案例13：“生命档案的补缺”——花垣生物群发现中的古地理与演化探究-【匠心地理】2026届高考热点前沿案例课件+原创试题

热点前沿——新材料·新情境·热点探究 案例（13） “生命档案的补缺”——花垣生物群发现中的古地理与演化探究 【综合题】阅读图文材料，完成下列要求。（24分） 材料一： 花垣生物群发现于湖南湘西花垣县，距今约5.12亿年（寒武纪第四期），正处于显生宙第一次生物大灭绝——辛斯克事件（约5.13亿年前）之后的关键转折期。该生物群累计采集化石超5万块，鉴定出153个动物物种，其中59%为新物种，涵盖16个动物门类，单一采坑物种多样性超过澄江动物群和布尔吉斯页岩生物群。 材料二： 花垣生物群埋藏环境复原示意图。 材料三： 研究发现，辛斯克事件对浅水和深水生态系统影响差异显著。浅水区（如澄江动物群与关山生物群）共有物种很少；而深水区（牛蹄塘生物群与花垣生物群）共享纳罗虫、原始管虫等优势物种。同时，花垣生物群中发现了远在北美布尔吉斯页岩生物群的典型分子（马尔虫、头盔虫等），为寒武纪海洋动物长距离跨洋扩散提供了证据。 （1）结合材料一和材料二，分析花垣生物群得以完好保存软躯体的主要埋藏条件。（8分） （2）从古地理环境和生物演化的角度，说明花垣生物群为何被称为大灭绝后的“深水避难所”和“演化创新源”。（8分） （3）论述花垣生物群的发现对理解寒武纪生命演化及全球生物地理格局的地理意义。（8分） 【参考答案】 （1）埋藏条件（8分） 环境缺氧：深水斜坡环境水体安静、含氧量低，抑制生物遗体腐烂分解。（2分） 快速掩埋：存在事件性快速沉积（如浊流），生物猝死后被迅速掩埋，隔绝氧气。（2分） 保存介质适宜：细颗粒泥页岩利于精细结构保存，化石以碳质膜/黏土矿物膜形式留存。（2分） 构造稳定：扬子地块外陆架深水区后期构造扰动小，地层连续完整。（2分） （2）“避难所”与“创新源”（8分） 深水避难所：辛斯克事件导致浅海大范围缺氧，浅水生物群遭受重创（澄江与关山生物群共有物种少）；而深水环境受影响有限，庇护了纳罗虫、原始管虫等古老类群，使其从大灭绝前延续至灭绝后。（4分） 演化创新源：深水区不仅保存古老类群，还孕育新物种（59%为新种）；大灭绝后成为新类群向全球扩散的策源地，如花垣生物群与北美布尔吉斯页岩生物群（同为深水环境）显示出紧密联系。（4分） （3）地理意义（8分） 填补空白：填补寒武纪第四期顶级软躯体化石群缺失，连接大爆发与大灭绝之间的演化链条。（2分） 揭示差异响应：首次揭示大灭绝对浅水与深水生态系统的差异性影响，深化对生物危机空间规律的认识。（2分） 证实跨洋扩散：发现华南与北美共有物种（马尔虫等），证实寒武纪海洋动物可通过洋流搬运幼虫实现长距离扩散，重塑早期生物地理格局认知。（2分） 当代启示：为理解当今全球变化背景下生物多样性的灾难与复苏提供历史借鉴，彰显地质遗产的科学价值。（2分） 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 匠心地理 Jiang xin di li 新材料、新情境、热点探究 “生命档案的补缺” 花垣生物群发现中的古地理与演化探究 高考地理 热点前沿 湖南花垣生物群的发现，是通过地层识别、化石挖掘与多学科交叉研究，将一个深水斜坡剖面转化为理解寒武纪生命演化关键窗口的典型案例。它深刻体现了“时空耦合”“环境控制”与“演化连续”的地质思想。 在寒武纪第四期这一关键时期，发现保存完好的软躯体化石库，融合了地层学、古生物学、沉积学与古生态学等多学科智慧，展现了通过地质记录解读生命大灭绝后恢复过程的可能。 案例背景与意义 1 化石产地全景 团队野外工作 湖南花垣生物群 案例背景与意义 1 三叶虫节肢动物 其他非两侧对称 后生动物与后口动物 其他节肢动物 其他蜕皮动物 与冠轮动物 湖南花垣生物群 案例背景与意义 1 原理 核心定义 关键机制 典型技术/研究手段 匹配原理 依据特定地质时期和环境背景，寻找可能保存特殊化石的地层单元 针对寒武纪第四期缺乏软躯体化石库的空白，在扬子地块外陆架深水相（斜坡带）开展系统性搜寻 地层剖面精细测量；沉积相分析；岩石薄片鉴定；地球化学指标（如同位素）测年 保存原理 特殊埋藏条件（如缺氧、快速沉积）抑制分解，使软体组织得以矿化或形成碳质膜保存 花垣地区杷榔组第三段上部具备缺氧、静水的深水环境，且存在事件性快速沉积（如浊流），导致生物猝死并被快速掩埋 化石围岩的沉积学与地球化学分析；扫描电镜（SEM）观察微细结构；能谱分析元素组成 基本原理与研究要素 2 原理 核心定义 关键机制 典型技术/研究手段 对比原理 通过跨区域、跨时代的化石库对比，揭示生物演化序列、古地理联系与环境事件响应 将花垣生物群与澄江、布尔吉斯等全球知名化石库在时代、组成、保存质量上进行系统对比 生物地层学对比；化石类群系统发育分析；古地理重建 系统原理 将化石群视为“古环境—古生态—古生物—埋藏事件”相互关联的系统，综合揭示生命演化规律 综合分析花垣生物群的时代（大灭绝后）、环境（深水）、组成（多样性高）之间的内在联系，解读其科学意义 古生态复原；多样性统计分析；埋藏学建模；古环境模拟 基本原理与研究要素 2 对比项目 传统顶级化石库 （如澄江、布尔吉斯） 花垣生物化石群 时代与背景 多集中于寒武纪第三期（如澄江）或乌溜期（如布尔吉斯），对应生命大爆发高峰期 填补空白：时代为关键的早寒武世第四期，紧随辛斯克大灭绝事件之后 古环境 澄江为浅海陆棚 布尔吉斯为斜坡盆地 环境拓展：扬子地块外陆架深水斜坡环境，代表了不同于典型浅水化石库的生态域 传统化石库 vs 花垣生物群 3 对比项目 传统顶级化石库 （如澄江、布尔吉斯） 花垣生物化石群 科学角色 定义了寒武纪生命大爆发的基本面貌和早期多样性 承前启后：揭示大灭绝后生物复苏过程，连接大爆发与大灭绝之间的演化链条 核心启示 生命演化在适宜环境下的快速辐射 极端环境事件（大灭绝）后，深水区可能作为“避难所”并支撑了生态系统的快速恢复 传统化石库 vs 花垣生物群 3 原理 高考/地理考点链接 时空综合分析 地质年代判定、地层对比、古地理环境重建在生命演化研究中的基础作用 环境整体性 古气候、海平面变化、沉积环境（如缺氧事件）如何共同控制生物的生存、死亡与保存 区域认知与特殊性 分析湖南花垣地区在寒武纪时期的古地理位置（扬子地块）和环境特殊性（外陆架深水斜坡）对形成特异埋藏化石库的意义 人地关系延伸 理解地球历史重大事件（如生物大灭绝）对生命进程的影响，认识地质遗产的科学价值与保护意义 地理（地质）原理与考点链接 4 命题角度 设问示例 原理理解与应用类 分析花垣生物群得以完好保存软躯体的主要埋藏条件是什么 案例分析与评价类 从时代和生态角度，评价花垣生物群的发现对于理解寒武纪生命演化的关键价值 区域比较与联系类 比较花垣生物群（中国）与布尔吉斯页岩生物群（加拿大）在古环境和生物组成上的异同，并推测其可能反映的古地理联系 理念与意义阐述类 阐述花垣生物群的发现如何填补了“寒武纪第四期顶级化石库”的空白，并对理解“生命大爆发与大灭绝关系”提供了哪些新证据 在高考中可能考查的命题角度 5 命题角度 设问示例 原理理解与应用类 分析花垣生物群得以完好保存软躯体的主要埋藏条件是什么？ 1.快速埋藏：生物死亡后迅速被沉积物覆盖，减少了暴露在氧气和微生物环境中的时间，有效抑制了软躯体的分解和降解，使生物遗体在短时间内被“封存”于岩层中。 2.细颗粒沉积物：化石保存在亚毫米至厘米级厚的浅色粗粒泥岩与深色均质泥岩互层的沉积物中。细颗粒沉积物能更紧密地包裹生物遗体，形成物理屏障，进一步隔绝氧气和微生物，有利于软躯体的保存。 在高考中可能考查的命题角度 5 命题角度 设问示例 原理理解与应用类 分析花垣生物群得以完好保存软躯体的主要埋藏条件是什么？ 3.缺氧环境：深水环境本身氧气含量较低，加上快速埋藏和细颗粒沉积物的阻隔，形成了局部缺氧条件。缺氧环境抑制了需氧微生物的活性，减缓了生物遗体的腐解过程，使软躯体的有机物质得以更长时间地保存。 4.化学矿化作用：在埋藏过程中，生物遗体表面的有机物质与周围沉积物中的矿物质发生化学反应，形成碳酸钙、黄铁矿等铸模，将软躯体的形态结构“矿化”保存下来。矿化作用不仅固定了生物的形态，还增强了化石的稳定性和耐久性。 在高考中可能考查的命题角度 5 命题角度 设问示例 案例分析与评价类 从时代和生态角度，评价花垣生物群的发现对于理解寒武纪生命演化的关键价值。 1.时代角度：填补时间空白——垣生物群定年于寒武纪第四期，紧接显生宙首次大灭绝事件之后，填补了寒武纪第三期与第四期之间软躯体化石记录的空白，为研究寒武纪生命演化在灭绝事件前后的变化提供了关键时间节点；揭示灭绝影响差异——通过对比浅水相（如澄江生物群）和深水相（花垣生物群）的化石记录，发现辛斯克事件对浅水软躯体生物群影响显著，而对深水生物群影响有限，表明不同生态环境在灭绝事件中的响应存在差异，有助于理解灭绝事件对全球生态系统的非均匀影响。 在高考中可能考查的命题角度 5 命题角度 设问示例 案例分析与评价类 从时代和生态角度，评价花垣生物群的发现对于理解寒武纪生命演化的关键价值。 2.生态角度：展现深水生态系统复杂性——花垣生物群发现于外大陆架深水环境，包含多样生态功能群，如表生游移型捕食者、固着型滤食者、底栖游泳型食沉积物者、浮游型捕食者及滤食者等，揭示了寒武纪深水生态系统的复杂食物网和生态位分化，补充了对寒武纪海洋生态系统全貌的认识。提供生物碳泵证据——生物群中发现的多种浮游被囊动物（类似现代樽海鞘），表明寒武纪早期海洋已存在类似现代海洋的生物碳泵机制，对理解寒武纪海洋碳循环和生态系统功能演化具有重要意义。揭示跨洋扩散机制——花垣生物群与北美布尔吉斯页岩生物群共享多个分类单元（如马尔虫、头盔虫等），表明寒武纪海洋动物存在长距离跨洋扩散，暗示洋流等环境因素在生物扩散和演化中的作用，为理解寒武纪生物地理格局的形成提供了新线索。 在高考中可能考查的命题角度 5 花垣生物群生态复原图（中国） 命题角度 设问示例 区域比较与联系类 比较花垣生物群（中国）与布尔吉斯页岩生物群（加拿大）在古环境和生物组成上的异同，并推测其可能反映的古地理联系。 布尔吉斯页岩生物群原始复原图（加拿大） 在高考中可能考查的命题角度 5 命题角度 设问示例 区域比较与联系类 比较花垣生物群（中国）与布尔吉斯页岩生物群（加拿大）在古环境和生物组成上的异同，并推测其可能反映的古地理联系。 在高考中可能考查的命题角度 5 命题角度 设问示例 区域比较与联系类 比较花垣生物群（中国）与布尔吉斯页岩生物群（加拿大）在古环境和生物组成上的异同，并推测其可能反映的古地理联系。 1.古环境异同 相同点：两者均形成于寒武纪中期（约5.12亿年前），均处于海洋环境，且化石保存条件相似，均为深水陆架或斜坡环境，沉积物以细粒泥岩为主，有利于软躯体化石保存。 不同点：花垣生物群位于华南扬子地台外陆架深水区，受辛斯克灭绝事件影响较小，可能为生物避难所；布尔吉斯页岩生物群位于劳伦大陆（今北美）的浅海至深水过渡带，受灭绝事件影响更显著，浅水区域生物多样性下降明显。 在高考中可能考查的命题角度 5 命题角度 设问示例 区域比较与联系类 比较花垣生物群（中国）与布尔吉斯页岩生物群（加拿大）在古环境和生物组成上的异同，并推测其可能反映的古地理联系。 2.生物组成异同 相同点：均以节肢动物、多孔动物、刺胞动物为主，包含大量软躯体生物，如奇虾类、叶足动物、被囊动物等，且部分物种在两者中均有发现（如马尔虫、头盔虫等），表明存在跨洋生物扩散。 不同点：花垣生物群中浮游被囊动物和底栖食泥动物比例较高，内栖动物较少；布尔吉斯页岩生物群中表栖捕食动物和棘皮动物相对丰富，且布尔吉斯页岩生物群包含更多具硬壳或骨骼的物种。 在高考中可能考查的命题角度 5 命题角度 设问示例 区域比较与联系类 比较花垣生物群（中国）与布尔吉斯页岩生物群（加拿大）在古环境和生物组成上的异同，并推测其可能反映的古地理联系。 3.古地理联系推测 两者虽地理相隔遥远（华南与劳伦大陆），但生物组成相似性表明寒武纪中期全球海洋动物存在长距离跨洋扩散机制。可能通过泛大洋的洋流、生物迁徙或环境连通性实现物种传播，暗示当时全球海洋生态系统具有较高连通性，不同大陆边缘的深水环境可能形成生物避难所，促进物种保存和演化。花垣生物群与布尔吉斯页岩生物群的密切动物区系联系，为寒武纪中期全球生物地理格局研究提供了关键证据，支持了“寒武纪生物大扩散”假说。 在高考中可能考查的命题角度 5 命题角度 设问示例 理念与意义阐述类 阐述花垣生物群的发现如何填补了“寒武纪第四期顶级化石库”的空白，并对理解“生命大爆发与大灭绝关系”提供了哪些新证据。 1.填补寒武纪第四期顶级化石库空白 寒武纪第四期（约5.13亿年前）经历了显生宙首次大灭绝事件“辛斯克事件”，此前该时期缺乏能完整记录海洋动物群落面貌的顶级软躯体特异埋藏化石库。 花垣生物群发现于湖南花垣县，化石产自寒武系杷榔组，时代紧接辛斯克事件之后，属于寒武纪第四期。其化石数量丰富（超5万块）、物种多样性高（识别出153个动物物种，其中59%为新种），涵盖16个门一级动物类群，保存了软躯体生物学结构（如肠道、神经组织、呼吸器官等），填补了寒武纪第四期顶级软躯体化石库的空白，成为继澄江动物群、布尔吉斯页岩生物群之后的又一重要化石库。 在高考中可能考查的命题角度 5 命题角度 设问示例 理念与意义阐述类 阐述花垣生物群的发现如何填补了“寒武纪第四期顶级化石库”的空白，并对理解“生命大爆发与大灭绝关系”提供了哪些新证据。 2.对理解生命大爆发与大灭绝关系的新证据 浅水与深水环境差异影响：花垣生物群位于外大陆架深水环境，而同期浅水生物群（如滇东关山生物群）在辛斯克事件后物种组成变化显著，共享物种较少。这表明辛斯克事件对浅水生物群影响重大，而深水生物群受影响较小，深水环境可能成为灭绝后生命复苏和创新的“避难所”。 跨洋扩散与生态联系：花垣生物群中发现了马尔虫、头盔虫、莫里森虫等以往仅见于北美布尔吉斯页岩生物群的物种，表明寒武纪海洋动物存在长距离跨洋扩散机制，暗示全球海洋生态系统在灭绝事件前后存在紧密联系，灭绝并未完全阻断生物扩散。 生态系统的延续与转变：花垣生物群展现了复杂的食物网结构，包括顶级捕食者（如奇虾类）、滤食动物（如海绵、腕足类）和浮游被囊动物，表明尽管经历大灭绝，海洋生态系统的基本功能（如捕食、滤食、碳循环）在深水环境中得以延续，同时出现了新的生态角色和物种组合，反映了灭绝后生态系统的复苏与演化创新。 在高考中可能考查的命题角度 5 1. 构建演化叙事框架：面对重大古生物发现，可按“时代背景—发现地点与环境—化石组成与保存—科学对比—演化意义”逻辑链条进行分析。 2. 掌握关键术语：准确理解并使用“软躯体化石”、“特异埋藏”、“寒武纪第四期”、“辛斯克事件”、“扬子地块”、“斜坡相”等专业术语。 3. 注重多学科交叉：古生物学重大发现往往是地层学、沉积学、古生态学、地球化学等多学科证据共同支撑的结果，需建立综合视角。 4. 联系经典理论：将新发现置于“寒武纪生命大爆发”、“生物大灭绝与复苏”、“板块运动与古生物地理”等经典地学理论背景下思考。 复习/研习建议 6 在湖南湘西花垣县石栏镇的仁枯坡剖面，一套距今约5.12亿年的黑色页岩中，封存着一个震惊学界的古老世界——花垣生物群。这里并非典型的浅海乐园，而是扬子地块外陆架下方的深水斜坡环境，水体安静、含氧量低。 生命的精细烙印：在显微镜下，页岩中不仅保存了生物硬体，更奇迹般留下了碳质薄膜构成的软体轮廓、消化道残留物，甚至疑似神经组织等精细解剖结构。其保存质量可与享誉世界的澄江、布尔吉斯化石库媲美。 花垣生物群——深水斜坡中的“寒武纪时光胶囊” 7 花垣生物群代表性软躯体化石 花垣生物群保存软躯体生物学结构的代表性化石 花垣生物群——深水斜坡中的“寒武纪时光胶囊” 7 多样性的复苏证据：目前已鉴定出16个大门类、153个动物物种，其中超过半数（59.6%）为全新物种。以节肢动物、海绵、刺胞动物为主体的群落结构，展示了在辛斯克大灭绝事件（显生宙第一次大灭绝）后不久，海洋生物多样性在深水区已出现快速恢复和繁荣。 跨越海洋的联系：研究团队在花垣生物群中发现了与远隔重洋的加拿大布尔吉斯页岩生物群高度相似的类群，这为寒武纪时期存在跨洋生物扩散提供了强有力的新证据，暗示了当时海洋生物交流可能比预想的更为广泛。 花垣生物群——深水斜坡中的“寒武纪时光胶囊” 7 花垣生物群开腔骨动物化石图（左）和复原图 花垣生物群仿佛全球海洋生物的“移民目的地” 花垣生物群——深水斜坡中的“寒武纪时光胶囊” 7 关键转折的记录者：花垣生物群所处的寒武纪第四期，正是全球海洋生态系统从第三期模式向第四期模式转型的关键阶段。它如同一部记录在石板上的“连续剧”，首次系统揭示了大灭绝后深水生态系统的复苏图景，证明深海环境可能扮演了生命“避难所”和“复苏摇篮”的双重角色。 总之，花垣生物群的发现不仅是地质记录的一次幸运馈赠，更是人类理解生命演化史诗中承前启后关键篇章的钥匙。它告诉我们：地球的岩层深处，埋藏着破解生命历程密码的关键节点，通过严谨的科学探索与跨学科的综合研究，我们得以不断拼凑出生命亿万年演化的壮丽图景。 花垣生物群——深水斜坡中的“寒武纪时光胶囊” 7 花垣生物群生态复原图 花垣生物群——深水斜坡中的“寒武纪时光胶囊” 7 典型例题 (2024·广西卷·3分) 分布于皖南地区的上溪群地层，其岩石是砂岩受侵入岩浆高温的影响在固态下发生弱重结晶形成的，保留了原岩的部分结构。早期研究认为该地层是元古宙古老大陆的一部分；后来有地质学者在该地层中发现了寒武-奥陶纪的水母等海洋古生物化石，为认识该地层的构造演化提供了新证据。如图为地质年代示意图。据此完成下题。 1. 根据所发现的古生物化石，推测上溪群地层区 A. 属于太古宙时期形成的古老大陆 B. 由寒武纪早期板块碰撞隆升而成 C. 属于元古宙时期形成的古老大陆 D. 由古生代中晚期板块碰撞隆升而成 【D】 【解析】由材料中“早期研究认为该地层是元古宙古老大陆的一部分，后来有地质学者在该地层中发现了寒武-奥陶纪的水母等海洋古生物化石”可知，该地岩层应是寒武-奥陶纪之后形成的A、C错误；由“该地层中发现了寒武-奥陶纪的水母等海洋古生物化石”可知，该地层不仅有寒武纪的海洋生物化石，还有奥陶纪的海洋生物化石，说明该地层在寒武-奥陶纪时为海洋环境，古生代中晚期时因板块碰撞隆升而出露海面，形成陆地，B错误，D正确 31 （2024山东卷）埃尔湖（如图）是澳大利亚海拔最低的地方湖水深度较浅。某研学小组对埃尔湖流域开展了研究。 活动三：水生软体动物种类多，数量大，分布广，对水环境变化敏感。软体动物死亡后，其碳酸钙壳体保留在沉积物中成为化石，对古环境变化具有重要指示意义。为研究埃尔湖不同时期湖水盐度的变化，同学们采集了各地层中的软体动物化石。 指出如何利用采集的生物化石研究埃尔湖不同时期湖水盐度的变化。 利用地层中的软体动物化石，确定地层年代和顺序；识别不同地层中化石生物的种类，并根据其生活习性和特征，推断其生存时的湖水盐度状况，进而分析不同时期湖水盐度的变化。 32 （2023·福建卷）古生物化石、环境沉积对于研究地质变迁历史具有重要作用。其中沉积物中常含有古生物化石。距今约135万年前澳大利亚墨累-达令盆地内形成巨大古湖，古湖经由P处入海。后因气候变化，古湖萎缩，至现代形成墨累—达令河。该地气候一直呈现干湿交替的状况，甲、乙两处分别有沉积层，其中黏土层一般在淡水环境中形成，石灰岩层一般在咸水环境中形成，风成砂岩形成时气候较干旱。 33 （1）根据自然条件(岩层特点)，推测古湖干旱化和古湖干涸过程中甲处比乙处先出露的依据。(8分) （2）研究表明P处北侧附近没有海洋入侵的痕迹，现作为野外科考队，欲寻找证据证明，请从2个方面分别论证说明。(6分) （1）自下往上，由粘土层到石灰岩层的变化，说明湖水减少（变咸）（2分）；再到风砂层，说明湖水变干（由湖相沉积变成风砂相沉积）。（2分）甲地石灰岩层顶部海拔高于乙地，表明露出湖面时甲地海拨高于乙地。（或甲地石灰岩层厚度小于乙地，表明甲地先于乙地停止沉积。）（4分） 【评分标准】 （1）写出三个岩层得2分；二个岩层得1分；湖水减少或变咸得1分；湖水变干或干涸得1分。 （2）写出甲地沉积岩海拔高于乙地得2分，甲地海拔高于乙地得1分，湖水变干过程中甲先于乙出露湖面得1分。 35 （2）化石：在p点北侧附近寻找海洋生物化石，（1分）均为陆地生物化石（没有海洋生物化石、遗迹或遗骸）（1分） 古海岸线：在p点南侧（北侧）寻找古海岸线（或替代海岸线的事物，如贝壳堤等），（1分）南侧海岸线海拔低于北侧（或北侧没有海岸线）（1分） 沉积特征：在p点北侧寻找海洋沉积剖面，（1分）没有海相沉积（沉积岩层没有海水作用的痕迹）（1分） 注意没有出现“北侧”都不得分。 36 【综合题】阅读图文材料，完成下列要求。（24分） 材料一： 花垣生物群发现于湖南湘西花垣县，距今约5.12亿年（寒武纪第四期），正处于显生宙第一次生物大灭绝——辛斯克事件（约5.13亿年前）之后的关键转折期。该生物群累计采集化石超5万块，鉴定出153个动物物种，其中59%为新物种，涵盖16个动物门类，单一采坑物种多样性超过澄江动物群和布尔吉斯页岩生物群。 材料二： 花垣生物群埋藏环境复原示意图。 材料三： 研究发现，辛斯克事件对浅水和深水生态系统影响差异显著。浅水区（如澄江动物群与关山生物群）共有物种很少；而深水区（牛蹄塘生物群与花垣生物群）共享纳罗虫、原始管虫等优势物种。同时，花垣生物群中发现了远在北美布尔吉斯页岩生物群的典型分子（马尔虫、头盔虫等），为寒武纪海洋动物长距离跨洋扩散提供了证据。 （1）结合材料一和材料二，分析花垣生物群得以完好保存软躯体的主要埋藏条件。（8分） 环境缺氧：深水斜坡环境水体安静、含氧量低，抑制生物遗体腐烂分解。（2分） 快速掩埋：存在事件性快速沉积（如浊流），生物猝死后被迅速掩埋，隔绝氧气。（2分） 保存介质适宜：细颗粒泥页岩利于精细结构保存，化石以碳质膜/黏土矿物膜形式留存。（2分） 构造稳定：扬子地块外陆架深水区后期构造扰动小，地层连续完整。（2分） 材料三： 研究发现，辛斯克事件对浅水和深水生态系统影响差异显著。浅水区（如澄江动物群与关山生物群）共有物种很少；而深水区（牛蹄塘生物群与花垣生物群）共享纳罗虫、原始管虫等优势物种。同时，花垣生物群中发现了远在北美布尔吉斯页岩生物群的典型分子（马尔虫、头盔虫等），为寒武纪海洋动物长距离跨洋扩散提供了证据。 （2）从古地理环境和生物演化的角度，说明花垣生物群为何被称为大灭绝后的“深水避难所”和“演化创新源”。（8分） 深水避难所：辛斯克事件导致浅海大范围缺氧，浅水生物群遭受重创（澄江与关山生物群共有物种少）；而深水环境受影响有限，庇护了纳罗虫、原始管虫等古老类群，使其从大灭绝前延续至灭绝后。（4分） 演化创新源：深水区不仅保存古老类群，还孕育新物种（59%为新种）；大灭绝后成为新类群向全球扩散的策源地，如花垣生物群与北美布尔吉斯页岩生物群（同为深水环境）显示出紧密联系。（4分） 材料三： 研究发现，辛斯克事件对浅水和深水生态系统影响差异显著。浅水区（如澄江动物群与关山生物群）共有物种很少；而深水区（牛蹄塘生物群与花垣生物群）共享纳罗虫、原始管虫等优势物种。同时，花垣生物群中发现了远在北美布尔吉斯页岩生物群的典型分子（马尔虫、头盔虫等），为寒武纪海洋动物长距离跨洋扩散提供了证据。 （3）论述花垣生物群的发现对理解寒武纪生命演化及全球生物地理格局的地理意义。（8分） 填补空白：填补寒武纪第四期顶级软躯体化石群缺失，连接大爆发与大灭绝之间的演化链条。（2分）揭示差异响应：首次揭示大灭绝对浅水与深水生态系统的差异性影响，深化对生物危机空间规律的认识。（2分）证实跨洋扩散：发现华南与北美共有物种（马尔虫等），证实寒武纪海洋动物可通过洋流搬运幼虫实现长距离扩散，重塑早期生物地理格局认知。（2分）当代启示：为理解当今全球变化背景下生物多样性的灾难与复苏提供历史借鉴，彰显地质遗产的科学价值。（2分） $ 热点前沿——新材料·新情境·热点探究 案例（13） “生命档案的补缺”——花垣生物群发现中的古地理与演化探究 湖南花垣生物群的发现，是通过地层识别、化石挖掘与多学科交叉研究，将一个深水斜坡剖面转化为理解寒武纪生命演化关键窗口的典型案例。它深刻体现了“时空耦合”“环境控制”与“演化连续”的地质思想。在寒武纪第四期这一关键时期，发现保存完好的软躯体化石库，融合了地层学、古生物学、沉积学与古生态学等多学科智慧，展现了通过地质记录解读生命大灭绝后恢复过程的可能。 一、基本原理与研究要素 原理 核心定义 关键机制 典型技术/研究手段 匹配原理 依据特定地质时期和环境背景，寻找可能保存特殊化石的地层单元 针对寒武纪第四期缺乏软躯体化石库的空白，在扬子地块外陆架深水相（斜坡带）开展系统性搜寻 地层剖面精细测量；沉积相分析；岩石薄片鉴定；地球化学指标（如同位素）测年 保存原理 特殊埋藏条件（如缺氧、快速沉积）抑制分解，使软体组织得以矿化或形成碳质膜保存 花垣地区杷榔组第三段上部具备缺氧、静水的深水环境，且存在事件性快速沉积（如浊流），导致生物猝死并被快速掩埋 化石围岩的沉积学与地球化学分析；扫描电镜（SEM）观察微细结构；能谱分析元素组成 对比原理 通过跨区域、跨时代的化石库对比，揭示生物演化序列、古地理联系与环境事件响应 将花垣生物群与澄江、布尔吉斯等全球知名化石库在时代、组成、保存质量上进行系统对比 生物地层学对比；化石类群系统发育分析；古地理重建 系统原理 将化石群视为“古环境—古生态—古生物—埋藏事件”相互关联的系统，综合揭示生命演化规律 综合分析花垣生物群的时代（大灭绝后）、环境（深水）、组成（多样性高）之间的内在联系，解读其科学意义 古生态复原；多样性统计分析；埋藏学建模；古环境模拟 二、传统化石库 vs 花垣生物群 对比项目 传统顶级化石库 （如澄江、布尔吉斯） 花垣生物化石群 时代与背景 多集中于寒武纪第三期（如澄江）或乌溜期（如布尔吉斯），对应生命大爆发高峰期 填补空白：时代为关键的早寒武世第四期，紧随辛斯克大灭绝事件之后 古环境 澄江为浅海陆棚； 布尔吉斯为斜坡盆地 环境拓展：扬子地块外陆架深水斜坡环境，代表了不同于典型浅水化石库的生态域 科学角色 定义了寒武纪生命大爆发的基本面貌和早期多样性 承前启后：揭示大灭绝后生物复苏过程，连接大爆发与大灭绝之间的演化链条 核心启示 生命演化在适宜环境下的快速辐射 极端环境事件（大灭绝）后，深水区可能作为“避难所”并支撑了生态系统的快速恢复 三、地理（地质）原理与考点链接 原理 高考/地理考点链接 时空综合分析 地质年代判定、地层对比、古地理环境重建在生命演化研究中的基础作用 环境整体性 古气候、海平面变化、沉积环境（如缺氧事件）如何共同控制生物的生存、死亡与保存 区域认知与特殊性 分析湖南花垣地区在寒武纪时期的古地理位置（扬子地块）和环境特殊性（外陆架深水斜坡）对形成特异埋藏化石库的意义 人地关系延伸 理解地球历史重大事件（如生物大灭绝）对生命进程的影响，认识地质遗产的科学价值与保护意义 四、在相关考试中可能考查的命题角度 命题角度 设问示例 原理理解与应用类 分析花垣生物群得以完好保存软躯体的主要埋藏条件是什么 案例分析与评价类 从时代和生态角度，评价花垣生物群的发现对于理解寒武纪生命演化的关键价值 区域比较与联系类 比较花垣生物群（中国）与布尔吉斯页岩生物群（加拿大）在古环境和生物组成上的异同，并推测其可能反映的古地理联系 理念与意义阐述类 阐述花垣生物群的发现如何填补了“寒武纪第四期顶级化石库”的空白，并对理解“生命大爆发与大灭绝关系”提供了哪些新证据 五、复习/研习建议 1. 构建演化叙事框架：面对重大古生物发现，可按“时代背景—发现地点与环境—化石组成与保存—科学对比—演化意义”逻辑链条进行分析。 2. 掌握关键术语：准确理解并使用“软躯体化石”、“特异埋藏”、“寒武纪第四期”、“辛斯克事件”、“扬子地块”、“斜坡相”等专业术语。 3. 注重多学科交叉：古生物学重大发现往往是地层学、沉积学、古生态学、地球化学等多学科证据共同支撑的结果，需建立综合视角。 4. 联系经典理论：将新发现置于“寒武纪生命大爆发”、“生物大灭绝与复苏”、“板块运动与古生物地理”等经典地学理论背景下思考。 【读一读】花垣生物群——深水斜坡中的“寒武纪时光胶囊” 在湖南湘西花垣县石栏镇的仁枯坡剖面，一套距今约5.12亿年的黑色页岩中，封存着一个震惊学界的古老世界——花垣生物群。这里并非典型的浅海乐园，而是扬子地块外陆架下方的深水斜坡环境，水体安静、含氧量低。 生命的精细烙印：在显微镜下，页岩中不仅保存了生物硬体，更奇迹般留下了碳质薄膜构成的软体轮廓、消化道残留物，甚至疑似神经组织等精细解剖结构。其保存质量可与享誉世界的澄江、布尔吉斯化石库媲美。 多样性的复苏证据：目前已鉴定出16个大门类、153个动物物种，其中超过半数（59%）为全新物种。以节肢动物、海绵、刺胞动物为主体的群落结构，展示了在辛斯克大灭绝事件（显生宙第一次大灭绝）后不久，海洋生物多样性在深水区已出现快速恢复和繁荣。 跨越海洋的联系：研究团队在花垣生物群中发现了与远隔重洋的加拿大布尔吉斯页岩生物群高度相似的类群，这为寒武纪时期存在跨洋生物扩散提供了强有力的新证据，暗示了当时海洋生物交流可能比预想的更为广泛。 关键转折的记录者：花垣生物群所处的寒武纪第四期，正是全球海洋生态系统从第三期模式向第四期模式转型的关键阶段。它如同一部记录在石板上的“连续剧”，首次系统揭示了大灭绝后深水生态系统的复苏图景，证明深海环境可能扮演了生命“避难所”和“复苏摇篮”的双重角色。 总之，花垣生物群的发现不仅是地质记录的一次幸运馈赠，更是人类理解生命演化史诗中承前启后关键篇章的钥匙。它告诉我们：地球的岩层深处，埋藏着破解生命历程密码的关键节点，通过严谨的科学探索与跨学科的综合研究，我们得以不断拼凑出生命亿万年演化的壮丽图景。 2 学科网（北京）股份有限公司 $