《Palaeoworld》:New insights into the formation of the Quaternary fossil assemblage at Toca da Boa Vista, a Brazilian Lagerst?tte cave deposit
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本研究对巴西北东部托卡达博阿维斯塔洞穴的沉积背景进行了详细的埋藏学分析,整合了生物层位学特征、遗迹学痕迹及死前骨修饰,旨在重建其沉积历史。该组合以低能环境与原位保存为特征,完整标本丰度达60.1%,骨骼单元涵盖全部可搬运性组别,磨蚀(3.7%)、腐蚀(1.8%
本研究对巴西北东部托卡达博阿维斯塔洞穴的沉积背景进行了详细的埋藏学分析,整合了生物层位学特征、遗迹学痕迹及死前骨修饰,旨在重建其沉积历史。该组合以低能环境与原位保存为特征,完整标本丰度达60.1%,骨骼单元涵盖全部可搬运性组别,磨蚀(3.7%)、腐蚀(1.8%)及湿致开裂(10.3%)频率均较低。埋藏学背景指示快速埋藏且环境改造有限,尽管低密度骨的延迟埋藏或周期性出露局部促进了表面修饰。附于Nothrotherium maquinense骨骼上的Karethraichnus穿孔为洞穴环境中昆虫尸食性活动的证据,表明尸体在埋藏前曾暴露于地表。死前改变(包括愈合创伤与异常骨生长)显示部分个体死前经历生理应激,可能降低活动力并增加其对洞穴庇护的依赖。上述结果支持将托卡达博阿维斯塔解释为当地动物群的自然庇护所与水源。该研究拓展了巴西洞穴沉积的埋藏学框架,并为热带岩溶环境中第四纪脊椎动物组合的保存提供新认识。
研究背景与立项依据:南美洲大陆第四纪脊椎动物化石主要赋存于洞穴沉积中,巴西北东部托卡达博阿维斯塔(Toca da Boa Vista,TBV)作为南美最长洞穴(111 km),其化石组合已报道至少27个分类单元,数值年代跨度约223至15 kyr BP,具显著时间平均化(time-averaging)。既往研究多聚焦年代学、分类学与一般性沉积解释,缺乏系统的生物层位学(biostratinomy)与化石成岩信息。为厘清堆积与保存过程,研究人员对TBV最具代表性的四个类群(Protocyon troglodytes、Puma concolor、Smilodon populator、Nothrotherium maquinense,共621件标本,藏于PUC-MG)开展综合埋藏学评估,论文发表于《Palaeoworld》。
主要技术方法:研究采用宏观形态学检验划分死前病理与死后再改造;依据Pirrone等提出的遗迹分类基元(ichnotaxobases)描述生物侵蚀痕迹并以Karethraichnus属种比对追溯造迹者;搬运性分析对中型兽用Voorhies组别(Voorhies Groups)、大型/巨型兽用河流搬运指数(Fluvial Transport Index,FTI);物理完整性、磨蚀、腐蚀、湿致开裂、结壳按阶段制量化;多元统计在PAST 5.01中以平方根变换后Bray-Curtis距离做R/Q模式聚类(UPGMA)、ANOSIM检验与对应分析(Correspondence Analysis)。样本队列为上述四分类单元621件标本。
研究结果:
4.1 古病理改变(Paleopathologic alterations):在N. maquinense、P. concolor与P. troglodytes标本上观察到局限骨膜增殖、皮质增厚、不规则表面及吸收性病变,边缘具骨重塑,归为死前创伤愈合、附着点炎(enthesitis)样反应或代谢性病变,提示部分个体死前活动受限。
4.2 埋藏学模态(Taphonomic modes):组合完整骨占60.1%(373/618 NISP),磨蚀22件(3.7%)、腐蚀10件(1.8%)、湿裂63件(10.3%)、结壳124件;不规则断口为主,平滑断口极少。Voorhies组以Ⅰ、Ⅰ&Ⅱ为主,FTI显示N. maquinense广布各阶。R模式聚类主干(Group C)为“无湿裂/磨蚀/腐蚀/结壳”,Q模式将P. troglodytes(MCL 7208)、P. concolor(MCL 7198)、N. maquinense(MCL 2819)聚为一支,S. populator与P. concolor(MDL 7271)离群。ANOSIM R=0.7146(p=0.0001)。结论:低能、快速埋藏、原位为主。
- 5.
系统遗迹学(Systematic ichnology):于单一个体N. maquinense肋、肱骨、尺骨、桡骨上见圆形至亚圆形皮质坑(pit),径0.5–1.2 mm、深约1.0 mm、无填充无分支,归入Karethraichnus lakkos。对比排除Cubiculum、Cuniculichnus、Nihilichnus等,造迹者推定为皮蠹科(Dermestidae)幼虫尸食性穿孔。
6.1 死前背景(Antemortem setting):肋骨骨膜骨痂样增生倾向愈合创伤;P. concolor多发附着点新生骨指向附着点炎;病理性疼痛可降低机动性,增加入洞避护致死概率。
6.2 生物层位学背景(Bioestratinomic setting):湿裂集中于中型兽高搬运性骨,但仅N. maquinense 14件达明显碎裂;磨蚀仅单面、低阶段,不支持水力长途搬运;腐蚀限于低密度骨(Voorhies Ⅰ/FTI>75),指示延迟埋藏或出露接触鸟粪酸/湿气;不规则断口为主证碎片化发生于石化前;结壳仅见于部分标本,反映多期微环境。
6.3 死后生物互作(Biological post-mortem interactions):Karethraichnus痕迹证尸体埋前干燥暴露期受皮蠹科定殖,尺寸小示定殖时长短;洞穴现今27–29°C宜皮蠹但高湿抑制,故痕迹形成于历史较干间歇。
6.4 TBV系统埋藏背景:支持Auler等“入洞觅水避护死亡”模型;与毗邻Toca da Barriguda比,TBV整体原位,TBR仅TBR-1原位、TBR-2/3为搬运再沉积。
6.5 巴西洞穴埋藏模态:巴西洞穴普遍以表面修饰稀、碎片为主、原位堆积(觅水/陷阱)为特色,TBV与之相符,全球比对(苏门答腊、澳洲、南非)共享原位主导但堆积机制异。
讨论浓缩:研究人员指出死前病理—入洞行为—暴露定殖—低能快速埋藏—周期出露再改造构成TBV闭环。Karethraichnus首次在巴西洞穴Sloth骨上确证皮蠹尸食,桥梁了遗迹学与埋藏学。
结论部分翻译:托卡达博阿维斯塔化石组合由动物入洞寻水避护后死亡形成,属原位保存组合;完整个体为主、难搬运骨存在及低磨蚀率证极低能沉积与极小搬运;死前病理或降机动性但埋藏作用不确定;湿度波动、静岩压与崩塌致碎裂,延迟埋藏促低密度骨表面改造;N. maquinense骨上昆虫痕证皮蠹科尸食。该组合环境改造弱、再改造有限,集成病理—遗迹—生物层位学拓展了南美洞穴埋藏框架及对热带岩溶第四纪脊椎动物保存的认识。