寒武爆发前夕后生动物多样性及其环境背景研究

本项目将以华南地区灯影组作为主要研究对象，通过对陕南、峡区矿化生物组合的研究，探讨新元古代末期矿化动物化石的形态多样性；结合对灯影组遗迹化石多样性的研究，探讨伊迪卡拉纪后生动物的古生态特征，并为丰富寒武纪 "大爆发"前的生物背景，加深对寒武纪早期生物爆发式演化的认识提供重要的实证材料。通过对主要动物化石层及其相关层位的沉积岩石学和地球化学研究（稳定碳同位素、氧同位素、硫同位素、锶同位素等），并结合化石生物学的研究，探讨早期动物起源和辐射的环境背景。了解不同埋藏条件在化石保存作用上的差异，特别是磷酸盐化和黄铁矿化过程的对比，推断该弱矿化生物群可能的原始生物矿物。用激光探针对黄铁矿化的化石实体进行微区S同位素分析，通过对埋藏高家山生物群的沉积岩进行各种Fe的成分分析，为探讨当时的古海洋化学条件提供有力的生物地球化学证据，进而探讨寒武纪大爆发前夕的生态环境变化。

围绕核心科学问题，课题组成员发表学术论文24 篇，其中国际SCI论文18篇（包括Sci一区论文11篇，其中Nature、Nature Communications、Nature-Scientific Report各1篇）。取得了如下重要研究进展：.1.发现了迄今最古老的宏体生物群-蓝田生物群，该生物群既包含了扇状、丛状生长的海藻，也有具触手和类似肠道特征、形态可与现代腔肠动物相比较的后生动物。为多细胞生物的起源和早期演化开启了新的研究窗口；.2.在三峡地区灯影组中发现了保存精美的软躯体埃迪卡拉化石群，这是自1978年我国学者在三峡地区发现中国唯一埃迪卡拉化石后最重要的发现；.3.对高家山生物群进行了系统研究，初步证实在寒武纪大爆发之前、与软躯体埃迪卡拉生物群几乎同期，存在着管状骨骼生物的大辐射，其形态复杂，生物构型多样，个体大小差异悬殊，生活方式繁杂，代表了地球生命史上一次重大的生物革新事件；.4. 揭示了高家山生物群中以“黄铁矿化”、“有机炭质压膜”、“粘土矿物交代”这三个端元为主的混合型化石保存方式。证实高家山的化石保存方式与显生宙(尤其是寒武纪)以及部分前寒武纪细粒碎屑岩相化石生物群的保存具有很大的相似性，该保存方式可能广泛存在于各个地史时期的细粒碎屑岩相中。这为前寒武纪特异埋藏化石生物群的埋藏学机制的研究以及启示寻找新的潜在特异埋藏化石库提供了重要依据。通过对高家山生物群中以黄铁矿化及有机炭质压膜方式保存的Conotubus hemiannulatus多种地球化学分析测试证明黄铁矿化作用和有机炭质压膜作用主要由生物遗体所处的位置以及生物遗体在微生物带存留的时间长短决定的。而这些控制因素由沉积速率以及微生物带的厚度所决定。.5.通过对灯影组石板滩段遗迹化石的深入研究，推断埃迪卡拉纪后生动物具有较为复杂的行为方式，同一种两侧对称的后生动物形成了三种形态的遗迹（藻席层下的水平潜穴、沉积物表面的爬迹和垂直于岩层的潜穴），分别反映了不同的行为方式：藻席层之下觅食，沉积物表面爬行以及暂时停息。.6.通过主微量元素、矿物学、碳同位素地球化学等多种地球化学指标的对比研究，初步证实骨骼动物化石出现涉及淡水携带的陆源碎屑的混入，碎屑混入的加强导致了富含Ca, Mg, Fe陆源物质的混入，引起水体生物生产力增强, 并导致DIC偏正，使得沉积碳酸盐岩碳同位素发生正偏。