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  地质通报  2018, Vol. 37 Issue (9): 1571-1578  
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秦涛, 李林川, 钱程, 江斌, 孙巍, 那福超, 马永非, 臧延庆. 内蒙古扎兰屯地区龙江组孢粉组合及其地质意义[J]. 地质通报, 2018, 37(9): 1571-1578.
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Qin T, Li L C, Qian C, Jiang B, Sun W, Na F C, Ma Y F, Zang Y Q. The palynological assemblage of the Longjiang Formation in Zhalantun area, Inner Mongolia, and its geological implications[J]. Geological Bulletin of China, 2018, 37(9): 1571-1578.
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基金项目

中国地质调查局项目《内蒙古1:5万五家户、孟家沟、莫力根屯、扎赉特旗、巴彦高勒五幅区域地质调查》(编号:DD20160048-03)

作者简介

秦涛(1985-), 男, 硕士, 工程师, 从事区域地质调查工作。E-mail:qintao2008@hotmail.com

文章历史

收稿日期: 2018-03-20
修订日期: 2018-07-03
内蒙古扎兰屯地区龙江组孢粉组合及其地质意义
秦涛1,2 , 李林川1 , 钱程1 , 江斌1 , 孙巍1 , 那福超1 , 马永非1 , 臧延庆1     
1. 沈阳地质调查中心, 辽宁 沈阳 110034;
2. 吉林大学地球科学学院, 吉林 长春 130061
摘要: 成吉思汗驿站龙江组剖面位于扎兰屯成吉思汗镇东南部,组内大化石稀少,但孢粉化石丰富,下部岩性为沉凝灰岩、凝灰岩、凝灰质砂岩、砂岩、砾岩,上部岩性为安山岩、英安岩。通过对成吉思汗驿站龙江组孢粉化石的分析,在龙江组中识别出圆形粒面孢-二连粉孢粉组合带(Cyclogranisporites-Erlianpollis)。通过对孢粉化石属种的分析,根据具有时代指示意义的孢粉化石,如ErlianpollisCicatricosisporitesPilosisporites等,认为成吉思汗地区龙江组孢粉化石形成时代为早白垩世,结合地质、古植物及孢粉化石的定量分析,认为龙江组植被类型反映亚热带气候,指示温暖潮湿的环境。
关键词: 内蒙古扎兰屯地区    龙江组    孢粉组合    
The palynological assemblage of the Longjiang Formation in Zhalantun area, Inner Mongolia, and its geological implications
QIN Tao1,2, LI Linchuan1, QIAN Cheng1, JIANG Bin1, SUN Wei1, NA Fuchao1, MA Yongfei1, ZANG Yanqing1     
1. Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources, Shenyang 110034, Liaoning, China;
2. College of Earth Science, Jilin University, Changchun 130061, Jilin, China
Abstract: Located in the southeastern Chenjisihan Town of Zhalantun area, the Longjiang Formation in the ChenjisihanYizhan contains abundant palynological fossils but rare macrofossils. The lithological assemblages of the lower Longjiang Formation are composed mainly of sedimentary tuff, tuff, sandstone and conglomerate, while those of the upper Longjiang Formation comprise predominantly andesite and dacite. By analyzing the palynological fossils from the Longjiang Formation in the ChengjisihanYizhan area, the Cyclogranisporites-Erlianpollis pollen assemblage zone was recognized. Several palynological fossils, such as Erlianpollis, Cicatricosisporites and Pilosisporites, indicate that the palynological fossils of the Longjiang Formation of Chengjisihan area formed in Early Cretaceous. In combination with geological characteristics and quantitative analysis of plant fossils and palynological fossils, vegetation species of the Longjiang Formation point to a subtropical climate and a warm and humid environment.
Key words: Zhalantun area, Inner Mongolia    Longjiang Formation    palynological assemblage    

内蒙古龙江盆地地处扎赉特旗与龙江县之间,大地构造位置位于嫩江-白城断裂带东侧,北部与大杨树盆地接壤,东部与松辽盆地相邻[1-4]。1974年王五力等在龙江盆地山泉乡一带创建龙江组以来,龙江组的含义、时代归属等问题一直存在争议。龙江组原始定义为南平组之上的陆相中酸性火山岩组合,上部为凝灰岩夹中性熔岩及沉积岩,中部为中性熔岩及火山碎屑岩,下部为中酸性熔岩及火山碎屑岩。后来各省岩石地层清理的时候对原划分的龙江组赋予了不同的定义:内蒙古龙江组指不整合于大磨拐河之下、白音高老组之上的陆相中酸性火山-沉积岩组合,下部以中性火山岩为主,夹少量酸性火山岩,上部以酸性火山碎屑岩为主夹沉积岩;黑龙江龙江组则仅指原龙江组底部的中性安山岩及火山碎屑岩。近年来前人在龙江组内做了大量的研究工作,取得了一系列新的成果和进展:①大量可靠的高精度同位素年代学数据表明,龙江盆地内火山岩主要形成于早白垩世,同位素U-Pb年龄在110~125Ma之间,少部分火山岩形成于晚白垩世,同位素年龄在82~98Ma之间[2-5];②在龙江盆地碎屑岩中新获得了大量早白垩世古生物化石资料,如有节类Equisetites exiliformis Sun et Zheng,Equisetites sp.,真蕨类Xiajiajienia属、Onychiopsis[2];③继在扎兰屯柞木梁子发现龙江组不整合覆盖于白音高老组之上后,在扎兰屯北高台子北侧又发现龙江组不整合覆盖于白音高老组之上。上述研究结果为区域地层划分与对比提供了新的重要信息。

虽然近年来关于龙江组的研究取得了不少成果,但仍有众多问题需要解决,如古生物化石对比、岩石成因、岩浆演化等问题。笔者2013—2015年在扎兰屯成吉思汗地区进行1:5万区域地质调查工作,对研究区中生代火山岩地层进行了详细的调查与研究,在龙江组下部沉积夹层中发现了大量的下白垩统孢粉化石。本文通过龙江组内这些孢粉化石来分析其形成时代,探讨其形成的古环境及古气候特征。

1 地质概况及代表剖面 1.1 地质概况

扎兰屯南部成吉思汗地区地质构造背景复杂,先后经历了古亚洲洋闭合及滨太平洋构造运动的作用。区内古生代地层出露较少,仅出露少量的倭勒根岩群及宝力高庙组,中生代火山岩地层大面积出露,按形成时代由老至新有下白垩统龙江组(K1l)、光华组(K1gn)、甘河组(K1g)、孤山镇组(K2g)。区内存在华力西期和燕山期2期岩浆活动。火山岩系广泛发育,几乎全部为早白垩世火山岩,少量为古生代晚石炭世火山岩。变质岩系多为古亚洲洋闭合期间形成的动力变质岩。

图 1 研究区地质简图 Fig.1 Geological sketch map of the study area
1.2 代表剖面

龙江组火山岩地层在扎兰屯—碾子山一带广泛分布,为一套湖盆相火山-沉积地层。根据岩石组合可将龙江组分为上、下两部分,下部火山活动较弱,以沉凝灰岩、凝灰岩为主,夹薄层凝灰质砂岩、砂岩、砾岩等,上部火山活动开始增强,以安山岩、英安岩为主,局部夹薄层状砂岩。区内龙江组化石较少,未发现龙江组常见的古生物化石资料,仅发现少量植物化石碎片,如SchizolepisPityophyllumt等。

为了限定龙江组的形成时代,本次在成吉思汗驿站、沙里北沟、大南屯等地的龙江组砂岩夹层中系统采集了相关样品进行孢粉化石研究,孢粉分析结果见表 1,并在成吉思汗驿站测制了龙江组下部地层剖面,其地层层序自上而下描述如下。

表 1 龙江组孢粉统计 Table 1 The sporopollen statistics of Longjiang Formation

上覆地层:光华组(K1gn

—————喷发不整合—————

52.浅灰色岩屑晶屑凝灰岩      45.4m

51.复成分砾岩      12.1m

50.灰绿色含角砾晶屑凝灰岩      38.5m

49.复成分砾岩      18.0m

48.深灰色长石杂砂岩,产孢粉化石:Cyclogranisporites sp., Cicatricosisporites sp., Pinuspollenites sp., Piceaepollenites sp., Podocarpidites sp., Paleoconiferae sp., Alisporites parvus De Jersey, 1962, Protoconiferus sp., Quadraeculina sp., Parvisaccites sp., Erlianpollis sp., Piceites sp., Protopinus sp.       35.3m

47.砾岩夹铁质条带细砂岩透镜体,内部含有铁质条带细砂岩透镜体,产孢粉化石:Cyclogranisporites sp., Cicatricosisporites sp., Piceaepollenites sp., Alisporites parvus De Jersey, Protoconiferus sp., Parvisaccites sp., Chasmatosporites sp., Erlianpollis sp., Protopinus sp.       12.9m

46.浅绿色粗砂岩      14.0m

45.复成分砾岩      7.4m

44.灰色粗砂岩夹薄层含砾粗砂岩      11.1m

43.复成分砾岩      30.8m

42.含砾凝灰质粗砂岩夹砾岩      71.7m

41.浅灰色粗砂岩      17.2m

40.砾岩与含砾粗砂岩互层      19.4m

39.淡绿色含角砾岩屑晶屑凝灰岩      44.1m

38.复成分砾岩      4.0m

37.黄绿色粉砂岩,产孢粉化石:Contignisporites sp., Cyclogranisporites sp., Cedripites sp., Piceaepollenites sp., Alisporitesparvus De Jersey, Alisporites sp., Quadraeculina sp., Protoconiferus sp., Parvisaccites sp., Erlianpollis sp., Piceites sp., Pseudopicea sp., Callialasporites sp.       11.5m

36.灰黑色泥质粉砂岩,产孢粉化石:Laevigatosporites ovatus-Willson et Webster, Cyclogranisporites sp., Aequitriradites sp., Pilosisporites sp., Piceaepollenites sp., Alisporites parvus De Jersey, Quadraeculina sp., Protoconiferus sp., Parvisaccites sp., Erlianpollis sp., Piceites sp., Paleoconiferae sp.       4.4m

35.灰绿色粗砂岩夹薄层含砾粗砂岩,产孢粉化石:Leiotriletes sp., Crybelosporites sp., Cyclogranisporites sp, Pinuspollenites sp., Piceaepollenites sp., Podocarpidites sp., Quadraeculina sp., Parvisaccites sp.       22.1m

34.青灰色复成分砾岩      18.0m

33.青灰色砾岩夹含砾粗砂岩、细砂岩      16.1m

32.灰褐色砾岩      29.1m

31.灰绿色含砾砂岩      61.1m

30.杂色砾岩      15.7m

29.灰褐色砾岩夹薄层状粗砂岩、含砾粗砂岩      5.3m

28.深灰色安山质含角砾岩屑晶屑凝灰岩      44.3m

26.深灰色安山质含角砾岩屑晶屑凝灰岩      6.9m

25.灰绿色安山质晶屑凝灰岩      61.8m

24.黄褐色含角砾岩屑晶屑凝灰岩      26.9m

23.青灰色砾岩      14.8m

22.灰绿色含砾中砂岩夹含砾粗砂岩      14.8m

21.杂色砾岩      40.4m

20.灰紫色含砾粗砂岩      18.3m

19.黄褐色含角砾岩屑晶屑凝灰岩      15.3m

18.灰绿色凝灰质砾岩      26.8m

17.灰褐色、绿褐色凝灰质粗砂岩      23.5m

16.灰褐色含角砾岩屑晶屑凝灰岩      62.m

15.灰紫色安山质含角砾岩屑晶屑凝灰岩      284.1m

—————未见底—————

2 孢粉组合特征

采集的15件龙江组样品均分析出了孢粉化石,其中具有统计意义的样品7件,在这7件样品中获得了丰富的孢粉化石。利用这7件样品,建立了成吉思汗地区龙江组孢粉组合带,即圆形粒面孢-二连粉组合孢粉组合带(Cyclogranisporites-Erlianpollis)。

从孢粉类型看,龙江组孢粉化石中裸子植物含量较高,蕨类植物含量较少。从孢粉组合时代看,组内含有大量面貌较老的中生代裸子植物孢粉,但是亦含有少量具有时代指示意义的下白垩统蕨类植物及裸子植物孢粉。15件样品中,蕨类植物孢子有Crybelosporites sp., Aequitriradites sp., Pilosisporites sp., Contignisporites sp., Leiotriletes sp., Cicatricosisporites sp.及Cyclogranisporites sp.(图版Ⅰ),裸子植物孢子有Callialasporites sp., Lueckisporites sp., Erlianpollis sp., Alisporites parvus, Alisporites sp., Quadraeculina sp., Protoconiferus sp., Piceites sp., Protopinus sp.及Platysaccus sp.(图版Ⅰ)。

图版Ⅰ   PlateⅠ   1.隐藏孢Crybelosporites sp.; 2.膜环弱缝孢Aequitriradites sp.; 3.刺毛孢Pilosisporites sp.; 4.具环肋纹孢Contignisporites sp.; 5.冠翼粉Callialasporites sp.; 6.无突肋纹孢Cicatricosisporites sp.; 7.圆形粒面孢Cyclogranisporites sp.; 8.光面三缝孢Leiotriletes sp.; 9.二肋粉Lueckisporites sp.; 10.二连粉Erlianpollis sp.; 11.二连粉Erlianpollis sp.; 12.微小阿里粉Alisporites parvus De Jersey, 1962;13.阿里粉Alisporites sp.; 14.微小阿里粉Alisporites parvus De Jersey, 1962;15.四字粉Quadraeculina sp.; 16.四字粉Quadraeculina sp.; 17.原始松柏粉Protoconiferus sp.; 18.拟云杉粉Piceites sp.; 19.原始松粉Protopinus sp.; 20.蝶囊粉Platysaccus sp.

该组合分布于龙江组下部,以成吉思汗驿站剖面内所产最典型(表 1),主要特征如下:①以裸子植物花粉为主(69.23%~100%),其次为蕨类植物(0~30%),未发现被子植物的花粉;②裸子植物花粉以古型的双气囊花粉居多,含量较高,常见的类型有Erlianpollis sp.(3.03%~7.69%),Alisporites parvus De Jersey, 1962(7.69% ~23.33%),Protoconiferus sp.(0~18.18%),Piceaepollenites sp.(7.69%~27.27%),Parvisaccites sp.(3.03%~30.77%)等;③蕨类植物孢子中Cyclogranisporites sp.(0~15.39%)含量最高,其次为Cicatricosisporites sp.(0~15.39%),较重要的、具有时代指示意义的有Pilosisporites sp.(0~4%), Brochotriletes degradatus(0~7.69%), Laevigatosporites ovatus Willson et Webster(0~4%)等;④在龙江组下部还发现少量具肋纹的双气囊花粉Lueckisporites sp., 该花粉指示的时代与其地层时代明显不符,可能与该花粉经历过二次搬运有关。

3 地质时代

龙江组孢粉化石丰富,不同地区采集到的孢粉化石含量及种类略有差异,但是其代表时代意义的类型基本相同,因此将不同地区采集到的孢粉化石综合起来讨论龙江组的时代归属。

龙江组孢粉组合中多数孢粉不具有时代意义,如各个样品中普遍出现的含量较高的Alisporites parvus De Jersey, 1962, Piceaepollenites, Protoconiferus, Piceites, Podocarpidites等,但组合中还出现部分具有时代意义的孢粉类型,如ErlianpollisCicatricosisporitesPilosisporites, Aequitriradites, Contignisporites, Pilosisporites等。

Erlianpollis主要分布于中国华北、东北地区,见于准噶尔盆地清水河组和胜金口组[6]、集宁盆地大囫囵组[7]、二连盆地巴彦花组[8-9],是早白垩世的典型分子,在区内龙江组广泛分布,含量稳定,除个别样品外,几乎每个样品中部存在Erlianpollis分子。

海金砂科孢子包括Cicatricosisporites, Pilosisporites, Contignisporites等。海金砂科少数属在侏罗纪早期已有出现,有的属在中晚侏罗世含量已较高,但是多数属只是零星出现,繁盛时期出现在欧特里夫阶以后[8, 10-14]。海金砂科中的Cicatricosisporites属常被作为划分侏罗纪和白垩纪的标志,它始现于贝利阿斯期,到凡兰吟期开始增多,巴雷姆期开始繁盛[9-10, 14]Cicatricosisporites在俄罗斯西伯利亚、远东及加拿大等地的早白垩世地层中广泛分布,中国见于内蒙古大磨拐河组和伊敏组[15]、黑龙江省东部城子河组和穆棱组[16-17]、辽西沙海组和阜新组[15]、松辽盆地沙河子组[15]、吉林蛟河盆地早白垩世乌林组和奶子山组[10]。本区龙江组Cicatricosisporites属含量极不稳定,个别样品中内部含量较高,与上述蛟河地区奶子山组具有可对比性。另外,区内海金砂科孢子还包括PilosisporitesContignisporites两属,其中Contignisporites属分布时代范围较宽,不具有时代意义,但Pilosisporites是早白垩世特有的化石分子,见于海拉尔盆地早白垩世大磨拐河组[12, 18]、二连盆地早白垩世巴彦花组[9]及冀北—辽西早白垩世孙家湾组和阜新组[19]

卷柏科孢子Aequitriradite出现于早白垩世贝里阿斯期,凡兰吟期较繁盛,晚白垩世早期赛诺曼期开始衰落,绝灭于晚白垩世晚期马斯特里赫特期[12, 19]。区内龙江组仅个别样品含有Aequitriradite属孢子,该属孢子还见于吉林宁安盆地穆棱组[20]、吉林蛟河盆地乌林组和奶子山组[20]、甘肃昌马地区早白垩世下沟组[21]等。

Crybelosporites主要出现在白垩纪地层中,区内龙江组仅个别样品中含有Crybelosporites孢子,该孢粉还见于大兴安岭伊敏组及大磨拐河组。此外,还见于山西左云地区左云组、内蒙固阳地区固阳组和吉林乾安地区嫩江组[14, 22]

除上述典型的具有时代意义的孢子外,区内龙江组中以双囊松柏类花粉最多,以PiceaepollenitesAlisporites parvus为主,ProtoconiferusPodocarpidites以较高的含量参与其中。中国北方地区古松柏类花粉除上侏罗统中含量较高外,下白垩统中的古松柏类花粉含量也较高[9, 13],如大兴安岭九峰山组、二连盆地巴彦花组、辽西义县组、九佛堂组等下白垩统中古松柏类孢粉含量均较高。

综上所述,研究区龙江组以上侏罗统—下白垩统广泛出现的孢粉化石为主,如Alisporites parvus De Jersey, 1962, PiceaepollenitesProtoconiferusPiceites, Podocarpidites等,但是内部也有大量下白垩统特有的分子,如二连粉Erlianpollis,海金砂科孢子CicatricosisporitesPilosisporites,卷柏科孢子Aequitriradite等,其中二连粉含量稳定且分布范围广,几乎采集到的每个样品中均有二连粉孢子,海金砂科孢子含量较不稳定,仅个别样品出现该科孢子,但是种类较多,不同样品中出现的海金砂科孢子类型不尽相同。上述化石组合与冀北地区大北沟组、辽西地区义县组和孙家湾组、大兴安岭大磨拐河组和伊敏组、二连盆地巴彦花组相似,孢粉组合具有可对比性,它们共同指示研究区龙江组火山-沉积地层形成于早白垩世。

4 古植被与古气候

利用孢粉资料研究古气候是地质学的常用方法,前人根据孢粉植被的类型将其分为针叶树、常绿阔叶树、落叶阔叶树、灌木和草本五大类,根据孢粉气候带将其分为热带、亚热带、温带及广温性的热带-亚热带、热带-温带植物五大类,根据孢粉干湿度带将其分为旱生、中生、湿生、水生和沼生五大类[11, 23-24]。本文按照植被类型、气候带划分和干湿度类型探讨龙江组古气候特征。

表 2可以看出,桫椤科的Leiotriletes属为生长在热带潮湿地区的阔叶树,紫萁科Cyclogranisporites属为生长在亚热-温带潮湿地区的阔叶树,海金砂科中的Pilosisporites属与Cicatricosisporites属为生长在热带潮湿地区的灌木,卷柏科中的Aequitriradites属为生长在热-温带半干旱-半湿润地区的草本植物,松科中的Alisporites, Pinuspollenites, Erlianpollis, Piceaepollenites, Piceites, Pseudopicea, Cedripites为生长在热带-亚热带半干旱-半湿润地区的针叶树,罗汉松科的Podocarpidites, Parvisaccites, Quadraeculina为生长在热带-亚热带半干旱-半湿润地区的针叶树,原始松科的Protopinus, Protoconiferus, Paleoconiferae为生长在热带-亚热带干旱地区的针叶树。

表 2 龙江组孢粉植被、气候、干湿度类型划分 Table 2 The types of pollen vegetation, climate and dry humidity in Longjiang Formation

扎兰屯成思汗地区龙江组孢粉化石组合中,蕨类植物孢子含量较少,甚至个别样品中不含有蕨类植物,裸子植物花粉占绝对优势。蕨类植物中,紫萁科的Cyclogranisporites含量较高,占5%,其次为海金砂科的Cicatricosisporites属,占2%,反映亚热-温带潮湿地区的阔叶树与热带潮湿地区的灌木混生的植物群落,其中,亚热-温带成分占5%,热带成分占2%,植物以湿生为主。裸子植物中,松柏类以两气囊花粉为主,且以Alisporites parvusErlianpollisPiceaepollenitesParvisaccitesProtoconiferus等最常见,占84%,其中,指示热带-亚热带半干旱-半湿润气候条件的孢粉占71%,指示热带-亚热带干旱气候条件的孢粉占13%。综上所述,龙江组植被类型反映亚热带气候,指示温暖潮湿的气候环境。

5 结论

(1)通过对孢粉化石属种的分析,在剖面中建立了龙江组圆形粒面孢-二连粉(Cyclogranisporites-Erlianpollis)孢粉组合带。

(2)孢粉组合分析表明,龙江组含有大量具有时代意义的孢粉化石,如Erlianpollis, Cicatricosisporites, Pilosisporites, Aequitriradites, Contignisporites, Pilosisporites等,表明龙江组形成时代为早白垩世。

(3)龙江组植被类型反映亚热带气候,指示温暖潮湿的气候环境。

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