综述：古代植被诱导沉积结构图集（VISS）：其生物地貌学、沉积学及进化意义

《Earth-Science Reviews》：An atlas of ancient vegetation-induced sedimentary structures (VISS): Their biogeomorphological, sedimentological and evolutionary significance

植被诱导沉积结构（VISS）的系统分类与地质记录分析。本文通过全球67个沉积层序的文献调查及新发现，归纳出12类VISS形态（水动力型、衰变相关型及微地形型），揭示其从泥盆纪至二叠纪的时空分布规律。研究显示，VISS的多样性及保存状态与古植被覆盖度及稳定性显著相关，其沉积年代学意义为约束古水文环境提供关键依据。例如，泥盆纪早期VISS记录了首个维管植物根系系统，而二叠纪VISS的减少反映了从湿润森林向干旱植被的转型。VISS作为生物地理形态的微观记录，为解析古植被-沉积相互作用及行星尺度过程（如气候变迁）提供了新视角。

　　植被引发的沉积结构（VISS）作为植物对古代沉积和侵蚀过程影响的直接证据，为研究地球历史上的生物地貌过程提供了重要的线索。这些结构是植物与沉积物或水动力相互作用而形成的，广泛存在于现代地貌中，但在地质记录中往往被低估。本文旨在系统性地整理和分类VISS，并探讨其在沉积记录中的分布及其对生物地貌演变的指示意义。

### 1. VISS的历史与分类

VISS的概念最早由Rygel等人于2004年提出，用于描述由植物与流体动力相互作用形成的沉积结构。他们将VISS分为两种类型：水动力型和衰变型。水动力型VISS是由于植物作为障碍物影响水流而形成的，包括如“植被阴影”、“ scour-and-mound 表面”等结构。而衰变型VISS则是由于植物材料在沉积物中的分解，导致沉积物的被动塌陷和再排列而形成的，如“泥岩填充的空洞”和“倒置层”。

尽管VISS在现代环境中非常常见，但它们在地质记录中的出现却较为稀少，这可能是由于植物化石的保存条件限制所致。然而，随着对VISS研究的深入，越来越多的实例被发现，甚至包括那些与植物化石无关的结构。例如，Trümper等人（2020）描述了由大型木头引发的沉积结构，这些结构被命名为“大型木质物引发的沉积结构”（LWDISS）。这表明，即使在没有植物化石的情况下，VISS也能提供关于生物地貌过程的重要信息。

### 2. VISS的类型与形成机制

本文对VISS进行了系统分类，包括12种主要类型，这些类型不仅涵盖了水动力型，还包括衰变型以及非硅质沉积环境中的类似结构。通过详细分析不同地质层位中的VISS实例，我们能够识别出它们的形成机制和沉积环境特征。

- **水动力型VISS**：包括“堆积丘”、“侵蚀凹槽”、“波浪状层”和“树倒地形”。这些结构通常在水流与植物相互作用时形成，例如当水流绕过树木时产生涡旋，从而形成侵蚀凹槽和堆积丘。在某些情况下，水流的强度和方向变化会影响这些结构的形态，如在多方向流动环境中形成的“凹槽-堆积表面”。

- **衰变型VISS**：这类结构通常与植物材料的分解有关，如“泥岩填充的空洞”和“倒置层”。在某些情况下，植物的衰变过程会引发沉积物的塌陷，从而形成这些结构。例如，某些地层中的“泥岩填充的空洞”可能是由于植物在沉积物中腐化后，周围的沉积物发生塌陷和再沉积而形成的。

此外，VISS还可以出现在非硅质沉积环境中，如火山岩和碳酸盐沉积物中。这些结构虽然不是传统意义上的VISS，但它们能够提供关于古代植物对地貌影响的间接证据，有助于识别真正的VISS。

### 3. VISS作为沉积年代计

VISS的形成时间尺度与植物的生命周期密切相关，因此它们可以作为沉积年代计，用于确定沉积岩层所代表的时间跨度。例如，通过分析VISS的形态和分布，可以推断出沉积事件发生的时间。在某些情况下，VISS的形成可能与特定的植物化石同时发生，如“堆积丘”和“侵蚀凹槽”等结构。

通过分析VISS与植物化石的关联性，可以推断出沉积事件的时间。例如，某些VISS可能与植物的生长和衰变过程相关，从而记录了植物的存在和活动。在一些地层中，VISS可能与植物化石无直接关联，但它们的形成可能与沉积环境中的水流活动有关，因此可以作为间接证据。

### 4. VISS对深时生物地貌的洞察

VISS不仅提供了关于古代植物分布和活动的直接证据，还能够揭示更大尺度的生物地貌过程。例如，通过分析不同地质层位中的VISS分布，可以推断出植物对地貌演变的长期影响。这些结构可以作为生物地貌过程的“窗口”，帮助科学家理解植物如何影响地貌演变。

在某些情况下，VISS的形成可能与植物的种类和生长模式有关。例如，在晚石炭纪的煤沼环境中，VISS的形成可能与高密度的植物群落有关，而在二叠纪的干旱环境中，VISS的形成可能与早期裸子植物的适应性有关。通过比较不同地质层位中的VISS分布，可以识别出植物在不同环境中的作用和影响。

### 5. VISS的进化历史

VISS的出现和演化与植物的进化密切相关。在志留纪和泥盆纪，植物的形态和分布尚未形成复杂的生物地貌结构，因此VISS的记录较为稀少。然而，随着维管植物的出现和根系的演化，VISS的种类和数量显著增加。例如，在泥盆纪的某些地层中，VISS的形成与高密度的森林有关，而在石炭纪的某些地层中，VISS的记录则与植被的密度和稳定性有关。

在二叠纪，由于植被的退缩和干旱环境的扩展，VISS的记录开始减少。然而，即使在这些时期，某些VISS仍然能够提供关于植物在古代环境中的重要信息。例如，在二叠纪的某些地层中，VISS的形成可能与早期裸子植物的适应性有关，而这些植物在干旱环境中可能仍然具有重要的生物地貌作用。

### 6. 结论

VISS是植物对沉积和侵蚀过程影响的重要证据，虽然它们在地质记录中被低估，但它们能够提供关于古代植被分布和生物地貌演变的宝贵信息。通过识别和记录VISS，我们可以更好地理解植物在不同地质时期对地貌的影响，从而补充和扩展我们对地球生物地貌演变的认识。未来的研究应进一步探索VISS在深时记录中的分布和形成机制，以揭示更多关于地球系统过程的信息。