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        滇中祿勸地區(qū)下寒武統(tǒng)筇竹寺組化石的發(fā)現(xiàn)及其意義

        2024-12-03 00:00:00劉軍平姚衛(wèi)華宛勝李維科何世軍趙江泰陳棵魏思禮
        沉積學(xué)報(bào) 2024年6期

        關(guān)鍵詞 澄江生物群;骨骼化石;下寒武統(tǒng);筇竹寺組;祿勸地區(qū)

        第一作者簡(jiǎn)介 劉軍平,男,1983年出生,博士研究生,正高級(jí)工程師,早期生命演化及前寒武紀(jì)地層,E-mail: 271090834@qq.com

        通信作者 宛勝,男,高級(jí)工程師,區(qū)域地質(zhì)與礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查,E-mail: 214879248@qq.com

        中圖分類號(hào) Q915.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A

        0 引言

        眾所周知,澄江生物群產(chǎn)于云南下寒武統(tǒng)筇竹寺組玉案山段粉砂質(zhì)頁(yè)巖,是距今5.3億年前古生物化石群,目前發(fā)現(xiàn)了40多個(gè)門類的80余種動(dòng)物,是地球早期生物復(fù)蘇重要的研究對(duì)象[1?8],目前僅澄江一帶下寒武統(tǒng)筇竹寺組化石研究較為系統(tǒng)詳細(xì),研究成果較為豐富,但澄江外圍研究程度較低,甚至沒(méi)有發(fā)現(xiàn)與澄江生物群可對(duì)比的產(chǎn)地。由此,新發(fā)現(xiàn)或發(fā)掘下寒武統(tǒng)筇竹寺組化石產(chǎn)地對(duì)進(jìn)一步研究地球早期生物演化、古環(huán)境有重要意義。

        2019年以來(lái),筆者等對(duì)云南祿勸大新山—普德地區(qū)下寒武統(tǒng)筇竹寺組黑色巖系中化石、關(guān)鍵戰(zhàn)略性礦產(chǎn)進(jìn)行了調(diào)查評(píng)價(jià)①②。精細(xì)剖面顯示,祿勸大新山地區(qū)下寒武統(tǒng)筇竹寺組石巖頭段下黑層深灰色粉砂質(zhì)頁(yè)巖發(fā)現(xiàn)大量似“澄江生物群”的宏體生物化石,但較“澄江生物群”賦存層位低。本次的發(fā)現(xiàn)有助于:(1)厘清早寒武世生物活動(dòng)的規(guī)律、范圍及復(fù)蘇;(2)豐富早寒武世生物化石庫(kù);(3)有望在云南祿勸地區(qū)建立第二個(gè)寒武紀(jì)化石群(大新山—普德生物群)具有較好的科普及地層學(xué)意義。

        2 研究方法

        本次采用1∶1 000地質(zhì)剖面測(cè)量、薄片和化石鑒定、電子探針、XRF分析及能譜分析等方法對(duì)化石層位野外宏觀地質(zhì)特征、微觀特征進(jìn)行了詳細(xì)研究。

        薄片鑒定在國(guó)土資源部昆明礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心實(shí)驗(yàn)室完成;電子探針、掃描電鏡及能譜分析在武漢上譜分析科技有限公司;XRF分析在北京桔燈地球物理勘探股份有限公司完成;化石鑒定由昆明理工大學(xué)古生物化石鑒定研究中心完成。

        3 化石組合

        3.1大新山地區(qū)化石特征

        本次在祿勸大新山地區(qū)(圖1b-x)下寒武統(tǒng)筇竹寺組石巖頭段下黑層深灰色粉砂質(zhì)頁(yè)巖中采獲化石共計(jì)134 件,其中朵氏小昆明蟲(Kunmingelladouvillei)50件、蟲跡(未定種)2件、錐管螺(Conothecasp.)8件、帽天山蟲(Maotianshania sp.)10件、澄江顧脫貝(Kutorgina" chengjiangensis) 6 件、鰓蝦(Branchiocaris sp.)15件、古蟲(Vetulicola sp.)10件、始萊德利基蟲(Eoredlichia sp.)30件及豆芽類化石(未知種)2件;大新山地區(qū)生物化石群以朵氏小昆明蟲、始萊德利基蟲、鰓蝦為主,次為古蟲、帽天山蟲、錐管螺、澄江顧脫貝,蟲跡及豆芽類化石較為稀少。化石具體數(shù)量占比圖見(jiàn)圖2。化石特征描述如下。

        1) 朵氏小昆明蟲(Kunmingella douvillei)

        形態(tài)描述:雙瓣殼由等稱左右兩瓣構(gòu)成(圖3b)。殼的邊緣具折邊,前端具圓的脊?fàn)钔黄?,后端為一傾斜的脊?fàn)钔黄?;其他軟軀體特征未保存。根據(jù)該標(biāo)本殼邊緣具折邊、前端具圓的脊?fàn)钔黄穑蠖藶橐恍弊叩募範(fàn)钔黄鸬鹊湫吞卣?,可判斷為朵氏小昆明蟲。

        生態(tài)分析:通常表底棲生活,具有強(qiáng)的游泳能力,可以在寒武紀(jì)海洋中自由自在地生活。

        2) 蟲跡(未定種)

        形態(tài)描述:類似曲形跡,表面光滑、中間可見(jiàn)中槽,兩側(cè)對(duì)稱(圖3c)。

        生態(tài)分析:應(yīng)為內(nèi)生底棲生物的爬行跡,分布于淺水環(huán)境,有待于進(jìn)一步分析鑒定。

        3) 錐管螺(Conotheca sp.)

        形態(tài)描述:化石為實(shí)體化石,殼體為直錐形,保存的殼長(zhǎng)為18 mm,殼體細(xì)長(zhǎng),殼面光滑,橫截面圓形,殼口平,殼表具有微弱橫向紋飾,其生長(zhǎng)角度在5°左右。該殼體屬于錐管螺屬的典型特征,但口蓋等特征不詳,故定為錐管螺未定種(圖3d)。

        生態(tài)分析:所有的軟舌螺都為海相化石,除了超鹽性的、白云質(zhì)的和生物礁相的沉積巖以外其他任何寒武紀(jì)至二疊紀(jì)的海相地層都有可能存在。

        4) 帽天山蟲(Maotianshania sp.)

        形態(tài)描述:化石手標(biāo)本為一塊黃綠色泥巖,可見(jiàn)一管狀化石,兩邊具有鐵錳化的樹枝石(假化石)。化石呈圓柱狀,保存不完整,可見(jiàn)部分長(zhǎng)約16 mm,寬約1 mm,身體明顯分為吻和軀干兩部分。但因保存欠佳,腸道、吻刺和體表紋飾等特征不清楚。體表具有微弱的環(huán)紋和黑色的腸道貫穿身體中部(圖3e)。依據(jù)身體結(jié)構(gòu)及紋飾等特征初步判斷為帽天山蟲Maotianshania sp.。

        生態(tài)分析:生活在5.3億年前寒武紀(jì)早期的淺海中,是澄江生物群中常見(jiàn)的代表之一。

        5) 澄江顧脫貝(Kutorgina chengjiangensis)

        形態(tài)描述:化石可見(jiàn)殼體及特異保存的肉莖結(jié)構(gòu),可見(jiàn)為典型的腕足動(dòng)物。殼體較大,最大寬度位于殼體中央,殼寬約2.5cm,殼長(zhǎng)約2.2cm,近圓形,前緣直邊,殼面表面紋飾保存欠佳,邊緣依稀可見(jiàn)同心狀紋飾。肉莖較粗壯且向外拉長(zhǎng)延伸(圖3f)。其余內(nèi)部特征不詳。

        對(duì)比分析:該標(biāo)本雖然未能保存典型的同層狀紋飾,但近圓形的殼體形態(tài)、同心狀紋飾和肉莖等特征可判斷為澄江顧脫貝。

        生態(tài)分析:生活在5.3億年前寒武紀(jì)早期的淺海中,是澄江生物群的代表之一。

        6) 鰓蝦(Branchiocaris sp.)形態(tài)描述:化石手標(biāo)本為灰黑色的粉砂巖,化石長(zhǎng)約為7 cm,近橢圓形的甲殼(圖3g),直的背鉸合線,殼表面光滑,邊緣有狹窄的邊緣。該標(biāo)本是典型具雙殼的甲殼類化石的甲殼,覆蓋了頭部的大部分和身體的前部,部分延伸到動(dòng)物的側(cè)面。其余軟體特征不詳,但是殼體表面具有明顯的蟲跡。經(jīng)對(duì)比,該標(biāo)本的甲殼大小、光滑的外表面及形態(tài)等特征可以判斷鰓蝦類的甲殼,但其余軟軀體及附肢特征不詳,盡可判斷為鰓蝦未定種。

        生態(tài)分析:海生底棲生物,在海底上方游泳,可能食泥沙或碎屑。

        7) 古蟲(Vetulicola sp.)

        形態(tài)描述:化石手標(biāo)本為灰黑色的粉砂巖,化石長(zhǎng)為3.0 cm,寬為1.5 cm?;绑w兩側(cè)對(duì)稱,為閉合的雙殼,外形為亞長(zhǎng)方形,前面較尖,后面方鈍,后體未保存,僅可見(jiàn)三對(duì)鰓囊,不分節(jié)(圖3h,i)。黃色箭頭指示鰓囊。

        對(duì)比分析:古蟲屬不同于圓口蟲屬在于后者的前體呈次橢圓形,前端具同心線紋和放射紋交叉組成的網(wǎng)格狀構(gòu)造,后體呈圓柱狀;不同于俞元蟲屬(在于后者個(gè)體較大,前體呈長(zhǎng)橢圓形背邊緣后端不具三角形鰭狀物,后體為圓柱狀;不同于異形蟲屬在于后者的前體呈錐形,三角形鰭狀物位于背后端后體呈圓柱形分節(jié)較多。

        生態(tài)分析:海生動(dòng)物,游泳。

        8) 豆芽類化石(未知種)

        形態(tài)描述:該標(biāo)本具有明顯的莖部和前端傘狀結(jié)構(gòu)(圖3j),莖部始部具有明顯的膨大,似豆芽狀,值得進(jìn)一步研究。屬種未知,待定種。

        9) 始萊德利基蟲(Eoredlichia sp.)

        形態(tài)描述:為三葉蟲的化石,可見(jiàn)清晰的眼葉,眼葉后端遠(yuǎn)離頭鞍,面線前支與中軸夾角小于45°,因此可以判定為始萊德利基蟲(圖3k)。

        生態(tài)分析:通常與珊瑚、海百合、腕足動(dòng)物和頭足動(dòng)物共生,到目前為止僅僅在海相地層中發(fā)現(xiàn),因此三葉蟲基本是屬于淺海底棲生物,具備一定的游泳功能。

        3.2普德地區(qū)化石特征

        本次在普德地區(qū)(圖1b)下寒武統(tǒng)筇竹寺組石巖頭段下黑層深灰色粉砂質(zhì)頁(yè)巖(圖4a)新發(fā)現(xiàn)疑似骨骼生物化石(圖4b),化石呈似骨骼狀,長(zhǎng)約1 cm,寬約0.5 cm,兩頭較大,中間相對(duì)小,呈橢圓柱狀。XRF掃描分析顯示(圖4c~n),化石含較高濃度的Ca、Cr、P,與圍巖成分明顯不同(Fe、S、Ti),Ca、P是骨骼化石主要組成元素,如果證實(shí)為生物骨骼化石,對(duì)早期生物演化有著重要意義,值得進(jìn)一步發(fā)掘及研究。

        4 研究結(jié)果及討論

        4.1對(duì)早期生命復(fù)蘇的指示意義

        依托云南省古生物化石開發(fā)保護(hù)調(diào)查項(xiàng)目,在云南祿勸大新山—普德一帶下寒武統(tǒng)筇竹寺組石巖頭段下黑層深灰色粉砂質(zhì)頁(yè)巖發(fā)現(xiàn)兩處研究?jī)r(jià)值較高的化石產(chǎn)地。化石保存較完整,個(gè)體較大,且較為豐富,化石賦存層位距下伏漁戶村組大海段白云巖約45 m,說(shuō)明滇中祿勸一帶早期生命復(fù)蘇比澄江一帶早,這一結(jié)果與本次在筇竹寺組石巖頭段下黑層發(fā)現(xiàn)宏體化石較為一致,而澄江一帶筇竹寺組玉案山段才出現(xiàn)宏體化石,也就是舉世聞名的“澄江生物群”。本次發(fā)現(xiàn)的化石大部分與“澄江生物群”極為相似,祿勸大新山化石類型主要有朵氏小昆明蟲(Kunmingella douvillei)、蟲跡(未定種)、錐管螺(Conotheca sp.)、帽天山蟲(Maotianshania sp.)、澄江顧脫貝(Kutorgina chengjiangensis)、鰓蝦(Branchiocaris sp.)、古蟲(Vetulicola sp.)、始萊德利基蟲(Eoredlichia sp.)及豆芽類化石(未知種)。但在普德一帶同一層位新發(fā)現(xiàn)疑似骨骼?生物化石,XRF掃描顯示,化石含較高濃度的Ca、Cr、P,與圍巖成分明顯不同(Fe、S、Ti),Ca、P是骨骼化石主要組成元素。大新山—普德一帶化石不僅保存完整、較為豐富,個(gè)體較大、種類多樣,賦存層位露頭好,交通便利,且化石層位較“澄江生物群”賦存層位低,具有較好的研究意義,也有望在云南祿勸地區(qū)建立第二個(gè)早寒武世生物群(大新山—普德生物群)。本次發(fā)現(xiàn)為研究早寒武世生物活動(dòng)規(guī)律、范圍、復(fù)蘇、古環(huán)境演化及地層區(qū)域?qū)Ρ忍峁┝酥匾墓派锘芯克夭摹?/p>

        早寒武世澄江生物群的物種非常豐富,現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)250多個(gè)物種,涵蓋近十幾個(gè)動(dòng)物門,不僅包括最早的軟體動(dòng)物、藻類,還包括最早的魚、脊椎動(dòng)物等,如??隰~、奇蝦[21?28]。本次在祿勸普德下寒武統(tǒng)筇竹寺組石巖頭段深灰色粉砂質(zhì)頁(yè)巖發(fā)現(xiàn)疑似骨骼化石碎片,是否與澄江生物群奇蝦等門類有同緣性,值得進(jìn)一步研究。但本次的發(fā)現(xiàn)為進(jìn)一步研究早期生命起源和發(fā)現(xiàn)早寒武世新的化石產(chǎn)地,新化石種類提供了重要的研究材料及線索,不僅展現(xiàn)了動(dòng)物多樣性起源的突發(fā)性,更為重要的是展示了寒武紀(jì)時(shí)期地球生命的多姿多彩。

        4.2對(duì)當(dāng)?shù)芈糜伍_發(fā)及科普教學(xué)的意義

        科普工作是指將科學(xué)知識(shí)傳遞給大眾,提高公眾科學(xué)素質(zhì)的工作[27?31]。它的重要意義不僅在于促進(jìn)科技進(jìn)步,也在于推動(dòng)社會(huì)和諧發(fā)展,是我們地質(zhì)工作者的初心所在。本次發(fā)現(xiàn)的兩處化石點(diǎn),距離祿勸縣60 km,不僅交通方便,化石肉眼可見(jiàn)、種類多樣,且距離著名的馬鹿塘杜鵑花景區(qū)僅10 km[32?33](每年4—5月,當(dāng)?shù)匾吧霹N花海進(jìn)入盛花期,是一年一度昆明周邊欣賞大規(guī)模野生杜鵑花的最佳地點(diǎn)),為祿勸地區(qū)旅游開發(fā)提供了重要場(chǎng)地,也為當(dāng)?shù)乜破战虒W(xué)提供了寶貴材料。

        5 結(jié)論

        (1) 云南祿勸大新山一帶下寒武統(tǒng)筇竹寺組石巖頭段黑層深灰色粉砂質(zhì)頁(yè)巖發(fā)現(xiàn)的豐富宏體生物化石較“澄江生物群”賦存層位低。大新山化石類型主要有朵氏小昆明蟲(Kunmingella douvillei)、蟲跡(未定種)、錐管螺(Conotheca sp.)、帽天山蟲(Maotianshania sp.)、澄江顧脫貝(Kutorginachengjiangensis)、鰓蝦(Branchiocaris sp.)、古蟲(Vetulicola sp.)、始萊德利基蟲(Eoredlichia sp.)及豆芽類化石(未知種)。

        (2) 云南祿勸普德一帶同一層位新發(fā)現(xiàn)疑似骨骼生物化石,該化石含較高濃度的Ca、Cr、P,與圍巖成分明顯不同(Fe、S、Ti),值得進(jìn)一步發(fā)掘及研究。

        (3) 云南祿勸大新山—普德一帶化石不僅保存完整,賦存層位露頭好,交通便利,具有較好的研究意義和科普價(jià)值,有望在云南祿勸地區(qū)建立第二個(gè)寒武紀(jì)化石群(大新山—普德生物群)。

        致謝 吉林大學(xué)客座教授黃大一老師提供了XRF 掃描照片,野外得到了云南省地質(zhì)調(diào)查局李靜正高級(jí)工程師、孫載波正高級(jí)工程師的幫助,審稿專家提出了寶貴的修改意見(jiàn)。在此一并表示衷心感謝。

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