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。     

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。     

遗迹化石--复理石中重要的示底构造

复理石相中丰富的原生生物沉积构造－遗迹化石是该地层的良好示底构造。（１）典型的遗迹化石如Ｓｋｏｌｉｔｈｏｓ,Ｇｒａｎｕｌａｒｉａ本身是工的极好生物成因构造,（２）浊流事件前的Ｎｅｒｅｉｔｅｓ相遗迹化石占复理相中遗迹化石总量的大多数,主要保存于浊积砂岩底面且主要为下凸良形成雕画迹,指示岩层底面,（３）泥岩层面遗迹化石以凹状、填平补状刘为主,内部纹饰较发育,指示岩层顶面,加强贵迹化石示底标志的研究应是今后值得重视的研究内容。     

河南东濮凹陷古近系沙三中亚段重力流沉积与伴生遗迹化石组合

基于对东濮凹陷97口钻井岩心的详细观察和分析,在古近系沙河街组沙三中亚段湖相沉积中识别出滑动、滑塌、碎屑流和浊流共4种类型的重力流沉积。各种类型沉积的主要判识特征如下: (1)滑动沉积以保留部分原始沉积构造、层内准同生小型断裂构造及较大角度的地层倾角(陡倾构造)发育、伴生Skolithos-Palaeophycus遗迹组合或Planolites-Taenidium遗迹组合为主要特征; (2)滑塌沉积以砂岩层顶、底面均与暗色泥岩呈突变接触以及岩层内部发育各种同生软沉积物变形构造(如包卷层理、火焰状构造、泄水构造、液化脉和各种撕裂屑等)为主要鉴别特征;(3)碎屑流沉积以砂岩呈块状构造、顶部发育漂浮砾石、底部泥岩撕裂屑发育并可见“泥包砾”现象、砂岩顶、底面均与暗色泥岩突变接触为特征;滑塌沉积和碎屑流沉积序列的上部常常伴生Mermoides-Parapaleodictyon遗迹组合; (4)浊流沉积以发育完整或不完整的鲍马序列为主要特征,浊积砂体下部见正粒序层理,底面见有冲刷痕、不规则槽模、重荷模等沉积构造,中上部发育深湖沉积中常见的Semirotundichnus-Puyangichnus遗迹组合。综合分析上述各种重力流沉积特征和伴生遗迹化石组合所体现的水深变化规律,认为遗迹化石组合随着湖水深度的增加呈分带性,与重力流沉积随水深增加而出现的滑动—滑塌—碎屑流—浊流沉积序列具有明显的一致性,且伴随重力流沉积而产生的生物扰动作用是增强的。因此,生物扰动构造(遗迹化石)的研究不仅对湖相沉积中储集层物性的分析具有重要意义,而且针对重力流沉积类型的判识还能提供重要的生物遗迹学信息。     

寒武纪和奥陶纪几种遗迹化石及其古生态意义

近年来遗迹化石日益受到重视,这不仅因为遗迹化石可以为生物进化提供丰富的证据;特别是因为在进化当中,许多生物缺乏硬体构造不能保存成遗体化石,却可以保存下各种遗迹化石—钻孔、潜穴、爬迹、停迹、觅食构造等。遗迹化石的阐明,往往可以增加古生物群落成员的丰度和多样性,特别是有些地层遗体     

遗迹化石对显生宙5大生物-环境事件的响应

通过系统梳理与奥陶纪-志留纪、晚泥盆世弗拉期-法门期、二叠纪-三叠纪、三叠纪-侏罗纪、白垩纪-古近纪之交 的5次生物大灭绝期遗迹化石记录相关的生物和环境事件,发现遗迹化石对5次大灭绝事件为负响应,即在大灭绝事件之后 的残存期和复苏期期间,遗迹化石的多样性、丰度、潜穴直径、生物扰动强度、遗迹组构阶层都大为减小.遗迹化石反映的造迹 生物行为习性和觅食策略在5次生物大灭绝事件后也各有不同,食沉积物性觅食策略在晚奥陶世和晚白垩世大灭绝事件之 后占据主导,滤食性觅食策略在晚三叠世大灭绝事件之后占据主导,机会主义遗迹(如Planolites)、食沉积物性和滤食性等多 种觅食策略和行为习性在晚泥盆世F-F和晚二叠世两次大灭绝事件之后占据主导.晚泥盆世F-F和晚二叠世两次大灭绝事件 之后,遗迹化石记录了底栖生物系统由简单向复杂、由二维向三维生态空间拓展的变化趋势.      

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。     

豫西登封地区寒武系张夏组中部生物扰动构造及其地质意义

掘穴生物作为生态系统工程的建造者,其对沉积物进行的改造直接影响了沉积物的物理化学性质,进而影响了底栖生态系统。豫西登封地区寒武系苗岭统张夏组中部薄层微晶灰岩中发育大量的生物扰动构造,利用地球生物学、古生物学和生物扰动指数等方法,探讨了生物扰动构造的形成环境及其对沉积物的影响。研究表明,研究区张夏组中部生物扰动构造特征多为扰动边界模糊不清,生物扰动指数（BI）为2 ~ 5,说明该沉积期食物充足,氧气含量高。此外,在生物扰动中识别出3种遗迹化石：Thalassinoides bacae,Planolites isp.和Rhizocorallium isp.,说明生物扰动构造为多种生物造迹形成的。依据寒武系苗岭统张夏组中部的遗迹化石以及沉积特征,可知其整体处于偶尔受到风暴影响的滩间局限台地环境。     

遗迹化石的古环境和古地理意义

遗迹化石(或生物成因沉积构造)是原产地环境条件的指示者,是原地埋藏的遗迹群落,因此几十年前即用来研究古环境和古地理。本文从4个方面讨论了利用遗迹化石群落来解释古代环境和古地理条件：①陆相和海相遗迹化石群落的区别;②海陆过渡带环境的遗迹化石群落和海岸线的识别;③遗迹相的古环境和古地理应用,且讨论了Skolithos(石针迹)、Cruziana(克鲁斯迹)、Zoophycos(动藻迹)和Nereites(类砂蚕迹)四个遗迹相研究的新进展;④利用遗迹化石群落对一些地质事件的解释,包括一些沉积事件的解释以及判断缺氧和贫氧环境。     

我国遗迹化石研究的新进展

遗迹化石学近年来在国际上取得显著的成绩,特别是把遗迹化石作为古生态学的一个部分用来解释沉积环境,研究造迹生物的活动习性同环境条件的关系,使遗迹化石的研究同古生物学、地层学、沉积岩石学和古生态学都发生密切的联系。生物遗迹在沉积物中形成的生物扰动和生物     

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。     

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。     

二叠纪末生物大灭绝后Skolithos遗迹化石的古环境意义:以豫西和尚沟组为例*

豫西地区下三叠统遗迹化石记录了二叠纪—三叠纪之交生物大灭绝事件(PTME)后遗迹群落由残存向复苏的演变,其中Skolithos以垂直或高角度倾斜于岩层面、被动充填为典型特征,广泛保存于下三叠统和尚沟组。文中以登封、宜阳地区下三叠统和尚沟组保存良好的Skolithos遗迹化石为研究对象,从宏观和微观不同尺度分析Skolithos遗迹属。基于遗迹化石和生物扰动记录反映的生物运动能力、觅食策略、生物与沉积物相互作用的方式、生物改造沉积物的方式,构建出豫西地区和尚沟组生态空间占据和生态系统工程三维空间模式图;在此基础上,进一步分析Skolithos的古环境意义,探讨Skolithos所指示的高生态压力。研究结果表明,经历过PTME事件后的Skolithos遗迹化石主要受到高温、干热气候以及巨型季风等高生态压力的影响,并在此影响下形成机会主义遗迹组合,在曲流河、滨浅湖环境中广泛发育。该成果可为豫西地区下三叠统的陆相沉积环境以及古生态背景研究提供参考依据。     

二叠纪末生物大灭绝后Skolithos遗迹化石的古环境意义:以豫西和尚沟组为例*

豫西地区下三叠统遗迹化石记录了二叠纪—三叠纪之交生物大灭绝事件(PTME)后遗迹群落由残存向复苏的演变,其中Skolithos以垂直或高角度倾斜于岩层面、被动充填为典型特征,广泛保存于下三叠统和尚沟组。文中以登封、宜阳地区下三叠统和尚沟组保存良好的Skolithos遗迹化石为研究对象,从宏观和微观不同尺度分析Skolithos遗迹属。基于遗迹化石和生物扰动记录反映的生物运动能力、觅食策略、生物与沉积物相互作用的方式、生物改造沉积物的方式,构建出豫西地区和尚沟组生态空间占据和生态系统工程三维空间模式图;在此基础上,进一步分析Skolithos的古环境意义,探讨Skolithos所指示的高生态压力。研究结果表明,经历过PTME事件后的Skolithos遗迹化石主要受到高温、干热气候以及巨型季风等高生态压力的影响,并在此影响下形成机会主义遗迹组合,在曲流河、滨浅湖环境中广泛发育。该成果可为豫西地区下三叠统的陆相沉积环境以及古生态背景研究提供参考依据。     

湘鄂西奥陶纪宝塔组灰岩网纹构造成因及沉积环境探讨

网纹构造是宝塔组石灰岩地层中非常发育且分布广泛的一种构造形态 ,其成因一直存在争论和疑问。对湘鄂西地区宝塔组灰岩的研究表明 ,网纹构造的形成不是由于胶体凝缩、水下沉积物收缩或生物遗迹等原因 ,而是一种成岩早期形成的准同生变形构造。根据岩石性质及生物特征推断 ,宝塔组网纹状灰岩沉积于正常浪基面以下、风暴浪基面之上 (水深大约 5 0～ 15 0 m)的陆棚或台盆环境     

青海果洛、玉树地区二叠纪和三叠纪复理石相遗迹化石

本文系统描述了产自我国青海南部巴彦喀拉山脉玛沁、甘德、玛多等地二叠-三叠纪(主要是三叠纪)复理石相的遗迹化石。主要遗迹属如:Paleodictyon,(古网迹),Protopaleodictyon(原始古网迹),Megagrapton(巨画迹),Helminthoida(蠕形迹),Helminthopsis(拟蠕形迹),Helicolithus(螺旋迹)Lophoctenium(冠梳迹)清楚地证明为深海Nereits遗迹相典型代表,也是迄今为止该遗迹相在我国发现最丰富的地区。遗迹化石产地玛沁、玛多深海相位于我国两个板块之间的对接带附近,说明遗迹化石同古构造的关系。     

河南济源下寒武统辛集组微生物成因沉积构造特征及成因分析

微生物成因沉积构造(MISS)是微生物在沉积物和水界面与沉积环境相互作用,并通过微生物的生长、新陈代谢、破坏、腐烂等过程在沉积物中留下的各种生物作用的沉积构造,对于恢复古沉积环境具有重要的指示意义,也是近年来遗迹学研究的热点。河南济源地区下寒武统辛集组的石英砂岩层面上发现了大量的微生物成因沉积构造,通过宏观形态描述及微观分析,可识别出微生物席生长构造和微生物席破坏构造2种类型,微生物席生长构造中可见肯尼亚构造和细小网状生长脊,微生物席破坏构造以多边形脱水砂裂、曲形脱水砂裂及纺锤状脱水砂裂最为常见。环境分析结果表明,这些微生物成因沉积构造主要发育在潮间带,表明潮间带是微生物生长的良好环境。对微生物成因沉积构造成因机理的模拟表明后生动物的缺乏、砂质基底、光照、水动力条件及周期性暴露等因素对于其发育和保存都有至关重要的影响,潮下带-潮间带过渡区域发育的纺锤状脱水砂裂形成的主控因素为光照条件及上覆快速沉积物的压力,而潮间带多边形脱水砂裂形成的主控因素是周期性暴露的影响。     

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。     

痕迹学讲座 第八讲——真假痕迹化石的辨别

野外调查中,不少非生物成因构造,有时被误认为生物痕迹。这类构造,尤其是前寒武纪地层和深海浊流沉积中所见,外形上酷似痕迹化石。但往往是物理作用中的水流作用,沉积物中流体的移动、闪电、边缘矿物颗粒的位移、非岩化地层的变形、沉积物     

海相遗迹化石对显生宙生物大辐射事件的响应*

通过系统梳理前寒武纪和显生宙海相遗迹化石记录及笔者自己的研究,发现在寒武纪生命大爆发、奥陶纪生物大辐射、中生代海洋革命共3次里程碑式的生物大辐射过程中,海相遗迹化石的属级多样性变化和歧异度增减均与生物多样性呈正相关,生物扰动强度和深度明显增加,造迹生物的觅食策略和行为习性多样化明显增多。寒武纪生命大爆发时期,最有代表性的生物行为变化是出现了具有垂向分量的潜穴; 奥陶纪生物大辐射期间,海相遗迹化石的分布逐渐从滨、浅海扩展至半深海和深海,表现为造迹生物群落栖息地的扩张; 中生代海洋革命时期,海相和陆相遗迹化石同步增加,生物对生态空间利用的深度、广度和集约性同步增强,遗迹化石面貌表现为深海雕画迹的多样性和歧异度大幅增加、形态类型多样、多种觅食策略共存。地史时期的海相遗迹化石面貌受环境外因和生物内因控制,表现出形态由简到繁、分布范围由小到大的变化趋势,对生态空间的利用表现为由沉积物表层至浅层再到深层、由二维到三维、由局域(浅水)到广域(浅水和深水以及陆地)的发展,印证了生物获取生态机会的过程。