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南京古生物所等通过中国标本揭示生物礁复苏演化过程

作者:光明网

在中上层晚期,中生代最大的层状蠕虫,珊瑚礁生态系统,覆盖面积约为当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灭绝事件,层虫-珊瑚礁生态系统分别崩溃和消失。密西西比亚时代长期以来一直被认为是由微生物珊瑚礁主导的,缺乏后动物珊瑚礁的发展。目前,密西西比亚纪生物礁的恢复和演化过程、不同板块生物礁的演化过程对比、后动物礁的最早恢复时间等都得到了科学家的关注。

中国科学院南京地质古生物学研究所后期古生物学研究团队与法国图卢兹第三大学副教授Markus Aretz合作,对晚期泥盆地的消亡和生物礁生态系统的演变进行了详细的研究, 并在密西西比州亚群岛珊瑚礁的组成和复苏和进化过程的研究中取得了一系列成果。研究结果发表在《艺术科学评论》、《古地理学》、《古气候学》、《古生态学》和《地质学杂志》上。

基于对全球晚期泥盆地-密西西比亚种礁的系统总结和研究,研究发现,泥盆期结束后活体动物礁消失后,密西西比亚时代亚动物礁的恢复经历了三个阶段:沙丘期晚期动物礁的缺失阶段;

同时,为了揭示中国密西西比亚纪生物礁的恢复和演化过程是否与世界一致,Wekule和国内外合作者详细研究了黑山组层压石和广西天林甘孜亚段的黑色层状石和广西田林甘孜段都是后生物-微生物礁。

甘肃省平川市大沟层压石,露面厚度约22.5米,水平分布至少200米。菊花,中胚层,孢子等化石可以确定层压板的年龄是早期的沙丘(相当于国际齿带苏卡达虹吸虫的下部)。层压石以不同的形式发展,如纹状体,波浪和圆顶。采用微相技术方法表明,层压石主要由泥晶、泥粒、核石、粉砂和光亮水晶方石组成,其中含有少量粗砂和生物碎片;层压石中颗粒基和泥浆基晶粒图案的出现表明,它们可能是通过微生物的粘合,捕获和钙化形成的。从沉积岩相、微相和层压石形态的变化可以看出,层压岩在相对海平面上升阶段形成,并由于相对海平面急剧下降和陆地碎片输入增加而消失(Yao等人,2020b)。广西田林甘孜已经形成了丰富的后兽微生物礁,大小从几米到几十米不等,呈明显的正上升趋势。穿孔化石确定的珊瑚礁年龄是晚期粘滞期(相当于西欧的穿孔蠕虫带MFZ14-15)。结合实地观察和室内薄片中生物和沉积成分的定量统计,可以确定四种珊瑚礁类型: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复合珊瑚(双叶珊瑚,虹膜珊瑚),跨板珊瑚(Multithecopora,Syringopora),浮孔苔藓(Fistulipora)和微生物(如Garwoodia,Renalcis)。经过岩石相和微相研究表明,礁石中丰富的骨架岩和粘结岩可以与礁翅和礁石之间堆积的灰岩、颗粒灰岩、泥灰岩等区分开来。珊瑚礁及其上下地层生物和沉积成分的变化表明,它们是在相对海平面上升期间形成的,也表明珊瑚礁的发育与相对海平面变化密切相关。甘孜礁中形成珊瑚礁的生物和沉积物的组成与世界上其他板块当代珊瑚礁的组成相似,特别是珊瑚礁的广泛发展(Yao和Aretz,2020)。

甘肃省平川的早期层压板和广西田林未仙后期的珊瑚礁分别对应于沙丘期晚期动物礁缺失期和中次元宪法晚期珊瑚礁生态系统繁荣阶段,反映了晚泥盆生物大规模灭绝后中国生物礁恢复与进化的一致性。

英国利兹大学的陈吉涛、倪玉平、Paul B. Wignall教授、南京大学王向东教授、沈书忠教授参与了研究。该研究工作由国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技项目(B类)、江苏省自然科学基金和现代古地层科学国家重点实验室资助。

资料来源:南京地质古生物学研究所