豫西寒武纪沉积底质变革与造迹方式响应

寒武纪初期众多门类后生动物的大量出现，即著名的"寒武纪生物大爆发"，是生命进化史上最重要的事件之一。在这次生物辐射期间，随着后生动物之间、后生动物与生活环境之间的相互影响，很多重要的古生态特征也随之改变。动物扰动深度和强度的不断增加，对寒武纪海洋底质的变化起了重要作用。沉积底质逐渐由元古代型微生物席底转变为显生宙型生物扰动混合底。通过对寒武纪微生物成因沉积构造和后生动物遗迹化石的研究，查明从寒武纪初期到晚寒武世微生物席底与后生动物扰动底质的彼此消长关系和沉积底质的变革及后生动物造迹方式的响应，为揭示不同生态系统、不同营养水平上的生物（微生物与后生动物）之间以及它们与地球在不同尺度上的相互作用以及推进古遗迹学和地球生物学的发展具有重要的科学意义和应用前景。

豫西寒武系发育大量后生动物扰动灰岩和微生物岩。后生动物扰动灰岩主要发育在第三统张夏组，识别出遗迹化石7属7种2个未定种及大量无法识别形态的模糊生物扰动构造以及8类遗迹组构。内栖生物向碳酸盐岩台地相中殖居的过程中，生物扰动在数量和垂向上的不断增强，改变了沉积底质性质，也带动了造迹生物行为习性的改变，同时，生物对沉积环境的适应性有了很大的提高。遗迹组构的演化指示了沉积环境的变化：从平均浪基面之下的潮下深水低能环境变浅为平均浪基面之上的潮下浅水区，开始发育鲕粒滩，从滩前或滩间高低能交替环境加深过渡为碳酸盐岩靠海一侧的深水区，最终以高能浅滩结束（局部发育滩间洼地和滩后局限台地）。发育的微生物岩类型有叠层石灰岩、核形石灰岩、凝块石灰岩以及具明显微生物成因的巨鲕等。叠层石宏观形态特征明显，主要有柱状、小丛状、缓波状、半球状和围绕竹叶状泥灰岩砾屑生长的叠层石等5大类。各类核形石大量发现于豫西寒武系第三统碳酸盐岩地层中，包括球状、椭球状、长卵形和不规则状核形石等。微生物岩内发育大量蓝细菌化石，这些蓝细菌化石以葛万菌丝状体化石Girvanella为主，局部可见一些肾形菌球状化石Renalcis。从微生物岩的特征可以看出，后生动物的匮乏或衰退造成的微生物繁盛是微生物岩产生的重要因素，水动力条件是其形态类型变化的决定因素，泥质（陆源物质）供应是影响微生物岩生长及其消亡的直接因素。寒武纪微生物席底继承了元古代型底质的特征，发育完好的微生物席和微弱的水平生物扰动；混合底发育明显的垂向生物扰动，缺乏完好的微生物席。寒武纪第三世以后，后生动物已经完全突破微生物席组成的底质防线，后生动物强烈扰动底层沉积物，直接破坏微生物席底构造，形成大量厚层生物扰动灰岩。总体来讲，生物大爆发之后的寒武纪，后生动物发育程度较低，微生物大量繁盛，微生物岩发育厚度远大于后生动物扰动灰岩或生物碎屑灰岩。微生物繁盛形成的坚韧席底抑制了后生动物的倔穴；当环境条件（陆源泥质的注入、持续高能环境等）不允许微生物大量繁盛时，后生动物才会出现并对沉积底质进行扰动改造，留下生物扰动灰岩。