随着“新区、新层系”油气勘探的持续深入,新元古代末期至寒武纪早期广泛发育的海相黑色岩系,因其巨大的天然气增储潜力,正受到业界与学界的高度关注。在华北克拉通南缘,一套整合覆盖于“罗圈期” 冰碛岩之上、富含有机质的海相细粒碎屑岩——东坡组,便是这一潜力层系的重要代表。然而长期以来,由于古生物学与地层学研究一直没有取得突破,学界对这套海相烃源岩的探讨,多依赖于与华南寒武系牛蹄塘组黑色页岩的类比,相关的大地构造背景、地层对比及岩相古地理分析等研究也多基于此展开。近日,这一研究瓶颈迎来重要进展:中国地质调查局西安地质调查中心(西北地质科技创新中心)联合西北大学、汉江师范学院和中国海洋大学的科研团队,在华北克拉通南缘发现了埃迪卡拉纪晚期东坡生物群。这一成果已正式发表于国际地学期刊《Precambrian Research》,为揭示埃迪卡拉纪晚期生态系统演替与环境演变的关联提供了独特窗口。

图1 东坡生物群研究区位置及综合地层柱状图
东坡生物群是西北大学早期生命与环境团队的张兴亮教授及其研究生代韬、刘伟、蔡耀平、傅东静、童光辉于2010年4月在河南鲁山野外考察中发现。当时在埃迪卡拉系东坡组地层中找到疑难化石Palaeopascichnus(古牧迹)和宏观藻类化石。此后十余年间,西北大学早期生命与环境团队及其西安地质调查中心的王欣等持续深耕野外勘探与化石采集,累计获得化石标本数千块,包括10余类宏体生物化石。本次报道的是东坡生物群的初步研究成果,后续将对其中的各个化石类别和环境开展系统研究。

图 2 东坡生物群宏体生物化石组合以及伴生微生物席特征
东坡生物群中产埃迪卡拉纪晚期标志化石Shaanxilithes(陕西迹),因此其时代属于埃迪卡拉纪晚期(550-539Ma),与华南的石板滩生物群、高家山生物群及柴达木的全吉山生物群同期。尤为特殊的是,东坡生物群同时保存了埃迪卡拉型生物、宏观藻类、管状动物化石、两侧对称动物遗迹及多种疑难化石类群,且含化石的东坡组与下伏罗圈组冰碛岩呈整合接触,可为追溯冰期之后生物与环境演变的关联提供关键线索。

图 3 东坡生物群生态系统复原图
作为罗圈冰期之后独特的埋藏学窗口,东坡生物群中丰富多样的宏体化石组合,真实重现了当时的海洋生态系统面貌,具有三方面的意义:
其一,填补区域化石记录空白,揭示多元生物共存格局。东坡生物群的发现,证实埃迪卡拉型生物、宏观藻类、管状动物、两侧对称动物及疑难化石类群,曾共同生活于埃迪卡拉纪晚期的海洋生态系统。其中,叶状体化石在该生物群中的首次发现,填补了华北克拉通在埃迪卡拉型化石记录上的空白。
其二,见证了埃迪卡拉纪晚期生态系统的演替过程。在埃迪卡拉纪晚期,典型的埃迪卡拉型生物与宏观藻类的生物多样性显著降低,而非矿化管状动物(以陕西迹为代表)则呈现爆发式增长。此外,两侧对称动物在这一时期尚未取得生态优势;而以Palaeopascichnus 为代表的疑难化石类群则显示出明显的投机生态特征,表现为在特定层位中单独出现且密集分布。
其三,为埃迪卡拉纪末期生物演替提供新解。研究提出,“环境灾变”与“生物演替”的协同演化机制:罗圈冰期的极端环境首先瓦解了以埃迪卡拉型生物和宏观藻类为主导的固着底栖生态系统,为管状动物的辐射演化腾出了生态空间;随后,管状动物的爆发性增长进一步加速了原有优势类群的衰落。
此次东坡生物群的发现与研究为深入理解前寒武纪末期的生物演化与环境变迁提供了宝贵的实物证据。随着后续研究的持续推进,这一独特的化石库也有望为油气勘探相关的地层时空分布规律、有机质的来源与富集、烃源岩形成环境等方面研究提供科学支撑。
论文信息如下:Wang Xin*,Zhang Xingliang*,Dai Tao,Liu Wei,Zhang Yuan,Li Luoyang.2026. New occurrence of a postglacial Ediacaran macrofossil assemblage from North China and its evolutionary implication. Precambrian Research.