瓮安磷酸盐化胚胎化石埋藏学研究

摘要：贵州瓮安陡山沱组中保存有大量精美的磷酸盐微体化石，这些化石完美保留了三维结构。化石个体的完整保存程度对探究磷酸盐化保存过程、还原其埋藏环境显得至关重要。磷酸盐化胚胎化石研究是近些年来一个新的研究热点，对揭示后生生物早期生物属性意义重大。

关键词：磷酸盐化 胚胎化石 埋藏学 瓮安生物群

中图分类号：Q91 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）011-109-02

1 引言

瓮安生物群是发育于贵州省瓮安地区震旦纪陡山沱期含磷地层中的一个多门类、种属丰富、类型多样、保存完美的晚前寒武纪化石生物群。除了蓝细菌、多细胞藻类等化石外，瓮安生物群还发现少量可疑的后生动物幼虫等成体化石。化石保持良好的立体形态，许多特征为其与现生动物对比、鉴定生物属性提供了依据。这些化石证据有可能反映原生状态下动植物生存、进化的情况。

2 瓮安生物群胚胎化石研究历史

瓮安生物群中动物胚胎化石报道后一段时间内，这些球状微体化石的属性问题一直存在争论。1995年，薛耀松等首先发现瓮安陡山沱组上磷矿段的球状微体化石中存在多分体结构，随后将其归属至大型真核绿藻。1998 年，Xiao等认为这些球状微体化石和团藻相比，两者表面纹饰、分裂方式差异显著。Xiao等认为此类化石应属于卵裂阶段的动物胚胎，并与现代动物休眠卵进行形态学上的对比。后来， 随着更多证据的发现，动物胚胎的解释得到普遍认同。

2007 年，Bailey等通过研究认为陡山沱组保存的形态各异的分裂球形化石可能是硫细菌，这个结论是在与非洲氧化硫细菌Thiomargaritasp.比较得出的。这一研究结论发表后，再次引发对球状微体化石属性的讨论。对“硫细菌假说”，Xiao 等论证了化石从纹饰、个体比例、保存方式等四方面桶硫细菌的差异，否定了“硫细菌假说”的合理性。此后在三峡地区陡山沱组硅质结核中发现的特殊滞育胚胎化石Tianzhushaniasp.有力的支持了动物胚胎化石的解释。

3 磷酸盐化胚胎化石的埋藏学研究

20 世纪90 年代，多位研究者报道了磷酸盐化胚胎。这些发现反映出磷酸盐矿化在化石精细结构保存方面的突出作用。瓮安生物群中磷酸盐矿化胚胎化石分别保存在瓮安含磷段灰色含磷碳酸盐岩和黑色含磷碳酸盐岩两种不同的岩段内。陈均远将这两种岩性所代表的埋藏相命名为灰色富氧含磷埋藏相和黑色含磷埋藏相。这两种岩段体现的是两种不同的沉积环境和，最终的保存状况也彼此存在差异。

水动力活跃的浅海海域是灰色富氧含磷地层主要发育的环境。在沉积物与水层之间的界面上，卵、胚胎和幼虫在地质历史时期发生了磷酸盐矿化的过程。带有丰富无机和有机养分的涌升流周期性涌入海水底层的沉积区，有机质氧化后释放的磷在其中富集，形成了富磷的底水。底水可将卵和胚胎不断的磷酸化，并在海底表面形成一层薄薄硬底。在风浪和底流的作用下会打撒与下伏灰泥均匀混搅，导致含有胚胎的内砾屑多数以悬浮的方式分布于灰泥基质中。

瓮安含磷段黑色含磷碳酸盐岩为典型的黑色含磷埋藏相沉积。海藻化石和有机质的出现表明此环境下海藻和蓝藻曾大量出现。这些藻类死亡后，腐烂会消耗大量氧气，不利于动植物生存，但缺氧环境可以延长生物的腐解时间，便于生物易腐结构保存。所以在瓮安黑色含磷段中出现了相当数量的胚胎化石、海藻化石共同存在的情况。

黑色含磷埋藏相中，有机质含量较高。沉积物发生类似脱水现象。细胞原有的三维特征被精确的保存下来。胚胎内部空腔还可以观察到软泥充填。卵裂球构造在瓮安的黑色含磷埋藏相和灰色富氧含磷埋藏相中都有大量分布。但是，原肠胚化石的细胞结构的精美保存主要分布在缺氧环境的黑色含磷埋藏相中，而富氧环境的灰色含磷埋藏相中，有原肠胚细胞结构的化石非常少见。在黑色含磷埋藏相中，原肠胚化石的胚层及细胞结构常以独立的方式存在。并独立出现了胚层及其细胞构造。这些构造与沉积成岩作用不相关，它们应该是生物的原始构造。

4 磷酸盐化胚胎化石的埋藏学研究意义

在研究早期后生动物的起源及演化和胚胎生物学方面，磷酸盐矿化胚胎化石提供了重要资料。近年来，部分学者建立了一些磷酸盐矿化的胚胎化石保存了完好的三维模式以及完整的发育序列。为早期后生动物的起源、分类、谱系演化及发育生物学的研究提供了实证资料。

但是，尽管拥有保存完整的个体化石，恢复陡山沱化石生存古环境的工作才刚刚起步。应该特别注意的是，古磷酸盐的再沉积将会对这一环境分析做出一定的限制。目前，这些动物胚胎化石的生物属性及其所反映的生物环境信息是今后一段时间工作的重点。同时，关于属性争议，正是由于化石不完全的精细保存引起的。不同的研究人员对保存的结构现象有着不同的解释，需要研究者将更多的精力投入到这些化石的保存条件中。

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