Оңтүстік Қытайдағы Доушаньтоу формациясының қазбалары

Кіріспе

Қытайдың оңтүстік-орталық аймағындағы қазбалардың пайда болуы.

infobox rockunit
|image = Doushantou Embryo Yinetal2007.jpg
| caption = Дошантуо формациясынан табылған, эдиакар құрылымына жатқызылатын эмбрион деп саналатын акритархтың ішіндегі нұсқа

| region = Оңтүстік Қытай
| period = Эдиакар
| age = Эдиакар~

Дошантуо формациясы (бұрын Тошантуо немесе Тошантуо деп жазылған) – Хубэй провинциясының Зигуи, Аньхой провинциясының Сиунинг және Гуйчжоу провинциясының Вэньань қалаларындағы қазбалардың өте көп сақталған лагерштейн орындарымен белгілі. Бұл орын, ең көне микротамырлар мен фосфатты қазбаларды сақтағандықтан, "Дошантуо типіндегі сақталу" деп аталатын ерекшеліктерімен көзге түседі. Формацияның шөгінділері Эдиакардың ерте және орта кезеңдеріне жатады, сондай-ақ оның микротамырларының биостратиграфиялық маркерлер ретінде пайдалы болуы мүмкін. Жалпы алғанда, Дошантуо формациясы шамамен 635 миллион жыл бұрын (млн жжб) төменгі қабатынан басталып, шамамен 551 миллион жыл бұрын (млн жжб) жоғарғы қабатымен аяқталады. Ең қазбаға толы қабат, Ньюфаундленд аралының Авалон түбегіндегі Мисткен Пойнттен табылған "классикалық" Эдиакар фаунасының ең ерте өкілдерінен шамамен 5 миллион жыл бұрын пайда болған, ал кембрийлік жарылыстан 40-50 миллион жыл бұрынғы жағдайларды тіркеген.

Седиментология

Бүкіл шынжырлама Лиантуо формациясымен сәйкес келмейтін, яғни, әдетте эрозия кезеңі деп түсіндірілетін, қазбалардан бос жатыр. Осы сәйкессіздіктің үстінде Нантуо формациясының цементтелген мұздық тақталары орналасқан. Бұл Мариноан мұздығының (Варангия мұздығы деп те аталады, бұл криогендік деп аталатын кезеңдегі өте кең мұздықтардың екінші және соңғысы) соңында жиналған, қиыршық тас және құмдастың мұздық шөгінділерінен пайда болған. Бұл соңғы криогендік мұздық деңгейі шамамен 654 (660 ± 5) – 635 млн жыл бұрынға датирленеді. Душантуо формациясының өзінде әлемдік мұздықтардың еруімен теңіз деңгейінің көтерілуіне байланысты пайда болған үш су шөгінді қабаты бар. Биомаркерлер жоғары тұздылық деңгейін (мысалы, лагунада кездесетіндей), төмен оттегі деңгейін және құрлықтан шайылып келген шөгінділердің өте аз мөлшерін көрсетеді. Ең бай табылымдар (Лагерштетте) ортаңғы қабаттың төменгі бөлігінде орналасқан, олардың жасы шамамен 570 млн жыл бұрын, яғни үлкен Гаскиер мұздығынан кейін [585 ± 1 – 582.1 ± 0.4 млн жыл бұрын] белгілі бір уақытқа соңғы жатады.

Қалдықтар

Дошантуоның қазбалары су ортасында тіршілік ететін, микроскопиялық және едәуір толық сақталған. Соңғы екі ерекшелік оларды жасаған организмдердің құрылымын жасушалық деңгейде зерттеуге мүмкіндік береді және көптеген ерте жаратылыстардың эмбриондық және дернәсіл кезеңдері туралы маңызды мәліметтер алынды. Бір даулы мәселе – көптеген қазбаларда екі жақты симметрия белгілері байқалады, бұл қазіргі заманғы көптеген жануарларға тән қасиет, ол әдетте кембрийлік жарылыс кезінде кейінірек пайда болған деп есептеледі. 2005 жылдың қазан айында Vernanimalcula (“көктемгі микроағза”) деп аталатын микроскопиялық жануар қазбасы табылды, ол ең көне екі жақты жануар деп мәлімделді. Алайда, Дошантуодағы жануарлардың ересек түрлерінің көпшілігінің жоқтығы (микроскопиялық ересек губкалар мен маржандар бар) бұл талаптарды дәлелдеуді қиындатады: кейбіреулер бұл табылғандар дернәсілдер мен эмбриондық формалар емес екенін айтады; ал қолдаушылар белгілі бір процестің ең кішкентай формаларды ғана сақтап қалғанын алға тартады. Басқа бір түсіндіру бойынша, бұл биологиялық емес тау жынысы қалыптасу процестерінің нәтижесі болуы мүмкін. Vernanimalcula-ны тапқан ғалымдар оның жануар екендігі туралы тұжырымын қорғайды, бірдей мөлшерде және құрылымдағы он дананы (суретте көрсетілмеген) тапқандарын және биологиялық емес процестердің осы сияқты көптеген ұқсас даналарды жасауы мүмкін емес екенін айтады. Бұл жайт 1998 жылы фосфатқа бай кен орындары қазылған кезде табылды. Бұл жаңалықтар кембрий кезеңінің басталуына дейін жануарлардың эволюциялық түрленуі орын алғанын күтілгендей растайтын тікелей дәлелдер ұсынады, оның метазойлардың өмірінің "жарылысымен" және кембрийлік макроқазбаларында танылатын филалардың одан да ерте ата-бабаларының бұрыннан болғанын көрсетеді. Қазіргі кезде құжатталған биотаға балдырлардың фосфатталған микроқазбалары, көпжасушалы таллофиттер (теңіз шөптері), акритархтар, кірпікшелілер және цианофиттер, сондай-ақ ересек губкалар мен ересек cnidarian (целентераттар; бұл табулатты маржандардың (tetracorallians) ерте формалары болуы мүмкін) кіреді. Сондай-ақ, ғалымдар Parapandorina деп аталатын екі жақты жануарлардың эмбриондары мен Megasphaera жұмыртқалары туралы да сақтықпен хабарлайды. Мүмкін болатын жануарлардың эмбриондарының кейбіреулері жасушалық бөлінудің ерте кезеңінде (алғашқыда споралар немесе балдыр жасушалары деп қате түсіндірілген), соның ішінде губкалар немесе cnidaria, сондай-ақ ересек губкалар мен әртүрлі ересек cnidaria-лар бар. Басқа мүмкіндік – «эмбриондар» мен «жұмыртқалар» шындығында Thiomargarita-ға ұқсас алып күкірт бактерияларының қазбалары болуы мүмкін, бұл бактерия көзге көрінетіндей үлкен. Бұл интерпретация бактериялардың микробиологиялық араласуы арқылы фосфатты шашырату арқылы фосфатты қазбалану механизмін де ұсынады, бұл қазіргі заманғы ортада байқалды. Егер қазбадағы қара дақтар қазбаланған ядролар болып шықса (бұл күмәнді талап), бұл Thiomargarita гипотезасын жоққа шығарады. Алайда, Дошантуо қазбаларын қазіргі күйде шіріп бара жатқан Thiomargarita және теңіз кірпігінің эмбриондарымен салыстырғанда, олардың бактериялық жасушалармен аздаған ұқсастығы ғана байқалады. Сайттың қазбаларының шамамен 20% ғана қазылып алынған. Бұл аймақта фосфат өндірісінің күшеюі қазба орындарына қауіп төндіреді. Жергілікті палеонтологтар ұйымдастырған семинардың нәтижесінде 2017 жылы кен қазу уақытша тоқтатылды.

Doushantuo fossils are all aquatic, microscopic, and preserved to a great degree of detail. The latter two characteristics mean that the structure of the organisms that made them can be studied at the cellular level, and considerable insight has been gained into the embryonic and larval stages of many early creatures. One contentious claim is that many of the fossils show signs of bilateral symmetry, a common feature in many modern day animals which is usually assumed to have evolved later, during the Cambrian Explosion. A nearly microscopic fossil animal, Vernanimalcula ("springtime micro animal") was announced in October 2005, with the claim that it was the oldest known bilateral animal. However, the absence of adult forms of almost all animal types in the Doushantuo (there are microscopic adult sponges and corals) makes these claims difficult to prove: some argue that their lack suggests these finds are not larval and embryonic forms at all; supporters contend that some unidentified process "filtered out" all but the smallest forms from fossilization. An alternative interpretation suggests that it was created by non biological rock forming processes. The team that discovered Vernanimalcula have defended their conclusion that it was an animal, pointing out that they found ten specimens (not illustrated) of the same size and configuration, and stating that non biological processes would be very unlikely to produce so many specimens that were so alike. The discovery was made when the rich phosphate deposits were being mined, and was first reported in 1998. The finds offer direct evidence that confirms expectations that major evolutionary diversification of animals already had occurred before the onset of the Cambrian period, with its apparent 'explosion' of metazoan life forms and, therefore, that more remote ancestral forms of the phyla recognizable in Cambrian macrofossils must have existed previously. The documented biota now includes phosphatized microfossils of algae, multicellular thallophytes (seaweeds), acritarchs, ciliates, and cyanophytes, besides adult sponges and adult cnidarians (coelenterates; these may be early forms of tabulate corals (tetracorallians)). There also seem to be what scientists cautiously report as bilateral animal embryos, termed Parapandorina, and eggs (Megasphaera). Some of the possible animal embryos are in an early stage of cellular division (that was first interpreted as spores or algal cells), including eggs and embryos which are most probably of sponges or cnidarians, as well as adult sponges and a variety of adult cnidarians. An alternative possibility is that the "embryos" and "eggs" are in fact fossils of giant sulfur bacteria resembling Thiomargarita, a bacterium so large that it is visible to the naked eye. The interpretation would also provide a mechanism for phosphatic fossilization through microbially mediated phosphate precipitation by the bacteria, which has been observed in modern environments. If dark spots in the fossil transpire to be fossilised nuclei an unlikely claim this would refute the Thiomargarita hypothesis. That being said, recent comparisons of the Doushantuo fossils to modern decaying Thiomargarita and expired sea urchin embryos shows little similarity between the fossils and decaying bacterial cells. Only about one twentieth of the site's fossils have been excavated. The fossil beds are threatened by increasing intensity of phosphate mining operations in the area. A workshop led in protest by local paleontologists resulted in a temporary halt to the mining in 2017.

Палеогеография

Құрылым карбонатты шельфте қалыптасқан, оның шеті жағалаудағы батпақты жерлер мен терең мұхит арасындағы лагунаны қоршаған. Бұл лагуна мерзімімен оттегісіз немесе эвсиникалық (күкірттекті сутек бар) жағдайда болды; лагунадағы химиялық өзгерістер тау жыныстарындағы изотоптық және элементтік қою циклдарында көрініс береді және бұл, мүмкін, қазба сақталуына әсер еткен болуы мүмкін.

Геохимия

Соңғы кездегі Душантуй тау жыныстары 13С/12С көміртек изотоптарының арақатынасының күрт төмендеуін көрсетеді. Бұл өзгеріс дүниежүзілік сипатта болып көрінеді, бірақ оның уақыты жаппай қырып жою сияқты басқа белгілі ірі оқиғалармен сәйкес келмейді, сондықтан ол "эволюциялық жаңару мен теңіз суы химиясы арасындағы мүмкін кері байланыс" болуы мүмкін, онда метазоандар (көпжасушалы организмдер) судан көміртегін алып тастап, оттегінің концентрациясын арттырды, ал оттегі деңгейінің жоғарылауы жаңа метазоандардың эволюциясына жағдай жасады.