新元古代生物群特征及其在地层对比中的应用

新元古代是地史中隐生宙向显生宙过渡的重要阶段，是生命演化最活跃的时期，其间经历了几个全球范围的重大地质事件，即：

（1）Rodina超大陆聚合期是重大生命演化阶段——①具刺疑源类的出现（1000Ma）；②后生植物的分异（900Ma）。

（2）在Rodina超大陆离散期出现的冰川事件（700Ma）以及冰川之后的两次后生动物重大演化辐射——①陡山沱期庙河生物群（650Ma）；②灯影期埃迪卡拉动物群（600～570Ma）。

（3）在新元古代与寒武纪这个“世纪之交”界线点上发育了具骨骼的小壳化石群（540Ma），该生物群成为隐生宙与显生宙界线划分的标准化石。

（4）在整个重大的生物演化中，微古植物特别是具刺疑源类的出现，始终与后生动物和后生植物丰度变化有关，出现了几次重要的分异峰值。

胶辽徐淮区的新元古代地层是扬子地台与中朝地台震旦系对比的关键剖面。胶辽徐淮地区发现了大量的后生植物和后生动物以及大量的疑源类化石，为新元古代地层对比提供了丰富的生物证据。扬子地台在700Ma的冰川作用之后，在硅质碳酸盐岩相和较深水环境下发育和保存了大量多样的生物。而同时期的中朝地台，由于纬度不同，在整个地台上未出现震旦纪早期的冰期记录（大约700Ma），仅在华北地台南缘或西南缘发育了震旦纪晚期的冰期沉积（600Ma）。两个地台发育不同的生物群组合，表明中朝古大陆与扬子古大陆分别漂移于不同位置，分属不同生物地理区。因而，地质学家在用沉积学和古生物组合特征来探讨胶辽徐淮区内地层对比的同时，也引起了众多学者探讨该区生物群在整个中国新元古代地层柱中的位置。

根据近年来中国新元古代微古植物的研究，特别是通过具刺疑源类的研究，发现我国早期具刺疑源类在演化上大体可分为4个阶段（表2-1）：①青白口期，即前南沱冰期（伴随着大量后生植物发育）；②陡山沱期（包括了南沱冰期之后，后生植物又一次演化辐射——庙河生物群的出现）（表2-1、2-4）；③灯影峡期（软体动物开始演化辐射——埃迪卡拉动物群）；④梅树村期（伴随着小壳化石的出现和显生宙节肢动物的演化辐射）。上述四个阶段，从微古植物分析看有着各自不同属种组合，它们反映出生命在演化中曾有着不同演化的尝试。

表2-1　新元古代—寒武纪初生物组合阶段与微古植物组合地层分布图

Qb—青白口系；Z1l—莲沱组；Z1n—南沱组；Z2d—陡山沱组；Z2dy—灯影组； —梅树村组

首先青白口期出现的具刺疑源类，囊壳为双壁，外壁囊壳纹饰多为不规则特征，到后期演化出规则的纹饰，从而反映出生物从低分异度向高分异度演化的趋势。然而，震旦纪出现的后生动物使新元古代大型具刺疑源类几乎绝灭。第四阶段伴随着寒武纪大海侵发育出全新具刺疑源类组合。因此，具刺疑源类的出现、发展、绝灭到再生，一直是古生物学家探索的课题，本书也力图探讨和分析它们的发展阶段与在地层柱中的位置。

当我们进行胶辽徐淮地区不同地区新元古代地层对比时，首要的是确立该区生物组合特征是否可与扬子地台震旦系生物组合对比。通过笔者多年来的生物地层学研究，我们发现整个生物群在两个地台上虽然有各自的特点，但总体上是可比的。扬子地台的震旦生物群，可分为两期生物组合：①陡山沱期的生物组合，有的学者称为“庙河生物群”（陈孟莪等，1994；丁莲芳等，1996）；②灯影峡期的生物组合，称为“西陵峡生物群”。在胶辽徐淮地区也出现同样类似的两套生物组合（表2-1、2-4）。

庙河生物群（陈孟莪等，1994）包括五大类生物，即微体藻类、宏观藻类、后生动物、海绵动物及遗迹化石。分属九个主要的动植物门和类，即腔肠动物门、环节动物门、海绵动物门、蓝藻门、绿藻门、红藻门、硅藻门、褐藻门及遗迹化石类。

西陵峡生物群包括四大类，即微体藻类、宏观藻类、后生动物及遗迹化石。后生动物主要为腔肠动物门和环节动物门，其中，腔肠动物门的海鳃类Paracharnia dengyingensis（Ding et Chen,1981;emend,Sun,1986；丁启秀、陈忆元，1981;Sun,1986）与加拿大纽芬兰康塞莆辛群和澳大利亚埃迪卡拉动物群的Rangea标本类似。

1蠕形动物的发现地区及其与扬子地台生物对比

辽南地区较早发现的长岭子组蠕虫化石，经不同的研究者鉴定为不同的门类。林蔚兴等、邢裕盛等研究认为属须腕动物门的皱节虫（Sabellidites）和古线虫（Paleolina）；孙卫国、黄镇福等认为属环节动物门的沙蚕科，鉴定为：Pararenicola fuzhouensis Liu et Juang,Protoarenicola xiaogaojiatunensis Liu et Huang,Pbaiguashanensis Wang,Pseudoarenicola varians Liu et Huang,Huaiyuanella minuta Xing。化石体可见长度为425mm，宽度l～15mm，每毫米内有3～15个节纹。在南关岭组鉴定出：Anhuiella xiwafangensis Liu et Huang,Huaiyanella minuta Xing等蠕虫化石。以上两组蠕虫化石体宽均匀，多为2mm左右，长度为14mm，节纹平直规则，每毫米内有3～4个，其间未见细生长纹。

淮南九里桥组该类化石非常丰富，主要有：Anhuiella sinensis Yan et Xing,Huaiyuanella baiguashanensis Xing,Yan et Yin,HJiuliqioensis Yan et Xing,Pararenicola huaiyuanensis Wang,Protoarenicola baiguashanensis Wang,Ruedemannella minuta Wang,Paleochynchus anhuiensis Wang,Sabellidites sp,Paleolina tortuosa Wang。化石体变异范围较大，可见长度为35～18mm，宽度06～20mm，每毫米长度内有10～17个节纹。其中的Huaiyuanella属呈蛹状，节纹稀疏，1毫米内只有3～5个横节，一端可见一近圆形口孔，未保存炭膜或呈很淡黑色，可能为吸盘位置。

扬子地区陡山沱组的蠕形动物化石，计有10属14种，多数属于环节动物门，化石体大小悬殊、形态多样，一般体宽4～8mm，长30～50mm，呈线带状、弯锥状、宽带状、旋卷状等多种形态；节纹保存清晰。个别化石可见内部分节、肠道构造、膨大头部、刚毛及裂殖芽等特殊构造。灯影组中的蠕形动物化石，计有5属4种。随后张录易等又厘定有2属7种。扬子地台的化石多数为实体化石，且黄铁矿化、呈不规则弯曲的管状、中空、外表面具环脊和环纹及齿状体壁。峡东地区陡山沱组的化石个体相对较小。

迄今为止，震旦生物群中对蠕形动物化石的研究，主要集中在胶辽徐淮区和扬子地台北缘的峡东及陕西宁强地区。胶辽徐淮区的该类化石均以线带状炭膜形式保存，个体较小，多根据宏观形态分类，无法观察细胞级的微细结构。扬子地台北缘的蠕虫化石在陡山沱期仍以炭膜保存，出现旋卷状类型。在灯影峡期多含矿化壁的铸型标本，有些可见明显的两侧对称体制及背腹分化，具体腔和体分节等特点。长期以来，由于扬子地台北缘和中朝地台东缘两地区的震旦纪地层具有不同的沉积环境和岩性特征，又由于同位素资料的准确程度还存在问题，因而在地层对比和时代认识上亦有较大分歧。

本文从蠕形动物化石的形态、大小、复杂程度、丰度及分异度等方面综合分析，得出如下结论：①淮南九里桥组富含蠕形动物化石的层位可能略高于辽南产同类化石的长岭子组，与南关岭组及其以上层位大体相当；②峡东陡山沱组顶部出露的“庙河生物群”蠕虫动物化石时代可能相当于九里桥组及南关岭组的化石埋藏时代，也可能与皖北张渠组、辽南营城子组至崔家屯组的时限相当。在辽南赵坎子剖面的营城子组、十三里台组和陆海剖面的崔家屯组内所夹的多层黑色页岩中，曾发现大量宏观藻类或蠕形动物化石碎片，在皖北灵璧的张渠组发现过三射式钙质海绵骨针，与陡山沱组的海绵骨针化石形态类似；③峡东的石板滩段至白马花段、苏皖北部的魏集组和辽南兴民村组应归属于上震旦统灯影峡阶上部，时代应与俄罗斯地台发现的文德纪埃迪卡拉动物群上部的蠕虫化石层相当。

2腔肠动物及海绵动物

1986年在辽南金州棋盘磨震旦系兴民村组中段页岩中（本书中为王家坦组）发现了类水母化石，邢裕盛（1989）将其与埃迪卡拉动物群中的水母化石直接对比，定名为Cyclomedusa,Paracyclomedusa,Discifera等属。洪作民等（1988）则将所采类水母化石鉴定为3属（Liaonanella,Jinxianella,Daliania）6种（种名略）。化石体为多轮环圆形或椭圆形盘状体，呈淡绿色，厚02～05mm，直径5～28mm，与围岩分界清楚，经测试成分也有明显差异。轮环外疏内密或中央平坦，一般3～8个轮环，盘体长轴方向多保存为规则皱纹，外轮环边缘有时可见细放射纹。此外，尚产出较多分类不明的圆盘状化石，直径9～18mm，呈铸型或印模。在本区该层位尚未发现除类水母外的其他门类化石。时代大体与埃迪卡拉动物群相当。

3陡山沱期微古植物

该期处于南沱冰期之后的海泛期，气候温暖，水体有机物质十分丰富，新元古代的具刺疑源类发展到顶峰，分异度极高。由于扬子地台的震旦系为深水沉积，因此该组合目前仅见于扬子地台，刺球形类就见有15个属，22个种。具刺疑源类组合特点为个体大，形态复杂，都保存于燧石结核或燧石夹层中，主要为Tianzhushania spinosa,Tpolysiphonia,Comaspaheridium magnum,Echinosphaeridium maximum,Ericiaspahera spjeldnaeii,Trachyhystrichosphaer sp和Briareus borealis等属种。然而该组合在中朝地台胶辽徐淮区一直未能找到其相应的组合分子，其沉积环境不同应是两个块体生物差距的主要原因。

4灯影峡期微古植物

灯影峡期的生物以各类软体动物大量出现和辐射发展为特征，是生物演化过程中又一类生命生存尝试的阶段（620～540Ma）。生物体的发展呈扁平状，躯体两侧对称，以印痕方式保存在碎屑岩中，命名为埃迪卡拉动物群（Ediacarian fauna），具有全球对比意义。该动物群出现于冰期之后，整个动物群没有超越过古生代。它们的发生、发展到绝灭，一直是古生物学家近百年来探索之谜。由于后生动物的大量出现，造成新元古代以来，浮游生物的大衰退，导致新元古代早期出现的、繁盛于陡山沱期的个体大、具复杂壳壁结构的刺球类伴随着软躯体后生动物的出现而相继绝灭，而出现以较小个体的刺球类为特征，如Micrhystridium sp,Cymatiosphaera sp和Baltisphaeridium sp。胶辽徐淮地区，由于未发育南沱期冰川，所以未出现冰期后的这类生物的演化辐射，而以个体大，囊壳为单壁，表面为光面、粗面、网面，具瘤、穴、核等构造构成微古植物组合的特征。

中国震旦纪包括陡山沱期和灯影峡期，中朝地台上出现相当陡山沱期的淮南生物群（表2-4）和相当灯影峡期埃迪卡拉动物群（辽南动物群，唐烽、高林志，1998）两个期的生物组合。震旦纪微古植物已发现100多个属，200个种。

5震旦纪生物群

大量古生物资料表明，南沱冰期之后，生物界发生了极其显著的变化，其主要特征是后生动物和具多次二分叉的高级藻类的大量出现；另外，个体较大、具刺突的微古植物广泛分布也是该时期生物群的特色之一，标志生物圈演化进入一个新阶段。

陡山沱期动物界有两大门类出现，即蠕形动物和海绵动物。蠕形动物分布广，数量多，占优势地位。目前在华南陡山沱组（阶）及华北相应时代的地层中均已大量发现，如Sabellidites,Paleolina,Niuganmafeia,Huaiyuanella,Anhuiellla,Pararenicola,Protorenicola,Jiuqunaoella,Xilin-xiaella等。植物界以出现双歧分叉的高级宏观藻类为主，有些藻类可见明显的钙化现象，其细胞或原叶体为钙质膜包围，应属于红藻、绿藻和褐藻门的高级藻类。主要类型有Palaeoscinaia,Miaohenella,Glacilogia,Huizhouella,Cyathophyton,Xiuningia,En-teromorphites,Lantiania等。陡山沱期生物群的另一特点是个体较大，形态复杂，常具突起（刺）的微体古植物大量出现，膜壳直径一般为100～400μm，少数可达500μm。

灯影峡期的生物群除继承了陡山沱期的一些分子外，还出现了海鳃类。如：Charnia。蠕形动物个体明显较陡山沱期的大，而且常以矿化的管状保存。如宜昌白马沱、石板滩灯影组中部产出的Sinotubulites和陕西宁强高家山灯影组中部（高家山段）产出的Gaojiashania,Conotubulus等。有的蠕虫有明显的器官分化现象，如湖北秭归庙河灯影组发现的Microne-maites formosus可见虫体上有许多疣足和头部。类水母动物的出现和以Vendotaenides为代表的大量褐藻类的广泛分布，也是灯影峡期生物群的特点之一。

总体而言，陡山沱期生物群面貌和国外已知的生物群共同处甚少。在胶辽徐淮地区的震旦系九里桥组，以Huaiyuanella和Pararenicola为代表的蠕形动物群落，也是在中国所特有的。而灯影峡期生物群不仅有大量蠕虫化石，而且有Clodina和海鳃类Chamia（Paracharni-a），以及地理分布很广的藻类植物Vendotaenides。因此，其面貌可能更接近“埃迪卡拉”动物群。

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