始新世全球古气候变化一直是一个热点话题，该期间，由早始新世的气候最适宜期（EECO），到中始新世气候最佳期（MECO），再到中/晚始新世气候变冷事件（MLEC），最后到始新世/渐新世之交的Oil-l事件（Zachos et al.，2001；苗运法等，2008），地球气候系统一直发生着显著的变化.这些事件与我国当时的古气候的变化有着密切的联系.抚顺盆地是中国东北地区新生代盆地中地层发育较全的盆地，尤其以始新统最为突出，记录了该时期健全的地质信息.对抚顺盆地始新世古气候的研究，不仅能恢复该时期东北地区的古气候，也能对全球古气候变化的研究提供重要的背景信息.

植被能随气候及生长地区的纬度、高度变化而发生快速的更替和迁移，所以植物历来有自动“温度计”之称（王伟铭和张大华，1990），对环境变化的研究有着重要的意义.已有前人鉴定地层中孢粉种类，确定孢粉组合，再利用孢粉组合来恢复其母体植物群（王晓梅等，2005）.故研究地层中的孢粉组合是恢复古气候的有效手段.

目前，前人从各方面对抚顺盆地的孢粉做了大量工作.早期洪友崇等（1974）对抚顺盆地煤田地层的生物群做了综述性研究，对地层进行了划分和地质时代的确定；宋之琛和曹流（1976）对抚顺盆地早第三纪下部玄武岩凝灰岩夹B组煤层中孢粉组合进行了研究，确定其年代为古新世；曲淑琴（1993）对抚顺盆地耿家街组孢粉组合年代进行了研究，确定其地质年代为始新世中晚期，并确定了其植被类型和古气候特征；车启鹏等（1994）对抚顺盆地西露天组孢粉年代进行了研究，并确定其年代为中晚始新世；史冀忠等（2008）对抚顺盆地孢粉组合及古气候进行了定量研究.然而前人的研究大多针对某一方面进行研究，缺乏综合性研究或新方法的使用，在各地质单元的地质年代的确定也有着或多或少的差别.而史冀忠等（2008）虽然对孢粉组合进行了定量分析，重建了抚顺盆地的古气候，但其仅将抚顺盆地孢粉作为一个组合来研究，在精度上略显不足，此外，还缺少对耿家街组的研究.本文通过对抚顺盆地计军屯组、西露天组、耿家街组的孢粉组合进行了精确划分，确定其地质年代，并通过传统分析手段和定量法——共存分析法（the co-existence approach）定量化的建立研究区的古气候参数值，进而恢复该地区的古环境.并通过对比不同纬度气候参数来探讨该时期全国古气候特点以及全球温度变化在东北地区的响应.

1.   地质背景

抚顺盆地位于辽宁省抚顺市南部，盆地南部为连绵起伏的丘陵地带，北部为浑河，东部为东洲河，西部为古城子河，东西长为19 km，南北宽为4 km，总面积为76 km²（图 1）.地处郯庐断裂带北延分支-敦密断裂带西端，是我国重要的煤炭和油页岩工业基地.

图  1  抚顺盆地地质简图

Fig.  1.  Geological sketch of Fushun basin

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东露天剖面位于抚顺市东部约5 km的东露天煤矿矿坑内，自下而上分别为：土城子组、计军屯组、西露天组、耿家街组，其中古城子组仅出露少量煤层，未计入厚度统计.计军屯组（0~87.7 m），主要岩性为深灰色、灰褐色炭质页岩，夹少量油页岩和泥岩；西露天组（87.7~168.3 m），其下部为灰绿色泥岩夹少量浅灰白色泥灰岩条带的岩石组合，上部为灰绿色泥岩夹青灰色、棕色页岩的岩石组合.岩石中常见有腹足类、双壳类以及介形类化石.该组以出露灰绿色岩系为主要特征.耿家街组（168.3~215.3 m未见顶），主要岩性为黑色泥岩和黑色页岩的岩石组合，页岩中常见有植物化石碎屑.

2.   孢粉组合

抚顺始新世计军屯组、西露天组和耿家街组地层孢粉样品共分析16块，共发现并鉴定出植物孢粉67个属（图 2）.其中，裸子植物花粉有13属，被子（木本）植物花粉有28种，被子（草本）植物花粉有20属，蕨类植物孢子有6属.此外还见有藻类植物有1属：盘星藻（Pediastrum）.

图  2  抚顺盆地东露天剖面中-晚始新世部分典型孢粉

1.Rutaceoipollis; 2.Abietineaepollenites; 3.Tiliaepollenites; 4.Deltoidospora; 5.Ostryoipollenites; 6.Juglanspollenites; 7.Betulaceoipollenites; 8.Polypodiaceaesporites; 9.Taxodiaceaepollenites; 10. Labitricolpites; 11.Pinuspollenites; 12.Abiespollenites; 13.Carpinipites; 14.Ulmipollenites; 15.Tricolporopollenites; 16.Laricoidites; 17.Cupuliferoipollenites; 18.Momipites; 19.Quercoidites; 20.Piceapollis（图中比例尺=20 μm）

Fig.  2.  Major representatives of spore and pollen of Donglutian section in Fushun basin through the Mid-Late Eocene

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根据镜下孢粉鉴定统计分析结果，按照植物的生态类型特征进行归纳整理，选取主要和典型代表性38个植物孢粉种类以及5个综合指标（裸子植物、被子植物（木本）、被子植物（草本）、蕨类植物和孢粉总浓度）以及盘星藻等，运用孢粉专业作图软件（Tilia）作出孢粉百分比含量图式，并根据有序聚类分析（Coniss）结果，将16个孢粉样品划分为5个孢粉组合（图 3），各孢粉组合特征所反映的植被类型分述如下：

图  3  抚顺盆地东露天剖面中-晚始新世重要孢粉垂向分布

裸子植物:(1)Pinuspollenites;(2) Abietineaepollenites; (3) Podocarpidites;(4) Piceapollis;(5) Abiespollenites;(6) Keteleeris; (7) Taxodiaceaepollenites (8) Inaperturopollenites;(9) Ephedripites;被子植物:(木本)(10)Betulaceoipollenites; (11)Carpinipiter; (12)Ostryoipollenites;(13)Triporopollenites (14)Alnipollenites; (15) Juglanspollenites;(16) Momipites;(17)Caryapollenites;(18) Tiliaepollenites;(19)Ulmipollenites;(20) Quercoidites;(21) Cupuliferoipollenites;(22)Elaeangnacites;(23) Pokrovskaja;(24) Eaphorbiacties;(25) Rutaceoipollis;被子植物(草本):(26) Graminidites; (27)Artemisiaepollenites;(28) Chenopodipollis;(29)Labitricolpites;(30) Persicarioipollis; (31) Liliipollis;(32) Tricolpopollenites; (33) Tricolpites; (34) Tricolporopollenites; 蔗类植物:(35) Deltoidopora; (36)Polypodiaceaesporites;(37) Lygodiumsporites; (38)Toroisporis

Fig.  3.  Vertical distribution of major representatives of spore and pollen of Donglutian section in Fushun basin through the Mid-Late Eocene

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2.1   组合Ⅰ：Quercoidites-Tricolpopollenites-Betulaceoipollenites组合

孢粉组合Ⅰ位于第1层至第9层底部（0~90.7 m），其中前8层属于计军屯组，第9层属于西露天组底部.该组合孢粉较丰富，以被子植物（木本）（54.9%~66.9%，平均值为59.7%）和被子植物（草本）（12.2%~31.2%，平均值为20.5%）占绝对优势，其次为裸子植物（11.4%~31.7%，平均值为19.5%），蕨类植物较少.裸子植物花粉中各属含量均不高，其中以Piceapollis（1.6%~11.6%，平均值为5.4%），Pinuspollenites（2.3%~8.5%，平均值为4.3%），Taxodiaceaepollenites（0.6%~13.2%，平均值为3.4%）占前三；被子植物花粉（木本）中Quercoidites（19.5%~43.4%，平均值为30.8%）占绝对优势，Betulaceoipollenites（4.3%~11.0%，平均值为7.2%）次之，但优势不大，其余花粉含量较少，且较为均一；被子植物花粉（草本）主要有：Tricolpopollenites（6.1%~20.3%，平均值为12.7%），Labitricolpites（2.9%~8.1%，平均值为4.4%）Tricolporopollenites（0.0%~5.8%，平均值为2.2%），Tricolpites（0.0%~2.2%，平均值为0.5%）.该组合中被子植物（草本）所占比例大，裸子植物较少，且Quercoidites占有绝对优势等特征，与车启鹏等（1994）在该地区计军屯组所划分的Quercoidites microhenrici-Momipites亚组合特征相似.

2.2   组合Ⅱ：Piceapollis-Tiliaepollenites-Chenopodipollis组合

孢粉组合Ⅱ位于第10层至第14层（90.7~ 111 m），位于西露天组下部.孢粉组合中仍以被子植物（木本）（5.8%~42.7%，平均值为24.2%）和被子植物（草本）（22.4%~26.1%，平均值为24.2%）占优势.其次为裸子植物（7.7%~65.2%，平均值为36.5%）和蕨类植物（2.9%~26.6%，平均值为14.7%）.裸子植物中Piceapollis（0.7%~42.0%，平均值为21.4%）和Pinuspollenites（4.2%~11.6%，平均值为7.9%）占优势，其余属含量较少，且较为均一；被子植物（木本）中Tiliaepollenites（0.0%~24.5%，平均值为12.2%）和Quercoidites（4.3%~9.8%，平均值为7.1%）含量明显高于其他属；被子植物（草本）中Tricolpopollenites（6.3%~11.6%，平均值为8.9%）和Chenopodipollis（3.5%~10.1%，平均值为6.8%），含量明显高于其他属；蕨类植物主要有：Lygodiumsporites（1.4%~14.7%，平均值为8.1%）和Toroisporis（0.0%~7.0%，平均值为3.5%），Deltoidospora（0.0%~4.9%，平均值为2.4%）.

2.3   组合Ⅲ：Quercoidites-Betulaceoipollenites- Ulmipollenites组合

孢粉组合Ⅲ位于第15层至第24层（111~151.5 m），位于西露天组中上部.孢粉组合以被子植物（木本）（52.1%~77.4%，平均值为69.1%）和被子植物（草本）（12.6%~20.3%，平均值为16.6%）占绝大多数，其次为裸子植物（2.4%~29.4%，平均值为12.6%），还有少量蕨类植物（0.0%~5.0%，平均值为2.2%）.裸子植物中Pinuspollenites（0.9%~14.3%，平均值为5.7%）含量略高，其他属种较少，且较为均一；被子植物（木本）中Quercoidites（21.8%~44.8%，平均值为30.1%）占绝对优势，Betulaceoipollenites（7.5%~13.8%，平均值为10.1%）次之，其他属含量较少，且较为均一；被子植物（草本）中各属含量均处于较低水平，其中Tricolpopollenites（4.7%~7.0%，平均值为5.8%）含量略微高；蕨类植物主要有：Deltoidospora（0.0%~3.4%，平均值为1.7%），Polypodiaceaesporites（0.0%~1.7%，平均值为0.5%）.

2.4   组合Ⅳ：Pinuspollenites-Abietineaepollenites-Ephedripites组合

孢粉组合Ⅳ位于第25层至第27层（151.5~168.3 m），位于西露天组顶部.孢粉组合以裸子植物（93.7%~97.4%，平均值为95.6%）占绝对优势，其次为被子植物（木本）（0.7%~2.1%，平均值为1.4%）、被子植物（草本）（0.9%~1.4%，平均值为1.2%）和蕨类植物（0.0%~2.1%，平均1.1%）.以裸子植物中Pinuspollenites（81.8%~82.9%，平均值为82.4%）占绝对优势为主要标志.此外Abietineaepollenites（7.0%~10.3%，平均值为8.6%）含量也略微较高.

2.5   组合Ⅴ：Betulaceoipollenites-Taxodiaceaepollenites-Quercoidites组合

孢粉组合Ⅳ位于第28层至第31层（168.3~215.3 m），属于耿家街组.孢粉组合以被子植物占优势，其中被子植物（木本）（44.5%~51.3%，平均值为48.2%）和被子植物（草本）（3.6%~8.1%，平均值为5.8%），其次裸子植物（30.7%~48.9%，平均值为40.8%），蕨类植物（0.0%~14.6%，平均值为5.1%）相对较少，裸子植物中Taxodiaceaepollenites（0.6%~26.8%，平均值为14.5%），Abietineaepollenites（5.7%~15.8%，平均值为9.5%），Pinuspollenites（5.4%~10.7%，平均值为8.3%）三属占裸子植物80%以上；被子植物（木本）中以Betulaceoipollenites（13.9%~43.3%，平均值为24.6%）占绝对优势，Quercoidites（2.4%~16.7%，平均值为11.2%）含量次之，其他属含量较低，均不超过5%；被子植物（草本）属较少，且各属平均含量均小于2%.蕨类植物各属也处于较低的水平.该组合与西露天组的组合Ⅳ有个明显的区别在于，组合Ⅴ中Betulaceoipollenites孢粉明显增加.该特征与曲淑琴（1993）在该地区耿家街组建立的孢粉组合相似.

3.   地质年代

抚顺盆地东露天剖面出现大量Ulmipollenites，Quercoidites，而Ulmipollenites，Quercoidites孢粉的大比例出现为始新世孢粉面貌的显著特征（王晓梅等，2005；夏雪飞等，2015）.此外，中国北方渐新世大量出现的干旱型分子Ephedripites在本剖面孢粉组合中含量极少（王晓梅等，2005），且耐寒的铁杉粉也未出现，不具备中国北方渐新世的孢粉面貌特征.因此，可以初步将其地质时代定为始新世.

据宋之琛和刘耕武（1982）总结我国早始新世与中始新世孢粉变化趋势得出的结论是：始新世开始孢粉组合中三沟及三孔沟类型逐渐增多，具孔类退居次位，一些古老类型渐次绝灭.早始新世组合中具孔型分子尚有一定数量的古老分子，中始新世以三沟和三孔沟类型占优势，古老分子缺乏，具孔分子很少和具气囊花粉极少为特征.而在东露天剖面的孢粉组合中缺乏古老分子，如Normapolles，Aquilapollenites，Schizaeoisporites等，甚至连早始新世繁盛的Pentapollenites也未见.此外，在东露天剖面各个孢粉组合中，尤其是在底部孢粉组合Ⅰ中Tricolpopollenites（6.1%~20.3%，平均值为12.7%）和Tricolporopollenites（0.05%~5.8%，平均值为2.2%）占有相当大的比例，与中新世孢粉特征相似.因此，可以排除剖面底部孢粉组合时代为早始新世的可能，将其下限时代定为中始新世.

在中始新世和晚始新世孢粉面貌对比方面，谢金有等（2012）通过对北部湾盆地中始新世流沙港组二段Quercoidites-Ulmipollenites-Pentapollenites组合和晚始新世流沙港组一段Quercoidites- Leiotriletes-Granodiscus granulatus组合研究表明，中始新世是以Ulmipollenites，Quercoidites，Alnipollenites的大量出现和Pentapollenites的消失为特征.而在晚始新世Quercoidites含量虽然还占据较高的比例，但是相对于中始新世下降幅度较大（谢金有等，2012）.在东露天剖面孢粉组合Ⅰ至组合Ⅲ中Ulmipollenites，Quercoidites均占有主导地位，Alnipollenites也占有一定比例，未见有Pentapollenites.而在组合Ⅳ中，Quercoidites含量明显的下降，Ulmipollenites几乎消失，指示了温度上升的趋势.该变化趋势与北部湾盆地中始新世流沙港组二段至一段的孢粉面貌变化趋势完全吻合.该特征也与黑龙江依兰达连河组Quercoidites-Taxodiaceaepollenites组合和Quercoidites-Cupuliferoipollenites组合相似（刘牧灵，1990）.此外，姚益民等（1994）将渤海湾盆地始新世孢粉分为5个组合，由下到上分别是：Ulmoideipites-Momipites-Podocarpidites组合、Ephedripites-Ulmipollenites minor-Rhoipites-Schizaeoisporites组合、Ephedripites-Taxodioceaepollenites-Ulmoideipites tricostatus组合、Quercoidites microhenrici-Ulmipollenites minor组合、Taxodiaceaepollenltes elongatus-Alnipollenites-Polypodiaceaesporites组合.其中下部两个组合中含有Schizaeoisporites，Aquilapollenites等古老分子，其时代为早始新世，且其面貌与研究区孢粉组合不符.而Ephedripites-Taxodioceaepollenites-Ulmoideipites tricostatus组合中被子植物占优势，裸子植物次之，蕨类较少，其中被子植物中以Quercoidites和Ulmipollenites为主，且前者含量大大高于后者，热带-亚热带分子含量增多.该特征与研究区组合Ⅰ、组合Ⅱ相似.Quercoidites microhenrici-Ulmipollenites minor组合中被子植物占优势，裸子植物次之，蕨类很少，Quercoidites为优势属，并达到古近纪第一个峰值，Ulmipollenites相对较少，Tiliaepollenites连续出现，草本植物含量较高等特征与研究区组合Ⅲ类似.Taxodiaceaepollenltes elongatus-Alnipollenites-Polypodiaceaesporites组合与下部4个组合明显的区别是Taxodiaceaepollenltes含量明显增高.该特征也适合于研究区的孢粉组合Ⅴ，该组合中Taxodiaceaepollenltes含量由组合Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ中平均值小于3.4%剧增到平均值为14.5%.由此可见，渤海湾盆地始新世中-晚期3个孢粉组合大体可以与研究区孢粉组合对比（表 1）.值得注意的是，研究区孢粉组合Ⅳ中，Quercoidites和Ulmipollenites含量明显下降等特点与黑龙江依兰盆地达连河组Quercoidites-Cupuliferoipollenites组合及海南省北部湾盆地Quercoidites-Leiotriletes-Granodiscus granulatus组合特征明显相似，但在渤海湾盆地同时代孢粉组合中未见该特征.

表  1  抚顺盆地东露天剖面孢粉组合与黑龙江依兰达连河组、百色盆地、渤海湾盆地孢粉组合对比

Table  Supplementary Table   Comparison of spore and pollen assemble among Donglutian section in Fushun basin, Yilandalianhe Formation in Heilongjiang Province, Baise basin and Bohai bay basin

时代	本文	黑龙江依兰盆地 （刘牧灵，1990）	海南省北部湾盆地 （谢金有等，2012）	渤海湾盆地 （姚益民等，1994）
晚始新世	Betulaceoipollenites-Taxodiaceaepollenites-Quercoidites组合	Quercoidites-Cupuliferoipollenites组合	Quercoidites-Leiotriletes-Granodiscus granulatus组合	Taxodiaceaepollenltes elongatus-Alnipollenites-Polypodiaceaesporites组合
	Pinuspollenites-Abietineaepollenites-Ephedripites组合			?
中始新世	Quercoidites-Betulaceoipollenites-Ulmipollenites组合	Quercoidites-Taxodiaceaepollenites组合	Quercoidites-Ulmipollenites-Pentapollenites组合	Quercoidites microhenrici-Ulmipollenites minor组合
	Piceapollis-Tiliaepollenites-Chenopodipollis组合			Ephedripites-Taxodioceaepollenites-Ulmoideipites tricostatus组合
	Quercoidites-Tricolpopollenites-Betulaceoipollenites组合

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综上总体而言，可以将东露天剖面组合Ⅰ、组合Ⅱ、组合Ⅲ划为中始新世，组合Ⅳ和组合Ⅴ可划为晚始新世（表 1）.

4.   古植被与古环境恢复

本次通过定性和定量两种方法对古环境进行分析，其中定性分析法主要分析孢粉植物的生态类型因素来重建该地区古植被类型，以恢复古环境；而定量分析法主要通过共存分析法（the co-existence approach；Mosbrugger and Utescher, 1997；徐景先等，2000）定量化的建立研究区的古气候参数值，来恢复该地区的古环境.

4.1   定性分析法

为恢复古植被并推论古气候，依据孢粉母体植物的生态属性（寇香玉，2005；刘林敬等，2018；刘淼等，2019），将孢粉分为5个生态类型进行统计，包括：针叶/阔叶/草本比值、热带-亚热带植物/温带（包括温带-亚热带）植物比值、喜湿植物/中生植物/耐旱植物比值、蕨类植被孢粉含量、物种分异度（图 4）.根据孢粉组合特征可以将本剖面分为5个气候期：

图  4  抚顺盆地始新世中晚期孢粉母体植物生态组合与气候划分示意

气候带中温带包括温带、亚热带‒温带

Fig.  4.  Palynofloras in the Mid-Late Eocene in Fushun basin and climate division

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4.1.1   气候期Ⅰ（对应于Quercoidites-Tricolpopollenites-Betulaceoipollenites组合）

该期间，木本被子植物所占的比例较大，其中以Quercoidites，Betulaceoipollenites，Carpinipite，Juglanspollenites，Cupuliferoipollenites为主的落叶阔叶树占有主导地位.以Tricolpopollenites，Labitricolpites为主的草本植物和以Taxodiaceaepollenites，Piceapollis为主的针叶树也占有一定比例.但总体而言，后二者所占比例总和小于落叶阔叶树所占比例.此外，在该组合中，以Tricolpopollenites，Quercoidites，Taxodiaceaepollenites为代表的热带-亚热带、亚热带-温带分子占有主导地位，单纯温带属性的分子所占比例不多，所以从气温方面来看，该时期气候略偏热.从干湿属性来看，该组合中以中生性分子为主体，约占总含量的65%~80%，喜湿性分子也占有一定比例，约占20%~33%，干旱性分子占有比例较少.从沉积方面来讲，该组合所在的计军屯组主要岩性为深灰色、灰褐色炭质页岩，局部还可见有少量煤线，代表了湿润的泥沼环境.由此可以推测，该时期植被是以落叶阔叶林-草原植被类型为主，气候属于亚热带相对湿润的气候.

从垂向来看，低洼处为湖泊以及河流，湖泊生长有喜湿的盘星藻（Pediastrum），湖泊边部主要生长有喜湿的Taxodiaceaepollenites，Tricolpopollenites的母体植被.湖泊周围为开阔的平原、丘陵以及山坡，主要生长有Quercoidits，Betulaceoipollenites，Juglanspollenites，Carpinipites等的母体植被，草原也十分发育.外围的高山地区主要生长有Quercoidits，Betulaceoipollenites等落叶阔叶植被以及Piceapollis，Pinuspollenites等针叶植被（图 5a）.

图  5  抚顺盆地各气候期植被变迁示意

1.Pediastrum（藻）; 2.Taxodiaceaepollenites; 3.Quercoidits; 4.Tricolpopollenites; 5.Betulaceoipollenites; 6.Juglanspollenites; 7.Carpinipites; 8.Piceapollis; 9.Pinuspollenites; 10.Abietineaepollenites; 11.蕨类; 12.Tiliaepollenites; 13.Ulmipollenites; 14.Ephedripites

Fig.  5.  Vegetation evolution of each climate stage during the Mid-Late Eocene of Fushun basin

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4.1.2   气候期Ⅱ（对应于Piceapollis-Tiliaepollenites-Chenopodipollis组合）

该时期以Piceapollis，Pinuspollenites，Abietineaepollenites，Podocarpidites等为代表的裸子针叶植物所占的比例较高，但未达到绝对优势.以Tiliaepollenites，Quercoidites为代表的落叶阔叶树和以Chenopodipollis，Tricolpopollenites为代表的被子草本植物含量相当，且在该时期的植被中也占有较大比例.相对于气候期Ⅰ而言，该时期针叶树的含量大幅度增加，植被类型由落叶阔叶林向针阔叶混交林转变，草本植被依然占有一定比例.从气候属性方面来看，该时期温带、亚热带-温中生带性分子占有主导地位.但以Lygodiumsporites，Toroispori，Deltoidospora为主的热带-亚热带属性的喜湿性蕨类植物相对于气候期Ⅰ有着大幅度增长.从岩性方面看，该组合位于西露天组下部，岩性主要以灰绿色泥岩、页岩夹泥灰岩为主，代表了半深湖环境，说明该时期相对于候期Ⅰ而言，湿度进一步加大，气候带类型为温带-亚热带气候.

从垂向来看，低洼处为湖泊以及河流，湖泊生长喜湿的盘星藻（Pediastrum）相比于气候期Ⅰ，含量增加.湖泊边部主要生长有喜湿的Taxodiaceaepollenites，Tricolpopollenites的母体植被.湖泊周围为开阔的平原、丘陵以及山坡，主要生长有Quercoidits，Juglanspollenites，Tiliaepollenites，Carpinipites等的母体植被，草原也十分发育.外围的高山地区主要生长有Quercoidits，Betulaceoipollenites等落叶阔叶植被以及Piceapollis，Pinuspollenites，Abietineaepollenites等针叶植被（图 5b）.该时期植被的分异度较小，植被相对稀少.

4.1.3   气候期Ⅲ（对应于Quercoidites-Betulaceoipollenites- Ulmipollenites组合）

该时期以Ulmipollenites，Quercoidites，Ostryoipollenites，Tricolpopollenites，Tricolpites为主体的热带-亚热带、温带-亚热带落叶阔叶树占有主导地位.而亚热带草本植被也占有一定比例，该期草本植被与气候期Ⅰ、气候期Ⅱ相比没有明显变化.中生性植被仍然占主导地位，但相对于气候期Ⅱ有所增加，喜湿植被相对于气候期Ⅱ有所降低，说明该时期仍为相对湿润性气候，但湿度相对于气候期Ⅱ有所减弱.综上可以判定，该时期是以落叶阔叶林为主，草本植被较为发育的植被类型，气候属于亚热带相对湿润的气候.

从垂向来看，低洼处的湖泊中盘星藻（Pediastrum）的含量十分繁盛.湖泊边部主要生长有喜湿的蕨类以及Tricolpopollenites的母体植被.湖泊周围为开阔的平原、丘陵以及山坡，主要生长有Tiliaepollenites，Ulmipollenites，Tiliaepollenites等的母体植被，草原也十分发育.外围的高山地区主要生长有Quercoidits，Betulaceoipollenites等落叶阔叶植被以及Pinuspollenites，Abietineaepollenites等针叶植被（图 5c）.该时期植被的分异度增大，植被茂盛.

4.1.4   气候期Ⅳ（对应于Pinuspollenites-Abietineaepollenites-Ephedripites组合）

该时期植被具有明显的“三高”特点，即针叶植被含量极高、温带属性植被含量极高、中生植被含量极高.该组合中，针叶植被的含量达到96%以上，主要为温带型植被Pinuspollenites，几乎不含或含很少量热带-亚热带型分子，且草本植物也极不发育.从物种分异度来看，植物较为单调，种类间数量差别大，表明植被和环境相对稳定，植被类型属于针叶林，属于温带气候.此外，在该组合中代表干旱属性的Ephedripites相对于气候期Ⅲ有所增加，而湿生型分子的含量相对于气候期Ⅲ有明显的降低.从岩性上看，该组合位于西露天组顶部，岩性为泥岩，但相比于底部的泥岩或页岩，该段岩石在颜色上比下部略有变浅，由下部的灰绿色向上转变为土黄色，指示了这气候缓慢变干旱的过程.综合说明该时期气候相对于气候期Ⅲ来说，湿度有所降低，属于略半干旱型气候.

从垂向来看，低洼处的湖泊中盘星藻（Pediastrum）的含量略有下降.湖泊边部主要生长有喜湿的Tricolpopollenites的母体植被.湖泊周围为开阔的平原、丘陵以及山坡，主要生长有少量Ephedripites，Betulaceoipollenites，Quercoidits等的母体植被，草原退化严重.外围的高山地区主要生长有Pinuspollenites，Abietineaepollenites，Piceapollis等针叶植被（见图 5d）.该时期植被的分异度减小，植被较为单一.

4.1.5   气候期Ⅴ（对应于Betulaceoipollenites-Taxodiaceaepollenites-Quercoidites组合）

该时期有个显著的特点即，针叶植被与阔叶植被的比值约为1，且草本植物极少，为典型的针阔叶混交林.在该组合中，主要以温带型分子为主，而以Tricolpites，Tricolpopollenites为主的热带-亚热带草本植被和以Polypodiaceaesporites，Deltoidospora，Lygodiumsporites为主体的代表热带-亚热带气候的蕨类植物相对于气候期Ⅳ均有明显的增加.在植被的干湿属性方面，该组合中以Betulaceoipollenites，Taxodiaceaepollenites，Piceapollis为代表的喜湿木本植被和以Deltoidospora，Polypodiaceaesporites，Lygodiumsporites为代表的喜湿蕨类均有大幅度增长，达到总含量的40%以上，且喜湿分子与中生性分子的比值约为1.而代表干旱属性的Ephedripites，Artemisiaepollenite，Chenopodipollis，Tubulifloridites，Elaeangnacites等的含量极少.从岩性方面看，该组合位于耿家街组，该组岩性主要为黑色泥岩和黑色页岩，还见有少量植物碎片.代表了半深湖-深湖环境，相对于其底部西露天组顶部而言，该组湖盆明显变大，气候也明显湿润.由此可以推测，该时期为亚热带-温带，主体为温带的湿润性气候类型.

从垂向来看，低洼处的湖泊中盘星藻（Pediastrum）的含量极低.湖泊边部主要生长有喜湿的蕨类以及Betulaceoipollenites，Tricolpopollenites的母体植被.湖泊周围为开阔的平原、丘陵以及山坡，主要生长有Betulaceoipollenites，Quercoidits，Carpinipites等的母体植被，主要为阔叶落叶型植被，草原退化严重.外围的高山地区主要生长有Pinuspollenites，Abietineaepollenites，Piceapollis等针叶植被以及Betulaceoipollenites等阔叶落叶植被（图 5e）.该时期植被的分异度增大，植被茂盛.

4.2   共存分析法

古气候重建的分析方法可参照共存因子分析法（the co-existence approach），该方法是以现存最近亲缘类群的原理为基础，即：假定化石植物与其现存最近亲缘类群生产所需要的气候与生态环境条件相同或相近.采用多个化石植物的现存最近亲缘类群现代气候参数变化范围的叠加产生共存区间，经转化得到古气候参数的定量数值（图 6）.假定一个植物化石群中有A、B、C三个属，而A’、B’、C’是现存的距它们最近亲缘的属.其中A’生长在年均温10~20 ℃的环境中，B’生长在年均温15~25 ℃的环境中，C’生长在年均温10~25 ℃的环境中.由此可以推测三者能在15~20 ℃的环境中共存.根据“将今论古”的思想可以估算出A、B、C曾经在15~20 ℃的环境中共存（Mosbrugger and Utescher, 1997）.

图  6  共存分析法原理示意

据Mosbrugger and Utescher（1997）修改

Fig.  6.  Basic principle of the co-existence approach

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运用共存因子分析方法，首先，要确定种子植物孢粉的现存最近亲缘类群以及该类群在我国的地理分布范围，然后，查询每个类群的分布范围内各气象数据的平均观测值，选取各孢粉组合植物类群的年均温（MAT）和年均降雨量（MAP）这2个气候参数进行叠加，即可得出所有类群共存的气候参数的定量范围（寇香玉，2005；史冀忠等，2008）.抚顺盆地始新世孢粉类型（种子植物）的现存最近亲缘类群见表 2.

表  2  抚顺盆地中-晚始新世孢粉植物群和其现存最近亲缘类群以及其参数

Table  Supplementary Table   Palynofloras and their nearest living relatives in Fushun basin through the Mid-Late Eocene in Fushun basin and their climatic amplitudes

孢粉类型	现存最近亲缘类群	年均温（℃）			年降雨量（mm）
		Min	Max		Min	Max
裸子植物
Cycadopites	Cycas#	11.3	24.7		613.8	1 942.5
Ginkgoretectina	Ginkgo#	10.2	19.8		658.7	1 785.2
Pinuspollenites	Pinus*	-5.2	24.7		170.5	2 822.70
Abietineaepollenites	Pinus*	-5.2	24.7		170.5	2 822.70
Podocarpidites	Podocarpus	8.5	24.7		797.5	1 653.5
Cedripites	Cedrus	10.2	20.9		33.4	1 663.9
Piceapollis	Picea	-4.9	22.7		291.6	1 815.60
Abiespollenites	Abies	2.8	23		170.5	1 785.2
Keteleeris	Keteleeria#	14.3	24.7		613.8	1 815.60
Taxodiaceaepollenites	Taxodiaceae *	5.7	24.7		459.5	2 447.1
Inaperturopollenites	Taxodiaceae*	5.7	24.7		459.5	2 447.1
Ephedripites	Ephedra*	-4.9	19.8		16.4	1 113.3
被子植物
Betulaceoipollenites	Betula	-4.9	23.2		291.6	1 815.6
Carpinipites	Carpinus	2.3	25.5		570.3	1 785.2
Ostryoipollenites	Betulaceae	-4.9	23.2		291.6	1 815.6
Triporopollenites	Betulaceae	-4.9	23.2		291.6	1 815.6
Alnipollenites	Alnus*	-5.2	23.8		355.2	2 394.5
Juglanspollenites	Juglans*	-1.6	23		257.5	2 074.4
Pterocaryapollenites	Pterocarya	5.7	23.8		257.5	1 540.2
Momipites	Corylus *	-3.2	21.9		318.5	2 394.5
Caryapollenites	Carya*	14.2	22.6		601.1	1 942.5
Tiliaepollenites	Tilia*	-5.2	22.6		209.1	2 394.5
Ulmipollenites	Ulmus *	-5.2	25.5		16.4	1 900.3
Quercoidites	Quercus*	-5.2	25.5		209.1	1 900.3
Cupuliferoipollenites	Castanopsis*	5.4	25.5		613.8	2 822.7
Cyrillaceaepollenites	Anacardiaceae*	-1.2	25.5		61.5	2 822.7
Faguspollenites	Fagus*	5.7	22.6		554.9	2 394.5
Talisiipites	Sapindaceae	4.8	25.5		213.7	1 785.2
Rhoipites	Rhus*	-0.4	23.8		277.6	2 394.5
Moraceoipollenites	Moraceae	3.97	27.17		-	-
Salixipollenites	Salix*	-5.2	23.8		16.4	1 942.5
Lonicerapollis	Caprifoliaceae	-4.1	25.5		303.9	1 869.9
Ilexpollenites	Ilex*	-1.2	25.5		201.6	2 822.7
Euphorbiacites	Euphorbiaceae*	-5.2	25.5		33.4	2 822.7
Rutaceoipollis	Rutaceae	-5.2	25.5		61.5	1 869.9
Symplocoipollenites	Symplocaceae*	-0.4	25.5		318.5	2 822.9
Graminidites	Gramineae	-4.9	25.5		303.9	2 447.1
Artemisiaepollenites	Artemisia	-4.9	25.5		303.9	1 869.9
Tubulifloridites	Compositae	-4.9	24.7		303.9	1 869.9
Chenopodipollis	Chenopodiaceae	-5.2	26.5		303.9	1 869.9
Labitricolpites	Labiatae	-4.9	24.7		16.4	1 942.5
Stephanocolpites	Labiatae	-4.9	24.7		16.4	1 942.5
Cruciferaeipites	Cruciferae*	-5.2	24.7		16.4	2 129.5
Persicarioipollis	Polygonaceae	-4.9	24.7		16.4	1 785.2
Cyperaceaepollis	Cyperaceae	-4.9	25.5		303.9	1 254.7
Haloragacidites	Myriophyllum	-5	25.5		303.9	1 254.7
Monocolpopollenites	Palmae*	8.5	25.5		474.6	2 822.7
Tricolpites	Hamamelidaceae	8.5	25.5		531	1 293.7
注：#据史冀忠等（2008）；*据姚轶锋（2006）；其他据徐景先（2002）.

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采用共存分析法分别定量恢复了抚顺盆地中-晚始新世5个气候期的古气候，获得古气候参数如下：

气候期Ⅰ：年均温为14.3~19.8 ℃，年均降雨量为797.5~1 293.7 mm；气候期Ⅱ：年均温为8.5~22.6 ℃，年均降雨量为797.5~1 293.7 mm；气候期Ⅲ：年均温为14.2~20.9 ℃，年均降雨量为570.3~ 1 254.7 mm；气候期Ⅳ：年均温为5.7~19.8 ℃，年均降雨量为459.5~1 113.3 mm；气候期Ⅴ：年均温为8.5~19.8 ℃，年均降雨量为613.8~1 113.3 mm.

5.   讨论

根据中国植被委员会（1980）统计，暖温带南部的主要特点是：年均温为13~15 ℃，年均降雨量为600~900 mm.而北亚热带的主要气候特点是：年均温为13.5~16 ℃，年均降雨量为800~1 200 mm.据此可以确定，气候期Ⅰ为亚热带，湿润性气候；气候期Ⅱ为亚热带-温带，湿润性气候；气候期Ⅲ为亚热带，湿润性气候；气候期Ⅳ为温带，半湿润性气候；气候期Ⅴ为温带-亚热带，偏温带，半湿润性气候.该结论与定性分析法的结论一致.

总体而言，始新世中期至晚期，气候带变化大体规律是由亚热带、亚热带-温带向温带转变，湿度由湿润向半湿润转变.年均温和年降雨量都呈降低的趋势.该趋势与Chen et al.（2017）在抚顺盆地根据CIA指标和PIA指标所得出的结论相同.

从全球上来看，根据Zachos et al.（2001）深海氧同位素显示，全球气温从早始新世的气候最适宜期（EECO），经历了中始新世气候最佳期（MECO），再到中/晚始新世气候变冷事件（MLEC），随后温度有所回升（图 7）.温度总的趋势是由暖向冷转变.该过程反映在抚顺盆地孢粉组合变化的规律是：中始新世气候最佳期时，对应于本文抚顺盆地气候期Ⅰ、气候期Ⅱ、气候期Ⅲ，孢粉组合是以亚热带、亚热带-温带植被为特征，气候较为湿润.随着中/晚始新世气候变冷事件的到来，由气候期Ⅲ亚热带湿润性气候迅速转变为气候期Ⅳ温带半湿润-半干旱型气候，气候期Ⅲ到气候期Ⅳ的转变，标志着中/晚始新世气温的下降.随后在气候期Ⅴ时温度有所回升，转变为温带-亚热带，偏温带，半湿润性气候.由此可以看出，中始新世-晚始新世抚顺盆地孢粉组合所反映的气候变化与全球气温变化趋势能很好的耦合.

图  7  中晚始新世深海温度变化曲线与抚顺盆地气候期对比

中晚始新世深海温度变化曲线据Zachos et al.(2001)；该曲线与全球温度变化趋势大体一致

Fig.  7.  Comparison of deep sea temperature curves with climate stages in Fushun basin during the Mid-Late Eocene

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从全国范围上来看，海南省长昌盆地始新世长昌组孢粉组合通过共存分析法获得始新世的年均温为14.2~19.4 ℃，年均降雨量为797.5~ 1 113.3 mm（姚轶锋，2006）；吉林珲春剖面珲春组孢粉组合通过共存分析法获得始新世的年均温为14.2~14.9 ℃，年均降雨量为797.5~1 344 mm（寇香玉，2005）.该两地区与抚顺盆地距离相差大，尤其是长昌盆地，与抚顺盆地在纬度上相差约20°，但是气候比较接近（表 3），未受到纬度差异的影响，可能有2个原因：

表  3  抚顺盆地、长昌盆地以及珲春始新世气候参数对比

Table  Supplementary Table   Comparison of climatic amplitudes among Fushun basin, Changchang basin and Hunchun in Eocene

	抚顺盆地	长昌盆地 （姚轶锋，2006）	吉林珲春 （寇香玉，2005）
气候参数	气候期Ⅴ：MAT：8.5~19.8 ℃；MAP：613.8~1 113.3 mm	MAT： 14.2~19.4 ℃； MAP：797.5~1 113.3 mm	MAT： 14.2~14.9 ℃； MAP：797.5~1 344 mm
	气候期Ⅳ：MAT：5.7~19.8 ℃；MAP：459.5~1 113.3 mm
	气候期Ⅲ：MAT：14.2~20.9 ℃；MAP：570.3~1 254.7 mm
	气候期Ⅱ：MAT：8.5~22.6 ℃；MPT：797.5~1 293.7 mm
	气候期Ⅰ：MAT：14.3~19.8 ℃；MAP：797.5~1 293.7 mm

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其一，3个地区均大体位于中国东部近海地区，受环绕欧亚大陆的温暖洋流的影响，而始新世气候受洋流影响较大，尤其是近海地区（姚轶锋，2006）.且始新世时，两级冰盖尚未形成（Zachos et al.，2001），全球温度差异小，大气环流和洋流较弱，气候分带不明显，从而导致温度在不同温度上变化不大.其二，Fluteau et al.（1999）和Zhang et al.（2006）认为副特提斯洋的收缩以及印度板块与欧亚板块碰撞所导致的变形隆升导致了季风的形成.而该时期青藏高原主体尚未发生强烈隆升（Wei et al.，2016），因此未受季风的影响，主要受行星风系的环流影响，热量带较现在简单，地面大气层的密度比较平均.再配合上当时中国大部分地区较为平坦的地势，最终形成了较为均一的古气候.

6.   结论

本文通过对抚顺盆地东露天剖面计军屯组、西露天组、耿家街组实测，笔者在该剖面发现大量孢粉化石，经分析、鉴定，共计67个属，可划分为5个孢粉组合.通过对各孢粉组合面貌特征分析，确定其地质年代，并用定性分析和定量分析——共存分析法，共同确定其植被类型变化、古环境变化.其主要结论如下：

（1）东露天剖面共计鉴定出67个属，可划分为5个孢粉组合，分别是组合Ⅰ：Quercoidites-Tricolpopollenites-Betulaceoipollenites组合；组合Ⅱ：Piceapollis-Tiliaepollenites-Chenopodipollis组合；组合Ⅲ：Quercoidites-Betulaceoipollenites-Ulmipollenites组合；组合Ⅳ：Pinuspollenites-Abietineaepollenites-Ephedripites组合；组合Ⅴ：Betulaceoipollenites-Taxodiaceaepollenites-Quercoidites组合.其中组合Ⅰ、组合Ⅱ、组合Ⅲ时代为中始新世；组合Ⅳ、组合Ⅴ时代为晚始新世.

（2）中-晚始新世抚顺盆地植被类型变化为：落叶阔叶林-草原型植被→针阔叶混交林-草原型植被→落叶阔叶林-草原型植被→针叶林→针阔叶混交林.

（3）通过对孢粉组合属性特征的研究，共划分为5个气候期，分别与5个孢粉组合时间对应.其中，气候期Ⅰ属于亚热带相对湿润的气候，年均温为14.3~19.8 ℃，年均降雨量为797.5~ 1 293.7 mm；气候期Ⅱ属于温带-亚热带湿润性气候，年均温为8.5~22.6 ℃，年均降雨量为797.5~1 293.7 mm；气候期Ⅲ属于亚热带相对湿润的气候，年均温为14.2~20.9 ℃，年均降雨量为570.3~1 254.7 mm；气候期Ⅳ属于温带略半干旱型气候，年均温为5.7~19.8 ℃，年均降雨量为459.5~1 113.3 mm；气候期Ⅴ属于亚热带-温带，主体为温带的湿润性气候，年均温为8.5~19.8 ℃，年均降雨量为613.8~1 113.3 mm.

（4）通过与长昌盆地和吉林珲春地区始新世的气候对比发现，当时气候比较接近，没有明显受纬度差异的影响.可能的原因除了受洋流影响外，与当时的青藏高原主体尚未发生强烈隆升也有很大关系.