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寒武纪大爆发——来自贵州的化石证据

古生物学报 2024年

作者：杨兴莲殷宗军赵方臣王德智贵州大学资源与环境工程学院贵州省古生物研究中心贵州大学喀斯特地质资源与环境教育部重点实验室(贵州大学) 现代古生物学和地层学国家重点实验室中国科学院南京地质古生物研究所

寒武纪展示了生物演化和生态创新最为关键的一段历史，在此期间发生了后生动物快速的辐射性演化事件，被称为“寒武纪大爆发”。近四十年来，基于寒武纪特异埋藏生物群的大量研究为解密寒武纪大爆发具体过程、主要动物类群起源与生... 详细信息

寒武纪展示了生物演化和生态创新最为关键的一段历史，在此期间发生了后生动物快速的辐射性演化事件，被称为“寒武纪大爆发”。近四十年来，基于寒武纪特异埋藏生物群的大量研究为解密寒武纪大爆发具体过程、主要动物类群起源与生态演化作出了重要贡献。贵州素有古生物王国之称，在寒武系地层中不仅保存了大量解剖学细节精美的化石资源，也在多个地区产出时间连续的生物组合演化序列，在探讨动物起源与演化、全球地层对比及群落古生态学等方面具有极其重要的科研价值。近年来，以小壳动物群、牛蹄塘生物群、杷榔生物群、剑河生物群、凯里生物群等多个生物群在贵州的发现提供了早期后生生物的新信息，加密了中国乃至全球早期后生生物特异埋藏化石群的演化链，为全面揭示寒武纪生物群落面貌、早期多门类后生动物的辐射演化和海洋生物群落演替提供了独特的意义，最终为深入解读寒武纪大爆发的过程与发生机制提供重要实证。本文简要总结了贵州地区在该领域的主要学术贡献，结合全球研究进展，对目前存在的问题和未来研究方向提出展望。

关键词：寒武纪大爆发布尔吉斯页岩型生物群生物演化贵州

青藏高原及其周边寒武纪综合地层、生物群与古地理演化

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中国科学：地球科学 2024年第4期54卷 968-991页

作者：孙智新孙郎赵方臣潘兵 Malik Muhammad Saud Sajid KHAN Shehryar AHMED 杨传苗兰云殷宗军李国祥朱茂炎中国科学院南京地质古生物研究所现代古生物学和地层学国家重点实验室南京210008 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

青藏高原及其周边地区具有漫长且复杂的构造演化历史.印度北部、拉萨、羌塘、柴达木、中祁连等大小不同的克拉通和地块,以及位于它们之间的造山带构成了青藏高原的主体.寒武纪时期,这些克拉通和地块大多位于冈瓦纳大陆的西北缘,并以发... 详细信息

青藏高原及其周边地区具有漫长且复杂的构造演化历史.印度北部、拉萨、羌塘、柴达木、中祁连等大小不同的克拉通和地块,以及位于它们之间的造山带构成了青藏高原的主体.寒武纪时期,这些克拉通和地块大多位于冈瓦纳大陆的西北缘,并以发育与原特提斯洋有关的复杂岩浆-构造运动而与周边的阿拉伯、中伊朗、阿富汗、塔里木、阿拉善、华北、华南和滇缅马等构造单元相关联.从地层记录上看,这一时期区域内的大部分稳定陆块上发育了由陆源碎屑岩和碳酸盐岩组成的浅水陆棚沉积,其中包含面貌相近的典型浅水相三叶虫组合.而在原特提斯洋中的祁连构造带,寒武系则是一套在大洋扩张环境下形成的、以中基性火山岩和硅质岩为主的复杂地层序列,其中包含的碳酸盐岩含有斜坡相三叶虫组合.本文在广泛文献调研的基础上,结合第二次青藏高原综合科学考察中的野外观察及新获得的化石证据,对青藏高原及其周边地区不同构造单元上寒武纪地层发育的总体特征进行了概述.在此基础上,利用可获得的生物地层学和同位素年代学等资料,总结了不同构造单元上寒武纪地层的划分和年代地层对比,编制了岩石和生物地层的综合对比表.此外,从生物古地理的角度,简要讨论了寒武纪研究区内主要构造单元的古地理相关性,以及与原特提斯构造带演变有关的问题.

关键词：青藏高原寒武系地层古地理生物群冈瓦纳大陆原特提斯洋

青藏高原及其周边成冰纪-埃迪卡拉纪综合地层、生物群与古地理演化

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中国科学：地球科学 2024年第4期54卷 936-967页

作者：孙郎 Malik Muhammad Saud Sajid KHAN 杨传孙智新潘兵 Shehryar AHMED 苗兰云孙玮辰胡春林孙晓娟罗翠陈波殷宗军赵方臣李国祥朱茂炎中国科学院南京地质古生物研究所现代古生物学和地层学国家重点实验室南京210008 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

青藏高原及其周边的块体,包括印度板块、拉萨地块、羌塘地块、塔里木板块、欧龙布鲁克地块、中祁连地块、阿拉善地块、华北板块、扬子板块、中伊朗地块和阿曼等,以及各块体之间造山带的复杂演化历史是地球科学研究的前沿和热点.成冰系... 详细信息

青藏高原及其周边的块体,包括印度板块、拉萨地块、羌塘地块、塔里木板块、欧龙布鲁克地块、中祁连地块、阿拉善地块、华北板块、扬子板块、中伊朗地块和阿曼等,以及各块体之间造山带的复杂演化历史是地球科学研究的前沿和热点.成冰系和埃迪卡拉系广泛分布于该地区的各个构造单元,其中阿曼、印度板块、扬子板块以及塔里木板块发育有相对完整的成冰系和埃迪卡拉系;而在中伊朗地块、南羌塘地块、中祁连地块、阿拉善地块及华北板块,目前已知仅有埃迪卡拉系发育.基于前人对青藏高原及其周边地区成冰系和埃迪卡拉系的研究,结合第二次青藏高原综合科学考察研究项目开展以来获得的新资料和研究进展,本文建立了该地区成冰系和埃迪卡拉系代表性地层序列对比表.在此基础上,本文梳理了该地区这一时期生物群和重大地质事件的研究现状和存在的问题.结果表明,该地区各板块埃迪卡拉纪化石的保存和组合面貌各具特色,但普遍发现有典型埃迪卡拉纪末期化石分子Cloudina和Shaanxilithes;除成冰纪两次全球性冰期事件外,在青藏高原北缘各块体(华北板块、阿拉善地块、北祁连构造带、中祁连地块、欧龙布鲁克地块、塔里木板块)以及伊朗中南部普遍记录了一次埃迪卡拉纪晚期的冰川事件,但该事件的时限、分布范围和成因有待进一步揭示;同时,埃迪卡拉纪中期DOUNCE/Shruam碳同位素负异常事件在青藏高原周边地区也具有广泛记录.综合现有研究资料发现,在成冰纪-埃迪卡拉纪期间,青藏高原及其周边地区大多数块体从罗迪尼亚超大陆裂解出来后,可能通过泛非运动构成东冈瓦纳大陆的一部分,而部分板块(如华北板块)位于冈瓦纳大陆和劳伦大陆之间.总体而言,该地区的主要块体在成冰纪-埃迪卡拉纪期间具体的古地理演化模型存在较多争议,亟需开展进一步的研究工作.

关键词：青藏高原成冰系埃迪卡拉系地层古地理生物群冈瓦纳大陆

不同生活方式的物种对快速沉积埋藏事件的反应--来自寒武纪早期澄江生物群中的证据

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古生物学报 2012年第3期51卷 265-280页

作者：赵方臣朱茂炎胡世学现代古生物学和地层学国家重点实验室中国科学院南京地质古生物研究所南京210008 中国地质调查局成都地质调查中心成都610081

云南寒武纪澄江生物群是布尔吉斯页岩型化石宝库之一,以精美的软躯体化石保存为典型特征,展示了寒武纪早期后生动物多样性面貌,为建立动物谱系演化关系和探讨早期生态结构提供了难得的研究材料。文中以澄江生物群中常见的4类不同生活方... 详细信息

云南寒武纪澄江生物群是布尔吉斯页岩型化石宝库之一,以精美的软躯体化石保存为典型特征,展示了寒武纪早期后生动物多样性面貌,为建立动物谱系演化关系和探讨早期生态结构提供了难得的研究材料。文中以澄江生物群中常见的4类不同生活方式的物种(底栖潜穴型以Cricocosmia jinningensis,Mafangscolex sinensis为例;表栖固着型以Heliomedusa orienta为例;表栖运动型以Naraoia spinosa为例;浮游生活型以Stellostomiteseumorphus为例)为研究材料,通过对化石在事件沉积(远基风暴沉积)泥岩中的保存状态、位置和化石大小等的统计分析,探讨化石保存特征和生物体逃逸行为对化石组合的影响。结果表明不同生活方式的物种在沉积物里具有不同的保存特点,如底栖潜穴型蠕虫化石多聚集保存在事件沉积层的下部,向上呈离散式分布;浮游生活型水母状化石保存在事件沉积层上部且在同一水平微层面上平铺密集分布等。这些特征反映了生物体在快速沉积埋藏过程中,由于种间生活方式和种内个体差异而引起生物体逃逸能力的不同,从而体现在化石保存在泥岩中位置和状态的变化。也就是说,生物体在快速埋藏过程中最终保存以及在沉积物中的形态和位置除与沉积物自身特性有关外,还与生物体本身运动反应能力有关。依据沉积事件的强度和软躯体化石在沉积泥岩中的位置、状态和大小关系,推测该研究地区多数底栖生物化石为原地埋藏,并在快速埋藏过程中发生逃逸行为,但并不能做出有效反应和成功逃离,因而其保存下来的化石组合记录了底栖群落的基本特征。那么,是什么因素抑制了澄江生物的逃逸能力、从而使大量的精美软躯体化石保存?是寒武纪生物自身原因(运动能力弱处于演化的初级阶段),还是寒武纪沉积物本身特有的物理化学性质(有毒元素),或者是寒武纪基底环境(氧化还原)造成,我们并不是很清楚,这些因素的探索将为解答布尔吉斯页岩型化石群为什么仅在寒武纪广泛分布提供依据。

关键词：澄江生物群特异化石库埋藏学古生态学寒武纪

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动物起源和寒武纪大爆发——序言

古生物学报 2021年第1期60卷 1-9页

作者：殷宗军赵方臣现代古生物学和地层学国家重点实验室中国科学院南京地质古生物研究所南京210008 中国科学院生物演化与环境卓越创新中心南京210008

动物起源和寒武纪大爆发是生命史上重要的演化创新事件。为展示相关领域的最新进展,特组织主题为"动物起源和寒武纪大爆发"的论文专辑。作为专辑序言,本文概述了动物起源和寒武纪大爆发领域的科学意义和当前研究趋势,并简要介绍了本专... 详细信息

动物起源和寒武纪大爆发是生命史上重要的演化创新事件。为展示相关领域的最新进展,特组织主题为"动物起源和寒武纪大爆发"的论文专辑。作为专辑序言,本文概述了动物起源和寒武纪大爆发领域的科学意义和当前研究趋势,并简要介绍了本专辑的内容。专辑包含了来自13个研究单位共42位作者的12篇论文,包括特约综述论文1篇和研究论文11篇。专辑不仅评述了相关领域的现状和未来发展趋势,也展示了我国学者在该领域取得的部分新进展。这些进展涉及华南和华北数个特异埋藏化石库,比如埃迪卡拉纪石板滩生物群、寒武纪宽川铺生物群和寒武纪凯里生物群等,并涵盖了海绵动物、刺细胞动物、腕足动物、三叶虫和双瓣壳类节肢动物以及分类位置尚不明确的疑难动物化石等诸多类群。

关键词：动物起源寒武纪大爆发埃迪卡拉纪特异埋藏化石库

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解密古老难题的“黑匣子”

知识就是力量 2022年第7期 6-7页

作者：孙智新赵方臣杨定华(绘图) 中国科学院南京地质古生物研究所

虽然最早的生命距今已有近40亿年,但在其后漫长的30多亿年中,地球依然是一片荒凉的微生物世界。这一情况在距今约5亿年前的寒武纪发生了根本性改变,随着复杂动物构型和现代海洋生态系统在该时期爆发般出现,生命的发展进入了以动物为主... 详细信息

虽然最早的生命距今已有近40亿年,但在其后漫长的30多亿年中,地球依然是一片荒凉的微生物世界。这一情况在距今约5亿年前的寒武纪发生了根本性改变,随着复杂动物构型和现代海洋生态系统在该时期爆发般出现,生命的发展进入了以动物为主导的全新阶段。这次被称为“寒武纪生命大爆发”的快速演化事件,为人们认识生命演化规律带来众多惊喜。

关键词：微生物世界黑匣子演化事件根本性改变海洋生态系统认识生命演化规律惊喜

云南早寒武世澄江化石库中两种埋藏相的化石定量分析

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古生物学报 2007年第1期46卷 75-86页

作者：赵方臣朱茂炎现代古生物学和地层学国家重点实验室(中国科学院南京地质古生物研究所) 南京210008

通过昆明海口马房村同一个采坑的化石连续采集和统计,对澄江化石库中两种埋藏相(以事件层泥岩和背景层泥岩所代表)内化石保存和组合特征进行定量研究,结果表明:(1)事件层内化石量并不随单一事件层厚度变化而变化。物种在剖面上不同层位... 详细信息

通过昆明海口马房村同一个采坑的化石连续采集和统计,对澄江化石库中两种埋藏相(以事件层泥岩和背景层泥岩所代表)内化石保存和组合特征进行定量研究,结果表明:(1)事件层内化石量并不随单一事件层厚度变化而变化。物种在剖面上不同层位的事件层内分布不均匀,表现为单层富集现象;而背景层内的化石含量与背景层的沉积厚度有关,背景层的沉积厚度越厚,化石数量就越多。(2)事件层与背景层内化石组合和结构存在很大差异。事件层内化石组合与背景层内化石组合相比具有更多的物种组成和更复杂的古群落结构;而背景层内化石组合面貌单调,在剖面上保持稳定。(3)事件层内化石生物体腐烂发生在埋藏之后,绝大多数化石生物是被活埋后保存下来的;而背景层内化石主要表现为外壳和弱矿化有机质生物表皮在海床表面长时间停滞而堆积形成,明显受到时间均衡作用(time-average)的影响。(4)事件层内化石在埋藏前无搬运作用,或发生近原栖息地的快速搬运,埋藏后无生物扰动。背景层内大量壳体相连的双瓣壳节肢动物化石和完整海绵体化石的存在则表明,背景层代表一个低氧、低能并具有有限生物扰动的沉积环境。

关键词：澄江动物群化石组合埋藏学早寒武世云南

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云南寒武纪早期澄江动物群古群落分析

中国科学：地球科学 2010年第9期40卷 1135-1153页

作者：赵方臣朱茂炎胡世学中国科学院南京地质古生物研究所现代古生物学和地层学国家重点实验室南京210008 中国地质调查局成都地质调查中心成都610081

本研究将澄江动物群分属于18个动物门和类群的228个化石物种区分为23个生态功能群,并依据澄江-海口-安宁地区野外系统采集的化石个体丰度数据(114个物种,18406个体),对寒武纪早期澄江动物群总体分异度、物种组成和结构以及生态类型进行... 详细信息

本研究将澄江动物群分属于18个动物门和类群的228个化石物种区分为23个生态功能群,并依据澄江-海口-安宁地区野外系统采集的化石个体丰度数据(114个物种,18406个体),对寒武纪早期澄江动物群总体分异度、物种组成和结构以及生态类型进行了定量分析.结果显示节肢动物无论是物种丰度(37%)还是个体丰度(51.8%)都最为丰富,是动物群中的优势类群;曳鳃动物(22.6%)和腕足动物(16.3%)的个体丰度也相对较高.其中,节肢动物的Kunmingella douvillei(26.2%)、曳鳃动物的Cricocosmia jinningensis(15.4%)、腕足动物的Diandongia pista(11%)是个体丰度最高三个物种,占整个动物群个体数量的52.6%.澄江动物群不同生活方式的各类生物定量分析表明,生物占据了海洋水体各空间领域,从底内生物到浮游生物都有化石代表.其中,以表栖动物为主(物种数=63%,个体数=68.4%),其次是底内动物(物种数=11.9%,个体数=25.9%).游泳动物(物种数=11.5%,个体数=2.6%)和浮游动物(物种数=5.3%,个体数=3.1%)化石保存较少.澄江动物群中动物的取食方式主要以滤食(物种数=35.6%,个体数=26.1%)和捕食/食腐(物种数=31.1%,个体数=40.4%)为主.物种丰度的最高生态功能群是表栖固着滤食类(18.5%)、表栖活动捕食或食腐类(16.3%)、表栖活动滤食类(7.9%)和近底游泳滤食类(6.6%),而个体丰度最高的生态功能群是表栖活动杂食类(28.2%)、内栖活动捕食或食腐类(19.8%)、表栖固着滤食类(17.7%)和表栖活动捕食或食腐类(15.3%).以上分析结果表明澄江动物群由丰富多样的门类和大量具有不同复杂生态功能的物种组成,证明了寒武纪早期物种间高强度捕食压力的存在,并形成了由多层次营养级结构构成的金字塔式复杂食物网,为寒武纪早期的物种多样性和复杂生态系统提供具体科学依据.

关键词：澄江动物群寒武纪早期帽天山群落生态学

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山东寒武系苗岭统三叶虫消化系统的化石证据

古生物学报 2021年第1期60卷 166-175页

作者：孙智新曾晗赵方臣现代古生物学和地层学国家重点实验室中国科学院南京地质古生物研究所南京210008 中国科学院生物演化与环境卓越创新中心南京210008 中国科学院大学北京100049

三叶虫是寒武纪演化动物群中最引人注目的成员之一,其内部解剖结构一直以来受到广泛关注。与其他非生物矿化软体结构相比,三叶虫的消化系统更容易留下化石记录,为探索其内部结构提供了难得的机会。本文描述了来自山东省潍坊市寒武系馒... 详细信息

三叶虫是寒武纪演化动物群中最引人注目的成员之一,其内部解剖结构一直以来受到广泛关注。与其他非生物矿化软体结构相比,三叶虫的消化系统更容易留下化石记录,为探索其内部结构提供了难得的机会。本文描述了来自山东省潍坊市寒武系馒头组的Proasaphiscus,Lioparia,Deiradonyx和Iranoleesia,以及临沂市寒武系张夏组的Maotunia共五个三叶虫属的消化系统。这些保存较好的标本展示了三叶虫的四对头部消化腺,以及可能的头部消化腺与"嗉囊"共存的例子,为了解三叶虫消化系统尤其是头部消化系统的结构提供了新的信息。三叶虫非生物矿化软体结构的保存也显示了这些层位有发现布尔吉斯页岩型特异埋藏化石的潜力。

关键词：乌溜阶鼓山阶馒头组张夏组华北板块