兽脚类恐龙足迹形态计量数据代表性不确定性的沉积变形机制研究

针对恐龙足迹形态计量数据易受沉积变形影响的问题，研究人员通过摩洛哥Imilchil宏足迹点3.1AAI露头的大规模研究，揭示了足迹长度/宽度比（(l-a)/a）与轨迹方向的相关性，证实沉积层变形会引入外形态学干扰，挑战了传统基于形态特征的生物分类与行为推断方法，为足迹化石研究提供了新的质量控制框架。

　　

在摩洛哥中部高阿特拉斯山脉的Imilchil地区，一片被称为3.1AAI的巨型恐龙足迹露头正颠覆古生物学家对兽脚类恐龙足迹的传统认知。这片面积达940 m²
的露头不仅保存着该区域最长的恐龙行迹（trackway），更罕见地展示了沉积层变形如何像"隐形滤镜"般扭曲了足迹的原始形态。当研究者试图通过足迹长度、宽度、趾间角（interdigital angles）等形态计量（morphometric）参数还原恐龙解剖特征时，3.1AAI露头却发出警示：这些看似精确的数据可能只是地质变形的"副产品"。

传统足迹研究面临双重困境：一方面，真实足迹（real footprints）、底迹（undertracks）和穿透足迹（penetrative footprints）的形态差异常被忽视；另一方面，沉积层的粘性（viscosity）、内聚力（coherence）等物理性质会通过相K（phase K）阶段的泥浆运动持续改变足迹形态。更棘手的是，如Oussou等（2024）指出的，地震触发的软沉积物变形（soft sediment deformation）会导致地层拉伸或压缩，使得同一造迹者（trackmaker）的足迹在不同方向轨迹中呈现系统性形态变异——这正是3.1AAI露头展现的核心现象。

为破解这一难题，由M. Masrour领衔的国际团队对3.1AAI开展了系统性研究。通过建立3×3 m的基准网格（reference grid），结合轨迹方向与地层走向（strike）的对应分析，团队测量了223个足迹的28条行迹。关键发现在于：(l-a)/a比值（长度与宽度相对差异）与行迹方向存在明确相关性——当行迹方向改变时，足迹会从初始的窄长形渐变为终端的宽短形。这种连续变异模式证实，沉积层变形会引入外形态学（extramorphological）干扰，使得基于单一形态参数的生物分类（ichnotaxonomy）面临重大误差风险。

研究采用的多尺度技术方法包括：1）基于地质罗盘的行迹方向与地层产状同步测量；2）采用3D摄影测量（photogrammetry）记录足迹形态变异；3）通过上下层位（upper/lower layers）的穿透足迹对比分析沉积变形效应。特别值得注意的是，下层足迹作为上层足迹的底迹（undertracks），其形态变异还受到层间沉积物塑性差异的二次调制。

描述性结果揭示三大规律
在"足迹形成"章节，研究建立了五维分析框架：1）足迹类型（ stamps/real footprints/undertracks/subtracks）；2）形成阶段（Thulborn-Wade phases）；3）基质物理特性（粘度/内聚力）；4）造迹者活动模式（行走/奔跑）；5）同沉积或后期活动（侵蚀/变形）。数据显示，3.1AAI的变形主要源自同沉积期地震活动，导致足迹长度在平行变形方向增加15-22%。

轨迹方向与足迹形态的定量关系
"行迹方向与足迹相对长度的关系"章节通过(l-a)/a比值证明：当行迹方向与主变形方向夹角>45°时，足迹宽度增加显著；而平行方向的足迹则呈现异常伸长。这种规律在7对成组足迹中表现出高度重复性，排除了个体差异的干扰。

方法论启示
结论部分强调，大规模连续露头（>500 m²
）是识别沉积变形的关键。3.1AAI的价值在于其尺度足以展现小露头中不可察觉的系统误差，这对全球著名足迹点（如La Rioja遗址）的数据复核具有示范意义。研究者建议将沉积变形分析纳入足迹研究标准流程，特别是在使用形态参数推断恐龙运动力学（locomotion mechanics）时需进行方向校正。

这项发表于《Journal of African Earth Sciences》的研究，首次建立了沉积变形与足迹形态参数的系统误差模型。其核心启示在于：恐龙足迹不是简单的"生物印章"，而是生物力学与地质过程共同作用的动态产物。正如研究者所述："当我们在显微镜下测量趾间角时，可能正在测量的是远古地震的波动，而非恐龙脚掌的真实角度。"这一认识将推动古遗迹学（paleoichnology）从形态描述向成因解析的范式转变。