报道湖北秭归长江以南茅坪镇下茶庄剖面发现的寒武系下部(第2统第4阶)石牌动物群.该剖面石牌组出露良好,顶底界线清楚,总厚度208 m.初步采集结果表明该剖面具有较大的开采潜力,化石数量上以腕足动物和软舌螺为主,同时还包括数量较多的三叶虫、双瓣壳节肢动物、开腔骨类和少量的鳃曳动物等,其中的腕足动物保存良好,数量丰度较大,壳体多以密集立体保存的内模形式出现,这是石牌组腕足动物大量壳体化石的首次报道.化石采集发现鳃曳动物与腕足动物可在相同的层面同时出现.与澄江动物群鳃曳动物化石相比,下茶庄剖面鳃曳动物的环纹保存的立体程度明显较强,但还未见到任何吻部和肠道结构保存.石牌动物群最早发现于长江以北宜昌三峡人家旅游风景名胜区内的王家坪剖面,但该地区石牌组覆盖严重,顶底未见出露,使王家坪剖面石牌动物群的后续研究存在较大困难.因此,石牌动物群在下茶庄剖面的发现和进一步采集和研究对深入揭示石牌动物群的组成、富集层位、群落结构和地理分布范围有重要的意义.

陕南西乡张家沟剖面寒武系下部统宽川铺组发现了大量特异埋藏化石,这些珍贵化石为三维磷酸盐化精美保存,在探索早期生命起源与演化方面意义重大,也是早寒武世前三叶虫时代生物地层对比的重要依据.本文主要对其中一类保存有软躯体的特异埋藏Olivooides multisulcatus Qian,1977进行描记,该类化石1977年曾在陕西宁强宽川铺生物群首次报道,与本文描记的化石类型相同,产地不同,因而具有地层对比意义.根据在西乡生物群发现的新材料,与Olivooides multisulcatus进行特征对比,对属征及种内变异特征进行了补充.

陕南寒武纪早期宽川铺组微体球状化石类型多样,如何正确辨别这些球状化石的生物属性是当前早期生命演化古生物学研究中的一个难点.我们在宽川铺组中发现了一类为数众多,具有一个或者多个不规则的帽状隆起结构以及翻边帽沿的帽状化石.研究表明这些帽状化石均为不完整的个体,其完整形态呈不规则的凹球形.根据帽球状化石帽身的数量和相对位置,这类化石可划分为“单帽型”、“双帽型”和“复帽型”三种类型.这些凹球状化石呈双层壳壁,内壁光滑,外壁粗糙.因为凹球状化石形态及其表面小孔与微体藻类、后生动物的胚胎以及壳体化石差异都非常显著,所以推测这类化石可能与带壳原生动物亲缘关系最为紧密.

埃迪卡拉纪-寒武纪转换时期动物的起源、演化和“寒武纪大爆发”一直是国际古生物学界研究的热点问题,其中寒武纪早期小壳化石群与埃迪卡拉纪化石群和寒武纪早期澄江化石库之间的内在关系是古生物学界研究的难题,其主要原因是寒武纪早期与小壳化石群伴生的宏体动、植物化石的缺乏.发现于峡东地区的寒武纪早期岩家河生物群填补了这一缺失环节,该生物群包含宏体动物、宏观藻类、小壳化石、球形化石(可能的胚胎化石)、微古植物和蓝菌类等化石,部分宏体化石显示了从埃迪卡拉纪向寒武纪过渡色彩.化石保存方式有碳质膜、黄铁矿化、磷酸盐化、硅化.因此对岩家河生物群生物多样性和埋藏学进行综合研究,将可提供纽芬兰世(梅树村期)碳酸盐台地—碳酸盐台地内部的局部凹陷盆地相的一个较完整的生物景观图,对探索“寒武纪大爆发主幕”前夕生物的辐射、演化模式及保存机制具有重要的科学意义.

以宽川铺生物群中获取的磷酸盐化立体保存的胚胎化石为研究材料,对胚胎化石表面超微结构和内部解剖结构进行观察并对比分析.结果显示,大部分胚胎化石表面被一单层光滑卵膜结构所包裹,卵膜之下胚胎形态多样;刺状结构位于卵膜之下,为原生质胚胎分泌而成的保护层,出现在不同大小和不同类型的胚胎中.结果表明:1)单一依靠胚胎大小或者表面结构不能作为胚胎的分类依据;2)与现生海葵等动物胚胎表面微绒毛相似,Olivooides表面刺状结构可能具有保护胚胎和生态扩散的功能;3)带刺Olivooides很可能发育成为动物演化早期最简单的带刺幼虫形式,是动物间接发育的证据.

关山生物群是继澄江生物群之后云南寒武纪早期地层中发现的又一个特异埋藏的化石宝库.现已报道10多个门类的化石动物,对研究寒武纪生命大爆发、后生动物起源及演化、寒武纪早期生态系统的复原等重大学术问题具有特殊的意义.始海百合属于棘皮动物门海蕾亚门,于寒武纪早期出现,志留纪灭绝.笔者将荧光显微镜等先进成像方式与传统的研究手段相结合,对新采集到的关山生物群始海百合化石标本进行深入细致的系统古生物学研究,对其精细形态学构造和生活习性获得更深入的了解.这对于认识寒武纪早期的生物多样性和棘皮动物的演化都具有重要的意义.

乳孔贝(acrotretids)是一类繁盛于寒武纪晚期—奥陶纪并灭绝于泥盆纪的微型腕足动物,其特殊的壳体形态及柱状结构使其与其它舌形贝型腕足动物的系统学关系模糊不清.华南峡东地区寒武纪早期(第二世)水井沱组薄层灰岩中发现最早的精美保存的乳孔贝类腕足动物Eohadrotreta zhenbaensis(镇巴始壮贝).本文首次解析Eohadrotreta的壳体形态和三级壳层结构.通过壳体显微结构的研究,解译出其个体存在的4个壳体发育阶段,即胎壳(protegulum)、幼年壳(brephic shell)、少年壳(neanic shell)和成年壳(mature shell),从而揭示乳孔贝悬浮滤食生活的幼虫阶段及其后的变态发育过程.更重要的是,在对这些壳体化石进行扫描成像过程中还发现精美保存的表皮细胞印模结构(epithelial cell moulds),它们在壳体内表面的分布规律反映了其与相应的软躯体附着区之间的紧密联系,揭示了其潜在的分类价值.随着对乳孔贝研究的深入,华南地区最早的乳孔贝类Eohadrotreta相继报道于扬子板块上的陕南、峡东、黔中地区,可能的华北板块南缘,以及喜马拉雅和澳大利亚南部地区,表明Eohadrotreta不仅是华南而且是不同大陆间寒武纪第二世洲际地层对比的重要化石.

陕南西乡张家沟剖面的寒武系下部岩层中发现了大量原始锥石类,根据整体形态特征和原始锥石类化石分类方案将其归属到六方锥石属Hexaconularia.前人对于六方锥石分类方案众多,本文对其进行重新厘定.本文报道的六方锥石新材料在中央锥面上具有两条不连续的角沟,这不仅丰富了种内特征,而且为六方锥石的壳体演化趋势提供了依据.前人发现的该类化石与本文描记的化石类型相同,产地不同,因而具有地层对比意义.

小壳化石在寒武纪早期地层时代划分中具有重要意义,尤其在寒武系纽芬兰统的区域和洲际对比以及第二阶全球界线层型的确定方面,它们是重要的生物地层对比化石.湖北省宜昌滚子坳剖面寒武系纽芬兰统岩家河组含大量的小壳化石,根据小壳化石带可知岩家河组第1-3层为幸运阶,第5层硅磷质结核灰岩中出现Aldanella yanjiaheensis,表明第5层应属于第二阶.由于第4层炭质灰岩中缺乏化石记录,而不能确定幸运阶和第二阶的地层界线位置.笔者首次在湖北宜昌寒武系纽芬兰统岩家河组第4层上部炭质灰岩处理出一批微体古生物化石,弥补了这一层位化石记录的空缺.通过28个样品的系统分析,笔者获得上千枚小壳个体,系统鉴定和描述了6属10种,其中包括1个未定种和1个新种,新种为肿瘤形盘织金壳Zhijinites tumourifomis sp.nov..据材料中出现的纽芬兰统第二阶的标准分子Zhijinites longistriatus、其它共生化石组合以及碳同位素地层学等证据,可以推测第4层上部应该属于纽芬兰统第二阶,因此幸运阶和第二阶间的界线位置应该在第4层的中下部.

随着国家对基础研究的日趋重视,我国的古生物学,包括早期生命和寒武纪大爆发研究取得了长足的进步,研究手段和仪器设备日益改善和提高,例如扫描电子显微镜(SEM)和X射线显微断层成像技术(Micro-CT)的使用已经十分广泛.本研究以我国滇东地区寒武纪澄江化石库和乌龙菁组关山生物群特异保存的腕足动物化石为例,运用高性能微区X射线荧光光谱仪对化石标本和围岩的成分进行了定性和半定量分析.由于X射线有一定的穿透能力,且生物体与围岩的组成元素不同,因此对标本的定性分析可快速清晰地显示出某些生物体在光学显微镜下未显示出的生物解剖结构;对化石中化学元素(Na-U)和化合物的半定量分析数据可大致揭示澄江生物群与关山生物群沉积矿物元素的区别,并且筛选出更适合用于高精度元素分析的标本.微区X射线荧光光谱仪在测试和扫描前对样品普遍不用进行前期处理,可用于样品表面扫描和微区分析,操作快捷、有效,加之其较大的样品台空间,是一种先进的高灵敏度、非破坏性的元素分析手段,能为对比研究诸如澄江生物群与关山生物群等不同时代生物群的特异埋藏条件和沉积环境提供新的信息.