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南京古生物所等通過中國标本揭示生物礁複蘇演化過程

作者:光明網

在中上層晚期,中生代最大的層狀蠕蟲,珊瑚礁生态系統,覆寫面積約為當今生物珊瑚礁的十倍。随着泥盆地晚期和F-F期末期的Kellwasser和Hangenberg滅絕事件,層蟲-珊瑚礁生态系統分别崩潰和消失。密西西比亞時代長期以來一直被認為是由微生物珊瑚礁主導的,缺乏後動物珊瑚礁的發展。目前,密西西比亞紀生物礁的恢複和演化過程、不同闆塊生物礁的演化過程對比、後動物礁的最早恢複時間等都得到了科學家的關注。

中國科學院南京地質古生物學研究所後期古生物學研究團隊與法國圖盧茲第三大學副教授Markus Aretz合作,對晚期泥盆地的消亡和生物礁生态系統的演變進行了詳細的研究, 并在密西西比州亞群島珊瑚礁的組成和複蘇和進化過程的研究中取得了一系列成果。研究結果發表在《藝術科學評論》、《古地理學》、《古氣候學》、《古生态學》和《地質學雜志》上。

基于對全球晚期泥盆地-密西西比亞種礁的系統總結和研究,研究發現,泥盆期結束後活體動物礁消失後,密西西比亞時代亞動物礁的恢複經曆了三個階段:沙丘期晚期動物礁的缺失階段;

同時,為了揭示中國密西西比亞紀生物礁的恢複和演化過程是否與世界一緻,Wekule和國内外合作者詳細研究了黑山組層壓石和廣西天林甘孜亞段的黑色層狀石和廣西田林甘孜段都是後生物-微生物礁。

甘肅省平川市大溝層壓石,露面厚度約22.5米,水準分布至少200米。菊花,中胚層,孢子等化石可以确定層壓闆的年齡是早期的沙丘(相當于國際齒帶蘇卡達虹吸蟲的下部)。層壓石以不同的形式發展,如紋狀體,波浪和圓頂。采用微相技術方法表明,層壓石主要由泥晶、泥粒、核石、粉砂和光亮水晶方石組成,其中含有少量粗砂和生物碎片;層壓石中顆粒基和泥漿基晶粒圖案的出現表明,它們可能是通過微生物的粘合,捕獲和鈣化形成的。從沉積岩相、微相和層壓石形态的變化可以看出,層壓岩在相對海平面上升階段形成,并由于相對海平面急劇下降和陸地碎片輸入增加而消失(Yao等人,2020b)。廣西田林甘孜已經形成了豐富的後獸微生物礁,大小從幾米到幾十米不等,呈明顯的正上升趨勢。穿孔化石确定的珊瑚礁年齡是晚期粘滞期(相當于西歐的穿孔蠕蟲帶MFZ14-15)。結合實地觀察和室内薄片中生物和沉積成分的定量統計,可以确定四種珊瑚礁類型:珊瑚礁,珊瑚微微合成岩石 - 苔藓礁,珊瑚 - 微微生物 - 苔藓礁和微苔藓 - 苔藓 - 珊瑚礁。珊瑚礁形成生物包括複合珊瑚(雙葉珊瑚,虹膜珊瑚),跨闆珊瑚(Multithecopora,Syringopora),浮孔苔藓(Fistulipora)和微生物(如Garwoodia,Renalcis)。經過岩石相和微相研究表明,礁石中豐富的骨架岩和粘結岩可以與礁翅和礁石之間堆積的灰岩、顆粒灰岩、泥灰岩等區分開來。珊瑚礁及其上下地層生物和沉積成分的變化表明,它們是在相對海平面上升期間形成的,也表明珊瑚礁的發育與相對海平面變化密切相關。甘孜礁中形成珊瑚礁的生物和沉積物的組成與世界上其他闆塊當代珊瑚礁的組成相似,特别是珊瑚礁的廣泛發展(Yao和Aretz,2020)。

甘肅省平川的早期層壓闆和廣西田林未仙後期的珊瑚礁分别對應于沙丘期晚期動物礁缺失期和中次元憲法晚期珊瑚礁生态系統繁榮階段,反映了晚泥盆生物大規模滅絕後中國生物礁恢複與進化的一緻性。

英國利茲大學的陳吉濤、倪玉平、Paul B. Wignall教授、南京大學王向東教授、沈書忠教授參與了研究。該研究工作由國家自然科學基金、中國科學院戰略性先導科技項目(B類)、江蘇省自然科學基金和現代古地層科學國家重點實驗室資助。

資料來源:南京地質古生物學研究所