滇中祿勸地區(qū)下寒武統(tǒng)筇竹寺組化石的發(fā)現(xiàn)及其意義

關(guān)鍵詞 澄江生物群；骨骼化石；下寒武統(tǒng)；筇竹寺組；祿勸地區(qū)

第一作者簡介 劉軍平，男，1983年出生，博士研究生，正高級工程師，早期生命演化及前寒武紀(jì)地層，E-mail： 271090834@qq.com

通信作者 宛勝，男，高級工程師，區(qū)域地質(zhì)與礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查，E-mail： 214879248@qq.com

中圖分類號 Q915.2 文獻標(biāo)志碼 A

0 引言

眾所周知，澄江生物群產(chǎn)于云南下寒武統(tǒng)筇竹寺組玉案山段粉砂質(zhì)頁巖，是距今5.3億年前古生物化石群，目前發(fā)現(xiàn)了40多個門類的80余種動物，是地球早期生物復(fù)蘇重要的研究對象[1?8]，目前僅澄江一帶下寒武統(tǒng)筇竹寺組化石研究較為系統(tǒng)詳細(xì)，研究成果較為豐富，但澄江外圍研究程度較低，甚至沒有發(fā)現(xiàn)與澄江生物群可對比的產(chǎn)地。由此，新發(fā)現(xiàn)或發(fā)掘下寒武統(tǒng)筇竹寺組化石產(chǎn)地對進一步研究地球早期生物演化、古環(huán)境有重要意義。

2019年以來，筆者等對云南祿勸大新山—普德地區(qū)下寒武統(tǒng)筇竹寺組黑色巖系中化石、關(guān)鍵戰(zhàn)略性礦產(chǎn)進行了調(diào)查評價①②。精細(xì)剖面顯示，祿勸大新山地區(qū)下寒武統(tǒng)筇竹寺組石巖頭段下黑層深灰色粉砂質(zhì)頁巖發(fā)現(xiàn)大量似“澄江生物群”的宏體生物化石，但較“澄江生物群”賦存層位低。本次的發(fā)現(xiàn)有助于：（1）厘清早寒武世生物活動的規(guī)律、范圍及復(fù)蘇；（2）豐富早寒武世生物化石庫；（3）有望在云南祿勸地區(qū)建立第二個寒武紀(jì)化石群（大新山—普德生物群）具有較好的科普及地層學(xué)意義。

2 研究方法

本次采用1∶1 000地質(zhì)剖面測量、薄片和化石鑒定、電子探針、XRF分析及能譜分析等方法對化石層位野外宏觀地質(zhì)特征、微觀特征進行了詳細(xì)研究。

薄片鑒定在國土資源部昆明礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心實驗室完成；電子探針、掃描電鏡及能譜分析在武漢上譜分析科技有限公司；XRF分析在北京桔燈地球物理勘探股份有限公司完成；化石鑒定由昆明理工大學(xué)古生物化石鑒定研究中心完成。

3 化石組合

3.1大新山地區(qū)化石特征

本次在祿勸大新山地區(qū)（圖1b-x）下寒武統(tǒng)筇竹寺組石巖頭段下黑層深灰色粉砂質(zhì)頁巖中采獲化石共計134 件，其中朵氏小昆明蟲（Kunmingelladouvillei）50件、蟲跡（未定種）2件、錐管螺（Conothecasp.）8件、帽天山蟲（Maotianshania sp.）10件、澄江顧脫貝（Kutorgina" chengjiangensis） 6 件、鰓蝦（Branchiocaris sp.）15件、古蟲（Vetulicola sp.）10件、始萊德利基蟲（Eoredlichia sp.）30件及豆芽類化石（未知種）2件；大新山地區(qū)生物化石群以朵氏小昆明蟲、始萊德利基蟲、鰓蝦為主，次為古蟲、帽天山蟲、錐管螺、澄江顧脫貝，蟲跡及豆芽類化石較為稀少。化石具體數(shù)量占比圖見圖2。化石特征描述如下。

1） 朵氏小昆明蟲（Kunmingella douvillei）

形態(tài)描述：雙瓣殼由等稱左右兩瓣構(gòu)成（圖3b）。殼的邊緣具折邊，前端具圓的脊?fàn)钔黄穑蠖藶橐粌A斜的脊?fàn)钔黄穑黄渌涇|體特征未保存。根據(jù)該標(biāo)本殼邊緣具折邊、前端具圓的脊?fàn)钔黄穑蠖藶橐恍弊叩募範(fàn)钔黄鸬鹊湫吞卣鳎膳袛酁槎涫闲±ッ飨x。

生態(tài)分析：通常表底棲生活，具有強的游泳能力，可以在寒武紀(jì)海洋中自由自在地生活。

2） 蟲跡（未定種）

形態(tài)描述：類似曲形跡，表面光滑、中間可見中槽，兩側(cè)對稱（圖3c）。

生態(tài)分析：應(yīng)為內(nèi)生底棲生物的爬行跡，分布于淺水環(huán)境，有待于進一步分析鑒定。

3） 錐管螺（Conotheca sp.）

形態(tài)描述：化石為實體化石，殼體為直錐形，保存的殼長為18 mm，殼體細(xì)長，殼面光滑，橫截面圓形，殼口平，殼表具有微弱橫向紋飾，其生長角度在5°左右。該殼體屬于錐管螺屬的典型特征，但口蓋等特征不詳，故定為錐管螺未定種（圖3d）。

生態(tài)分析：所有的軟舌螺都為海相化石，除了超鹽性的、白云質(zhì)的和生物礁相的沉積巖以外其他任何寒武紀(jì)至二疊紀(jì)的海相地層都有可能存在。

4） 帽天山蟲（Maotianshania sp.）

形態(tài)描述：化石手標(biāo)本為一塊黃綠色泥巖，可見一管狀化石，兩邊具有鐵錳化的樹枝石（假化石）。化石呈圓柱狀，保存不完整，可見部分長約16 mm，寬約1 mm，身體明顯分為吻和軀干兩部分。但因保存欠佳，腸道、吻刺和體表紋飾等特征不清楚。體表具有微弱的環(huán)紋和黑色的腸道貫穿身體中部（圖3e）。依據(jù)身體結(jié)構(gòu)及紋飾等特征初步判斷為帽天山蟲Maotianshania sp.。

生態(tài)分析：生活在5.3億年前寒武紀(jì)早期的淺海中，是澄江生物群中常見的代表之一。

5） 澄江顧脫貝（Kutorgina chengjiangensis）

形態(tài)描述：化石可見殼體及特異保存的肉莖結(jié)構(gòu)，可見為典型的腕足動物。殼體較大，最大寬度位于殼體中央，殼寬約2.5cm，殼長約2.2cm，近圓形，前緣直邊，殼面表面紋飾保存欠佳，邊緣依稀可見同心狀紋飾。肉莖較粗壯且向外拉長延伸（圖3f）。其余內(nèi)部特征不詳。

對比分析：該標(biāo)本雖然未能保存典型的同層狀紋飾，但近圓形的殼體形態(tài)、同心狀紋飾和肉莖等特征可判斷為澄江顧脫貝。

生態(tài)分析：生活在5.3億年前寒武紀(jì)早期的淺海中，是澄江生物群的代表之一。

6） 鰓蝦（Branchiocaris sp.）形態(tài)描述：化石手標(biāo)本為灰黑色的粉砂巖，化石長約為7 cm，近橢圓形的甲殼（圖3g），直的背鉸合線，殼表面光滑，邊緣有狹窄的邊緣。該標(biāo)本是典型具雙殼的甲殼類化石的甲殼，覆蓋了頭部的大部分和身體的前部，部分延伸到動物的側(cè)面。其余軟體特征不詳，但是殼體表面具有明顯的蟲跡。經(jīng)對比，該標(biāo)本的甲殼大小、光滑的外表面及形態(tài)等特征可以判斷鰓蝦類的甲殼，但其余軟軀體及附肢特征不詳，盡可判斷為鰓蝦未定種。

生態(tài)分析：海生底棲生物，在海底上方游泳，可能食泥沙或碎屑。

7） 古蟲（Vetulicola sp.）

形態(tài)描述：化石手標(biāo)本為灰黑色的粉砂巖，化石長為3.0 cm，寬為1.5 cm。化石前體兩側(cè)對稱，為閉合的雙殼，外形為亞長方形，前面較尖，后面方鈍，后體未保存，僅可見三對鰓囊，不分節(jié)（圖3h，i）。黃色箭頭指示鰓囊。

對比分析：古蟲屬不同于圓口蟲屬在于后者的前體呈次橢圓形，前端具同心線紋和放射紋交叉組成的網(wǎng)格狀構(gòu)造，后體呈圓柱狀；不同于俞元蟲屬（在于后者個體較大，前體呈長橢圓形背邊緣后端不具三角形鰭狀物，后體為圓柱狀；不同于異形蟲屬在于后者的前體呈錐形，三角形鰭狀物位于背后端后體呈圓柱形分節(jié)較多。

生態(tài)分析：海生動物，游泳。

8） 豆芽類化石（未知種）

形態(tài)描述：該標(biāo)本具有明顯的莖部和前端傘狀結(jié)構(gòu)（圖3j），莖部始部具有明顯的膨大，似豆芽狀，值得進一步研究。屬種未知，待定種。

9） 始萊德利基蟲（Eoredlichia sp.）

形態(tài)描述：為三葉蟲的化石，可見清晰的眼葉，眼葉后端遠(yuǎn)離頭鞍，面線前支與中軸夾角小于45°，因此可以判定為始萊德利基蟲（圖3k）。

生態(tài)分析：通常與珊瑚、海百合、腕足動物和頭足動物共生，到目前為止僅僅在海相地層中發(fā)現(xiàn)，因此三葉蟲基本是屬于淺海底棲生物，具備一定的游泳功能。

3.2普德地區(qū)化石特征

本次在普德地區(qū)（圖1b）下寒武統(tǒng)筇竹寺組石巖頭段下黑層深灰色粉砂質(zhì)頁巖（圖4a）新發(fā)現(xiàn)疑似骨骼生物化石（圖4b），化石呈似骨骼狀，長約1 cm，寬約0.5 cm，兩頭較大，中間相對小，呈橢圓柱狀。XRF掃描分析顯示（圖4c～n），化石含較高濃度的Ca、Cr、P，與圍巖成分明顯不同（Fe、S、Ti），Ca、P是骨骼化石主要組成元素，如果證實為生物骨骼化石，對早期生物演化有著重要意義，值得進一步發(fā)掘及研究。

4 研究結(jié)果及討論

4.1對早期生命復(fù)蘇的指示意義

依托云南省古生物化石開發(fā)保護調(diào)查項目，在云南祿勸大新山—普德一帶下寒武統(tǒng)筇竹寺組石巖頭段下黑層深灰色粉砂質(zhì)頁巖發(fā)現(xiàn)兩處研究價值較高的化石產(chǎn)地。化石保存較完整，個體較大，且較為豐富，化石賦存層位距下伏漁戶村組大海段白云巖約45 m，說明滇中祿勸一帶早期生命復(fù)蘇比澄江一帶早，這一結(jié)果與本次在筇竹寺組石巖頭段下黑層發(fā)現(xiàn)宏體化石較為一致，而澄江一帶筇竹寺組玉案山段才出現(xiàn)宏體化石，也就是舉世聞名的“澄江生物群”。本次發(fā)現(xiàn)的化石大部分與“澄江生物群”極為相似，祿勸大新山化石類型主要有朵氏小昆明蟲（Kunmingella douvillei）、蟲跡（未定種）、錐管螺（Conotheca sp.）、帽天山蟲（Maotianshania sp.）、澄江顧脫貝（Kutorgina chengjiangensis）、鰓蝦（Branchiocaris sp.）、古蟲（Vetulicola sp.）、始萊德利基蟲（Eoredlichia sp.）及豆芽類化石（未知種）。但在普德一帶同一層位新發(fā)現(xiàn)疑似骨骼？生物化石，XRF掃描顯示，化石含較高濃度的Ca、Cr、P，與圍巖成分明顯不同（Fe、S、Ti），Ca、P是骨骼化石主要組成元素。大新山—普德一帶化石不僅保存完整、較為豐富，個體較大、種類多樣，賦存層位露頭好，交通便利，且化石層位較“澄江生物群”賦存層位低，具有較好的研究意義，也有望在云南祿勸地區(qū)建立第二個早寒武世生物群（大新山—普德生物群）。本次發(fā)現(xiàn)為研究早寒武世生物活動規(guī)律、范圍、復(fù)蘇、古環(huán)境演化及地層區(qū)域?qū)Ρ忍峁┝酥匾墓派锘芯克夭摹?/p>

早寒武世澄江生物群的物種非常豐富，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)250多個物種，涵蓋近十幾個動物門，不僅包括最早的軟體動物、藻類，還包括最早的魚、脊椎動物等，如海口魚、奇蝦[21?28]。本次在祿勸普德下寒武統(tǒng)筇竹寺組石巖頭段深灰色粉砂質(zhì)頁巖發(fā)現(xiàn)疑似骨骼化石碎片，是否與澄江生物群奇蝦等門類有同緣性，值得進一步研究。但本次的發(fā)現(xiàn)為進一步研究早期生命起源和發(fā)現(xiàn)早寒武世新的化石產(chǎn)地，新化石種類提供了重要的研究材料及線索，不僅展現(xiàn)了動物多樣性起源的突發(fā)性，更為重要的是展示了寒武紀(jì)時期地球生命的多姿多彩。

4.2對當(dāng)?shù)芈糜伍_發(fā)及科普教學(xué)的意義

科普工作是指將科學(xué)知識傳遞給大眾，提高公眾科學(xué)素質(zhì)的工作[27?31]。它的重要意義不僅在于促進科技進步，也在于推動社會和諧發(fā)展，是我們地質(zhì)工作者的初心所在。本次發(fā)現(xiàn)的兩處化石點，距離祿勸縣60 km，不僅交通方便，化石肉眼可見、種類多樣，且距離著名的馬鹿塘杜鵑花景區(qū)僅10 km[32?33]（每年4—5月，當(dāng)?shù)匾吧霹N花海進入盛花期，是一年一度昆明周邊欣賞大規(guī)模野生杜鵑花的最佳地點），為祿勸地區(qū)旅游開發(fā)提供了重要場地，也為當(dāng)?shù)乜破战虒W(xué)提供了寶貴材料。

5 結(jié)論

（1） 云南祿勸大新山一帶下寒武統(tǒng)筇竹寺組石巖頭段黑層深灰色粉砂質(zhì)頁巖發(fā)現(xiàn)的豐富宏體生物化石較“澄江生物群”賦存層位低。大新山化石類型主要有朵氏小昆明蟲（Kunmingella douvillei）、蟲跡（未定種）、錐管螺（Conotheca sp.）、帽天山蟲（Maotianshania sp.）、澄江顧脫貝（Kutorginachengjiangensis）、鰓蝦（Branchiocaris sp.）、古蟲（Vetulicola sp.）、始萊德利基蟲（Eoredlichia sp.）及豆芽類化石（未知種）。

（2） 云南祿勸普德一帶同一層位新發(fā)現(xiàn)疑似骨骼生物化石，該化石含較高濃度的Ca、Cr、P，與圍巖成分明顯不同（Fe、S、Ti），值得進一步發(fā)掘及研究。

（3） 云南祿勸大新山—普德一帶化石不僅保存完整，賦存層位露頭好，交通便利，具有較好的研究意義和科普價值，有望在云南祿勸地區(qū)建立第二個寒武紀(jì)化石群（大新山—普德生物群）。

致謝 吉林大學(xué)客座教授黃大一老師提供了XRF 掃描照片，野外得到了云南省地質(zhì)調(diào)查局李靜正高級工程師、孫載波正高級工程師的幫助，審稿專家提出了寶貴的修改意見。在此一并表示衷心感謝。