神农架寒武纪海洋动物留下的遗迹

倪超 梁宇

神农架寒武纪海洋动物留下的遗迹

倪超 梁宇

长江三峡下游起始点西陵峡口处于著名的黄陵大背斜东翼，山水洞泉浑然一体，悬崖中间有一个溶洞。唐元和十四年（公元819年）白居易、元稹、白行简三人到此游览，故名三游洞。后宋代苏氏三父子、欧阳修、黄庭坚、陆游等先后到此赋诗唱和，千余年来大量的文学书法作品记录在三游洞摩崖石壁之上（图1）。

但石壁形成的年龄比石刻要早的多，古生物学家王钰1938年命名为“三游洞石灰岩“，现在称为三游洞群，是大约五亿年前晚寒武世极浅海区蒸发潮坪带灰岩和白云岩叠加形成的。由于当时海水盐度特别高，类似的灰岩-白云岩组合在四川峨眉山的洗象池组、黔北的娄山关群广泛分布。要在三游洞群采化石是很费劲的，一天下来能采到十来个三叶虫的碎片就很难得了，可以推测当时的海底带硬壳的动物是很稀少的。

图2 神农架林区八角庙的三游洞群露头剖面

图3 神农架三游洞群灰岩层表面的石针迹

神农架风景区核心部分的地层为元古代变质岩，也是神农架大背斜的核部，背斜周缘的盖层依次出露震旦纪到三叠纪地层。神农架国家地质公园海拔3100m，号称华中屋脊，是东亚北亚热带生物多样性最丰富的地区，有动植物王国基因库的称誉。西陵峡口的三游洞群也可延续到此，在神农架林区的八角庙景区公路边就有很好的露头剖面，但灰岩成分明显增加了（图2）。

我们为了勘探奥陶纪-志留纪的页岩气，在神农架打了一口浅钻，在等待开钻期间，我们顺带考察了周围的寒武纪地层，因为大家都知道三游洞群化石稀少，本来只是走马看花踏勘一下而已。但难得的是在部分岩层表面发现了特别密集的遗迹化石，这种现象在西陵峡剖面可没发现过。尽管这些遗迹化石类型总体看来还不是很多，但很直观地说明当时海底还是很适宜某些动物生存的，它们在海底频繁活动过，以各种方式改造着浅海底质并留下大量造遗迹。通过分析这些遗迹化石的特点，可以推测一些有趣的古生态学现象。

最常见的是石针迹（Sko1ithos）（图3）。顾名思义，它的外形像根垂直于层面的细管，层面上看见的是一个个圆形横断面，直径几个毫米，大的直径不超过2厘米，这些应该是外形像蠕虫一样的动物钻入沉积物中形成的，可推测形成遗迹的动物躯体直径不会大于2厘米，这类化石常见于极浅海带，特别是潮间带-潮间带下部或环境，适应强烈的水动力条件，有时个体数量很密集地展布于分选好的细粒砂及少量泥质沉积物海底，它们的体表可能没有像三叶虫一样的硬壳，它们在松软的沉积物表面钻洞是为了取食海底碳酸盐软泥中的有机质食物？还是为了逃避天敌的捕食？遗迹化石在古生代浅海区地层中很常见，研究著作中记载这类化石百来年了，但现在还没有确认它的“造主“究竟是谁。

海生迹（Tha1assinoides）也很丰富（图4），它是一种动物掘穴形成的细管状化石，横切面圆形或扁圆形，直径1厘米左右。它们分布于层面上，形态学比石针迹要复杂，最明显的鉴定特征在于细管有不规则分枝系统，分枝呈T型、Y型和U型，掘穴表面偶尔可见蹼状构造或抓痕；较小的掘穴常附着在大的掘穴上面，前者为幼年的造迹主所产生。

图4 神农架三游洞群灰岩层表面的海生迹

图5 神农架三游洞群灰岩层表面的漫游迹

漫游迹（P1ano1ites），顾名思义，动物在海底沉积物上无规则漫游留下的细管状路线，在娄山关群的灰岩表面，它们真像是在漫游，可以转圈，可以略拐弯、蛇曲甚至直行（图5）。有趣的是，这些细管好像直径都在1厘米左右，似乎它们的造主动物个头都差不多。

节藻迹（Arthrophycus），不能顾名思义，它们可不是一节一节的藻类，而是动物留下的痕迹，与石针迹和海生迹应该类似，也是动物在沉积物平面上钻孔形成的（图6），这里的节藻迹直的多，分叉或弯曲的少。

克鲁斯迹（Cruziana）又称为二叶石，见于晚前寒武纪-二叠纪，几乎与三叶虫同现同灭，通常被认为是三叶虫在松软沉积中活动时留下的爪印，三叶虫的爪肢在海底爬掘时留下对称的凹痕，中间由中脊分开。在石针迹和海生迹遍布的层面上很稀罕地找到了1个克鲁斯迹（图7）。

图6 神农架三游洞群灰岩层表面的节藻迹

图7 神农架三游洞群灰岩层表面的克鲁斯迹

虽然三游洞群沉积时的寒武纪晚期是三叶虫繁盛的时代，但三游洞群形成时有大量潮坪区特有的白云岩，大化石很少，我们可以想象绝大多数三叶虫不习惯在这里生活，所以克鲁斯迹特别少。尽管其他的动物实体化石同样稀少，部分层面上密集的遗迹化石却活生生地见证了它们也确实在此活跃地栖居过。或许我们可以想象造成遗迹的动物们物缺乏保存为化石的硬骨骼，它们还能耐受潮坪区盐度很高的环境。

寒武纪称为三叶虫时代，但它们对海水的盐度要求挺苛刻的。通过遗迹化石我们可以推测，许多没有硬体骨骼的动物能在盐度很高的潮坪带正常繁衍活动，它们在摄食，在漫游，遇到干旱或捕食者时还会钻到沉积物中躲避。