阿根廷西北部风成与河流-风成环境中新生代遗迹化石组合及遗迹组构的古环境意义

《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：Palaeoenvironmental significance of Cenozoic trace fossil assemblages and ichnofabrics in aeolian and fluvial-aeolian settings from north-western Argentina

　　

该研究通过遗迹化石组合（trace fossil assemblages）与遗迹组构（ichnofabrics）分析，并结合沉积学分析，推断风成与河流-风成古环境中的古生态学与古环境条件。尽管风成与河流-风成环境中的遗迹化石研究日益受到重视，目前对其认识仍十分有限。研究人员通过对阿根廷西北部Angastaco组Tin Tin段（上奥陶统—下中新统）6个剖面的综合遗迹学与沉积学分析，识别出4种不同的遗迹化石组合和4种遗迹组构。这些遗迹产出于季节性片状河流沉积、河流-风成交互沉积、风成沙丘及干燥丘间环境中。遗迹化石记录包括无脊椎动物和脊椎动物遗迹（如蚁巢、潜穴、足迹），以及植物遗迹化石如根结核（rhizocretions）和根铸型（root casts），总计特定遗迹多样性（specific ichnodiversity）为23。Krausichnus遗迹组构揭示了与蚂蚁及其他无脊椎动物定殖季节性河流沉积相关的分层现象（tiering）。一种高度多样化（n=14）的遗迹化石组合和Skolithos遗迹组构与迁移风成沙丘中由间歇性降雨事件产生的定殖窗口相关联。该研究记录了风成沙丘中密集Skolithos遗迹组构的出现（沉积物生物扰动率高达68%），初步认为其与昆虫对风成基质的定殖有关。

该研究发表于《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》，聚焦阿根廷西北部Calchaquies山谷中断陷安第斯前陆盆地内Angastaco组Tin Tin段（上奥陶统—下中新统）的风成与河流-风成交互沉积体系。目前，陆相遗迹化石虽能提供生物多样性、生态相互作用及气候等方面的关键信息，但风成与河流-风成环境中的遗迹化石研究仍较匮乏，尤其古近纪—新近纪风成系统中的遗迹化石报道集中于干燥、潮湿及湿润丘间环境，风成沙丘中的记录极为罕见。传统的风成遗迹化石分析多基于遗迹相（ichnofacies）方法，但Octopodichnus-Entradichnus和Chelichnus等典型遗迹相存在定义模糊、环境意义不清或基于非特征性、不可用遗迹属种等问题。因此，研究人员认为结合详细岩相分析的遗迹化石组合与遗迹组构区分，在风成及河流-风成环境中具有更高的信息价值，能够为古环境解释提供沉积物理属性之外的有效补充。

研究人员选取了Los Cardones国家公园内的La Antena（LA）、Quebrada Grande（QG）、Quebrada Grande Paralela（QGP）、Tonco Norte（TN）、Quebrada Escalera（QE）和Valle Encantado（VE）6个实测剖面，并纳入Pucará山谷的Pucará（PU）剖面及Angastaco城附近的Angastaco（PA）两个部分剖面作为补充。研究区下伏为Quebrada de Los Colorados组，地层序列下部为季节性片状河流沉积（沉积相组合FA1），代表冲积扇中—远端环境；中部发育河流-风成交互沉积及归因于沙海的（erg）风成系统；LA、QG和QGP剖面上部则为河流-风成交互沉积、永久性砾质河道带及干燥与湿润丘外沉积。

研究共识别出14种沉积岩相，并在此基础上划分了4种遗迹化石组合和4种遗迹组构，涉及23个遗迹属种，涵盖无脊椎动物、脊椎动物及植物遗迹化石。无脊椎动物遗迹包括Arenicolites isp.、Cochlichnus anguineus、Cruziana problematica、Helminthopsis hieroglyphica、Krausichnus等；脊椎动物遗迹为四足类足迹；植物遗迹化石则包括根结核和根铸型。

**遗迹化石组合1：根状构造组合**——该组合主要由根遗迹构成，包括根结核和根铸型，与古土壤发育密切相关。这些遗迹化石指示了荒漠景观中的湿润期，反映了古土壤发育过程中植被的定殖。根遗迹在不同层位的古土壤中出现的组合方式，为识别古气候波动提供了依据。

**遗迹化石组合2：Krausichnus遗迹组构控制的组合**——该组合以Krausichnus遗迹组构为特征，揭示了与蚂蚁及其他无脊椎动物定殖季节性河流沉积相关的分层现象。该遗迹组构显示了清晰的垂向分层结构，反映了生物对季节性沉积事件的响应，为理解短时沉积间歇期的生态定殖过程提供了证据。

**遗迹化石组合3：高多样性遗迹组合与Skolithos遗迹组构**——该组合具有高度多样性（共计14个遗迹属种），并与Skolithos遗迹组构相关联。这一组合与丘间环境的定殖窗口相连，尤其是在间歇性降雨事件期间形成的适宜生态条件下，生物对基质的定殖活动得以繁盛。

**遗迹化石组合4：风成沙丘中的密集Skolithos遗迹组构**——该研究最突出的发现之一是在风成沙丘中识别出密集的Skolithos遗迹组构，生物扰动率高达68%。这一现象在古近纪—新近纪风成沙丘遗迹化石记录中极为罕见。研究人员初步将该遗迹组构与昆虫对风成基质的定殖相联系，认为间歇性降雨事件可能创造了沙丘内部的定殖窗口，使昆虫能够深入沙丘内部构建潜穴系统。这一发现挑战了传统认识中风成沙丘为遗迹化石"空白区"的观点。

在古环境解释方面，研究综合遗迹化石组合与沉积相分析，识别出多种古环境替代指标。季节性片状河流沉积中的遗迹化石指示了冲积扇中—远端的水文条件变化；河流-风成交互沉积中的遗迹组构反映了沉积环境的动态转换；而风成沙丘中的高生物扰动率则提示了比以往认识更为复杂的沙丘内部生态过程。钙积层古土壤的出现指示了干旱条件下的成土作用，而根遗迹的分布则反映了植被覆盖与气候湿润期的对应关系。

研究讨论部分，作者深入探讨了遗迹化石组合与遗迹组构两种方法的互补性。遗迹相方法的优势在于其原型性（archetypal nature），而遗迹组构方法则强调埋藏学控制如何过滤生物信号使之通过化石保存屏障。在风成环境中，传统的Octopodichnus遗迹相定义存在问题，而基于实际岩相的遗迹化石组合与遗迹组构分析能够提供更多可操作的古环境信息。研究指出，简单、跨相分布的遗迹属种（如Taenidium、Skolithos和Palaeophycus）在风成沙丘中的出现，不能简单等同于丘间环境的Scoyenia遗迹相，而应通过组合特征和组构分析加以区分。

研究结论认为，基于沉积岩相、遗迹化石组合及遗迹组构，并结合遗迹产出者古生态学与古环境约束的Tin Tin段古环境研究，提供了多样化的古环境替代指标。遗迹化石组合1由根遗迹组成，尤其与荒漠景观中的湿润期相关联。在相继发育的古土壤中，根铸型的出现序列记录了成土强度和植被演替过程。该研究提升了研究人员对热带外地区古近纪—新近纪风成系统生物扰动模式及生态响应的理解，强调了综合方法在古环境重建中的重要性，特别是将遗迹化石研究从传统的遗迹相框架拓展至更为细致的组构分析层面。风成沙丘中高密度Skolithos遗迹组构的首次系统记录，为重新审视风成沉积体系的生物扰动潜力开辟了新的研究方向。