沉积记录可能保存了大量在饱和水状态下、未固结的沉积物中形成的同沉积变形结构(Allen, 1982; Mills, 1983; Owen, 1987; Maltman et al., 2000; Van Loon, 2009; Owen et al., 2011; Shanmugam, 2017)。这些软沉积物变形结构(Soft Sediment Deformation Structures, SSDS)对于解释沉积条件和沉积后过程至关重要,尽管其形成机制往往难以确定。根据起源不同,它们大致可分为两类:非生物性和生物性。非生物性SSDS由地震震动(Obermeier, 1996; Rossetti, 1999; Moretti, 2000; Owen et al., 2011; Moretti et al., 2014)、快速沉积(Moretti et al., 2001; Suter et al., 2011)、潮汐剪切(Greb and Archer, 2007)、海啸(Alsop and Marco, 2012)、冰川运动(Fedorchuk et al., 2019)、外星物体撞击(Tohver et al., 2018)、地下水突然波动(Owen, 1995)或波浪作用(Madsen, 1978; Molina et al., 1998; Chen et al., 2009)等物理过程引起。这些过程通常会产生诸如注入式沉积岩脉和岩床、倾斜的表面块体、液化沉积物、负载结构、假结核、卷曲层理、排水结构、沙火山和角砾岩层(Plint et al., 2025)等特征。相比之下,生物性SSDS是由生物活动产生的,包括洞穴、足迹、大型脊椎动物留下的足迹痕迹以及踩踏痕迹(Lockley, 1986; Lockley, 1989; Lockley, 1991; Bromley, 1990; Buatois and Mángano, 2011; Carvalho et al., 2021; Plint et al., 2025)。区分这两种起源至关重要,因为错误的识别可能导致对古环境和古构造的错误解释。
在生物性结构中,脊椎动物的足迹和足迹痕迹为我们提供了了解古代动物行为和移动方式的直接窗口。然而,通常保存下来(或暴露出来的)并不是足迹本身(即脚在表面留下的直接印记),而是足迹痕迹,即由脚部下方基底和沉积层受压变形而形成的结构(Lockley, 1991; Gatesy, 2003; Manning, 2004; Plint et al., 2025)。这些足迹痕迹形成时,动物的重量会使柔软的、通常饱和水的基底发生变形,形成一种“幽灵”般的印记,虽然缺乏脚的详细形态,但保持了统一的尺寸和形状。识别这些结构的关键在于识别其特征,包括沉积层的向下变形和截断、边缘推覆和褶皱,以及被动填充物(通常是无结构的),所有这些特征都包含在一个被未变形沉积物包围的凹陷中(Allen, 1997; Milàn and Bromley, 2006; Carvalho et al., 2021; Plint et al., 2025)。
恐龙足迹是古生态学和沉积学重建的重要工具,因为它们在特定岩相中的存在可以指示形成足迹时的基底条件和地下水位。此外,当这些足迹出现在没有恐龙化石的地层中时,它们提供了恐龙存在的有力证据。有趣的是,足迹和足迹痕迹的空间分布可以用来分析动物对气候压力的响应行为(Fricke et al., 2011; Malone et al., 2021; Agustí et al., 2024)。在巴西,晚白垩统的大陆沉积物以丰富的恐龙化石而闻名,特别是在巴鲁盆地(Bauru Basin)(Bittencourt and Langer, 2011; Tomaselli et al., 2021)。然而,专注于足迹和足迹痕迹及其古生态学意义的研究仍然较少(少数例外,如Carvalho and Leonardi, 2024的工作)。鉴于此,本研究通过详细分析圣弗朗西斯科纳盆地坎帕阶至马斯特里赫特阶卡帕塞特组中新发现的大规模软沉积物变形结构,填补了这一空白(图1)。
在此,我们结合沉积学、变形特征的详细形态结构分析以及区域古地理和古气候重建,来:(1)将这些结构解释为蜥脚类恐龙的足迹痕迹,并将其与非生物性SSDS区分开来;(2)阐明有利于其形成和保存的古环境条件;(3)提出一种新的古生态学模型,解释这些蜥脚类恐龙如何从干旱的冲积平原(巴鲁盆地)迁移到湿润的泛滥平原(圣弗朗西斯科纳盆地)。