一、基本情况

石板滩生物群是产于三峡地区埃迪卡拉纪灯影组石板滩段的宏体多细胞化石组合,经过多年的化石挖掘和采集,现已发现超过20属种,主要化石包括埃迪卡拉型化石Aspidella、Charnia、Charniodiscus、Curviacus、Hiemalora、Pteridinium、Rangea、Paracharnia、Wutubes、Yangtziramulus、Arborea、Dickinsonia、Eoandromeda、Eoporpita、Mawsonites、Orbisiana、Yilingia等;石板滩生物群中也含丰富的宏体藻类文德带藻Vendotaenia,以及大量的遗迹化石Helminthoidichnites类、Planolites-palaeophycus类、Lamonte等。总体面貌可以与纳米比亚、澳大利亚等世界其它地区的化石组合相比较。也产出一些中国特有的类型,如Wutubus(雾河管)和Yilingia(夷陵虫)(以当地地名雾河村和宜陵区命名)。

埃迪卡拉型化石主要采集于雾河剖面。该剖面位于湖北省宜昌市夷陵区三斗坪镇雾河村,距秭归新县城东南方约8.5公里。其地理坐标为东经111°03′02.39″,北纬30°46′57.79″。剖面位于土三公路附近,交通便利(图5)。石板滩生物群分布在三峡地区黄陵背斜周缘埃迪卡拉纪灯影组石板滩段的灰岩中,时代限定为5.51-5.4亿年之间。所有化石标本均存放于中国科学院南京地质古生物研究所。

石板滩生物群的发现,填补了中国在埃迪卡拉生物群世界拼图中的空白。石板滩生物群是复杂体型结构生物最早辐射的见证,为探索早期动物的演化的一系列重要问题,包括寒武纪大爆发前的生物面貌、生态空间和底质竞争等,打开了一扇新窗口。特殊埋藏的石板滩生物群中出现的新化石,不断更新人们对最早多细胞动物的认识,使宜昌地区逐渐成为世界早期多细胞动物演化研究的关键地区。

二、主要化石类型介绍

1、Aspidella圆盾盘虫

Aspidella是埃迪卡拉生物群最常见、分布最广的一类生物,也是最早被命名的埃迪卡拉化石。化石为圆盘状,无纹饰或表面具有同心环和/或向中心会聚的射线。该化石最早发现于圣约翰市市区普莱斯考特和达科沃斯街的黑色砂岩和页岩中。1872年,定名为Aspidella terranovica,但最初描述时被很多作者视之为非生物结构,现多数学者认为它们为生物产生的结构,可能是叶状体生物固着的圆盘。

图7 Aspidella类化石

2、Charnia恰尼虫

Charnia是最早描述的典型的埃迪卡拉化石之一,化石呈叶状,由两排不相连的一级分枝组成,在中心轴部交错排列,呈锯齿状。一级分枝具有平行排列的二级分枝,底部具有球形的固着器。Charnia分布非常广泛。在石板滩生物群中,化石个体大小差异很大,最小两三厘米,最大可达一米以上。

图8 Charnia及化石复原图

3、Charniodiscus查恩盘虫属叶状的

最早描述的化石之一,叶状的Charniodiscus是埃迪卡拉生物群的标志性类型之一,分布广泛,在加拿大的纽芬兰,英格兰和澳大利亚都有发现。查恩盘虫绝对是当时巨无霸级的生物,高可达2米以上,其“叶柄”两侧有许多对生或互生的“羽叶”,“叶柄”始端有个球形固着器。查恩盘虫的形态特征与现生腔肠动物中的海笔类非常相似。

图9 Charniodiscus及化石复原图

4、Rangea(山脉状

最早描述的典型的埃迪卡拉化石,具有一个粗的中轴,向顶部逐渐变细,呈锥状,具有六个辐射状的叶片体,叶片上生长着分支,分支具有次一级分支,现有标本可以观察到三级分支,这些分支具有自相似特点。该生物可能为直立于沉积物表面生活。最早的化石发现于纳米比亚,1929年进行了命名和报道,但当时认为产出地层为显生宙地层。

图10 Rangea及化石复原图

5、Dickinsonia狄更逊水母

Dickinsonia是埃迪卡拉生物群中明星类型,是澳大利亚最早发现和命名的化石之一。身体为椭圆形或长椭圆形,呈薄饼状,长度可达1.4米,厚度却只有几毫米,两侧对称,明显分节,可能通过表皮摄取营养。Dickinsonia曾被认为是多毛类、刺胞动物、扁行动物的、环节动物,甚至被归人非后生动物文德生物类或地衣类、真菌类。其形态特征与现代海洋中的一种多毛类环节动物颇为相似,但后者的个体很小,营寄生生活。最近有研究认为,Dickinsonia可能是最早的两侧对称的后生动物的代表之一。

图11 Dickinsonia化石,澳大利亚

6、Pteridinium帆船状

Pteridinium是埃迪卡拉纪代表性化石之一,分布广泛。其身体包含三个裂片,由于被压平,通常只能看见其中的两个。每一个裂片包含大量的平行肋,向三个裂片会集的主轴延伸。它们可能是通过从底部增加新的构造单元进行生长。早期学者将其恢复为直立生长,后经过研究,认为它们为平躺于沉积物中,其中两个分支半埋于沉积物中,另一个则直立于沉积物之上,类似于“帆船”。

图12 Pteridinium及化石复原图

7、Cyclomedusa圆盘形

圆盘形的Cyclomedusa是埃迪卡拉生物群中常见的一类生物。化石呈圆盘状,具有多层的同心的环和放射状结构,呈辐射对称,其大小差距很大,小的近几毫米,而大的直径可达几十厘米。先前人们认为可能Cyclomedusa是浮游的水母,也有学者认为可能是底栖的水螅,有点像海葵。它们通过一分为二或出芽生殖。世界很多地方的前寒武地层中都发现了相似度不一的这类化石。

图13 Cyclomedusa(左)和Mawsonites(右)

8、Mawsonites圆盘状

Mawsonites圆盘状,直径可达10厘米,辐射对称,从中心环有多条向外辐射的肋叶。这些肋叶形成很多“代”,新的一代都比下一代小。化石为铸模,位于沉积层的下表面,每一代的肋叶被一代更大的肋叶所覆盖。Mawsonites最早报道于1966年,最初被认为是水母。大多数后来者也接受了这一观点,并命名了两个种。一些学者认为是两侧对称的后生动物的复杂穴道,而非实体化石,也有学者认为其为假化石,仅是一种松软沉积物变形产生的结构。

9、Hiemalora触手状

Hiemalora分布非常广泛,在加拿大的、俄罗斯、挪威、东欧和中国都有发现。圆盘状,在圆盘外缘具有放射状“触手状”结构,外形很类似于现生的海葵,早期学者也将其归入腔肠动物,但在加拿大发现的化石与叶状体相连,在石板滩生物群中也发现了与叶状体相连的标本,表明Hiemalora为生物体的固着器官,起到抵御水流冲刷、支撑和固定整个生物体的作用,但与其相连的叶状体表现出不同的形态类型,可能具有较为多样的生物来源。

图14 Hiemalora及化石复原,左侧为Hiemalora与叶状体相连

10、Wutubus雾河管

Wutubus(雾河管)是中国特有的类型,也是石板滩生物群中化石量最多的一类。化石呈管状,略呈锥形,始端突然窄缩,另一膨大端开口。管体表面具有环状结构,随着个体的增大,环状结构同时增粗。化石大小差别大,管体宽度最小只有3-4 mm,最大可以达到4 cm以上,长度可以超过30 cm。化石几乎分布整个石板滩段,在富集层面,定向排列,推测为底栖固着生长的生物。

图15 Wutubus及化石复原图

11、Cloudina喇叭状

Cloudina是埃迪卡拉纪重要的一类标准化石,分布范围广泛,产出时限约为距今5.5亿~5.4亿年前,克劳德管是目前确认的最早的骨骼后生动物化石。克劳德管的管体常呈不同程度弯曲,始端封闭,末段呈喇叭状开口。管体是由一系列漏斗状单元偏心状套合而形成。除了始端单元,其他单元体都没有封闭的底。漏斗体在始端逐渐汇聚形成内壁,构成表面光滑的内部中央管;末端张开形成喇叭状环檐,或多个环檐互相愈合形成环脊,漏斗体外表面常见粗细不等的环纹或皱褶,环纹间近于平行。化石管径多数为0.2-0.6mm,最大直径可达3.3mm;保存长度一般为1-2mm,可见最长者为20mm。Cloudina形态差别较大,具有两种形态结构类型,但两种类型的关系尚不能确定。

图16 Cloudina(左)及化石复原(中),Sinotubulites(右)

12、Sinotubulites圆筒状

Sinotubulites是目前确认的最早的骨骼后生动物化石之一。管体近圆筒状,较直或微弯,中空,两端开口,管体通常为近圆筒状,或有微弱锥度。管壁较厚,呈多层状,各层壁间常有间隙,具多层管套合结构。管外表具不规则的,由褶皱形成的横向或纵向纹饰,排列不均匀。管横切面外缘近多边形,内缘为近圆形,相邻两层横切面略有偏心。化石最早发现于三峡地区,1981年命名为Sinotubulites,目前在北美、西班牙等地也有发现。

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中小学教师,襄阳东风中学,优质教育领域创作者
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