巴西圣弗朗西斯科纳盆地洪泛平原沉积物中的晚白垩世蜥脚类恐龙足迹及其古生态学意义

时间:2026年1月18日
来源:Palaeoworld

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白垩纪巴西Sanfranciscana盆地发现 sauropod undertracks,通过沉积学特征与生物足迹对比确认,揭示干旱气候驱动 sauropod 迁移至湿润洪积平原的假说。

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卢西亚诺·亚历山德雷蒂(Luciano Alessandretti)|卢卡斯·维里西莫·沃伦(Lucas Veríssimo Warren)|埃伊托尔·弗朗西希尼(Heitor Francischini)|凯奥·塞萨尔·兰格尔(Caio César Rangel)|贝阿特丽兹·克里斯托弗莱蒂(Beatriz Christofoletti)|莱安德罗·古斯塔沃·达席尔瓦·阿尔比诺(Leandro Gustavo da Silva Albino)|莱昂纳多·卡多佐·莫拉(Leonardo Cardoso Moura)|丹尼尔·塞多尔科(Daniel Sedorko)
巴西米纳斯吉拉斯州乌贝兰迪亚联邦大学地理、地球科学与公共卫生研究所地层古生物学实验室,蒙特卡梅洛校区,11月15日大道501号,博阿维斯塔,蒙特卡梅洛

摘要

本文描述了巴西东南部圣弗朗西斯科纳盆地(Sanfranciscana Basin)上白垩统卡帕塞特组(Capacete Formation)中的恐龙足迹。这些脊椎动物痕迹保存在细粒沉积物中,这些沉积物形成于泥泞且植被茂盛的泛滥平原环境中,与坎帕阶(Campanian)至马斯特里赫特阶(Maastrichtian)期间活跃的蜿蜒河流系统有关。基于沉积学数据、形态结构分析以及与类似白垩纪遗迹化石的比较,我们认为这些结构是由蜥脚类恐龙(sauropods)留下的足迹。值得注意的是,尽管在更年轻的地层中也发现了其他足迹和足迹痕迹,但至今尚未在圣弗朗西斯科纳盆地上白垩统地层中发现恐龙化石。然而,在巴鲁盆地(Bauru Basin)的同期地层中,这类足迹非常普遍,这些地层是由河流分流系统和湖泊系统在干旱至半干旱气候条件下沉积形成的。晚白垩世期间,由于南美大陆中部阿尔托帕拉纳伊巴高地(Alto Paranaíba High, APH)的抬升,这两个盆地可能已经分离。我们来自圣弗朗西斯科纳盆地的新的沉积学和古生物学数据,结合区域古地理和古气候重建结果,表明雨影效应在影响APH北部地区的降水模式方面发挥了关键作用。在这种地形降雨模式下,蜥脚类恐龙群体可能从南部炎热干旱带(Bauru Basin)迁移到了赤道湿润带(Sanfranciscana Basin),可能是由于干旱和食物及水资源短缺所驱动。这种推断的迁徙路径可能涉及恐龙群体从低地经过APH高地再回到低地的过程,最终到达圣弗朗西斯科纳盆地湿润的泛滥平原,那里的食物和水资源更为丰富。

引言

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)。

地质背景

晚侏罗世至早白垩世期间,随着冈瓦纳大陆的分裂和南大西洋盆地的形成,南美板块中部经历了显著的重组。这导致了构造活动、岩浆流动、排水格局和沉积作用的变化(Riccomini et al., 2005; Batezelli and Ladeira, 2016)。这一时期的应力场重新激活了前寒武纪克拉通边缘的区域剪切带,这对...

材料与方法

研究区域位于巴西米纳斯吉拉斯州西部科罗曼德尔镇东南方向约20公里处(坐标18°38.667’S, 47°5.801’W)(图4)。在该地点获取了一个详细的比例尺为1:20的柱状剖面,并根据Miall(1996)的方案,根据层理几何形态、接触关系、沉积结构和矿物学特征对沉积相进行了分类。使用配备24毫米镜头(焦距为零度)的DJI Mavic Air 2无人机拍摄了相关图像。

岩相与垂直层序

卡帕塞特组(Capacete Formation)的10.5米厚柱状剖面取自一个废弃采石场,其上方覆盖着3米厚的帕托斯组(Patos Formation)火山碎屑沉积物(图5, 图6)。共识别出10种沉积相(表1),并将其分为两类:泛滥平原相(Floodplain FA-1)和裂隙沟渠相(Crevasse Channel FA-2)。

沉积系统

所研究的层序特征是泛滥平原相和裂隙沟渠相的交替出现,分别表现为厚约一米的层状和楔形层。这些细粒的红色沉积物被认为是河流平原中氧化条件下沉积作用的产物。泥裂的存在表明沉积物曾发生过干燥和湿润的交替过程,反映了由于暴露于空气中而导致的干湿交替现象。

结论

上白垩统卡帕塞特组中的软沉积物变形结构(SSDS)被解释为蜥脚类恐龙留下的足迹痕迹。这一结论基于其独特的碟形或碗状形态、沉积层的向下变形和截断、边缘推覆和褶皱、隆起的边缘以及被动填充物(无结构)等特征,这些特征将其与非生物性变形结构区分开来。这些足迹痕迹形成并保存在泥泞且植被茂盛的泛滥平原环境中。

未引用参考文献

Fedorchuk, 2019; Soto et al., 2024.

CRediT作者贡献声明

卢西亚诺·亚历山德雷蒂(Luciano Alessandretti):撰写——审稿与编辑、初稿撰写、可视化处理、验证、方法学研究、资金申请、数据分析、概念构建。卢卡斯·维里西莫·沃伦(Lucas Veríssimo Warren):撰写——审稿与编辑、初稿撰写、验证、方法学研究、数据分析、概念构建。埃伊托尔·弗朗西希尼(Heitor Francischini):撰写——审稿与编辑、验证、方法学研究、数据分析。凯奥·塞萨尔·兰格尔(Caio César Rangel):撰写——审稿

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

L.A. 感谢乌贝兰迪亚联邦大学蒙特卡梅洛校区地质学专业的校友莉维亚·布罗基(Livia Brochi)、帕特里夏·雷伊斯(Patricia Reis)、马科·安东尼奥·吉列尔梅·奥利维拉(Marco Antonio Guilherme Oliveira)和罗德里戈·阿基诺(Rodrigo Aquino)对足迹痕迹的发现所做出的贡献。L.V.W.、H.F. 和 D.S. 是巴西国家科学技术发展委员会(CNPq)的研究学者。C.C.R. 是高级人才培养协调委员会(CAPES)的博士研究生(项目编号88887.019997/2024-00)。B.C. 是...

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