文章目录

作者简介

摘要

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第一章 绪论

1.1 研究现状和选题依据

    1.1.1 有机质保存研究的局限性

    1.1.2 寒武纪早期浮游植物研究

    1.1.3 寒武纪早期有机质类型和来源

    1.1.4 寒武纪早期生物层级与有机质的关系

    1.1.5 生物硅与有机质保存

1.2 研究内容和研究思路

第二章 区域地质背景和地层划分对比

2.1 交通位置及自然地理概况

2.2 区域地质背景

    2.2.1 南江沙滩剖面

    2.2.2 秭归滚石坳剖面与罗家村剖面

2.3 研究区地层划分对比

    2.3.1 南江沙滩剖面

    2.3.2 秭归罗家村剖面

    2.3.3 滚石坳剖面

第三章 材料与方法

3.1 地球化学测试

3.2 孢粉有机质提取和统计

3.3 扫描电镜实验

3.4 化石酸处理

第四章 研究区寒武纪早期微体生物化石组合

4.1 中国寒武纪早期有机质壁微体化石分布

4.2 研究区有机质壁化石

    4.2.1 南江沙滩剖面

    4.2.2 滚石坳剖面和罗家村剖面

4.3 研究区微体古生物化石分布特征

    4.3.1 沙滩剖面

    4.3.2 滚石坳剖面和罗家村剖面

    4.3.3 研究区微体生物化石对有机质来源的启示

第五章 无定型有机质和结构有机质

5.1 沙滩剖面

5.2 滚石坳剖面

5.3 罗家村剖面

第六章 研究区寒武纪早期沉积环境特征

6.1 沙滩剖面

    6.1.1 沙滩剖面古生产力和氧化还原环境特征

    6.1.2 沙滩剖面生物硅分布

6.2 罗家村剖面

    6.2.1 罗家村剖面古生产力和氧化还原环境特征

    6.2.2 罗家村剖面生物硅分布

第七章 中上扬子寒武纪早期有机质分布和保存的控制因素

7.1 “生产力模式”和“保存模式”对有机质保存的解释的不充分

7.2 有机质来源与有机质保存的关系

7.3 微体生物组合与有机质保存的关系

7.4 生物硅和有机质保存的关系

第八章 结论

致谢

参考文献

文章摘要:晚前寒武纪至寒武纪早期是一个生物面貌和古海洋物理化学环境从根本上发生改变的时期。不同于前寒武纪,寒武纪早期的生物圈已不由蓝细菌微生物席主导,大量的真核浮游植物和后生生物群开始爆发。生物群与古海洋物理化学环境之间的相互作用从根本上改变了生态系统,也颠覆了沉积有机质的富集和保存方式。相比于前寒武纪,寒武纪早期沉积有机质的来源非常丰富。人们日益认识到早期古生代微体浮游植化石记录对于全球古生态解释的重要性和对有机质保存的启示作用。然而,人们对于全球,尤其是中国寒武纪为体浮游植物的多样性的了解仍然非常少。本文对中国寒武纪有机质壁微体化石再次进行了详尽统计,从近30年发表的相关文献中收集并确定了我国寒武纪早期从幸运阶至第三阶以疑源类为主的有机质壁微体化石的地层分布,总共收集到化石79属,138种。为了更深入的揭示寒武纪早期微体生物的面貌,本文运用孢粉有机质实验,切片,化石酸处理和扫描电镜原位观察,以及生物显微镜镜下鉴定,在扬子北缘寒武纪早期川北南江沙滩剖面、鄂西宜昌秭归滚石坳剖面和罗家村剖面获得了大量的微体浮游植物化石共64属,以及大量宏观藻类化石碎片,和包括海绵骨针和小壳化石有机质内衬、动物碎片、粪便化石微粒在内的小型碳质化石（SCFs）。在研究区获得的大量的微体生物化石,打开了探讨有机质富集和保存的新窗口。本文利用孢粉有机质实验的手段,得到了无定型有机质（AOM）是寒武纪早期的沉积有机质的主要赋存形式,这代表了寒武纪早期扬子板块大陆边缘广泛存在的有机相。AOM和微体浮游植物化石数值上的相关性表明,AOM来源于该时期海洋中大量的微体浮游藻类、疑源类、真菌、蓝细菌和宏观藻类。沙滩剖面筇竹寺组及罗家村剖面岩家河组和水井沱组的AOM,可以在氧化至次氧化的层位高效保存,因为有机质从形成过程中产生的各种地质聚合反应产物中获得了选择性保护,这表明有机质的保存不仅受到了以往大力研究的海洋环境的影响,同时也受到了自身组分耐降解性的影响。寒武纪动物的爆发驱动了海洋物理化学环境的改变和生态系统的转变,同时也改变了有机质的保存方式。研究区获得的大量动物的SCFs化石和粪便化石微粒是微体生物组合的核心特征。动物对有机质保存起到的促进作用,与其生命活动有关,包括牧食、排便等,这些生命活动在海洋透光带和沉积物之间使得有机质的沉降速率变快,从而促进了有机质的保存,这是寒武纪早期有机质保存的重要特征。粪便化石微粒上有明显的动物消化道或肠道收缩挤压痕迹,有些粪便包裹有小型的疑源类,这从侧面反映了当时动物的牧食特征和消化道结构。根据前人的报导,小壳化石、海绵骨针、放射虫、三叶虫、腕足类以及其它大量后生动物都有可能与此相关。新元古代至寒武纪期间是动物演化的重要时期,寒武纪早期硅质生物（放射虫和六射海绵）近年来备受关注。此次研究表明,南江沙滩剖面筇竹寺组和秭归罗家村剖面岩家河组和水井沱组的硅来源于生物,极少层位受到陆源物质输入影响。生物硅的含量与孢粉有机质和TOC含量相耦合,并且扫描电镜原位观测和能谱分析反映出无定型有机质与生物硅的紧密结合。因此,在寒武纪早期,生物硅是指示有机质富集情况的良好指标。寒武纪早期硅质生物的生命活动对沉积有机质的保存起到了促进作用。因此,此次研究表明,除了传统的地球化学指标的运用之外,孢粉学有机质的定性和定量研究,可以提供更详细的沉积有机质的赋存状态信息,补充TOC对有机质分布的指示作用,对沉积有机质保存的评价提供了一个重要的补充。并且,有机质类型、来源、以及生物硅的分布都能作为评估有机质保存的重要指标。寒武纪早期微体生物组合及其与古海洋环境的之间的反馈形成的生态环境的周期性变化在很大程度上影响了有机质的保存。