黔北早奥陶世疑难钙藻化石Nuia形态分类与钙化机制

Nuia是早奥陶世备受争议的一种疑难钙化微体化石,其分类位置长期以来因内部构造常被成岩作用破坏而未得到解决。本文在薄片镜下观察的基础上,结合拉曼光谱和扫描电镜分析技术,对黔北桐梓地区下奥陶统红花园组生物礁中的Nuia化石进行形态解剖分析并探讨其钙化机制。研究结果显示,Nuia由发射状丝状体(filaments)聚集而成的胶群体(colony)以及外围的钙化外鞘(calcified encrustation)组成,丝状体基部往往有异形胞和(或)厚壁孢子聚集成暗色的中央区。据此,Nuia可能是蓝藻门念珠藻目胶须藻科(Rivulariaceae,Nostocales,Cyanophyta)的早期代表。通过类比现代蓝藻的钙化机制模型,Nuia可能具有比较复杂的钙化过程:原植体通过二氧化碳聚集机制(carbon dioxide concentrating mechanisms,CCMs)进行光合作用的过程中,碳酸盐颗粒首先在原始丝状体的基部胶鞘内沉淀形成黑色的中央区;随着藻丝的生长和假分枝的出现,丝状体的相应位置可形成反映季节变化的钙化带,显示为特殊的分层现象,藻丝生长停止后,藻体表面形成一层公共胶鞘,并经浸染作用和(或)结壳作用形成钙化外鞘;丝状体在早期成岩阶段受到重结晶作用而被交代为方解石纤维。此外,Nuia的中央区和公共胶鞘可能有细胞降解残留的有机大分子,限制了矿物晶体的快速生长,钙化过程中只形成细小的方解石矿物,因而在薄片中呈现出比围岩和钙化丝状体更深的颜色。

黔北桐梓地区奥陶系湄潭组下部腕足动物的组合特征

黔北桐梓红花园剖面是华南扬子台地经典的奥陶系剖面之一,其中的湄潭组下部泥页岩段产出大量的腕足类化石。在前人研究的基础上,形态分析显示:红花园剖面湄潭组下部的腕足类化石共有27属,其中以正形贝类Sinorthis的丰度最高,为湄潭组下段腕足动物中的优势类型。此外,Paralenorthis,Desmorthis,Xinanorthis等也比较常见,同为早奥陶世扬子台地近岸浅水环境下Sinorthis动物群的共生腕足分子。通过与黔中乌当地区湄潭组下段的腕足动物组合进行多样性比较,结果显示:桐梓红花园剖面的腕足动物,无论是化石丰度还是形态分异度,都明显高于贵阳乌当地区。两地之间湄潭组沉积环境的差异和研究程度的不同可能是腕足动物化石面貌不一样的主要原因。红花园剖面湄潭组下部腕足动物的多样性迅速增加,为研究华南早奥陶世腕足动物演化史上首次辐射事件提供了新的证据,也为探讨该地质时期黔中古陆南、北缘近岸环境下腕足动物的地理区系划分提供了重要信息。

贵州桐梓红花园剖面下奥陶统桐梓组灰岩微相和区域沉积分异

早奥陶世桐梓红花园剖面位于扬子区的内陆架沉积带,碳酸盐岩相的桐梓组浅滩序列中频繁出现强水动力环境下三叶虫、棘皮类、腕足类、砾屑和鲕粒单独或混合构建的沉积单元,有些滩相单元是在高能带风暴浪中快速堆积的,间或出现有云坪带沉积的白云岩。盐度异常和强水动力条件皆不利于后生动物造礁,仅见薄层钙质微生物席。通过与红花园之南的贵阳乌当以及之北的桐梓水坝塘剖面桐梓组的岩相学比较,厘定它们分别由蒸发云坪为主—高能滩为主—潮下带为主的相变序列构成,藉此划定桐梓组沉积期由南到北古地理背景差异性,认为朝北方向海水有逐渐变深的趋势,水深控制了白云岩化强度和海水能量指标。