华南伊迪卡拉纪灯影组碳酸岩中保存的伊迪卡拉化石的研究

The Ediacara fossils are the oldest, complex, macroscopic life forms in the Earth history. They are normally preserved as casts and molds in late Ediacaran siliciclastic rocks. Because casts and molds preservation eliminates all the internal structures, the interpretation of Ediacara fossils remains obscure. Ediacara fossils discovered from carbonates of the Dengying Formation in South China have their internal structures three-dimensionally preserved, providing us an exceptional opportunity to study the internal anatomy of Ediacara organisms and unravel the mystery of the Ediacara fossils. In this project, we will first systematically collect the Ediacara fossils preserved in the Ediacaran Dengying Formation in the Yangtze Gorges area, South China. By serial thin-sectioning, the internal structures of Ediacara fossils will be reconstructed. Finally, we will use stable isotope and element geochemistry to study the taphonomic processes of the Dengying fossils and the environmental background of Ediacara organisms. This study focuses on the internal anatomy, paleoecology, taphonomy, and paleoenvironmental background of Ediacara organisms, and will provide the key constraint on the phylogeny of the Ediacara biota.

伊迪卡拉化石是最早的、具有复杂结构的宏体化石，它们通常以铸模形式保存于伊迪卡拉纪晚期的碎屑岩中。由于化石的内部结构通常无法保存下来，对于伊迪卡拉化石的解释一直以来存在很大的争议。因此，保存有内部结构的伊迪卡拉化石对于解开伊迪卡拉化石之谜至关重要。我国南方灯影组碳酸岩中的伊迪卡拉化石保存有内部结构，这为我们提供了一个研究伊迪卡拉生物内部结构和解开伊迪卡拉化石之谜的契机。本项研究将对出露于三峡地区的灯影组碳酸岩中的伊迪卡拉化石进行系统的采集；通过对化石标本进行连续切面研究，恢复其三维的内部结构；并利用同位素和元素地球化学等研究手段，对灯影组化石的埋藏过程及其古环境背景进行探讨。这项研究将探讨伊迪卡拉生物的内部结构，古生态学，埋藏学，及其演化的古环境背景等方面，将为厘定伊迪卡拉生物在生物演化历史中的地位提供重要的信息。

埃迪卡拉纪-寒武纪界线是地质历史中最为关键的一个转折阶段。在中国南方沉积了一套以灯影组碳酸盐岩地层为代表的浅水台地相沉积和以留茶坡组硅质岩为代表的斜坡相-盆地相沉积。灯影组石板滩段灰岩地层中产出了大量的埃迪卡拉化石、宏体藻类化石和遗迹化石。保存于石板滩灰岩中的埃迪卡拉化石保存了内部结构，这为我们探讨埃迪卡拉化石的生物属性提供了机会。最近在石板滩段灰岩中发现了一类新的埃迪卡拉化石，正式命名为Curviacus ediacaranus。系统的切片研究发现Curviacus是由一系列并列排布的管状体组成，这与后生动物的内部结构完全不同，进一步表明埃迪卡拉生物可能与后生动物之间没有直接的亲缘关系。作为埃迪卡拉纪晚期分布最为广泛的宏体化石，文德带藻通常认为是宏体藻类。但通过对保存于灯影组硅质结核中的文德带藻化石的研究，首次发现了他们的亚细胞结构；这些亚细胞结构的发现表明文德带藻可能不是属于藻类，而可能是动物表皮组织的碎片。这一发现为后生动物的埃迪卡拉纪起源提供了直接的古生物学证据。大量宏体化石和遗迹化石的发现表明了灯影组沉积时候的古海洋环境特别适合于后生动物的生存。利用灰岩晶格中Fe（II）的含量，可以对海水的氧化还原状况进行了恢复。石板滩灰岩含有极低的Fe（II）含量，与晚古生代浅水台地碳酸盐岩的Fe（II）相似。这说明当时海水的氧化程度与晚古生代的浅水环境类似，然而埃迪卡拉纪晚期大气的氧气含量却只有晚古生代的10%到40%，这表明扬子碳酸盐岩台地的海水处于过度富氧状态（与大气不平衡）。我们认为广泛发育于沉积物表面的微生物席可能是是海水过度富氧的重要原因，因此微生物席可能对于后生动物的早期演化有着重要的作用。硅质岩的锗硅元素比值表明，海水是留茶坡组硅质岩Si的主要来源，而埃迪卡拉纪晚期的斜坡-盆地相环境中溶解有机碳含量相比于埃迪卡拉纪早期已经显著的降低了。