鹵蟲是濾食性生物,其糞便組成反映了其生活環境,即生活水的組成(有機和無機成分)和表層鹵水下底鹽層的性質(組成),生物-水-鹽系統的鹽沈澱和季節性微生物的繁殖狀況。作者認為,當表層鹵水底層為淤泥時,鹵蟲糞顆粒的成分主要是淤泥和有機質(細菌和藻類)以及少量長石、應時和碳酸鹽礦物碎屑;當表層鹵水底層為芒硝時,鹵蟲糞顆粒的成分主要是芒硝碎屑(尖角或次尖角),其次是細菌和藻類、石膏、碳酸鹽和粘土礦物。當表層鹽水的底層為堿-芒硝層或堿性礦物層時,糞便顆粒的成分為堿性礦物、芒硝碎片、細菌和藻類以及其他礦物碎片,如石膏、碳酸鹽和粘土礦物;在表層鹵水底層為石鹽層的環境中,糞便顆粒主要由石鹽碎屑、細菌和藻類、石膏、碳酸鹽和粘土礦物組成。當表層鹵水底層為石鹽-鉀鹽礦床時,其糞便顆粒由石鹽、鉀鹽礦物、細菌和藻類等礦物碎屑組成。例如,對鄂爾多斯盆地奧陶紀含鉀巖石的研究表明,鹵蟲糞便不僅含有石鹽、硬石膏、白雲石、自生應時、方解石、伊利石和綠泥石,還含有鉀鹽(圖版9-25和9-26)。
通過顯微鏡觀察、X射線衍射分析、紅外吸收光譜分析和掃描電鏡觀察,確定巴爾坤鹽湖鹵水底泥中的完整糞便顆粒主要由文石、方解石和石膏組成,其次為伊利石、綠泥石、應時和長石等碎屑礦物。這與美國大鹽湖汙泥中的糞便顆粒主要由碳酸鈣和碳酸鎂、少量粘土和細小的礦物碎屑組成基本相同。
特別有意義的是,筆者在巴裏坤鹽湖研究鹵蟲糞便時,還發現部分糞便由鈣芒硝組成(圖6-1,圖6-2)。這為鈣芒硝水合物提供了壹種新的地質產狀,即生物成因地質產狀,其成因可能是原生的(魏東艷,1991)。因此,對鈣芒硝的成因研究具有重要意義。
在雲南安寧侏羅紀鈣芒硝-石鹽礦床中,發現鹵蟲和鹵蟲幼蟲的糞便主要由鈣芒硝礦物組成。這與巴爾昆鹽湖第四紀鹽層中的壹些鹵蟲糞化石是由鈣芒硝組成的非常相似。問題是前糞化石中的鈣芒硝是否是由鈣芒硝水合物脫水轉化而來。還是最初形成的時候就是鈣芒硝?這也是長期以來關於鈣芒硝成因的爭論之壹。
圖6-1鹵蟲糞化石中鈣芒硝的紅外吸收光譜
圖6-2鹵蟲糞化石中鈣芒硝的差熱曲線
在鹵蟲糞便的物質組成研究中,壹個突出的特點是糞便中含有鹵蟲和鹵蟲化石,包括鹵蟲卵(面板6-2)、鹵蟲無節幼體化石(面板7-13)(面板6-9)、鹵蟲幼體、次級成體化石和鹵蟲幼體化石(面板7-65438)帶有附屬物的鹵蟲化石只是偶爾在糞粒中見到,在鹽礦石中更為罕見。
研究鹵蟲糞化石的物質組成具有重要意義:首先,根據糞化石的物質組成,可以準確地區分當時成鹽環境的生物-水-鹽系統、鹽湖類型和鹽沈澱情況;其次,可以判斷當時生物-水-鹽系統中生物食物鏈的發展情況,尤其是細菌和藻類的種類及其繁殖情況;第三,可以區分古氣候、古環境、古生態。
二、鹵蟲糞便化石的結構
鹵蟲糞化石具有獨特的結構,與鹵蟲濾食性生物有關。根據鹵蟲糞便化石是否有交代,可分為原生結構、交代結構和原生-交代結構三種類型。現在分別描述壹下。
1.壹級結構
壹級結構是指糞便顆粒原始結構中未被說明和保存的特征。根據其組成和碎片特征,該結構可細分為以下七種類型:
1)碎屑結構可分為角狀碎屑結構(圖6-8)、次角狀碎屑結構(圖6-27)、定向碎屑結構(圖6-8)和環狀排列的角狀碎屑結構(圖7-15)。
2)泥質有機質的結構(圖版6-7)。
3)含碎屑的泥質結構(表6-10)。
4)碎屑-泥質有機質結構(表6-9)。
5)具有機環邊的泥質碎屑結構(圖版6-8)。
6)有機邊緣不對稱的碎片結構(板塊6-16)。
7)包含具有碎屑結構的早期糞便顆粒的碎屑結構(插圖6-28)。
2.交代結構
交代結構是指糞便化石基本或大部分被占的結構。根據交代的強度和形態特征,可細分為以下五種交代結構:
1)糞便顆粒完全被芒硝或無水芒硝所占,呈假占結構(圖版6-29、6-30)。
2)糞便顆粒被芒硝交代,形成交代亮邊結構(圖版6-4)。
3)解釋蠶蝕結構(表6-31)。
4)糞便化石為芒硝或無水芒硝交代的島狀構造(圖版6-32)。
5)糞化石部分交代,形成交代鋸齒狀亮邊構造(6-33號板左側)。
3.天然交代結構
原生交代結構是指糞便化石部分被解釋,部分或大部分未被解釋的結構。
根據交代作用的特征,原生交代結構可進壹步分為以下四種類型:
1)糞化石中心被芒硝所占,兩端未占,仍保留原始隱晶-碎屑結構(圖版6-5、6-9)。
2)糞化石部分為芒硝或無水芒硝,給人壹種含碎屑的泥質有機結構的錯覺(圖6-34)。
3)糞化石兩端為芒硝所占,中央部分未占,但仍保留其原有結構特征(圖版9-35)。
4)糞化石部分被石鹽所替代,呈港灣狀結構。然而,仍然可以看到原始糞化石的輪廓(圖版9-24)。
交代結構這種糞便化石的形成原因有待進壹步研究。經初步研究,作者認為鹵蟲糞粒沈積埋藏後,部分糞粒經歷了晶間鹵水的交代作用。這種交代是漸進的、選擇性的、反復的。糞粒漸變特征非常明顯,即從鋸齒置換→反應側置換→亮側置換→蠶蝕置換→港灣狀置換→殘島置換直至完全置換。根據巴爾坤鹽湖第四紀芒硝礦床鹵蟲糞便的交代作用,糞便首先被芒硝交代,然後被無水芒硝交代。經常觀察到糞便被無水芒硝交代的假象中有芒硝礦物殘留。
需要指出的是,糞便化石碎片結構中的碎片是值得研究的。首先,碎屑的成分與鹽層有關。比如在芒硝床中,糞粒中的碎屑主要是芒硝,而在堿床中,主要是堿性礦物質。其次,碎片的形狀很有特色。碎片越大,尖角越明顯,多為三角形、多邊形、箭頭形、T形、不規則形。碎屑尖角的邊緣大多呈鋸齒狀,直邊很少,說明鹵蟲在進食時“加工”了所有的碎屑。糞便顆粒中碎屑的大小通常與糞便顆粒的大小有關。糞便顆粒越大,其中的碎屑就越大。再者,糞便顆粒中的碎屑往往是沿其長軸排列的,這很可能與鹵蟲排泄時腹腔的蠕動和擠壓有關。
生物碎屑在糞便化石碎屑的研究中不可忽視。因為鹵蟲是濾食性生物,鹵蟲無節幼體和幼體,鹵蟲幼體,它們的卵和蛻皮化石都可能是它們的食物。鹵蟲糞化石中上述化石的發現充分說明了這壹點。因此,兩種昆蟲的糞便顆粒是研究兩種昆蟲化石的壹個重要方面。