二叠纪末期生命大灭绝事件的新佐证—遗迹化石

原创丁奕 Sx早期生命与环境重点实验室

石

远古生物（如三叶虫、恐龙）大规模的集群灭绝现象被称作生物大灭绝事件，是生命演化史上重要的生物事件。

整个地质历史时期中，地球上总共发生过五次生物大灭绝，其中规模最大的一次，并非是大家熟悉的白垩纪大灭绝事件，而是发生在距今约2.5亿年前的二叠纪末期。

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这次大灭绝令地球上90%以上的海洋物种及70%以上的陆地生物就此灭绝，同时持续了近2亿年之久的“古生代演化动物群”被“现代演化动物群”所取代。

作为二叠纪的最后“时期”，长兴期记录了古生代向中生代转折时期一系列异乎寻常的环境与生物变化，也因此成为了研究古生态与古环境的前沿与热点。

二叠纪地层年代表

想要弄清这次地质历史时期规模最大灭绝事件的诱因、机制与时限，就必须对晚二叠时期的海洋生态与环境进行深入的研究。在这个过程中，除了实体化石和难以保存的软躯体化石，遗迹化石亦是不可多得的绝佳证据。

那……到底什么是遗迹化石呢？

在灭绝事件研究中，很多软躯体动物并不能形成化石得以保存，但它们形成的遗迹却可以很好的保存下来。遗迹化石是地质历史时期各类生物在生活期间进行居住、运动、觅食等行为习性活动，在沉积物表面或其内部所留下的各种痕迹和遗物，常见的遗迹有足迹、移迹、潜穴。

从左至右：足迹、移迹与潜穴

作为生物成因的沉积构造，这些“遗迹”记录了造迹生物的行为习性、觅食活动等重要信息，是某些特定环境下生物行为的直接证据。

现代海滩上软躯体的造迹生物及产生的遗迹

近年来，渭南师范学院环境与生命科学学院的丁奕博士及合作者，对蓬莱滩北岸剖面长兴阶大隆组中遗迹化石进行了系统的研究，为二叠纪末华南地区古环境与古生态的研究补充了宝贵的遗迹学证据。

今天就让我们就跟随丁博士，前往“遗迹重重”的蓬莱滩剖面。

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丁奕博士在野外

蓬莱滩剖面位于广西来宾市东南红水河畔，南岸是著名的二叠系乐平统底界“金钉子”剖面。北岸则发育了连续扩展的长兴阶大隆组地层，地层中发育了数量众多的遗迹化石，本文讨论的遗迹化石便是出自这里。

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蓬莱滩北岸剖面概览

通过对该地长兴阶大隆组地层遗迹化石的系统研究，丁奕博士先后识别出遗迹化石10属12种，并结合岩性特征将这些遗迹化石分成了上下两部分，下部为Nereites—Planolites遗迹组合，岩性以泥岩夹薄层砂岩为主。

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Nereites—Planolites遗迹组合，左：Nereites；右：Planolites

上部为Protovirgularia—Skolithos遗迹组合，岩性主要为薄至厚层状砂岩。

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Protovirgularia—Skolithoss遗迹组合

上：Skolithos；下：Protovirgularia

遗迹化石的分布依赖于特有的环境，所以遗迹化石组合可以用来反映水深（Seilacher，1964）及其沉积环境。

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遗迹相与沉积环境（修改自Seilacher，1964；Pemberton等，2001）

通过经典的遗迹相与沉积相分析，丁奕博士认为下部的Nereites—Planolites遗迹组合以遗迹化石Nereites、Helicorhaphe、Planolites为主，并伴生有滑塌构造与包卷层理，代表了斜坡环境的浊流沉积。

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遗迹化石，左上：Nereites；右上：Helicorhaphe；

左下：滑塌构造；右下：包卷层理

而上部的Protovirgularia—Skolithos遗迹组合，则以遗迹化石Protovirgularia、Skolithos、Thalassinoides为主，属于Skolithos遗迹相。

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遗迹化石，左上：Skolithos；右上：Thalassinoides；下：Protovirgularia

上部地层中明显可见波痕、交错层理等沉积构造，个别泥岩夹层中甚至可见植物化石，这为我们很好地证明了这里的沉积环境：高能浅水的潮坪沉积。

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大型交错层理、波痕及植物化石

根据以上描述，我们清楚地“看”到了一次史前海退事件：下部遗迹化石组合和沉积环境代表了斜坡环境，上部的遗迹化石和沉积构造代表浅海环境，从较深水的斜坡环境到浅水环境，这就是一次海退事件。

就这样，这些遗迹化石帮助学者推测出在蓬莱滩剖面研究的地层中，曾在二叠纪晚期发生过一次海退事件，从而造成了海平面的降低。

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通过对研究剖面遗迹化石的分析，丁奕博士发现研究地区长兴世海洋中的底栖造迹生物多以双壳类、甲壳类、蠕虫类为主。这些发现也反应出当时良好的生态环境。

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上：双壳类形成的Protovirgularia；下：甲壳类形成的Thalassinoides

通过研究还可以看出，这些造迹生物在研究剖面并没有存在种类的明显减少的情况，说明该区域晚二叠世时期海洋环境良好，造迹生物均能很好的适应当时的海洋环境，更加印证了关于这次灭绝事件是一次快速灭绝事件的观点。

科学家们确定二叠纪灭绝事件持续了约20万年时间，如果把地球46亿年历史换算成24小时的话，20万年只有不到4秒钟，名副其实的“一瞬间”。在地质历史的长河中，遗迹化石用属于自己的“证词”讲述着地球生命演化的神奇故事。

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文章信息：

Ding et al., 2021. Trace fossils from the Permian Lopingian Talung Formation at the northern Penglaitan section of Laibin area, South China: Ichnology, palaeoenvironment, and palaeoecology. Geological Journal, online, https://doi.org/10.1002/gj.4228

图文来源：丁奕

编辑：罗梅

校对：白琳

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