高性能微区X射线荧光光谱仪在寒武纪特异保存软躯体化石研究中的探索:以腕足动物化石为例*

随着国家对基础研究的日趋重视,我国的古生物学,包括早期生命和寒武纪大爆发研究取得了长足的进步,研究手段和仪器设备日益改善和提高,例如扫描电子显微镜(SEM)和X射线显微断层成像技术(Micro-CT)的使用已经十分广泛。本研究以我国滇东地区寒武纪澄江化石库和乌龙菁组关山生物群特异保存的腕足动物化石为例,运用高性能微区X射线荧光光谱仪对化石标本和围岩的成分进行了定性和半定量分析。由于X射线有一定的穿透能力,且生物体与围岩的组成元素不同,因此对标本的定性分析可快速清晰地显示出某些生物体在光学显微镜下未显示出的生物解剖结构;对化石中化学元素(Na-U)和化合物的半定量分析数据可大致揭示澄江生物群与关山生物群沉积矿物元素的区别,并且筛选出更适合用于高精度元素分析的标本。微区X射线荧光光谱仪在测试和扫描前对样品普遍不用进行前期处理,可用于样品表面扫描和微区分析,操作快捷、有效,加之其较大的样品台空间,是一种先进的高灵敏度、非破坏性的元素分析手段,能为对比研究诸如澄江生物群与关山生物群等不同时代生物群的特异埋藏条件和沉积环境提供新的信息。     

新类型的腕足动物—Guangdongina及其生态环境

1980年,笔者在广州市西北郊嘉禾地区进行野外工作时,在下二叠统首次发现了一些形状特殊的化石标本,随后经多次采集,共获得标本17块。由于此类化石外形特殊,呈双豆荚状,壳上密布小孔,当时拟是一类新的化石,但究竟属何门类难以确定。后经详细观察、研究,确认此类标本应属一类新型的腕足动物。何锡麟、朱梅丽(1979)曾首次对类似标本进行过报道,认为是目前世界上尚未报道过的一种新类型。当前的标本与他们所报道的材料同属一大类,但其间仍有些重要差别。根据其主要特征,本文建立一新属Guangdongina,其中包括3     

西藏南部色龙二叠纪腕足动物携螺贝类一新属:Gruntea gen.nov.

根据西藏南部色龙西山剖面色龙组新材料建立了二叠纪腕足动物一新属Ｇｒｕｎｔｅａｇｅｎ．ｎｏｖ,并对模式种Ｇｒｕｎｔｅａｇｒｕｎｔｉ（ｓｈｉａｎｄＳｈｅｎ）作进一步的讨论和重新描述。     

贵州剑河八郎寒武系凯里组艾苏贝一新种

描述产于贵州剑河八郎苗板坡剖面凯里组的艾苏贝一新种。新种腹壳壳喙细小尖凸,最高点位于壳喙处,两壳壳面具细圆且低小的放射线,放射线之间的间隔宽度与放射线的宽度相当,放射线上具有数量多、密度大、个体小的瘤点,为此建立新种瘤点艾苏贝(Nisusia granosasp.nov.)。凯里生物群中产有丰富的腕足动物化石,新种瘤点艾苏贝的发现增加了凯里生物群腕足类的分异度,为研究寒武纪腕足动物的辐射和多样性提供了重要的证据,也为研究艾苏贝类形态特征及钙质壳腕足动物壳面装饰在泥页岩中形态的变化和系统分类提供新的材料。     

黔南独山地区泥盆系法门阶–石炭系杜内阶革老河组 和汤粑沟组长身贝类新认知

本文描述了在黔南独山县其林寨剖面和黎家寨剖面上泥盆统革老河组和下石炭统汤粑沟组中发现的长身贝类化石共8属10种(含未定种)。其中, 在革老河组中发现有3属4种: Productella? sp.、Yanguania dushanensis、Xinshaoproductus xinshaoensis和X. quadrata; 汤粑沟组中有8属9种: Productella? sp.、Hunanoproductus hunanensis、Spinocarinifera qilinzhaiensis sp. nov.、Yanguania dushanensis、Y.? sp.、Xinshaoproductus xinshaoensis、Tomiproductus sp.、Ozora? sp.和Ericiatia kiangsuensis。总体而言, 革老河组和汤粑沟组中的长身贝类在组成上主要以Productoidea超科中Productidae科的分子为主, Productellidae科和Echinoconchoidea超科中Sentosiidae科的分子各有1种。本文记述的Hunanoproductus和Xinshaoproductus系在黔南地区首次发现, 并且Xinshaoproductus在黔南地区的首现层位低于湘中地区。常见于欧亚地区的中泥盆统吉维特阶至上泥盆统弗拉斯阶及湘中地区上泥盆统的Productella属, 在黔南地区上延到了下石炭统的汤耙沟组中, 为该属最晚的化石记录。Spinocarinifera和Tomiproductus是欧亚、北美、西澳和北非等地杜内阶或杜内阶-维宪阶中的常见分子, 汤粑沟组中发现的S. qilinzhaiensis sp. nov.则是目前已知该属在华南地区的代表。该种以近方圆形的轮廓、铰合线短、耳翼小、放射状壳线连续但微弱为特征, 区别于该属的其他种。而Tomiproductus在华南地区见于湘中刘家塘组的上部和下扬子地区的金陵组。Ozora属于美国密苏里地区维宪阶下部的代表分子, 亦见于墨西哥南部的下石炭统。如果鉴定无误, 黔南地区的发现则有可能代表了该属最早的化石记录。革老河组的长身贝类组成属种单调, 以Yanguania、Xinshaoproductus属等地方性分子为特征; 随着杜内期的海侵, 汤耙沟组中的长身贝类组成与湘中地区的更为相近, 生物多样性显著增加, 既继承了革老河组中的地方性分子, 同时在属级分类单元中也出现了一些在欧美、澳大利亚等地区的类型, 如Spinocarinifera、Tomiproductus和Ozora属。反映了从杜内期开始的海侵, 使华南地区的腕足动物群与欧美地区同时期的腕足动物群之间开始发生较为密切的生物地理区系联系。     

华南与缅甸奥陶纪末赫南特贝动物群中的无铰类腕足动物

在奥陶纪末生物大灭绝的两幕之间,海洋底域繁盛着赫南特贝腕足动物群（Hirnantia Fauna）。它数量丰富,分布广泛,历程短暂。以往国内外学者研究这个动物群时,常把有铰类腕足动物作为重点,而无铰类只被简单描述或列出名单,整体面貌不明。无铰类化石尽管材料有限、研究基础薄弱,但只就属的数目而言,占据了全球赫南特贝动物群总属数的近1/5,其群落、演化和环境意义不可小觑。文中专门记述上扬子区（华南古板块）观音桥层（赫南特早中期）与缅甸曼德勒地区（滇缅马苏古地体）Hwe Mawng紫色页岩段（赫南特中期）所产赫南特贝动物群的无铰类化石,计有3目、4超科[Linguloidea（舌形贝超科）、Discinoidea（平圆贝超科）、Craniopsoidea（似髑髅贝超科）和Cranioidea（髑髅贝超科）]的10属、12种,包括5个命名属种[Plectoglossa cf. davidsoni (Barrande),Schizotretinia cf. euxina (Havlí?ek), Pseudopholidops partibilis (Rong),Petrocrania cribrum (Temple),Xenocrania haimei (Reed)]和7个未定种（Trematis sp.,Paracraniops sp.,Acanthocrania sp.,Petrocrania? sp. 1,Petrocrania? sp. 2, Pseudolingula? sp. 和Orbiculoidea sp.）,其中,Pseudolingula? sp.和Orbiculoidea sp.两个未定名种因标本不佳,未正式描述。其中,以Pseudopholidops最为常见,其次是Xenocrania和Petrocrania。前两属是华南、滇缅马苏、波罗的卡、阿瓦隆尼亚、佩鲁尼卡等古板块或地体赫南特贝动物群的常见分子。它们已知限于南、北纬30°之间的低纬度地区,这可能与化石采集和研究程度有关,但更可能反映奥陶纪末全球气候仍存在分异现象。研究识别了奥陶纪晚期无铰类腕足动物7个目,可归为3个类群：灭绝目（仅神父贝目Paterinida）、消减目（多样性与丰度大幅衰减,尤其是三分贝目Trimerellida和乳孔贝目Acrotretida在Hirnantian销声匿迹）和延续目（适应能力强、忍耐阈值高,成功穿越大灾难的首幕）。这些分类单元对研究奥陶纪-志留纪交界期腕足动物群的多样性、群落生态、生物地理及宏演化等有重要意义。     

海南岛白沙县金波早石炭世早期腕足动物群

海南岛地区的石炭纪腕足动物,以往缺乏研究和描述。产于白沙县金波的早石炭世腕足动物化石群,经鉴定共有22属,30种和未定种,其中4新种;这是该岛迄今发现的最丰富、较可靠的早石炭世杜内期腕足动物群。在属种组合上,这个动物群以石燕贝目分子为优势组分;在区系特征上,它与扬子区系有一定差别,而与北方生物地理区系有较多的相似性和可比性;这个动物群的发现,为进一步探讨和解释海南岛早石炭世构造古地理格局及其演化提供了重要线索。文中还详细讨论了相关地层名称的取舍等问题。     

欧洲和北非发现的一种华南中泥盆世腕足动物Intermedites Struve,1995(英文)

在北非和欧洲中西部中泥盆世地层中发现的石燕类属Intermedites被认为是从早泥盆世腕足动物属Arduspirifer演化而来,二者具有相同的地理分布。将Intermedites与来自欧洲和亚洲(华南和越南)的无窗贝型石燕类属进行详细比较,发现Intermedites应该源于华南的某种类群,如Rostrospirifer和Otospirifer,分支分析也支持这一解释。文中还对相关属进行基于系统切片的三维复原,清楚地显示了这些属在形态上的相似性与差异性。自泥盆纪埃姆斯晚期华南石燕类腕足动物向西迁移,进一步证实了早泥盆世期间华南腕足动物土著性的丧失。     

塔里木盆地西南缘达木斯剖面晚泥盆世Cyrtospirifer动物群的发现

首次报道了塔里木盆地西南缘达木斯剖面的Ｃｙｒｔｏｓｐｉｒｉｆｅｒ－Ｔｅｎｔｉｃｏｓｐｉｒｉｆｅｒ腕足类化石组合，该组合属于Ｃｙｒｔｏｓｐｉｒｆｅｒ动物群的代表分子，描述了３属３种。对该动物群的组成及分布综合分析表明，其时代应属法门晚期。     

亚洲志留纪Llandovery世腕足类生物地理分析──兼对亲缘关系指数公式的推荐

生物地理分析至少包含两个基础性的工作：分类学和群落生态学。综合研究亚洲５个地区（华南、哈萨克斯坦、阿尔泰、图瓦和西伯利亚）志留纪Ｌｌａｎｄｏｖｅｒｙ世腕足动物群表明，已知的生物组合几乎都在浅水、浪基面以上（ＢＡ２—ＢＡ３）的生态域范围内。这一认识可作为腕足动物地理区系分析的统一基准。各陆块深水底栖动物群之间的相似性明显大于浅水动物群之间的相似性，后者是腕足动物生物地理区系研究的最重要对象。提倡定性和定量分析的结合。尝试对比１２种计算亲缘关系指数（ＡｆｆｉｎｉｔｙＩｎｄｅｘ）（即相似系数）公式，从中选取９种来计算其值，对比它们与平均值的接近程度，并为以后的定量分析推荐５种公式（Ｊａｃｃａｒｄ、Ｏｔｓｕｋａ、Ｄｉｃｅ、ＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎＲａｔｉｃ和Ｆａｇｅｒ），特别推荐Ｆａｇｅｒ公式。对其它一些亲缘关系指数公式亦作了述评。分析表明；１）上述各区Ｌｌａｎｄｏｖｅｒｙ世腕足动物群间的亲缘关系指数（大都在０．３５—０．５之间）总体差异并不悬殊，它们所处的古板块在地理位置上虽曾相互分离，但均处于热带和亚热带海域；２）西伯利亚与阿尔泰－图瓦最为接近，而图瓦与哈萨克斯坦、华南相距最远；３）华南的土著属数最多。