重慶綦江白堊系夾關(guān)組遺跡化石及其沉積環(huán)境

熊 璨，代 輝，陳 昀，胡旭峰，王荀仟，張海萍，周羽漩，王豐平，謝顯明

（1.重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局208水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊，重慶 400700；2.重慶市云陽縣文物保護管理所，重慶 404500；3.重慶市綦江區(qū)國土資源和房屋管理局，重慶 401420）

引言

遺跡化石是指地質(zhì)歷史時期的生物在沉積物及其他底質(zhì)表面或者內(nèi)部產(chǎn)生的各種生命活動記錄，遺跡化石種類繁多，包括潛穴、爬痕、脊椎動物足跡、糞化石、卵化石以及一些微生物成因的沉積構(gòu)造［1-2］。遺跡化石通常為未經(jīng)搬運地原地埋藏，由于埋藏環(huán)境的差異，在這些地層中往往又缺乏實體化石，這就造就了遺跡化石在古環(huán)境、古氣候和古生態(tài)等方面研究的重要性。不僅如此，遺跡化石在能源和其他沉積礦產(chǎn)資源的研究與勘探方面也有著獨特的應(yīng)用價值［3-6］。最早的遺跡化石研究主要是脊椎動物足跡的研究，可以追溯到19世紀(jì)初［7］。發(fā)展至今，遺跡化石的研究已經(jīng)在眾多分支領(lǐng)域取得了長足的進展［8-9］。龔一鳴等（2009）將中國的遺跡化石研究分為3個階段：零星階段（1929-1978）、系統(tǒng)階段（1978-2004）、創(chuàng)新階段（2004 至今）［5］。

重慶綦江位于四川盆地的東南緣與華鎣山帚狀褶皺束山脈的南傾伏部，地處黔北山區(qū)和四川盆地過渡區(qū)。2007年，邢立達等對該研究區(qū)的恐龍足跡進行了詳細(xì)調(diào)查描述，命名了甲龍類恐龍足跡中國綦江足跡（Qijiangpus sinensis）、獸腳類恐龍足跡敏捷舞足跡（Wupus agilisichnogen）、鳥腳類恐龍足跡炎熱老瀛山足跡（Laoyingshanpus torridusichnogen）和蓮花卡利爾足跡（Caririchnium lotus）［10］。該地區(qū)的古脊椎動物足跡見有多次補充報道，包括翼龍足跡、古水鳥足跡（2007年被描述為獸腳類恐龍足跡）和蜥腳類恐龍足跡幻跡等［10-12］。本文研究區(qū)無脊椎動物的遺跡化石尚未見報道。

本文描述了重慶綦江國家地質(zhì)公園老瀛山園區(qū)蓮花保寨中白堊系夾關(guān)組中的遺跡化石，初步探討了遺跡化石的組成特征及其沉積環(huán)境，為闡明該地區(qū)夾關(guān)組沉積演化提供了新的遺跡化石證據(jù)。

1 研究區(qū)位置及地質(zhì)背景

重慶市綦江國家地質(zhì)公園位于綦江區(qū)境北部，園區(qū)跨古南鎮(zhèn)、三角鎮(zhèn)、石角鎮(zhèn)、三江鎮(zhèn)和永新鎮(zhèn)的部分地域。本文的研究區(qū)位于三角鎮(zhèn)紅巖村陳家灣后山的蓮花保寨，地理坐標(biāo)為東經(jīng)106°23′至106°43 ′，北緯28°26 ′至29°1 ′（圖1）。本文的遺跡化石產(chǎn)于蓮花保寨凹巖腔中的白堊系夾關(guān)組地層中。該段地層下部為灰黃色厚層狀礫巖，向上逐漸變?yōu)楹[砂巖，中部為紫紅色石英砂巖與泥質(zhì)粉砂巖互層，頂部為磚紅色塊狀含礫長石石英砂巖，遺跡化石產(chǎn)于泥質(zhì)粉砂巖底部和石英砂巖頂部（圖2）。

夾關(guān)組屬于下白堊統(tǒng)還是上白堊統(tǒng)目前尚有爭議。1972年，四川二區(qū)域地質(zhì)測量隊將夾關(guān)組和下灌口組劃分到下白堊統(tǒng)，將上灌口組劃分到上白堊統(tǒng)；1977年，四川省航空區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊直接將夾關(guān)組劃分到上白堊統(tǒng)，而灌口組劃分到了下白堊統(tǒng)；1983年，李玉文等通過對四川嘉定群介形類進行研究，將夾關(guān)組分為下中上部，其中夾關(guān)組下部劃入到下白堊統(tǒng)，中部劃入到中白堊統(tǒng)，上部劃分到上白堊統(tǒng)；1995年，李元林對四川盆地大溪礫巖夾關(guān)組碎屑中的石英顆粒采取ESR（電子自旋共振）方法，測得夾關(guān)組年齡位于117Ma到85Ma（Aptian-Santonian）之間［13］；2001 年，茍宗海和趙兵對四川大邑、崇州地區(qū)的夾關(guān)組同樣采取ESR方法，測得夾關(guān)組年齡位于 129Ma到 91Ma（Valanginian-Santonian）之間［14］；2009 年，陳海霞在川西雅安市夾關(guān)組剖面中采取了豐富的孢粉化石，通過研究建立孢粉組合帶，將夾關(guān)組地層劃分到下白堊統(tǒng)Barremian-Albian，也就是145Ma到100.5Ma之間［15］。為避免爭議，本文將夾關(guān)組僅劃分到白堊系。

圖1 研究區(qū)地理位置圖Fig.1 Geographical location of the study area

圖2 研究區(qū)地層柱狀圖Fig.2 Stratigraphic column through the Jiaguan Formation in Qijiang，Chongqing

2 遺跡化石鑒定與描述

按遺跡化石結(jié)構(gòu)構(gòu)造和造跡生物的行為習(xí)性分類，經(jīng)仔細(xì)辨認(rèn)和鑒定，綦江國家地質(zhì)公園老瀛山園區(qū)夾關(guān)組地層中已發(fā)現(xiàn)的無脊椎動物遺跡化石經(jīng)鑒定包括1大類3屬3種：Scoyenia gracilis（纖細(xì)斯柯茵跡）、Beaconites antarcticus（南極似塔形跡）和Planolites beverleyensis（貝弗利漫游跡），全為覓食跡?，F(xiàn)將上述3種遺跡化石的詳細(xì)特征描述如下：

遺跡屬ScoyeniaWhite，1929

遺跡種Scoyenia gracilisWhite，1929

描述：潛穴為單一平直-微彎曲形底生跡（hypichnia），呈管狀，直徑13mm，粗細(xì)較均一，延伸長度約14cm，平行層面分布；潛穴表面可見不顯著的縱向或斜向紋飾，潛穴內(nèi)填充有半月形回填構(gòu)造，填充物顏色與圍巖相同，均為肉紅色細(xì)砂巖，但填充物顆粒粒徑較圍巖粗（圖3箭頭所指）。

討 論：KeckiaGlocker，LaminitesGhentet Henderson，MuenstreiaVonSternberg，PlagiogmusRoedel，TaenidiumHeer，和NeoneritesSeilacher 等都具有半月形充填構(gòu)造，它們與Scoyenia的區(qū)別是均無外表上的縱向紋飾。根據(jù)該遺跡化石的直徑大小、形態(tài)及內(nèi)部的半月形回填構(gòu)造和表面縱向紋飾在此將標(biāo)本歸為Scoyenia gracilis。

Frey和Pemberton（1984）根據(jù)潛穴外表的條紋推測Scoyenia gracilis的造跡動物不是Polychaete（多毛類）就是節(jié)肢動物，或者是寡毛類（主要是非海相環(huán)節(jié)動物），考慮到淡水多毛類潛穴稀少，其潛穴內(nèi)部構(gòu)造所知甚少，因此傾向于造跡動物可能是節(jié)肢動物［16］。根據(jù)潛穴內(nèi)部的回填構(gòu)造可以推測Scoyenia應(yīng)當(dāng)是覓食構(gòu)造（fodinichnia）。

產(chǎn)地及層位：重慶市綦江區(qū)白堊系夾關(guān)組

圖3 遺跡化石Scoyenia gracilis White，1929（比例尺為5cm）Fig.3 The trace fossil Scoyenia gracilis White，1929 （scale：5 cm）

遺跡屬BeaconitesVialov，1962

遺跡種Beaconites antarcticusVialov，1962

描述：平直-微彎曲或彎曲的管狀潛穴，不分枝，但可見相互交叉穿越或截斷，整體有呈放射狀向外伸展；潛穴長短不一，最長可達22cm，潛穴直徑一般為8-13mm，但個體較小者也有4mm左右；潛穴具有薄的、清晰的襯壁，可見清晰的塔形或“U”形回填構(gòu)造，回填紋寬度明顯寬于潛穴直徑；半浮痕或內(nèi)跡保存，平行或傾斜于層面分布（圖4）。

討論：以往研究對具有新月形回填構(gòu)造的潛穴，如Beaconites、Ancorichnus、Taenidium，一直存在著爭議，爭議在于回填構(gòu)造的形態(tài)、潛穴壁的有無及其表面特征。Bromley（1996）認(rèn)為Ancorichnus中心帶具有“U”形回填紋并與側(cè)壁回填紋的方向相反［17］。Keighley 和Pickerill（1994）對 遺 跡 屬Beaconites進行了修訂，將是否具有較厚的襯壁作為區(qū)分Beaconites和Taenidium的標(biāo)志［18］。然而，很多學(xué)者也對這一提法提出質(zhì)疑，主要是Vialov（1962）對Beaconites的描述并沒有提到有清晰的襯壁［19］，Retallack（1997）認(rèn)為新月形回填構(gòu)造就是鑒別他們的有效標(biāo)志［20］。本文采用 Keighley和 Pickerill（1994）的區(qū)分方法。

Beaconites遺跡屬的三個遺跡種：Beaconites antarcticus，Beaconites capronus和Beaconites coronus，也有其區(qū)分方法。Beaconites capronus回填構(gòu)造呈“V”形；Beaconites antarcticus和Beaconites coronus回填構(gòu)造均為“U”形，但前者回填紋的單個房室寬度大于潛穴直徑，后者回填紋的單個房室寬度小于潛穴直徑。這里遺跡化石為“U”形回填構(gòu)造，且單個房室寬度大于潛穴直徑，故歸為Beaconites antarcticus。

產(chǎn)地及層位：重慶市綦江區(qū)白堊系夾關(guān)組

圖4 遺跡化石Beaconites antarcticus Vialov，1962（比例尺為5cm）Fig.4 The trace fossil Beconites antarcticus Vialov，1962（scale：5 cm）

遺跡屬PlanolitesNicholson，1873

遺跡種Planolites beverleyensisBilling，1862

描述：平直或微彎曲或彎曲管狀潛穴，潛穴不分枝，但常互相穿插排列；潛穴長3～15cm，直徑一般為8～9mm，但個體較小者也有5mm左右；潛穴表面光滑，無襯壁；潛穴部分有充填，充填物為淺灰色細(xì)砂巖，顏色與圍巖不同。半浮痕或內(nèi)跡保存，與層面平行或略微斜交（圖5箭頭所指）。

討論：遺跡屬Macaronichnus和Palaeophycus與Planolites形態(tài)特征相近。但Macaronichnus僅產(chǎn)自海灘較純凈的細(xì)砂沉積物中，潛穴壁較薄，而Palaeophycus發(fā)育在多種沉積環(huán)境中，潛穴壁較厚，Planolites則出現(xiàn)在多種較平靜的沉積環(huán)境中，但一般無襯壁［21-22］。

依據(jù)潛穴的大小、彎曲度和潛穴紋飾，Pemberton和Frey（1982）把真正能代表Planolites的13個種歸結(jié)為3個遺跡種，即Planolites montanus，Planolites beverleyensis和Planolites annularis［23］。其中，前兩者可以根據(jù)潛穴直徑加以區(qū)分，Planolites montanus的直徑很少超過5mm，彎曲成蛇曲狀；Planolites beverleyensis直徑一般不小于8mm，潛穴直或微彎曲；Planolites annularis有明顯的橫紋或環(huán)狀紋飾。研究區(qū)遺跡化石潛穴直徑8～9mm，無環(huán)狀紋飾，所以將其歸為Planolites beverleyensis。

產(chǎn)地及層位：重慶市綦江區(qū)上白堊統(tǒng)夾關(guān)組

3 遺跡相及其沉積環(huán)境

生物群落的分布和發(fā)展被諸多因素所控制。對于海洋、湖泊和河流等水生底棲生物而言，水的深度、能量、含氧量、基底的性質(zhì)（成分、粘結(jié)度等）和沉積速度等都對其有著很大的影響，這些影響因素是相互關(guān)聯(lián)的，影響著生物群落的分異度、生物個體大小，以及生物活動量等，其變化通過造跡生物就能反映到遺跡化石方面［1］。

目前研究認(rèn)為，Scoyenia遺跡相包括：Scoyenia、Beaconites、Ancorichnus、Taenidium、Planolites、Palaeophycus、Ancorichnus、Cruziana、Rusophycus、Diplichnites和Umfolozia等遺跡屬［1，24］。本文遺跡化石均為近層面覓食跡，包含Scoyenia gracilis，Beaconites antarcticus和Planolites beverleyensis，故屬于Scoyenia遺跡相。Bromley和Asgaard（1979）研究格陵蘭東部三疊紀(jì)紅層時，提出了Scoyenia和Rusophycus遺跡相代表了周期性泛濫的河流沉積環(huán)境［25］。Frey 等 （1984）專門研究了Scoyenia和Ancorichnus遺跡屬，認(rèn)為Scoyeniagracilis和Ancorichnus coronus是泛濫平原沉積中的特征遺跡化石［16］。胡斌和吳賢濤對四川峨眉夾關(guān)組遺跡化石群落進行了研究，提到Scoyenia遺跡化石組合代表了一種經(jīng)常干旱的和周期性泛濫的河流環(huán)境（包括洪泛平原上蓄水極淺的小型湖泊環(huán)境）中的生態(tài)類型［26］。Spencer等（2011）對美國德克薩斯州中北部早二疊世晚期陸相遺跡群落研究時，提出Scoyenia遺跡相和Batrachichnus遺跡相代表了河漫灘和洪泛平原上短暫的淺水湖環(huán)境［27］。Hu等（2014）在總結(jié)中國陸相遺跡相和遺跡組合時，提到Scoyenia遺跡相發(fā)育在淺水到地表的低能過渡帶，特別是河流的洪泛平原和湖濱地帶，該地段間斷的暴露于空氣中，Scoyenia遺跡相常伴有泥裂和雨痕出現(xiàn)［28］。

從上述結(jié)論來看，本文Scoyenia遺跡相代表了：（1）該段地層沉積時水深較淺、水體能量低，沉積面間斷性暴露地表；（2）造跡生物的活動區(qū)域為水道附近的漫灘或者洪泛平原上的淺水洼地環(huán)境。

4 結(jié)論

研究區(qū)發(fā)現(xiàn)的無脊椎動物遺跡化石均屬覓食跡，包括3屬 3種：Scoyenia gracilis（纖細(xì)斯柯茵跡）、Beconites antarcticus（南極似塔形跡）和Planolites beverleyensis（貝弗利漫游跡）。這些遺跡化石均為底生跡，平行于層面分布，少量與層面斜交。研究區(qū)已發(fā)現(xiàn)的遺跡化石均屬于Scoyenia遺跡相，代表了間斷性暴露地表的漫灘或者洪泛平原上的淺水洼地環(huán)境。

重慶綦江蓮花保寨白堊系夾關(guān)組地層中的古脊椎動物足跡化石（恐龍足跡、翼龍足跡和古鳥類足跡）已經(jīng)多次被報道。本文對研究區(qū)的無脊椎動物遺跡化石的首次報道豐富了該研究區(qū)的遺跡化石種類，為揭露該地區(qū)的古地理、古環(huán)境和古生態(tài)等提供了更加豐富的信息。

致謝：河南理工大學(xué)的胡斌教授和韓國遺跡化石專家Jeong Yul Kim對本文遺跡化石的鑒定和描述提供了寶貴的意見，重慶市綦江區(qū)國土房管局在野外工作期間提供了幫助，在此一并表示衷心的感謝。

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