生物扰动作为中新世混合碳酸盐-硅质碎屑岩平台上早期成岩过程的触发因素：以巴西赤道边缘的皮拉巴斯地层为例

《Journal of South American Earth Sciences》：Bioturbation as a Trigger for Early Diagenetic Processes in Miocene Mixed Carbonate-Siliciclastic Platforms: The Pirabas Formation, Equatorial Brazilian Margin.

该研究分析了巴西帕拉州Miocene时期PirabasFormation的碳酸盐-硅质碎屑沉积物中的甲壳类遗迹化石，结合沉积学、遗迹学和地球化学数据，揭示了生物扰动对早期成岩作用和古环境的影响。通过岩相分析划分出潮间坪、红树林边缘和局限潟湖三种环境，识别了四种遗迹属和五种遗迹种，发现生物扰动指数与成岩缺氧/氧化环境密切相关，证实甲壳类活动在塑造浅海沉积和调控生物地球化学循环中的关键作用。

　　

梅雷安妮·德·阿尔伯克基·贡萨尔维斯-阿基诺（Meireanny de Albuquerque Gon?alves-Aquino）、若埃尔松·利马·索亚雷斯（Joelson Lima Soares）、阿伊尔顿·达·席尔瓦·布里托（Ailton da Silva Brito）、吉列尔梅·拉法埃利·罗梅罗（Guilherme Raffaeli Romero）、雷南·费尔南德斯·多斯桑托斯（Renan Fernandes dos Santos）、劳拉·埃斯特法尼亚·罗哈斯·加尔松（Laura Estefania Rojas Garzon）、布鲁诺·斯库德罗·埃斯皮诺萨（Bruno Scudeiro Espinosa）和奥兰杰尔·阿吉莱拉（Orangel Aguilera）

帕拉联邦大学（Universidade Federal do Pará）地质学院地质与地球化学研究生项目，地址：奥古斯托·科雷亚街01号（Rua Augusto Corrêa, 01），瓜马（Guamá），邮编66075-110，贝伦（Belém），帕拉州（Pará），巴西

摘要

在中新世期间，皮拉巴斯组（Pirabas Formation）中的混合碳酸盐-碎屑沉积物中发现了十足类甲壳动物的遗迹化石，这些化石为古环境条件以及与生物扰动相关的早期成岩过程提供了宝贵的信息。本研究整合了沉积学、遗迹学和地球化学数据，以探讨基底殖民与矿物沉淀之间的相互作用。相分析确定了三种类型：FA1——潮间带平地；FA2——红树林边缘；FA3——限制性潟湖。系统性的遗迹学分析识别出四个遗迹属和五个遗迹种，其生物扰动指数从BI1到BI5不等，属于Cruziana遗迹相，这种相特征表现为浅海、软底且氧气充足的环境。岩石学描述和地球化学分析揭示了三种主要的遗迹化石填充物——方解石、黄铁矿和菱铁矿——它们对应于不同的早期成岩氧化还原环境：氧化/亚氧化环境。这些结果突显了十足类动物活动在改变浅海基底和调节生物地球化学循环中的作用，为理解中新世巴西赤道边缘混合碳酸盐平台上的生物扰动、古环境动态和早期成岩过程提供了新的视角。

章节摘录

引言

除了在海洋底栖环境中广泛存在外，甲壳动物的洞穴因其作为古环境标志物的价值而受到重视（例如，Bromley, 1990; Pemberton等人, 1992; Carmona等人, 2006; Netto等人, 2007; Miller和Curran, 2001; Buatois和Mángano, 2011; Wu, 2020; Zhang等人, 2018, 2020）。它们的遗迹化石常用于解释过去的沉积环境，包括氧气水平、能量条件和沉积物特性（例如，Pemberton,

地质背景

布拉甘蒂纳平台（Bragantina Platform）形成于赤道大西洋的张开时期，同时马拉若地堑系统（Marajó graben system）也在这一时期发育（例如，Rossetti和Góes, 2004; Soares Jr.等人, 2011; Nogueira等人, 2021; 2023; Aguilera等人, 2022）。在新近纪期间，该地区保持构造稳定，河流输入减少，为富含化石的皮拉巴斯组（Pirabas Formation）碳酸盐岩的沉积创造了有利条件（例如，Maury, 1925; Petri, 1957; Ferreira, 1966; Ferreira等人

材料与方法

沉积学和地层学研究在萨利诺波利斯（Salinópolis）地区的露头地点进行，包括阿塔莱亚海滩（Atalaia Beach，坐标0°35'37.48" S / 47°18'50.49" W）、马拉卡纳（Maracan?，坐标0°44'35.68" S / 47°29'8.31" W）和卡帕内马（Capanema，B-17采石场，坐标01°02'48" S / 47°09'18" W）（图1A）。生成了地层剖面，并在可能的情况下收集了遗迹化石样本（图1B）。研究方法遵循Walker（1992）提出的原则

相分析

本文所识别的总体相分布与之前针对皮拉巴斯组提出的相和古环境模型一致，这些模型将中新世沉积序列解释为一个混合碳酸盐-碎屑系统（例如，Góes和Truckenbrodt, 1980; Góes等人, 1990; Rossetti, 2001; Rossetti等人, 2013; Aguilera等人, 2020b; Nogueira等人, 2021; Nogueira等人, 2023）。然而，本研究重点关注那些生物扰动起主导作用的相

遗迹化石

遗迹化石发现于皮拉巴斯组的碳酸盐沉积物中，涵盖了潮间带平地、红树林和生物碎屑屏障沉积物。记录的遗迹化石组合主要由水平或倾斜的痕迹组成，这些痕迹存在于软基底中，分支痕迹归因于十足类甲壳动物和其他无脊椎动物的活动。共识别出五个遗迹属（表1）。与FA1相关的沉积物具有

填充洞穴

皮拉巴斯组遗迹化石中的填充类型可能与宿主岩石相似或不同。在第一种情况下，填充物是被动形成的，由与周围基质相同的沉积物组成，如生物碎屑泥灰岩（Wb）和生物碎屑泥灰岩/砾岩（W/Pb）相中所记录的那样。在第二种情况下，遗迹化石被不规则的成岩晕圈所包围，表明其与宿主岩石存在差异。这种模式在白云质泥岩（Db）中更为常见

古环境

皮拉巴斯组被解释为一个以碳酸盐为主的浅海平台，包含受红树林影响的潮间带环境、与海洋相连的潟湖以及生物碎屑屏障。这些环境形成于中新世时期，主要表现为海侵阶段，这与构造活动和全球海平面上升有关（例如，Haq等人, 1987; Góes等人, 1990; Nogueira等人, 2021; Gomes等人, 2023）。随后，这个沉积系统被碎屑沉积物覆盖

成岩作用

对皮拉巴斯组遗迹化石的研究表明，十足类甲壳动物的活动对早期成岩过程以及铁和硫的局部地球化学循环具有主导作用，这通过基底重塑和生物混合实现（Velde和Meysman, 2016）。在生物扰动过程中，固体颗粒和孔隙流体在沉积物内部重新分布，直接影响基底的异质性、氧化还原结构和孔隙水化学性质（例如，Meysman等人, 2006; Middelburg

结论

本研究证明，皮拉巴斯组的甲壳动物遗迹化石是中新世碳酸盐-碎屑沉积物中生物扰动过程和早期成岩过程的重要记录。相分析支持一个由潮间带平地、潟湖/红树林环境以及潟湖-生物碎屑屏障组成的沉积系统，在这些系统中，Thalassinoides、Sinusichnus、Gyrolithes和Palaeophycus等遗迹化石较为常见。这些遗迹化石与

CRediT作者贡献声明

阿伊尔顿·达·席尔瓦·布里托（Ailton da Silva Brito）：撰写——审稿与编辑、验证、监督、方法论。吉列尔梅·拉法埃利·罗梅罗（Guilherme Raffaeli Romero）：撰写——审稿与编辑、验证、监督、方法论。雷南·费尔南德斯·多斯桑托斯（Renan Fernandes dos Santos）：撰写——审稿与编辑、验证、监督、方法论。劳拉·埃斯特法尼亚·罗哈斯·加尔松（Laura Estefania Rojas Garzon）：撰写——审稿与编辑、验证、软件应用、概念化。布鲁诺·斯库德罗·埃斯皮诺萨（Bruno Scudeiro Espinosa）：撰写——审稿与编辑、验证、方法论。奥兰杰尔·阿吉莱拉（Orangel Aguilera）：撰写——审稿与编辑，

未引用的参考文献

Aguilera等人, 2017a; Allison和Bottjer, 2011; Backer和Andburns, 1985; Backer等人, 1995; Belaustegui等人, 2014; Carmona等人, 2004; Canfield和Raiswell, 1991; Chang等人, 2022; Wu等人, 2021; Chrz?stek, 2013; De Araújo等人, 2022; Dashtgard和La, 2015; Dalrymple等人, 1992; Flügel, 2004; Kjerfve和Magill, 1989; Kristensen, 2000; Leite等人, 1997; Lima等人; Martinsson, 1970; MacEachern等人, 1992; Morse和Mackezie, 1990; Mozley, 1989; Mozley和Wersin, 1992

利益冲突声明

作者声明，生成式AI工具（特别是ChatGPT（OpenAI）仅用于在人类监督下改进手稿的语言和可读性。所有内容均由作者审核，作者对工作负全责。AI未用于数据分析，也未被列为作者。

致谢

我们衷心感谢CAPES为这项研究提供资金支持，并通过高等教育人员改进计划（CAPES，财务代码001）进行协调。同时感谢LAB-MEV/UFPA、UFPA的层理工作坊和矿物特征实验室（LCM-UFPA），以及地质与地球化学研究生项目（PPGG）提供的必要技术和学术支持。吉列尔梅·拉法埃利·罗梅罗（Guilherme Raffaeli Romero）也感谢