中国遗迹化石研究创新阶段成就与展望

遗迹化石是生物成因的沉积构造,在古生物学研究中有着十分重要的意义。中国遗迹学发展历经了零星（1929~1978）、系统（1978~2004）与创新（2004~现在）研究3个阶段。在创新阶段,我国遗迹学家在 ① 地质转折时期生物与环境协同演化; ② 特殊遗迹化石; ③ 新技术与方法的应用; ④ 现代遗迹学研究这4方面取得了显著成就。本文在系统回顾总结我国近年来遗迹学研究重要成果的基础上,展望了未来遗迹学发展的5个方向：实验遗迹学、遗迹化石的地球生物学、遗迹学新理论、陆相遗迹化石研究及大数据和人工智能的应用。随着遗迹化石研究的不断深入,遗迹学这门古老学科一定会受到更多关注,未来必将会在古生物学、地层学、沉积学和古地理学研究中发挥更大作用。     

海相遗迹学的成就、问题与展望

海相遗迹学经历了博物学者时代、藻类时代、大辩论时代、黎明时代,目前正处于现代遗迹学时代。海相遗迹学发展历程中的里程碑事件包括:博物学者对遗迹化石的初步研究、遗迹化石真实属性的确立、德国森根堡海洋研究所的建立、遗迹化石的行为习性分类,以及遗迹相、遗迹组构等重要概念的提出和发展。在系统回顾总结海相遗迹学成就和问题的基础上,着重展示了海相遗迹学发展的3个方向:遗迹化石三维形态重建与形态发生模拟,综合遗迹分类学以及微观手段的运用。海相遗迹学在诠释遗迹化石所反映的生物行为习性以及不同尺度生物—环境相互作用与协同演化等方面具有重要意义。     

遗迹组构的精细分析功能及其应用:第15届国际遗迹组构专题研讨会综述

第15届国际遗迹组构专题研讨会于2019年4月26日至5月9日在捷克首都布拉格顺利召开。从口头报告、展板、野外地质考察及专题讨论等方面可以得出遗迹学理论取得的新进展及其应用主要集中于4个方面: (1)遗迹组构内涵的外延和精细分析功能的完善,为沉积微环境分析、成因地层学解译和油气水储集层的精细表征提供了科学的理论基础和实用的工作方法;(2)遗迹化石在古生态、古气候等研究中的应用已成为遗迹学的重要工作领域,旨在通过研究古生物丰富的行为学、埋藏学特征,解译(古)生物与沉积物的相互作用,揭示遗迹化石发育段的古生态与古气候特征,进而搭建古生物学、沉积学和层序地层学之间的桥梁;(3)遗迹化石在重大地质事件研究方面具有重要应用,特别是为研究生物大灭绝后生态恢复期因没有矿化骨骼而无法保存为实体化石的生物提供了良好的信息载体,同时也为研究生物复苏期生态系统状况和大地构造-沉积环境条件提供了宝贵的线索;(4)新技术和新方法正在遗迹学研究中得到广泛应用,必将推动遗迹学理论的进一步完善和生产应用的快速发展。     

遗迹化石及其对古环境分析的意义

近二十多年来遗迹化石学在国际上进展显著,日益受到地质学家的重视,出版了许多有价值的学术论文和专著,包括一些重要的原理和研究成果。遗迹化石不仅是作为古生物学的一个部分,研究地球上生物活动和进化的证据;遗迹化石也是生物成因的沉积构造,可以用来分析岩相形成条件和解释沉积环境,生物扰动既可以对沉积物进行改造和破坏,也可以对沉积物进行建造,应当是沉积学研究当中不可忽视的一个部分。本文着重介绍遗迹化石对古代沉积环境分析的重要意义。     

遗迹学的可持续发展:第4届国际遗迹学大会综述

第4届国际遗迹学大会于2016年5月6日—9日在葡萄牙新伊达尼亚世界地质公园召开。从会议报告、展板、论文摘要集和野外地质考察可以看出:遗迹化石与沉积环境分析及遗迹化石的系统古生物学是当前遗迹学研究的热门领域,新概念和跨学科的研究方法将是未来遗迹学发展的重要推动力。对比表明,中国学者在遗迹化石的系统分类学、陆相遗迹化石以及新遗迹学领域研究较为薄弱。笔者认为,注重遗迹化石在地质突变期中的分析、发展新遗迹学、加强四足动物及鸟类足迹的研究,将是近期国内遗迹学的主要研究方向。     

遗迹学的可持续发展:第4届国际遗迹学大会综述*

第4届国际遗迹学大会于2016年5月6日—9日在葡萄牙新伊达尼亚世界地质公园召开。从会议报告、展板、论文摘要集和野外地质考察可以看出:遗迹化石与沉积环境分析及遗迹化石的系统古生物学是当前遗迹学研究的热门领域,新概念和跨学科的研究方法将是未来遗迹学发展的重要推动力。对比表明,中国学者在遗迹化石的系统分类学、陆相遗迹化石以及新遗迹学领域研究较为薄弱。笔者认为,注重遗迹化石在地质突变期中的分析、发展新遗迹学、加强四足动物及鸟类足迹的研究,将是近期国内遗迹学的主要研究方向。     

古海洋氧化还原条件的遗迹化石定量表征特征:以华南二叠纪末生物大灭绝事件为例*

地质历史时期的重大生物—环境事件往往伴随着古海洋海水氧化还原条件的改变,而遗迹化石作为原位保存的生物成因沉积构造,对于解读古海洋氧化还原条件具有显著的优势。通过对前人常用的遗迹学参数进行分析总结,发现遗迹化石多样性、生物扰动强度、潜穴直径、特征遗迹化石组合这4项定量参数可以表征古海洋氧化还原条件的变化。文中以华南二叠系乐平统遗迹化石及生物扰动构造作为研究对象,系统分析了二叠纪末生物大灭绝事件前后遗迹化石参数表征的古海洋氧化还原条件变化特征:自吴家坪期晚期华南古海洋开始出现缺氧,然而该缺氧状态在长兴期不具有持续性,而是呈现出周期性缺氧/贫氧→富氧/有氧的波动特征;在二叠纪末生物大灭绝之前,煤山剖面高精度的定量遗迹学参数指示长兴组24e层顶部存在缺氧事件,并与大灭绝事件有着良好的对应关系。这一实例具体展示了遗迹学参数在古海洋水体氧化还原条件重建中应用前景广阔。     

1954~2022年中国遗迹化石研究特征与趋势——基于CiteSpace知识图谱分析

遗迹化石是研究古环境、古气候、地层旋回性及其全球成因动力学研究的有效载体。遗迹化石是某种环境条件下生物行为习性的直接证据,是沉积环境的灵敏指示剂,对探讨生物行为习性的演化、生物的多样性、生物地层学、事件地层学、储层地质学等都具有重要的理论意义和应用价值。基于此,笔者等选取CNKI核心合集数据库中的数据,对1954~2022年遗迹化石相关文献进行系统整理,采用Microsoft Excel 2016和CiteSpace 6.1.R2 软件对文献类型分布、年度发文数量、国家、机构、期刊、作者、高引文献、突现关键词等进行分析,构建和绘制各单元间相互关系,以探求研究领域关键路径及知识拐点,进而挖掘所蕴含的新知识,预测学科研究趋势。研究表明：①我国遗迹化石领域研究发文量最多的机构是河南理工大学;发文量最多的学者是胡斌;被引频次最多的论文作者是龚一鸣;我国遗迹化石的研究主要以国家层面的基金资助为主。②系统发展阶段,我国遗迹化石研究区主要集中在贵阳、新疆;创新发展阶段,研究区主要集中在河南、四川等地。③中国寒武系的遗迹化石研究主要集中在河南省、云南省和贵州省境内;奥陶系、志留系和泥盆系中的遗迹化石研究主要集中在贵州、陕西、新疆塔里木盆地、准噶尔盆地、湖南等地。石炭系—二叠系的遗迹化石研究主要集中在新疆准噶尔盆地西北部、柴达木盆地南缘等地;三叠系的遗迹化石研究主要集中在扬子地区。笔者等基于新的研究思路和方法,系统分析了国内遗迹化石研究现状和趋势,对于进一步了解遗迹化石具有指导意义。     

●●以下19篇文章网络预出版（在线出版）于2023年8月20日，预计刊于《地质论评》2023年第69卷第5、6期或2024年第70卷第1期(2023年9、11月或2024年1月15日发行纸质版）

遗迹化石是研究古环境、古气候、地层旋回性及其全球成因动力学研究的有效载体。遗迹化石是某种环境条件下生物行为习性的直接证据,是沉积环境的灵敏指示剂,对探讨生物行为习性的演化、生物的多样性、生物地层学、事件地层学、储层地质学等都具有重要的理论意义和应用价值。基于此,本文选取CNKI核心合集数据库中的数据,对1954~2022年遗迹化石相关文献进行系统整理,采用Microsoft Excel 2016和CiteSpace 6.1.R2 软件对文献类型分布、年度发文数量、国家、机构、期刊、作者、高引文献、突现关键词等进行分析,构建和绘制各单元间相互关系,以探求研究领域关键路径及知识拐点,进而挖掘所蕴含的新知识,预测学科研究趋势。研究表明：①我国遗迹化石领域研究发文量最多的机构是河南理工大学;发文量最多的学者是胡斌;被引频次最多的论文作者是龚一鸣;我国遗迹化石的研究主要以国家层面的基金资助为主。②系统发展阶段,我国遗迹化石研究区主要集中在贵阳、新疆;创新发展阶段,研究区主要集中在河南、四川等地。③中国寒武系的遗迹化石研究主要集中在河南省、云南省和贵州省境内;奥陶系、志留系和泥盆系中的遗迹化石研究主要集中在贵州、陕西、新疆塔里木盆地、准噶尔盆地、湖南等地。石炭系—二叠系的遗迹化石研究主要集中在新疆准噶尔盆地西北部、柴达木盆地南缘等地;三叠系的遗迹化石研究主要集中在扬子地区。本文基于新的研究思路和方法,系统分析了国内遗迹化石研究现状和趋势,对于进一步了解遗迹化石具有指导意义。     

中国的遗迹化石研究

中国的遗迹化石在20世纪后期取得了长足的进展，主要表现在三个方面：前寒武纪遗迹化石与后生动物的起源和演化研究，将后生动物遗迹化石记录追索到1500Ma甚至1800Ma左右的元古宙早期；遗迹化石和遗迹组构与沉积环境和层序地层的关系研究，描述了大量的遗迹化石，建立了多种地方性的遗迹相，遗迹组构研究开始渗透到遗迹学研究的众多方面；拓扑遗迹分析，将拓扑学与遗迹学紧密联系，创立了遗迹学研究的新方法。     

遗迹学的研究现状与新进展--第8届国际遗迹组构专题研讨会综述

第8届国际遗迹组构专题研讨会于2005年2月17~23日在新西兰奥克兰大学召开。从会议报告、展板、论文摘要集和野外地质旅行可以看出: 遗迹化石正确的分类命名及其形态功能和生态环境再造仍然是遗迹学的基础和主要内容,常见和复杂遗迹化石的精细研究和重新解释将导致遗迹化石指示古环境和古生态意义的重大变革,遗迹化石特征的实验模拟和实证观测是定量解释造迹生物行为习性和生态环境意义的有效手段,许多鲜为人知或被忽略的问题和现象走进遗迹学家的视野, 陆相遗迹化石群落与遗迹组构研究有了新的进展,遗迹组构的岩心成像技术和三维模拟在油气勘探中正发挥越来越大的作用,学科交叉融合和高新技术测试方法的引进是遗迹学发展的重要推动力。     

青海南部曲麻莱-治多地区三叠纪遗迹化石的地层学意义

青海南部曲麻莱—治多地区广泛出露厚度巨大、岩性单一、实体化石稀少的三叠系巴颜喀拉山群,其地层划分与对比因缺乏明显标志而相对困难。最近,在该地区的研究中采获大量遗迹化石,建立了8个遗迹化石组合。古遗迹学的研究表明,遗迹化石丰度、分异度及遗迹化石组合在研究区内的地层序列中存在明显差异。提出将古遗迹学特征作为一定区域内岩石地层划分对比的标志之一,为解决巴颜喀拉山群中富含遗迹化石的上部板岩组和顶部砂岩夹板岩组的划分对比提出新思路。     

粤北晚泥盆世天子岭组遗迹组构及其环境解释

遗迹组构是由生物成因改造的沉积岩组构,它是物理过程和生物过程相互作用的产物。本文在广东韶关晚泥盆世天子岭组碳酸盐岩沉积中建立了4个遗迹组构,即反映局限台地或封闭海湾环境的Planolies montanus遗迹组构,反映台地潮下低能环境的Thalassinoides—Planolites遗迹组构,反映潮上-潮间环境的．Skolithos遗迹组构和受固底底质控制的Thalassinoides遗迹组构。对遗迹化石和生物扰动构造进行阶层分析,从中识别出受固底底质控制的遗迹化石Thalassinoides.sp,这类遗迹化石常常代表层序地层学中的重要界面。     

豫西北奥陶系马家沟组三段遗迹组构及沉积演化规律

豫西北奥陶系马家沟组三段碳酸盐岩中遗迹化石丰富。在对野外露头实地观测的基础上,利用室内切片、薄片分析等对研究区奥陶系马家沟组三段遗迹化石、遗迹组构及沉积演化规律进行研究。结果表明:(1)研究区奥陶系马家沟组三段共鉴定出遗迹化石类型7属10种。(2)根据遗迹化石的分子组成、产状、共生关系、丰度与分异度以及生物扰动的程度,结合沉积学特征分析,共识别出遗迹组构4种:Psilonichnus遗迹组构主要发育在潮上带与潮间带上部(高潮坪)低能的沉积环境;Thalassinoides遗迹组构代表潮间带中-下部和台内滩等高能沉积环境;Helminthopsis遗迹组构反映局限碳酸盐岩台地内的潟湖和开阔台地内的滩间海等较低能的沉积环境。Helminthopsis-Chondrites遗迹组构揭示开阔碳酸盐岩台地中滩间海-台内洼地等非常低能的沉积环境。(3)建立了研究区马家沟组三段的层序地层格架,并在层序格架内对遗迹组构和沉积微环境的演化规律进行了研究,解译出研究区马家沟组三段经历了两次区域性的海侵—海退;综合岩石类型、岩石序列组合、沉积构造、生物化石、遗迹化石组合、遗迹组构等资料,建立了研究区奥陶系马家沟组三段各遗迹组构与沉积微环境的三维相模式。这对研究华北奥陶系沉积环境与沉积演化具有重要的借鉴意义。     

贵阳地区下三叠统安顺组遗迹化石及古环境意义

贵阳地区下三叠统安顺组中的遗迹化石是研究P-T生物大灭绝后古环境、古生态的良好材料,在研究区发现、描述了8个遗迹属,9个遗迹种。安顺组中遗迹化石的垂向分布表明:安顺组一段以结构单一、个体较小的遗迹化石Planolites montanus,Palaeophycus curvatus和Phycodes palmatus为主;二、三段中遗迹化石属种增多、生物扰动增强,除了一段的3个遗迹种外还发现有6个遗迹种:Beaconichnus darwinum,Chondrites recurvus, Thalassinoides paradoxicus,Thalassinoides horizontalis,Arenicolites isp.,Rhizocorallium commune,在三段出现的复杂遗迹化石Rhizocorallium commune和Thalassinoides paradoxicus代表了本地区海洋环境在早三叠世晚期的重大改善。岩性特征和生物化石特征表明安顺组一段上部为台缘浅滩环境,二段为碳酸盐岩台地边缘斜坡环境,三段为靠近台地边缘的潮间-潮下环境,在一至三段沉积期,海水含氧条件有所改善,研究区处于浅海“宜居带”上。安顺组四段沉积于半局限台地内的潮间-潮上环境,处于“宜居带”之外,在此区域遗迹化石不发育,生物活动相对较弱。早三叠世奥伦尼克期遗迹化石发育特征表明生物复苏活动在碳酸盐岩台地边缘带相对活跃。     

连结过去、现在和未来的遗迹组构研究:第13届国际遗迹组构专题研讨会综述

第13届国际遗迹组构专题研讨会于2015年5月14日—21日在日本高知大学召开。从会议报告、展板和野外地质考察可以看出:(1)遗迹化石的演化古生态学和复杂遗迹化石的古生态学、埋藏学精细分析将是未来遗迹学的研究热点;(2)遗迹化石的正确分类命名及其形态功能和古环境分析依然是遗迹学的基础和主要内容;(3)新遗迹学展示了巨大的生命力,成为了将今论古的重要钥匙;(4)三维动画模拟未来将推动遗迹学、生态学的科学普及;(5)遗迹组构在油气勘探应用中已取得了重大的成果。学科交叉和高新技术测试方法、跨越多学科的思维路线将是遗迹学发展的重要推动力。     

遗迹化石三维重建研究新进展

遗迹化石的鉴定与分类是遗迹学研究的基础,而形态特征则是鉴定遗迹化石的关键。表生遗迹和底生遗迹在岩层面上就可以清楚了解其形态;但内生遗迹往往很难直接观察到其三维空间展布形态,从而给鉴定及后续研究带来了困难。因此,内生遗迹化石的三维形态研究历来是遗迹学研究的难点。以往的研究一般通过样品的连续切片获取内生遗迹的形态信息,完成对内生遗迹的三维重建。随着科技的日新月异,各种新方法陆续被应用到遗迹化石的研究中,使内生遗迹化石三维形态的高精度重建成为可能。X射线成像技术可以识别内生遗迹与围岩岩性的差异,其与连续切片相结合,可以更精确的重建内生遗迹的三维形态。核磁共振成像技术在遗迹化石研究中的应用,首次实现了内生遗迹化石三维空间形态的无损成像。笔者首次尝试利用X射线断层成像技术对内生遗迹化石进行了三维重建,也取得了良好的效果。另外,同步辐射X射线相衬显微断层成像技术近年来已成为实体化石无损三维显微成像研究的最佳方法,但还未应用于研究遗迹化石,该技术可望成为内生遗迹化石三维可视化研究的重要方法。     

遗迹化石及其对区域地质调查的意义

一、遗迹化石及其分类遗迹化石是古代生物生活期间留印在沉积物表面或沉积物内部的各种生命活动的痕迹(如足迹,移迹、潜穴、钻孔,生物扰动和粪便等)。遗迹化石既不同于由生物体直接经过石化作用变成的遗体化石,也不同于无机成因的各种沉积构造(如水平层理,交错层理,波痕,泥裂等)。遗迹化石属于生物成因的构造,它们的形成过程,至少受四个方面     

下扬子区下三叠统遗迹化石及其环境意义

<正> 遗迹化石是地质时期各类生物在生活期间进行居住、运动、寻食、代谢和生殖等行为习性活动,在沉积物表面或其内部留下的各种痕迹。作为重要的生物标志,遗迹化石可用来判别和恢复古代沉积环境。近年来,笔者在下扬子区的宿松、贵池、泾县、宁国、宜兴等地(图1)的下三叠统,发现大量遗迹化石。本文从遗迹化石组合特征出发,讨论遗迹化石与沉积环境之间的关系。承杨式溥教授鉴定遗迹化石标本,在此深表谢忱。     

陕西宁强晚震旦世晚期高家山生物群的发现和初步研究

高家山生物群主要由后生动物实体和遗迹化石组成,并见宏观藻类与其共生。它主要产生于上震旦统灯影组高家山段,时限约为650百万年左右,是埃迪卡拉期内的生物群。本文初步描述了蠕形动物、球壳类和似水母化石计5属13种(新属1个,新种7个),遗迹化石12属15种(新属2个,新种4个);宏观藻2属2种。建立了三个化石组合。高家山生物群的发现和建立,不仅丰富了震旦纪生物群的组合面貌,而且对生物进化和生物活动规律,对寒武系和震旦系界线的确定都具有实际意义。生物化石的黄铁矿化,为深入研究生物化石的遗迹学、埋藏学,也提供了有利条件。