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安吉生物群是發(fā)現(xiàn)于浙江安吉奧陶紀(jì)末文昌組黑色頁巖夾層中的特異埋藏化石群，其中保存了大量精美的海綿動物軟體組織結(jié)構(gòu)。該生物群為研究華南奧陶紀(jì)末生物大滅絕后赫南特期的深水生態(tài)系統(tǒng)以及海綿動物演化提供了重要窗口。但目前，對于安吉生物群海綿動物化石軟體組織的特異保存機(jī)制尚不清楚。

近期，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所博士研究生武學(xué)進(jìn)、張?jiān)獎友芯繂T、馬俊業(yè)副研究員與英國威爾士國立博物館Joseph Botting博士、Lucy Muir博士合作，基于海綿動物化石利用場發(fā)射掃描電鏡、能譜分析、巖芯掃描儀以及地球化學(xué)手段，對安吉生物群中特異保存的海綿動物化石開展了系統(tǒng)的埋藏學(xué)研究。相關(guān)研究成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《地質(zhì)學(xué)會會刊》（Journal of the Geological Society）上。

研究結(jié)果顯示，海綿動物軟體組織化石的保存經(jīng)歷了一系列復(fù)雜的化學(xué)過程，包括6個階段：死亡埋藏—降解啟始—硫酸鹽細(xì)菌還原—黃鐵礦化—硅化—去黃鐵礦化。霧狀層（nepheloid layers）是陸源物質(zhì)進(jìn)入海底的輸送通道，同時又是海洋水體中沉降顆粒及底部再懸浮顆粒物的停留場所。霧狀層長期停留在近海底域，為海綿動物的生存提供充足的食物來源以及氧氣。當(dāng)發(fā)生風(fēng)暴、旋渦等動蕩事件時，霧狀層中大量的沉降顆粒將海綿動物迅速原位掩埋。生物降解形成局域還原環(huán)境；硫酸鹽還原菌的參與下，海綿動物軟體組織逐漸發(fā)生黃鐵礦化。動蕩事件平息后，霧狀層攜帶的氧氣下滲到埋藏層位，阻止了黃鐵礦化進(jìn)程，同時在軟體組織化石表面促進(jìn)了硅質(zhì)的沉淀。之后由于氧氣持續(xù)供應(yīng)，使得不穩(wěn)定的草莓狀黃鐵礦逐漸溶解，在硅質(zhì)沉淀上留下蜂窩狀（honeycomb-like structure）的印痕。軟體組織表面的硅質(zhì)沉淀有效地保護(hù)了軟體組織免于氧化分解以及后期壓實(shí)作用的破壞，從而使得精美的軟體組織保存下來。同時，通過高分辨率的U/Th的數(shù)據(jù)，也佐證了海綿動物生活的海底氧化還原界面是不斷上下振蕩的。

與寒武紀(jì)荷塘組黃鐵礦化海綿骨針化石中沒有軟體組織保存的情況不同，安吉生物群海綿動物化石的特異保存經(jīng)歷了更加復(fù)雜的化學(xué)過程，包括硅化階段以及去黃鐵礦化階段。該項(xiàng)研究為黑色頁巖中軟體組織特異保存的形成機(jī)制提供了新的路徑。

本研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）、中國科學(xué)院PIFI項(xiàng)目以及國家自然科學(xué)基金委員會項(xiàng)目的聯(lián)合資助。

論文信息：Wu, X.J., Botting, J.P.*, Zhang, Y.D.*, Muir, L.A., Ma, J.Y., 2022. Taphonomy of exceptional sponge preservation in the Hirnantian Anji Biota, China. Journal of the Geological Society, 179 (5). https://doi.org/10.1144/jgs2021-112.

圖1. 海綿動物軟體組織以及骨針表面的“蜂窩狀結(jié)構(gòu)”（草莓狀黃鐵礦印痕）

圖2. 海綿動物軟體組織以及骨針表面的黃鐵礦溶解后的殘留部分

圖3. 安吉生物群海綿動物化石特異埋藏模式圖

標(biāo)簽： 軟體組織