遗迹化石是指地质历史时期生物在沉积物表面或其内部产生的各种生命活动记录，包括足迹、移迹、潜穴、钻孔和其它构造（如根系内模、蛋化石和粪化石等）。由单个底栖生物群落产生的遗迹化石组合称为遗迹群落。遗迹群落是重建沉积环境、恢复古环境参数（如相对氧含量、水深、盐度等）的有力工具。然而，时间平均效应和生物潜穴间的相互穿插破坏往往为遗迹群落的识别、分析和应用带来困难。在现代局限的贫氧盆地中，浊流是分层水体混合的普遍方式，可以显著改变深层水体的化学成分和氧含量。而在地质历史时期，浊流相关的氧化事件却鲜有报道。作为沉积盆地内贫氧水体氧化的普遍机制，浊流的作用未得到重视。近日，中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代研究团队副研究员郑全锋和研究员曹长群，对四川广元上寺剖面上二叠统大隆组上段层序开展了高精度沉积学和遗迹学研究。科研人员利用岩相和微相特征，恢复了研究层段的沉积过程；通过遗迹学分析，识别出研究层段遗迹群落类型及其代表的相对氧含量水平。在此基础上，科研人员重建了晚二叠世上寺地区贫氧盆地内浊流沉积过程中底栖生物定殖序列及其反映的海底动态氧化过程。研究发现，研究层段主要由代表背景沉积的黑色页岩和代表快速浊流沉积的细粒浊积灰岩组成。黑色页岩中发育水平层理，生物扰动微弱，缺乏原生的生物潜穴构造（黑色页岩沉积过程中底栖生物形成的潜穴构造），指示了缺氧的海底环境。浊积灰岩中生物扰动强烈，发育大量原生的生物潜穴构造。依据潜穴间的截切关系和潜穴充填物特征，典型浊积灰岩中的遗迹化石可划分为三期遗迹群落。一是最早期的Thalassinoides/?Scolicia遗迹群落，所属分子包括Thalassinoides/?Scolicia、Zoophycos和Planolites。该遗迹群落具有最大的最大潜穴直径和最大穿透深度，代表了三个遗迹群落中最高的氧含量水平。二是稍晚期的Planolites-Zoophycos遗迹群落，包括Planolites、Zoophycos、大型Chondrites和小型Chondrites。该遗迹群落具有中等大小的最大潜穴直径和最大穿透深度，代表了三个遗迹群落中中等水平的氧含量。三是最晚期的Zoophycos遗迹群落，仅发育Zoophycos一个遗迹属。该遗迹群落具有最小的最大潜穴直径和最大穿透深度以及最低的遗迹属分异度，代表了三个遗迹群落中最低的氧含量水平。其中，Thalassinoides/?Scolicia遗迹群落形成于浊流沉积的晚期和沉积后不久，指示了最为氧化的海底环境；Planolites-Zoophycos遗迹群落形成于浊流沉积之后的稍晚阶段，指示了较为还原的海底环境；Zoophycos遗迹群落形成于浊流沉积之后的更晚阶段，指示了更为还原的海底环境。研究表明，在贫氧盆地内，来自浅水区的沉积物浊流可以为深层水体带去丰富的氧气，局部性氧化贫氧的海底环境，并对底栖生物产生显著影响。相关研究成果在线发表在《地质学杂志》（Geologial Journal）上。研究工作得到国家自然科学基金和中国科学院战略性先导科技专项的支持。论文链接图1. 研究层段岩相（a）、微相（b- f）和沉积柱状图（g）图2. 研究层段岩石光片照片（a）及素描图（b）图3. 研究层段沉积过程、遗迹群落定殖序列和海底氧化还原条件动态变化示意图