叶虫的组合特征,在研究区杷榔组中建立一个三叶虫化石带,即Arthricocephalus chauveaui-Changaspis micropyge组合带。杷榔组的带化石也出现在北美格陵兰早寒武世Henson Gletscher组,地理分布较广。  以往的研究表明,杷榔动物群由刺胞动物、蠕形动物、腕足动物、软体动物、节肢动物、棘皮动物、藻类7个类群组成。本次研究则新增了一个门类(开腔骨类)、12个动物化石属,包括三叶形虫Naraoia、大型双瓣壳动物Isoxys、古蠕虫Hadimopanella、软舌螺Circotheca、Conotheca、Doliutus、开腔骨类Chancelloria、腕足动物Westonia、Lingulalla、Bellewenglingtangia gen.nov.等。本文描述了7个类群的32属42种动物化石和部分遗迹化石,动物化石包括1新属、11新种、2相似种和6未定种。一些重要的动物化石如古蠕虫Hadimopanella、具口盖和附肢的软舌螺Linevitus、固着在高肌虫、软舌螺、三叶虫壳体上贵州始海百合Guizhoueocrinus不仅提供重要的分类学信息,还是生物形态功能与生态环境、埋藏学研究的重要材料,也证实了杷榔动物群是一个特异埋藏的化石库,其中古蠕虫Hadimopanella和具附肢和口盖的软舌螺化石为我国寒武系首次发现。  运用沉积学、古生态学和地球化学探讨了杷榔组的沉积环境。杷榔组由水平层理发育的灰绿色粉砂质泥岩组成,含有大量生活于较深水的始海百合Guizhoueocrinus、掘头虫类三叶虫和古蠕虫Hadimopanella,表明杷榔组整体处于外陆棚的较深水环境。杷榔动物群和凯里生物群一样,含有大量的始海百合、掘头虫类三叶虫和相似的遗迹化石,二者具有相似的较深水沉积环境。进一步对沉积粒度观察和生物生态类群变化表明杷榔组下部层位的沉积水体较上部层位深,即杷榔组由下而上经历了区域性的海退序列。  杷榔动物群的发现展现杷榔组新的生物组合面貌。贵州始海百合Guizhoueocrinus化石是中国黔东统(下寒武统)首次发现和时代稍晚的凯里生物群的始海百合类构成全球最好的始海百合产地及演化链,增添了寒武纪早期后生生物的新信息。通常认为伯吉斯页岩型生物群在早寒武世生存在浅水环境,至中寒武世向深水环境变化。形成外陆棚较深水环境的杷榔动物群在全球早寒武世地层中是罕见的,这为全面认识伯吉斯页岩型生物群的生存环境提供了宝贵材料。
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