末元古代高能化石生物群的化石分類

末元古代高能化石生物群的化石分類

1高地層差異石化學(xué)成巖陜西省寧強地區(qū)是中國最早發(fā)現(xiàn)真龍后代動物的遺址（陳夢廬等，31991）。早在本世紀50年代末至60年代初,原陜西磷礦隊在寧強寬川鋪李家溝就發(fā)現(xiàn)了“蠕形蟲化石”。1964年,張錄易將其定為Chabakoviasp.;陳孟莪等(1975)將其定為cf.Sabelliditessp.,并認為是中國首次發(fā)現(xiàn)的后生動物化石,同時根據(jù)化石所賦存的層位、巖性組合特征和區(qū)域分布,將寬川鋪組厘定為:其下部命名為高家山組,并與湖北峽東震旦系燈影組中上部對比;其上部富含小殼化石的灰?guī)r、硅質(zhì)巖夾薄層膠磷礦仍稱“寬川鋪組”。邢裕盛等(1984,1985)又將該類化石厘定為后生動物遺跡化石,命名為ShaanxilithesningqiangensisXing,YueetZhang1984。1982—1984年,陜西省地質(zhì)礦產(chǎn)局第二地質(zhì)隊在研究寧強寬川鋪震旦系-寒武系界限時,曾在高家山組發(fā)現(xiàn)SinotubulitesbaimatuoensisChen,ChenetQian1981。1984年,張錄易、林世敏等在詳細分析前人研究成果的基礎(chǔ)上,在寧強胡家壩高家山碑灣,即陳孟莪等(1975)建立的上震旦統(tǒng)高家山組的層型剖面上,發(fā)現(xiàn)了極其豐富的后生動物實體化石、遺跡化石和似宏觀藻類等化石(林世敏等,1986)。張錄易(1986)將其命名為高家山生物群,并作了初步描述,為便于與峽東對比,又將本區(qū)燈影組由下而上劃分為4段:即藻白云巖段、高家山段、碑灣段和寬川鋪段,分別與蛤蟆井段、石板灘段、白馬沱段和天柱山段對比。高家山生物群就產(chǎn)在上震旦統(tǒng)燈影組高家山段中上部,頂界為富含早寒武世梅樹村階小殼化石的燈影組寬川鋪段底界所限定,底界暫以高家山段之底為界,不排除下延至藻白云巖段。1992年,張錄易等首次對這一生物群作了系統(tǒng)描述,發(fā)現(xiàn)了許多新的化石門類和化石產(chǎn)地。近來筆者等在國家自然科學(xué)基金資助下,又數(shù)次對化石點進行了系統(tǒng)發(fā)掘,獲得了大量珍貴標本,并基本查明了高家山生物群的時空分布。高家山生物群的地理分布主要在陜西省寧強縣境內(nèi),以胡家壩鎮(zhèn)高家山為中心,西至羅家河小塘子梁—長坡埡—寬川鋪選將坪一帶,東至石板溝—竹葉溝,胡家壩—勉縣鵓鴿洞—元墩子一帶,東西長約40km的范圍內(nèi)均可見到,地理坐標為東經(jīng)106°15′—106°39′,北緯32°53′—33°00′(插圖1)。本區(qū)燈影組尚缺乏同位素年齡依據(jù),考慮到它與峽區(qū)燈影組的相似性,其時限據(jù)Knoll等(1999)對峽東燈影組相應(yīng)層段的推測應(yīng)在565—543Ma。2早寒武世梅樹村期生物演化過程前寒武紀-寒武紀過渡期是生物演化極為迅速的時期,高家山生物就是晚前寒武紀末期向早寒武世梅樹村期生物演化事件的記錄,既有軟軀體的后生動物,也有具礦化骨骼的動物,還有宏觀藻類植物相伴(插圖2)。這些化石可能代表了已絕滅的生物類群,目前尚難對其進行系統(tǒng)的生物分類,現(xiàn)僅據(jù)化石的形態(tài)特征將其劃分為下列幾個大類群:2.1評估其生物群的真實記錄具礦化壁的骨骼生物是該生物群中最具特色的生物類群,目前已命名的有7屬26種,占該生物群中已發(fā)現(xiàn)后生動物實體化石屬種的80%。其個體普遍較大,與小殼化石明顯有別,代表了最早期生物礦化事件的真實記錄。其代表性類型有:2.1.1多層壁者具管套管式結(jié)構(gòu)以Sinotubulites類為代表,其主要特征為:管體宏大(最大直徑3.5mm,長25mm),多為圓筒狀,稍具錐度,管直或微彎曲,兩端開口(目前尚未發(fā)現(xiàn)一端封閉的標本),管壁有單層(Chenella)和多層(Sinotubulites,Qinella)之分,多層壁者具管套管式結(jié)構(gòu)(圖版Ⅰ,圖1a,1b;圖版Ⅱ,圖1,6,11)。2.1.2多層結(jié)構(gòu)的特點是指以克勞德管類(cloudinids)為代表的末端開口、始端封閉的次圓錐柱狀或柱狀管,多層壁具有特征的疊錐套合式結(jié)構(gòu),見萼部藤壺狀開口及芽狀分枝。高家山生物群中錐管化石類型多樣,目前僅對Cloudina和Conotubus作了初步研究(圖版Ⅱ,圖3,4)。2.1.3山瓶狀化石是產(chǎn)于晚前寒武紀至早寒武世的一類分類位置未定的具瓶狀外形的微生物類群,與其他已知化石類群相比,高家山瓶狀化石在形態(tài)上雖具有一定相似性,但個體最大(是其他已報道化石的10-100倍),殼壁成分多由鈣質(zhì)組成,壁厚,有的還具有分層結(jié)構(gòu),并且?？蓮膰鷰r中完整剝離出來,與世界其他地區(qū)和層位的瓶狀化石明顯有別。目前據(jù)殼體形態(tài)僅對Protolagena和Sicylagena作了初步探討(圖版Ⅱ,圖2,15)。2.1.4雙壁多層分散分散巖石學(xué)特性數(shù)量非常多,球狀或橢球狀,直徑0.05-1.00mm,一般為0.2-0.6mm,大多中空,單層壁或多層壁,以孤立個體或串珠狀或密集成團分散在灰?guī)r中(圖版Ⅱ,圖7,8)。2.1.5齒狀花鏡se見于灰?guī)r的巖石薄片中,與Gaojiashania和Conotubus共生,形似杯狀、缽狀體,始部收斂閉合并有橫向似脊的底座,由始部向末端逐漸擴散,具不規(guī)則齒狀花邊(圖版Ⅰ,圖7b;圖版Ⅱ,圖14)。2.1.6巖漿巖類型十分多樣,主要有餅形,圓盤狀及分枝管狀化石等(圖版Ⅱ,圖5,9,10,13)。2.2引領(lǐng)石充填法保存在粉砂巖中者多已黃鐵礦化,鑄型標本可修出完整的個體,為不規(guī)則彎曲的管狀,中空,外表面具環(huán)脊和環(huán)紋,有的具圓環(huán)狀口部構(gòu)造。保存在灰?guī)r內(nèi)的化石均被晶質(zhì)方解石充填,局部保存了體壁、環(huán)脊齒狀邊緣。高家山化石群中蠕形動物化石與已報道的其他前寒武紀軟軀體動物化石截然不同,它們個體普遍宏大,最大者直徑可達10mm,長100mm以上;它們并非印膜化石,而是鑄型標本(圖版Ⅰ,圖2-4,6,7a),目前已知有3屬8種。這類蠕蟲狀化石常呈單個的圓環(huán)散布在層面上,有時密度很大,呈碳質(zhì)或黃鐵礦化保存,張錄易(1986)曾將其作為遺跡化石AnnulusichnusregularisZhang進行討論,目前看來不排除是蠕形動物脫落的環(huán)節(jié)。2.3垂直潛穴Fedonkin等(1992)曾對文德紀的遺跡化石做了評述,認為此時的遺跡化石相對較為簡單,都是由沉積物中食泥生物沿層面覓食所形成的,缺乏三度空間發(fā)育的垂直潛穴。高家山生物群的遺跡化石,種類繁多,數(shù)量豐富,構(gòu)成了該生物群一個重要組成部分,不僅層面出現(xiàn)大量蠕形動物爬跡,還出現(xiàn)許多粗短的垂直潛穴(圖版Ⅱ,圖12,16,17)。張錄易(1986)曾描述了其中的蠕形動物爬跡和潛穴12屬15種,1992年張錄易等對部分屬種做了厘定,此次略作修改。根據(jù)遺跡化石橫向分布和垂直變化,自下而上建立了6個遺跡化石序列。2.4下封板上的狀體主要產(chǎn)于高家山段中、上部灰褐色粉砂巖中,由于粒度較粗或碳化嚴重,多數(shù)保存不好,但形態(tài)特征仍可判別,主要有3種類型:黑色,圓或橢圓形碳質(zhì)薄膜,近等寬具細小分枝的帶狀體及具縱紋構(gòu)造的葉片狀體。近來在高家山的高家山段頂部白云巖中發(fā)現(xiàn)了極為豐富的文德帶藻化石(圖版Ⅰ,圖5),尚在進一步研究中。3與國內(nèi)外生物群研究的必要性為確定高家山生物群在地質(zhì)歷史發(fā)展中的地位,探討生物組合的時限范圍和生物群中各類生物的演化特征,合理評價該生物群的潛在意義,與國內(nèi)外資料進行對比是十分必要的。本文選取與其時代相近且特征較為相似的峽東西陵峽生物群和南非納米比亞納瑪生物組合進行比較。3.1高年制月內(nèi)生物群落特點表3西陵峽生物群產(chǎn)于震旦系層型剖面的燈影組石板灘段碳酸鹽巖中,主要由后生動物、遺跡化石所組成,并與豐富的后生植物化石共生。高家山生物群與西陵峽生物群的相同點有:1)均屬燈影峽階的生物群,其組合面貌不同于梅樹村階生物群(羅惠麟等,1984),又不同于陡山沱階廟河生物群(陳孟莪等,1991,1992;丁蓮芳等,1996),是新元古代最末期的生物群落。2)產(chǎn)出層位基本一致,上界均為早寒武世多門類小殼動物群所限定,下界不超過陡山沱組的頂界,兩地生物群主要盛產(chǎn)于高家山段及其相當層位石板灘段。3)軟軀體化石均以蠕形動物為主,均含有礦化初期階段的骨骼化石,如Sinotubulites和Cloudina等。4)兩生物群均含有以文德帶藻為代表的宏觀藻類化石。5)遺跡化石以水平管狀潛穴為主,垂直潛穴小而短。高家山生物群與西陵峽生物群相比較,其差異性主要有:兩生物群均具有地方性色彩,寧強地區(qū)的蠕形動物化石個體大,峽東地區(qū)相對較小,屬種也各不相同;寧強地區(qū)骨骼化石的分異度高,產(chǎn)出層位多,可劃分兩個組合帶,而峽東地區(qū)僅見保存不好的Sinotubulites和Cloudina;峽東地區(qū)發(fā)現(xiàn)了依迪卡拉生物群分子Paracharniadengyingensis(DingetChen,1981)emend.Sun1986,而寧強地區(qū)目前尚未見到;遺跡化石序列和組合面貌兩地相差較大。以上差異可能是由不同的古地理環(huán)境因素所致,反映了不同生態(tài)環(huán)境下地方性生物群特征。根據(jù)以上特征,高家山生物群產(chǎn)出剖面可作為建系的重要參考剖面(殷繼成等,1993)。3.2納瑪群與前代居民性生物組合納米比亞的納瑪群中含有得到廣泛認同的文德紀至寒武紀的軟軀體化石、微體化石和遺跡化石。以Cloudina為代表的最早骨骼化石組合最初就在這里發(fā)現(xiàn)的(Germs,1972a,b),后來又發(fā)現(xiàn)了一類高腳杯狀骨骼化石(goblet-shapedshellyfossil)(Grotzingeretal.,1995),它們與依迪卡拉軟軀體化石共生,其分布時代略長于后者。據(jù)Grotzinger等(1995)的推算,納瑪群中依迪卡拉生物群的分布時限為549-543Ma(U-Pb鋯石年齡)。高家山生物群與納瑪群生物組合對比,它們的相同點有:具有相同的骨骼生物化石Cloudina,骨骼化石雖未在其中占主導(dǎo),也沒有高家山生物群中類型多樣,但納瑪群中鈣化的生物如海綿、刺細胞生物和兩側(cè)對稱動物可能都是其中代表(KnollandCarroll,1999);雖然對納瑪群的時代歸屬仍存在爭議,Grotzinger等(1995)也認為Cloudina的分布可能延續(xù)到寒武系底部,但由于缺乏明確的小殼化石證據(jù),一直難以定論,從高家山生物群產(chǎn)出情形分析,Cloudina的分布層位應(yīng)低于小殼化石產(chǎn)出層位,納瑪群生物組合與高家山生物群的分布時代也是基本一致的。納瑪群碎屑巖中產(chǎn)有全球分布的依迪卡拉生物群的典型分子,其面貌與高家山生物群以蠕形動物為主的特征截然不同。4生物和礦物學(xué)和金屬理物群1)高家山生物群產(chǎn)于震旦系燈影組中上部,震旦系-寒武系連續(xù)沉積層序的寒武-震旦系界線之下,推測其時限約為565-543Ma。2)高家山生物群除含大量后生動物遺跡化石和宏觀藻類化石外,軟軀體蠕蟲類和骨骼化帶殼動物化石占絕對優(yōu)勢。其總體面貌與著名的伊迪卡拉生物群明顯不同,也與早寒武世小殼動物群有顯著的區(qū)