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《中国科学技术大学》 2019年
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华北地台南缘寒武纪早期小壳化石研究

潘兵  
【摘要】:寒武纪大爆发作为生物演化史扯最为重要的演化创新事件,奠定了显生宙后生动物演化的门级基础。由于寒武系底部地层的缺失以及缺乏良好的化石记录,华北地台一直都是寒武纪大爆发研究较为薄弱的地区。此外,华北地台寒武系底部地层时代及其在寒武纪早期的古地理位置也未得到很好限定。多门类骨豁化石(“小壳化石”)不仅是研究寒武纪大爆发、划分对比寒武纪早期地层的关键化石,同时也可为分析寒武纪早期生物古地理提供依据。虽然华北地台南缘寒武系底部产有丰富的小壳化石,但一直以来都缺乏综合深入的研究。基于以上原因,本文选择华北地台南缘寒武系底部辛集组(陇县柴家洼剖面、洛南上张湾剖面、芮城水峪剖面)与猴家山组(霍邱小煤窑剖面)小壳化石作为研究对象,对其进行详细的综合性研究,包括系统古生物学、地层对比以及古地理分布。本文共计报道并描述小壳化石47属54种,以软体动物多样性最高,约占43%(属)45%(种);软舌螺约为19%(属)23%(种);腕足类约为13%(属)15%(种);属种未定离散骨片约8%(属)9%(种);开腔骨约6%(属)7%(种);海绵骨针约2%;叶足类约2%;托莫特壳约2%。另外,棘皮动物骨片数量也极为丰富。通过对大量软舌螺类化石(包括锥壳与口盖)的系统研究,共计拟定10属14种,包括直管螺目6属9种(新种:Triplicatellaxinjia;新属新种Paratriplicatella shangwanensis),软舌螺目4属5种(新属新种:Protomiorcornus triplicensis),其中有6属7种为首次在华北发现。本文还对同期其它地区的部分软舌螺属种做了修订。首次在华北与南澳的Parakoriliihesmammillatus口盖内表面发现了多对确切的管状锁骨,证实其应属于典型的软舌螺目。Protomicrocornus与Paramicrocornus组成典型软舌螺目的姊妹群,前者可能是更为原始的类型。提出了4个Triplicatella种间可能存在的形态演化序列。分析了直管螺目的主突起与锁骨状结构可能的起源及演化模式。证实不同剖面软舌螺组合时代相同,属于典型的寒武系第二统组合且具有一定的洲际地层对比意义。华北软舌螺组合与冈瓦纳东部以及劳伦大陆有较为密切的联系。系统描述了水峪剖面辛集组中保存较好的磷质腕足动物化石,为首次在华北地台报道寒武纪早期磷质腕足动物组合,共计7属5种2未定种。新属种Paramickwitzia boreussinaensis同时具有Setatella与Mickwitzia的特征,其谱系演化位置很可能介于二者之间。该腕足动物组合多样性较低,与寒武纪早期腕足动物组合特征相符。华北磷质腕足动物组合具有非常显著的东冈瓦纳属性,与澳大利亚相似性最高,应属于相同生物分区,暗示两地较为接近的古地理位置。首次在华北发现微网虫离散骨片Microdictyon sp.,进一步扩展了该属的古地理分布。总结了Microdicyo 的古地理分布与地层延限,认为低矮的蘑菇状纽结可能是一种较为原始的特征。首次在华北她台发现托莫特壳类化石Paterimitra pyramidalis,将其古地理分布扩展到澳大亚之外,进步支持了该种具有与腕足动物类相似的浮游幼虫阶段,但扩散能力有限,暗示华北与南澳大利亚古地理位置可能较为接近。本文还发现了大量软体动物,共计18属20种(3个存疑),结合前人报道但本文未发现的有效属种(6属6种),分析了华寒武纪早期软体动物组合的古地理分布特征,发现与南澳大利亚具有非常高的相似性(14属15种),与西伯利亚和劳伦大陆也有较高的相似性,但相对较低。其它化石包括开腔骨3属4种,海绵骨针1属1种以及门类未定离散骨片化石5属5种,其中Amphigeisina?danica、Hippopharangites dailyi和Halkieria sp.为首次在华北发现。在南澳同期地层中首次发现Henaniodus magicus。华北地台南缘小壳化石组合具有一定的地层对比意义,可与东冈瓦纳Dailyatia oodyssei带中上部很好对比;可与劳伦大陆Dyeran早期至中期的小壳化石组合对比,而与Dyeran晚期的化石组合差异显著;可与华南扬子地台西北缘的筇竹寺期小壳化石组合对比;可与西伯利亚北部Atadabanian-Botoman时期的化石组合对比。华北小壳化石组合可能属于寒武纪第三期中期至第四期早期。华北小壳化石组合具有很强的生物古地理意义,与南澳大利亚以及南极的相似性要远远高于其它地区,本文认为此三个地区应属于同一古地理分区;与劳伦大陆以及西伯利亚小壳化石动物群也有着较为密切的联系;与塔里木和华南也有一定的相似性,与西冈瓦纳存在较弱的联系;与阿瓦隆地区及波罗的海地台联系很弱。在寒武纪早期,华北很可能位于东冈瓦纳即现今澳大利亚东岸的边缘。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:Q915.2

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