《Journal of Palaeogeography》：Reef heterogeneity in the Late Permian of South China: A quantitative approach based on digital outcrop model (DOM)
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长兴期（晚二叠世）是超钙化海绵（hypercalcified sponges）发展的繁盛阶段。量化造礁海绵组合对于理解群落间的生态位分化、礁复合体内部的（岩性和生物）异质性以及海绵生物丘的生长结构至关重要。本研究通过将点截线法（point-intercept
长兴期（晚二叠世）是超钙化海绵（hypercalcified sponges）发展的繁盛阶段。量化造礁海绵组合对于理解群落间的生态位分化、礁复合体内部的（岩性和生物）异质性以及海绵生物丘的生长结构至关重要。本研究通过将点截线法（point-intercept transects）与高分辨率三维数字露头模型（DOM）相结合，分析了出露于见天坝采石场的Changhsingian海绵礁。共鉴定出8种常见的超钙化海绵。对重新采样的样方进行聚类分析，区分出4种岩相（lithofacies）和8种生物群落（biocommunities），它们在礁核内表现出明显的横向和垂向变化。这项研究为理解华南晚二叠世超钙化海绵礁的岩性和生物异质性提供了见解，表明多迹线分析能够识别礁体的横向异质性和快速变化，为理解礁体的生长发育过程以及环境与生物因素之间的相关性提供了更全面的研究视角。
论文解读文章
**研究背景与问题**
晚二叠世长兴期是超钙化海绵（hypercalcified sponges）发展的繁盛阶段，华南地区广泛发育以海绵为主的礁系统。尽管已有研究基于单剖面调查揭示了礁建造生物的分类与古生态特征，但受限于露头横向暴露范围，此类方法难以全面捕捉岩相（lithofacies）和生物群落（biocommunities）的空间异质性。现有研究对超钙化海绵在礁建造中的具体角色及其与环境的关联仍不完整，亟需定量手段来揭示礁核内部复杂的岩性和生物分布规律。因此，研究人员选择湖北利川见天坝采石场（Jiantianba quarry）这一露头质量优异的剖面，结合高精度三维数字露头模型（Digital Outcrop Model, DOM），开展定量研究，旨在：（1）定量评估超钙化海绵的相对丰度；（2）重建其空间分布及与其他造礁生物的生态关系；（3）阐明长兴期超钙化海绵礁的建造模型。该研究论文发表在《Journal of Palaeogeography》。
**关键方法**
研究人员于2023年6月利用无人机（DJI Mavic 3）获取2067张近距离航空照片，在ContextCapture中重建高分辨率三维DOM。采用点截线法（Point Intercept Transect, PIT）在露头垂直剖面上以10 cm间距记录2606个数据点，涵盖12个调查区域（总面积21.6 m2）。数据在Lime?软件中进行空间标注，并通过Python将坐标投影至二维平面，使用1 m × 1 m虚拟样方重新采样（共343个样方）。应用Ward法层次聚类分析识别岩相和生物群落，并辅以SIMPER（相似性百分比）分析确定各聚类的主要贡献组分，采用Berger–Parker指数（1/d）评估生态优势度。薄片鉴定依托南京地质古生物研究所完成。
**研究结果**
**4.1 超钙化海绵的分类与特征**
通过薄片鉴定，研究人员识别出8属超钙化海绵：Tebagathalamia（具多边-次六边形放射状小室的节海绵）、Sollasia（串珠状单链小室，无中央管）、Colospongia（垂向增生的小室列，具微穿孔壁）、Uvanella（簇状球形小室，无管）、Lichuanospongia（宽中央腔的圆柱形海绵，可达40 cm）、Neoguadalupia（扁平板状，小室叠瓦排列）、inozoan（纤细圆柱形，脑纹状横截面）、Tabulozoa（簇状管束，主要有圆柱形和包壳两种形态）。这些分类为后续定量分析奠定了基础。
**4.2 岩相与生物群落的定量分析**
基于全岩组分的聚类分析识别出4种岩相（C1–C4）：C1为Tebagathalamia-Sollasia胶结灰岩（cementstone），以葡萄状胶结物（botryoidal cement）为主；C2为Tebagathalamia-Tabulozoa障积灰岩（bafflestone），基质以微晶为主；C3为Lichuanospongia-Tebagathalamia骨架灰岩（framestone），具放射轴纤维胶结物（radiaxial fibrous cement, RFC）和沥青充填；C4为Tebagathalamia-Tabulozoa-Lichuanospongia骨架灰岩，组分最为多样，占样方的44.8%。仅基于化石组分的聚类分析则划分出8种生物群落（BC1–BC8），包括Tabulozoa-Tebagathalamia-Peronidella群落、Tebagathalamia-Sollasia群落、Archaeolithoporella-Lichuanospongia群落、Lichuanospongia-Tebagathalamia-Amblysiphonella群落、Tebagathalamia-Colospongia群落、Tebagathalamia-Tabulozoa群落、Tebagathalamia-Tabulozoa-Neoguadalupia群落以及Tebagathalamia-Tabulozoa-Sollasia群落。交叉表分析显示，生物群落通常优先与特定岩相关系联，如BC1和BC2完全限于C1，BC3主要对应C3（84.6%），BC6仅出现于C4，表明生态组合与沉积环境存在耦合关系。
**4.3 礁灰岩特征**
四种岩相在露头上表现出鲜明的宏观特征：Tebagathalamia-Sollasia胶结灰岩中，海绵多呈直立生长，间被扇状葡萄状胶结物（占岩石体积~75%）充填，无基质；Tebagathalamia-Tabulozoa障积灰岩则由直立-倾斜状海绵与微晶基质交替组成，发育层状stromatactis孔洞；Lichuanospongia-Tebagathalamia骨架灰岩中，大型Lichuanospongia（10–30 cm）与Tebagathalamia交织生长，被Archaeolithoporella包壳，孔洞内见多层等厚纤状胶结物、RFC及块状方解石；Tebagathalamia-Tabulozoa-Lichuanospongia骨架灰岩中，海绵多呈倒伏姿态，横截面直径0.85–1.5 cm，被叠层状包壳生物包裹，指示中等水动力与充足光照环境。
**讨论与结论**
讨论部分指出，礁核内部异质性源于生物群落对微环境（水动力、底质）的动态响应。横向变化表现为相邻迹线间生物群落的突变（例如从Sollasia-Colospongia小海绵群落突变为Tabulozoa-Tebagathalamia-Neoguadalupia群落，再至Lichuanospongia簇状生长），反映底质稳定性差异。垂向演化揭示两个礁生长阶段：第一阶段以直立生长的Tebagathalamia和Tabulozoa为主，后期出现Lichuanospongia和Neoguadalupia；第二阶段水动力增强，海绵多呈倒伏，并以RFC和Archaeolithoporella包壳稳定骨架，末期小海绵（Tebagathalamia、Sollasia等）占优势。Berger–Parker指数在部分区域（如JTB-41至JTB-71）接近均值（2.34），表明高优势度，对应浅水、高能环境。与中二叠世Capitan礁（高能陆棚边缘，依赖微生物和早期胶结）及希腊Skyros海绵礁（低能内棚，混积背景）对比，见天坝礁体具有骨架灰岩多样、大型海绵丰富、胶结作用显著的特征，典型为台地边缘礁。结论部分明确：共识别8种超钙化海绵属种、4种岩相和8种生物群落；DOM分析揭示了礁核内部显著的横向和垂向异质性，并划分了两个礁生长阶段，反映沉积环境向上变浅的趋势。该研究强调了多迹线定量方法在识别礁体快速变化中的优势，为理解礁体发育过程及环境-生物关联提供了新视角。
