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    辽西金羊盆地北票组孢粉组合及其时代和古气候意义

    刘淼 张渝金 孙守亮 陈井胜 李斌 杨帆 张涛 汪岩 吴振

    引用本文:
    Citation:

    辽西金羊盆地北票组孢粉组合及其时代和古气候意义

      作者简介: 刘淼(1989—), 男, 硕士, 工程师, 研究方向为地层学.
      通讯作者: 张渝金, syzhangyujin@163.com
    • 基金项目:

      中国地质调查局地质调查项目 DD20160201-05

      中国地质调查局地质调查项目 12120114055501

      中国地质调查局地质调查项目 DD20190042-04

      国家自然科学青年基金项目 41702032

      中国地质调查局地质调查项目 12120113053400

    • 中图分类号: P52;P532

    Palynological Assemblages of Beipiao Formation in Jinyang Basin of West Liaoning, and Their Age and Paleoclimatic Significances

      Corresponding author: Zhang Yujin, syzhangyujin@163.com ;
    • CLC number: P52;P532

    图(8) / 表(4)
    计量
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    出版历程
    • 收稿日期:  2019-06-21
    • 刊出日期:  2019-10-01

    辽西金羊盆地北票组孢粉组合及其时代和古气候意义

      通讯作者: 张渝金, syzhangyujin@163.com
      作者简介: 刘淼(1989—), 男, 硕士, 工程师, 研究方向为地层学
    • 中国地质调查局沈阳地质调查中心, 辽宁沈阳 110034
    基金项目:  中国地质调查局地质调查项目 DD20160201-05中国地质调查局地质调查项目 12120114055501中国地质调查局地质调查项目 DD20190042-04国家自然科学青年基金项目 41702032中国地质调查局地质调查项目 12120113053400

    摘要: 金羊盆地内的北票组是辽西地区重要的含煤及生烃潜力层,确定其时代和古气候环境对进一步研究北票组有非常重要的意义.在坤头营子地区北票组剖面中采集到20件孢粉样品进行孢粉学研究,并对侵入北票组的花岗斑岩及该组地层下部的兴隆沟组安山岩进行了锆石U-Pb同位素测年.系统的分析、鉴定和研究表明:北票组自下而上可划分为3个孢粉组合,下部以Monosulcites-Chasmatosporites-Polycingulatisporites为代表,中部以Protopinus-Paleoconiferus-Alisporites为代表,上部以Monosulcites-Protopinus-Paleoconiferus为代表.锆石U-Pb同位素测年结果分别为172.6 Ma和189 Ma.最终确定北票组的形成时代为早侏罗世中、晚期,自下而上反映了从半湿润的北亚热带气候向湿润的温带气候转变的特征.

    English Abstract

    • 金羊盆地位于辽宁省朝阳市境内,是松辽外围南部盆地群中较大的中生代盆地之一.金羊盆在地层区划上属于华北地层区燕山分区辽西小区,在构造区划上属于燕辽造山带东部.该盆地为典型的陆内盆地.盆地西北以凌源-北票断裂为界,东止于大柳河沟-新台门中凸起东缘,南止于山海关台拱.盆地南北长近200 km,东西宽约39 km,面积5 530 km(孙守亮等,2017刘淼等,2018孙求实等,2018).

      北票组是辽西地区侏罗系的主要含煤地层,并具有很好的生油前景(张坤等,2015张路锁等,2016甄甄等,2016孙守亮等,2017张涛等,2017刘淼等,2018).在地学界重视北票组生烃潜力的同时,北票组的地质时代也出现了两种不同的认识.大部分人从植物化石和孢粉的角度认为其时代为早侏罗世中晚期,区域上可与富县组、三江河组等对比(吴洪章和张心丽,1983米家榕等,1996张路锁等,2016).还有一部分人认为北票组底部为早侏罗世晚期,顶部含煤地层应放在中侏罗世早期.原因是早侏罗世中晚期不是全区域上重要的成煤期,区域上重要的成煤期多为中侏罗世早期,如:大同组、下花园组、延安组等(张建军,2006吴金满等,2009张路锁等,2009).但是由于区域上北票组地表露头较差,近些年北票组地质时代的问题都没有得到进一步的解决.沈阳地质调查中心(2017)1:5万台吉、他拉皋、七道领、十二台营子幅区域地质调查项目中发现金羊盆地内坤头营子地区出露面积较大的北票组,对该组进行了精确的地质剖面测量,并在剖面的不同层位自下而上、由老至新完成孢粉样品采集(图 1).孢粉学研究已应用于很多领域,其中一个极重要的领域就是地层的划分与地质时代的确定(马玉贞等,1995徐增连等,2017陈泰一等,2018).样品通过吉林大学古生物学与地层学研究中心孢粉实验室的认真分析鉴定,获得大量孢粉化石.本文旨在通过孢粉化石及LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测试方法,探讨金羊盆地内北票组的地质时代及其古气候变化.

      图  1  研究区地质略图及化石采样点

      Figure 1.  Sketch geological map of the research area and the fossil sampling positions

      • 位于坤头营子地区的北票组剖面露头较好且连续,底部岩性主要为褐色的复成分砾岩、不等粒砂岩等,杂基含量偏高,分选磨圆差,具有低的结构成熟度和成分成熟度.多以粒序层理和块状层理为主,显示快速搬运沉积的特点,为冲积扇相沉积.中部主要岩性为粉砂岩、粉砂质泥岩及不等粒砂岩等,岩性变化较快.沉积构造多以波状层理为主.主要为滨浅湖相沉积.顶部主要岩性为中粗粒岩屑砂岩、含砾中粒岩屑砂岩、薄层泥质粉砂岩等,均为正韵律沉积.沉积构造以平行层理为主.为辫状河三角洲相沉积.与周边地层多呈断层接触,局部可见后期花岗斑岩脉体侵入.区域上北票组底部平行不整合覆盖在兴隆沟组之上,顶部被海房沟组角度不整合接触.剖面起点坐标为:E120°36′20″,N41°37′20″,比例尺为1:2 000.具体剖面层位如下(图 2).

        图  2  金羊盆地下侏罗统北票组地层实测剖面及采样位置

        Figure 2.  Stratigraphic section and sampling location of the Lower Jurassic Beipiao Formation in Jinyang basin

        北票组(J1b)              845.69 m

        42.黄绿色-灰绿色薄层粉砂岩夹薄层中细粒岩屑长石砂岩(未见顶)    22.53 m

        41.灰绿色含砾中厚-巨厚层中粒岩屑长石砂岩              9.25 m

        40.黄绿色厚-巨厚层中粗粒岩屑长石砂岩               18.44 m

        39.黄绿色中厚层-薄层中细粒岩屑长石砂岩与薄层状泥质粉砂岩互层    8.73 m

        38.黄绿色厚-巨厚层中粗粒岩屑长石砂岩                23.30 m

        37.黑色泥岩夹黄绿色粉细砂岩                   9.67 m

        36.灰绿色粉砂质泥岩与中厚层不等粒长石岩屑砂岩互层夹煤线,含植物化石碎片,未定种属;含孢粉化石ProtopinusPaleoconiferusPseudopiceaPiceitesPseudopinusAlisporitesPiceaepollenitesPinuspollenitesMonosulcitesChasmatosporitesClassopollisQuadraeculina等        91.82 m

        35.灰绿色粉砂质泥岩与砂岩互层 6.77 m

        34.灰绿色粉砂质泥岩与薄层不等粒长石砂岩互层           11.60 m

        33.黑色泥岩和粉砂质泥岩互层             11.60 m

        32.深灰色泥岩夹灰色不等粒含炭质碎块砂岩扁豆体    4.83 m

        31.灰色泥岩夹灰色薄层粉砂岩泥岩及灰色中层砂岩    50.88 m

        30.灰褐色粉砂质泥岩夹中厚层不等粒长石岩屑砂岩    49.03 m

        29.黑色泥岩夹灰黑色粉砂质泥岩,含孢粉化石AlisporitesPinuspollenitesPodocarpiditesPiceitesPseudopicea ProtopinusPaleoconiferusChasmatosporitesCyclogranisporites等         8.09 m

        28.灰色粉砂质泥岩夹黄褐色粉砂质泥岩              14.39 m

        27.灰色中厚层不等粒岩屑长石砂岩与灰黑色含炭粉砂质泥岩互层    5.53 m

        26.灰色薄层状不等粒长石岩屑砂岩与灰黑色薄-微薄层泥岩互层   2.37 m

        25.灰黑色粉砂质泥岩及泥岩夹薄层状不等粒长石岩屑砂岩          1.58 m

        24.灰黑-黑色泥岩        0.79 m

        23.黄灰色厚层状细砾复成分砾岩与黄黑-灰黑色中厚层不等粒长石岩屑砂岩与中厚-极薄层状泥岩互层    6.48 m

        22.灰-灰绿色薄层状粉砂岩与粉砂质泥岩互层 5.67 m

        21.灰黑色钙质泥岩夹钙质胶结粉砂岩        1.62 m

        20.黄灰色薄层状粉砂质泥岩与灰色微薄层状泥岩互层,含孢粉化石AlisporitesPodocarpiditesPiceaepollenitesPiceitesPseudopiceaPseudopinusProtopinusPaleoconiferus等       13.61 m

        19.黄灰色巨厚层细砾-中细砾砾岩与中厚-厚层状岩屑长石中粗粒砂岩互层夹灰绿色薄层状中细粒长石岩屑砂岩与粉砂质泥岩互层 11.46 m

        18.灰色-深灰色薄层粉砂质泥岩夹细纹层状细砂岩及泥岩      11.40 m

        17.黄灰色厚层状含砾不等粒岩屑长石砂岩与中厚-厚层中粗粒岩屑长石砂岩互层    11.84 m

        16.灰色-黑色粉砂质泥岩夹薄层粉细砂岩       4.97 m

        15.黄灰色细砾厚层状复成分砾岩     0.99 m

        14.黄灰色中-厚层状中粗粒岩屑长石砂岩      4.47 m

        13.黄灰色中砾厚层状复成分砾岩    2.32 m

        12.浅灰黄色中厚层状不等粒长石岩屑砂岩及含砾不等粒长石岩屑砂岩夹含炭质碎块砂岩 3.87 m

        11.黄灰色薄-中厚层钙质胶结长石岩屑砂岩与灰色-黄灰色粉砂质泥岩及微薄层泥岩互层    51.08 m

        10.灰黑-黑色泥岩偶夹灰色钙铁质胶结粉细砂岩透镜体     7.74 m

        9.灰色-绿灰色粉砂岩与粉砂质泥岩互层     33.16 m

        8.深灰色夹黑色泥岩偶夹黄色粉砂质泥岩     24.63 m

        7.黄灰色粉砂质泥岩夹薄层粉砂岩       15.58 m

        6.深灰色粉砂质泥岩夹黑色泥岩偶夹浅灰色粉细砂岩,含孢粉化石CyclogranisporitesPolycingulatisporitesMonosulcitesCycadopitesAlisporitesPodocarpiditesPseudopiceaChasmatosporites等         27.88 m

        5.灰色粉砂质泥岩夹薄层粉砂岩         4.10 m

        4.黄绿色-绿灰色薄层状粉细砂岩夹粉砂岩    5.51 m

        3.黄绿色薄层状岩屑粉细砂岩及粉砂岩     75.42 m

        2.褐黄色复成分砾岩夹含砾不等粒厚层状长石岩屑杂砂岩    10.70 m

        1.褐黄色复成分砾岩             159.99 m

        ============= 断   层 ============

        雾迷山组(Jxw)灰色团块花纹状厚层灰岩

      • 孢粉样品分别采自剖面第6层的粉砂质泥岩(编号为4-1、4-2、4-3、4-4、4-5),第20层的灰黑色泥岩(编号为3-1、3-2、3-3、3-4、3-5),第29层的黑色泥岩(编号2-1、2-2、2-3、2-4、2-5),第36层灰绿色粉砂质泥岩(编号1-1、1-2、1-3、1-4、1-5).共采集了20件孢粉样品,北票组孢粉化石均为蕨类植物孢子和裸子植物花粉,其中蕨类植物孢子345粒,裸子植物花粉1 998粒,共计45属70种(附表 1).

        总体上看,北票组孢粉由蕨类植物孢子和裸子植物花粉组成,未见被子植物花粉.以裸子植物花粉占优势,占孢粉总数的84.73%,蕨类植物的孢子约占15.27%.裸子植物花粉中,以古老松柏类双气囊花粉为主.气囊与本体分化不完善的花粉中Protopinus最多,占孢粉总数的14.78%.其次Paleoconiferus(12.78%)、Piceites(5.61%)、Pseudopicea(8.23%)、Klausipollenites(1.25%)、Pseudopinus(3.65%)等有一定数量出现;气囊与本体分化完善的以Alisporites为主,占孢粉总数的9.89%,Piceaepollenites(5.48%)、Pinuspollenites(3.16%)、Podocarpidites(3.86%)也有一定数量分布,局部还可见少量的CedripitesPlatysaccus.单沟类的MonosulcitesChasmatosporites也有一定含量,Cycadopites在下部层位大量出现.偶见三叠纪具肋双气囊花粉,如Taeniaesporites.蕨类植物孢子中,以时间跨度较大的Cyclogranisporites为主,占孢粉总数的11.71%.PolycingulatisporitesBaculatisporitesBiretisporitesGranulatisporites等少量或零星出现.还有一些含量不高但具地质意义的花粉类型,如:QuadraeculinaProtopodocarpusProtoconiferusClassopollisLeiotriletesGranulatisporitesUndulatisporites等.通过分析剖面上不同层位出现的孢粉类型及百分比含量的变化,笔者将北票组自下而上划分为3个孢粉组合带(附表 1).各个孢粉组合带的特征描述如下.

      • 组合Ⅰ样品采集于北票组底部剖面第6层,采样层位岩性为深灰色粉砂质泥岩及灰黑色泥岩,样品编号为4-1、4-2、4-3、4-4、4-5.该孢粉组合特征为:(1)裸子植物花粉占优势,平均含量为55.54%;蕨类植物孢子稍少,平均含量为44.46%;(2)裸子植物花粉以单沟类的Monosulcites最为丰富,平均占17.28%;ChasmatosporitesAlisporitesCycadopites次之,平均含量分别为7.38%、5.03%及4.86%.此外还有数量可观的古老松柏类双气囊花粉,如PodocarpiditesPiceaepollenitesPiceitesPseudopiceaPaleoconiferusAraucariacites等.见少量三叠纪的孑遗花粉,如Taeniaesporites;(3)蕨类植物孢子以Cyclogranisporites最为丰富,平均含量占32.05%;其次是Polycingulatisporites也以较高的含量出现,平均含量为6.21%(图 3).

        图  3  北票组孢粉组合Ⅰ的主要分子

        Figure 3.  Main elements of the sporopollen assemblageⅠfrom the Beipiao Formation

      • 组合Ⅱ样品采集于剖面第20和29层,采样层位岩性为黄灰色粉砂质泥岩及灰色泥岩,样品编号为2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、3-1、3-2、3-3、3-4、3-5.该孢粉组合特征为:(1)裸子植物花粉占绝对优势,平均含量为94.93%;蕨类植物孢子数量和种类均较少,平均含量为5.07%;(2)裸子植物花粉以古老松柏粉为主,其中气囊与本体分化不完善的以ProtopinusPaleoconiferus最多,分别占17.93%和14.32%;此外PseudopiceaPiceitesPseudopinus等含量也较高,分别为10.22%、5.91%、4.86%;气囊与本体分化完善的以Alisporites为主,平均含量占12.79%;PiceaepollenitesPodocarpiditesPinuspollenites也有较高的含量,分别为6.05%、4.73%、3.96%;单沟类植物花粉Chasmatosporites也有一定含量 ,平均含量为4.31%;可见少量孢粉组合Ⅰ的特征花粉Monosulcites及一定量无口器类的Psophosphaera出现;(3)蕨类植物孢子主要为时代跨度较大的Cyclogranisporites,其他孢子零星出现(图 4图 5).

        图  4  北票组孢粉组合Ⅱ的主要分子

        Figure 4.  Main elements of the sporopollen assemblageⅡfrom the Beipiao Formation

        图  5  北票组孢粉组合Ⅱ的主要分子

        Figure 5.  Main elements of the sporopollen assemblageⅡfrom the Beipiao Formation

      • 组合Ⅲ样品采集于剖面第36层,采样层位岩性为灰绿色粉砂质泥岩及黑色泥岩,样品编号为1-2、1-3、1-4、1-5.该孢粉组合特征为:(1)蕨类植物孢子几乎没有,只可见7粒Cyclogranisporites.其余均为裸子植物花粉.平均含量占97.76%.(2)裸子植物花粉与组合Ⅱ的分子组成基本一致,只是各分子的含量有所减少.主要还是由古老松柏粉和单沟类花粉组成,古老松柏类花粉还是以气囊与本体分化不完善的ProtopinusPaleoconiferus为主,含量分别为13.14%和22.76%,其余还有PseudopiceaPiceitesPseudopinus等均有一定量的分布;气囊与本体分化完善的花粉主要为AlisporitesPiceaepollenitesPinuspollenites,平均含量分别为7.05%、7.05%、3.21%;单沟类植物花粉主要以Monosulcites为主,平均含量为12.82%,其次为Chasmatosporites,平均含量为6.09%.其他还可见少量ClassopollisQuadraeculina等具有地质意义的花粉(图 6).

        图  6  北票组孢粉组合Ⅲ的主要分子

        Figure 6.  Main elements of the sporopollen assemblage Ⅲ from the Beipiao Formation

      • 坤头营子剖面的北票组下部孢粉组合Ⅰ(Monosulcites-Chasmatosporites-Polycingulatisporites)中蕨类植物孢子以CyclogranisporitesPolycingulatisporites为主.其中Cyclogranisporites的延续时代较长,古生代-中生代均有分布,对时代确定没有指示意义.Polycingulatisporites常见于新疆早侏罗世的八道湾组(孙峰,1989黄嫔,2006张渝金等,2018),是早侏罗世早期的重要组成部分.Dictyophyllidites在晚三叠世的组合中含量较高,到早侏罗世含量较少或消失(刘兆生,1998),Asseretospora属是Schuurman(1977)卢森堡南部和德国东北部晚瑞替期地层时建立的,在澳大利亚等地将其分布时限定为中三叠世-早侏罗世(Schuurman,1977).当前组合中含有少量的DictyophylliditesAsseretospora,显示其时代为早侏罗世的性质.裸子植物花粉主要以单沟类花粉为主,还有种类较多古老松柏类双气囊花粉出现.Monosulcites是二连盆地早侏罗世阿其图组中下部的重要组成分子(陶明华等,2013),Cycadopites在早侏罗世的富县组和永定庄组等都有一定量的分布,具有中侏罗世含量增多的特点(张锡麒和王明镇,1990).Chasmatosporites是早侏罗世的常见分子,在欧洲的瑞典、荷兰、北海盆地早侏罗世地层中均大量分布(雷作淇,1986),在我国的南方及陕北地区更为发育,辽西地区仅在晚三叠世羊草沟组中少量分布,在中侏罗世少有报道(吴洪章和张心丽,1983孙立新等,2017).特别值得注意的是本组合中还可见少量的三叠纪孑遗分子Taeniaesporites.存在三叠纪孑遗分子是我国早侏罗世地层的重要标志之一,在中侏罗世不会出现二叠纪或三叠纪的孑遗分子(刘洪福和车自成,1998).通过本组合的孢粉特征可与甘肃崇信富县组下部(杜宝安等,1982)、新疆奇石北山煤田的八道湾组上部(黄嫔,2006)进行对比.本组合划分到早侏罗世中期比较合适.

        北票组的中上部孢粉组合具有相似的分子组成,只是组合中各分子的含量有所差异,但其代表的地质时代应该是相近的.组合Ⅱ(Protopinus-Paleoconiferus-Alisporites)和组合Ⅲ(Monosulcites-Protopinus-Paleoconiferus)的蕨类植物孢子均是以Cyclogranisporites为主,由于其时代跨度较大,不具有确定时代的指示意义.两个组合中的裸子植物花粉均以松柏类两气囊花粉为主.这也是国内大多数早侏罗世地层孢粉组合的重要特征之一(黄嫔,1993刘洪福,1994张满郎等,2001刘春雷等,2013孙立新等,2017).裸子花粉的这一特征在瓦赫拉梅也夫划分的西伯利亚古植物区的早侏罗世孢粉组合中颇为常见,与西伯利亚地区的早侏罗世晚期组合比较接近(吴洪章和张心丽,1983).单沟类花粉基本继承了组合Ⅰ的花粉类型,只是个别分子含量有所下降,但是Chasmatosporites在各个组合中均具有较高的含量.两个组合中均未见一些中侏罗世的特征分子,如:CyathiditesCallialasporitesCerebropollenitesConcavissimisporites等.根据上述孢粉化石的论据,发现北票组中上部孢粉组合可与柴达木盆地大煤沟组二段(阎存凤等,2006)、吐哈盆地台北凹陷三工河组(李强等,2009)进行对比.其时代应该划分到早侏罗世晚期为宜.

        金羊盆地内北票组孢粉化石整体呈现蕨类植物孢子逐渐减少最后接近消失、裸子植物花粉种类及含量增多的趋势.下部孢粉组合裸子植物花粉略占优势,主要以单沟类花粉为主,可见少量三叠纪孑遗分子.中上部孢粉组合以裸子植物花粉为主,蕨类植物孢子含量少且成分单一.以古老松柏类双气囊花粉为主,还含有丰富的单沟类花粉,未见中侏罗世的特征孢粉.金羊盆地北票组孢粉具有与喀左盆地内北票组孢粉相似的特征(蒲荣干和吴洪章,1985).通过以上北票组孢粉特征,可判断金羊盆地内北票组的形成时代应为早侏罗世中、晚期.

      • 在本次工作中还发现区域上北票组被花岗斑岩侵入,花岗斑岩是以岩株的形式产出(图 7).在坤头营子南侧公路边采集侵入北票组的花岗斑岩样品1件进行LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测试.在代表锆石的阴极发光图像上可以看出花岗斑岩锆石粒径处于80~200 μm,呈长柱状,最大长宽比为3:1,发育有核边结构,生长环带清晰.锆石的Th/U比值比较高,分布在1.00~2.61之间, > 0.4(Hoskin and Ireland, 2000Belousova et al., 2002),这些特征指示锆石为典型的岩浆锆石,为岩浆同期结晶产物.

        图  7  中侏罗世花岗斑岩侵入北票组及花岗斑岩镜下特征

        Figure 7.  Microphotographs under single polarizer of Middle Jurassic granite porphyry in the Beipiao Formation

        该样品共进行了24个锆石颗粒的测定,测试结果位于谐和线上及其附近,数据变化范围小,数据点成群分布,表明这些锆石颗粒在形成后的U-Pb同位素体系是封闭的,基本没有U或Pb同位素的丢失或加入,具有很好的谐和度(图 8),指示这些锆石为同一期岩浆事件形成的.这些锆石的年龄代表了岩石的形成年龄.206Pb/238U加权平均年龄为172.6±1.3 Ma,MSDW=1.13,代表了样品岩浆结晶年龄.所以确定花岗斑岩侵入年龄为中侏罗世早期.

        图  8  花岗斑岩锆石U-Pb年龄谐和图(a)及阴极发光图像(b)

        Figure 8.  Zircon U-Pb concordia diagrams (a) and CL images (b) for granitic porphyry

        区域上北票组平行不整合压盖于兴隆沟组之上,在兴隆沟东山采集兴隆沟组安山岩样品1件进行LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测试,得到的结果为189 Ma(未发表).结合侵入北票组的花岗斑岩年龄可得出北票组的时代应该在172.6~189 Ma之间.根据2018年最新国际地层表(Cohen et al., 2013),将北票组的形成时代划分到早侏罗世中、晚期为宜.

      • 前人对金羊盆地内北票组孢粉的古气候研究比较薄弱,大部分人对北票组孢粉的古气候研究多集中于喀左盆地(陶明华等,2013邓胜徽等,2017).本次在金羊盆地坤头营子地区进行系统的剖面测量,并采集了大量孢粉样品,样品通过分析获得了丰富的孢粉化石、保存完好、特征清晰、样品层位准确,这为探讨金羊盆地内北票组的古气候变化提供了十分难得的资料.高瑞琪等参照现生植物生态环境特征对地质时期的孢粉母体植物的生态环境进行了系统研究(高瑞琪等,1999),本文参照其研究成果,对金羊盆地坤头营子地区北票组全部孢子和花粉按照属级单位,将其母体植物生态进行归纳如下(表 1),植被类型划为针叶林、阔叶林(常绿和落叶)、灌木林和草本等大类;气候带归为热带、亚热带、温带、热带-亚热带及热带-温带等类型;干湿度分为旱生、中生、湿生、水生等类型.本次工作结合孢粉指示的母体植物生态学特征,可以定量获得北票组从上至下3个组合带沉积时期的植物类型(表 2)、干湿度带类型(表 3)和气温带类型(表 4)的纵向演替特征.

        孢粉名称 植被类型 气候类型 干湿度类型
        蕨类植物孢子
        Cyclogranisporites 灌木 热带-温带 湿生
        Klukisporites 灌木 热带 湿生
        Biretisporites 草本 沼生
        Toroisporis 草本 热带-亚热带 湿生
        Leiotriletes 草本 热带-亚热带 湿生
        Neoraistrickia 草本 热带-温带 中生
        Gleicheniidites 草木 热带-亚热带 湿生
        Baculatisporites 灌木 热带-温带 湿生
        Dictyophyllidites 灌木 热带-亚热带 湿生
        Todisporites 草本 热带-亚热带 湿生
        Polycingulatisporites 草本 热带-亚热带 旱生
        孢子亲缘关系不明
        Granulatisporites
        Undulatisporites
        Verrucosisporites
        Retusotriletes
        Lunzisporites
        裸子植物花粉
        Alisporites 针叶 温带 中生
        Abietineaepollenites 针叶 热带-温带 中生
        Pinuspollenites 针叶 热带-温带 中生
        Podocarpidites 针叶 热带 湿生
        Platysaccus 针叶 热带 湿生
        Piceaepollenites 针叶 热带-亚热带 湿生
        Pseudopicea 针叶 热带-亚热带 湿生
        Pityosporites 针叶 热带-温带 中生
        Pseudopinus 针叶 热带-温带 中生
        Pseudowalchia 针叶 温带 湿生
        Protopinus 针叶 温带 中生
        Protoconiferus 针叶 温带 中生
        Paleoconiferus 针叶 温带 湿生
        Quadraeculina 针叶 温带 中生
        Piceites 针叶 热带-亚热 中生
        Perinopollenites 针叶 温带 中生
        Perinopollenites 针叶 温带 中生
        Cedripites 针叶 亚热 中生
        Psophosphaera 针叶 热带-温带 中生
        Protopodocarpus 针叶 温带 中生
        Cycadopites 阔叶 热带-温带 中生
        Monosulcites 落叶阔叶 热带-亚热带 中生
        Classopollis 针叶 热带-亚热带 旱生
        Chasmatosporites 阔叶 热带-亚热带 中生
        花粉亲缘关系不明
        Klausipollenites
        Araucariacites
        Taeniaesporites

        表 1  北票组孢粉母体植物生态

        Table 1.  Ecology table of sporopollen parent plant from the Beipiao Formation

        孢粉组合 反映各植被类型的孢粉含量(%) 植被类型
        针叶 常绿阔叶 落叶阔叶 灌木 草木 其他
        组合Ⅰ 23.99 4.87 24.98 36.25 1.23 8.68 灌木、针阔叶混交林
        组合Ⅱ 85.89 0.07 5.00 4.31 3.43 1.30 针叶林
        组合Ⅲ 75.32 0 18.91 2.24 0.68 2.84 针叶林

        表 2  金羊盆地北票组植被类型

        Table 2.  Vegetation reconstruction for Beipiao Formation, Jinyang basin

        孢粉组合 反映各干湿类型的孢粉含量(%) 干湿度类型
        旱生 中生 湿生 沼生 水生 其他
        组合Ⅰ 0.34 33.72 17.79 38.25 0 6.45 半湿润
        组合Ⅱ 0 12.23 78.66 4.31 0.46 4.34 湿润
        组合Ⅲ 0.32 23.08 70.83 2.24 0 3.53 湿润

        表 3  金羊盆地北票组干湿度类型

        Table 3.  Humidity reconstruction for Beipiao Formation, Jinyang basin

        孢粉组合 反映各气温带类型的孢粉含量(%) 气温带类型
        热带 热带-亚热带 亚热带 热带-温带 温带 其他
        组合Ⅰ 7.72 25.00 38.25 4.19 15.44 9.40 北亚热带
        组合Ⅱ 4.73 5.01 4.31 7.19 73.94 4.82 温带
        组合Ⅲ 1.28 19.23 2.24 4.17 69.55 3.53 温带

        表 4  金羊盆地北票组气温带类型

        Table 4.  Temperature zone reconstruction for Beipiao Formation, Jinyang basin

        北票组底部(组合Ⅰ)沉积时期母体植物属于针叶树的孢粉类型占23.99%,常绿阔叶树的孢粉类型占4.87%,落叶阔叶树的孢粉类型占24.98%,灌木类的孢粉占36.25%,草木类的孢粉占1.23%,通过以上各类植被的孢粉含量可分析当时的植被类型属于灌木、针阔叶混交林.植被中中生和沼生类型的孢粉占绝对优势,分别占33.72%和38.25%,湿生类型的孢粉也占一定比例为17.79%,少量旱生类型孢粉占0.34%,未见水生类型的孢粉,说明当时的干湿度类型属于半湿润型.植被中代表亚热带类型的孢粉占主导地位,含量为38.25%,其次是热带-亚热带类型的孢粉占25%,温带类型的孢粉占15.44%,热带和热带-温带类型的孢粉含量很低,分别占7.72%和4.19%,说明当时的气温相当于现今的北亚热带.因此可判断北票组底部沉积时期植被主要由灌木和针阔叶混合林构成,属于半湿润的北亚热带气候.

        北票组中部(组合Ⅱ)沉积时期母体植物属于针叶树的孢粉类型占绝对优势,为85.89%,常绿阔叶树的孢粉类型占0.07%,落叶阔叶树的孢粉类型占5.00%,灌木类的孢粉占4.31%,草木类的孢粉占3.43%,通过以上各类植被的孢粉含量可分析当时的植被类型属于典型的针叶林.植被中湿生类型的孢粉较组合Ⅰ时期明显增加,并占绝对优势,含量为78.66%;中生类型的孢粉有所下降,含量为12.23%;沼生类型的孢粉大幅度下降,含量降为4.31%.出现了少量水生类型的孢粉,含量为0.46%,未见旱生类型的孢粉.说明当时的干湿度类型为湿润型.植被中温带类型的孢粉占绝对优势,含量为73.94%,热带-亚热带和亚热带类型的孢粉都较组合Ⅰ时期出现明显的下降,含量分别为5.01%和4.31%.热带-温带类型的孢粉有所提升,含量为7.19%,热带类型的孢粉含量为4.73%,推测沉积时期的气温相当于现今的温带.因此北票组中部沉积时期植被主要由针叶林构成,属于湿润的温带气候.

        北票组上部(组合Ⅲ)沉积时期母体植物属于针叶树的孢粉类型的百分比含量较组合Ⅱ时期有所降低,但仍占有绝对优势,含量为75.32%,反映落叶阔叶植物的孢粉类型有所增加,含量为18.91%,灌木类的孢粉占2.24%,草木类的孢粉占0.68%,未见反映常绿阔叶植物的孢粉类型,虽然与组合Ⅱ时期的植被类型有所差异,但还是反映出当时的植被类型为针叶林.植被中湿生类型的孢粉较组合Ⅱ时期减少,但仍占优势地位,含量为70.83%,中生类型的孢粉含量增加,含量为23.08%;旱生及沼生类型的孢粉含量仍较低,含量分别为2.24%和0.32%,未见水生类型的孢粉,说明当时仍以湿润型干湿度类型占主导地位.植被中温带类型的孢粉较组合Ⅱ有所下降,但仍属于优势类型,含量为69.55%,热带-亚热带类型的孢粉较组合Ⅱ提升与组合Ⅰ相近,含量为19.23%,热带-温带类型的孢粉占4.17%,亚热带类型的孢粉占2.24%,热带类型的孢粉占1.28%.尽管温带类型的孢粉及热带-亚热带类型的孢粉较组合Ⅱ时期有所增减,但当时的气温仍在相当于现今的温带范围之内.因此推测北票组上部沉积时期植被主要由针叶林构成,属于湿润的温带气候,与北票组中部的植被组成及气候环境相近.

        综上所述,金羊盆地北票组孢粉植物群由上至下呈现针叶林逐渐增多、灌木丛逐渐减少的特点,北票组孢粉植物群下部(孢粉组合)以灌木、针阔叶混交林为主,中上部则以针叶林为主.现生松柏和云杉等其生长环境比较广,可生长在寒带、温带甚至热带,但大部分生长在山地环境,而灌木丛多生长于山坡环境,该孢粉植物群上、中、下孢粉组合中均含有一定量的针叶林和灌木丛,推测该时期存在低矮的山地环境.通过孢粉指示的母体植物生态学特征的定量分析,孢粉植物群下部以半湿润的亚热带气候环境为主,中上部属于湿润的温带气候环境,整体呈现出由半湿润到湿润的亚热带-温带的气候特点.这与中国东北部早侏罗世早期-中侏罗世早期湿润凉爽的气候相吻合(陶明华等,2013),这一气候会发育大量暗色泥质岩,是生成油气的主要层位.因而关于北票组的生油潜力还有待进一步研究.

      • (1)金羊盆地内北票组孢粉化石自下而上可划分为3个孢粉组合,下部孢粉组合以Monosulcites-Chasmatosporites-Polycingulatisporites为代表,中部孢粉组合以Protopinus-Paleoconiferus-Alisporites为代表,上部孢粉组合以Monosulcites-Protopinus-Paleoconiferus为代表.

        (2)通过对北票组的孢粉特征、侵入北票组的花岗斑岩及下部层位兴隆沟组安山岩的锆石U-Pb同位素年龄进行综合分析,得出北票组的形成时代为早侏罗世中、晚期.

        (3)通过北票组不同孢粉组合带沉积时期的植物类型、干湿度带类型和气温带类型的特征变化得出:北票组形成时期区域的气候是由半湿润的北亚热带气候向湿润的温带气候转变.

    参考文献 (72)

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