地质通报  2019, Vol. 38 Issue (7): 1089-1094  
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王成龙, 刘雪松, 张梅生. 华北地块东北缘红庙子盆地鹰嘴砬子组孢粉化石[J]. 地质通报, 2019, 38(7): 1089-1094.
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Wang C L, Liu X S, Zhang M S. Palynological fossils from the Yingzuilazi Formation in Hongmiaozi Basin, northeastern margin of North China Block[J]. Geological Bulletin of China, 2019, 38(7): 1089-1094.
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基金项目

中石油吉林油田公司科研项目《吉林中南部区域地层划分及对比》(编号:JLYTJS11W23FW2275)

作者简介

王成龙(1988-), 男, 博士, 讲师, 从事古生物学与地层学研究。E-mail:841082952@qq.com

文章历史

收稿日期: 2018-05-18
修订日期: 2018-10-22
华北地块东北缘红庙子盆地鹰嘴砬子组孢粉化石
王成龙1 , 刘雪松2,3 , 张梅生2     
1. 东北石油大学地球科学学院, 黑龙江 大庆 163318;
2. 吉林大学地球科学学院, 吉林 长春 130061;
3. 吉林大学地质博物馆, 吉林 长春 130026
摘要: 报道华北地块东北缘地区红庙子盆地鹰嘴砬子组的孢粉化石,建立了Cicatricosisporites-Abietineaepollenites-Piceites组合,该组合的主要特征为:以裸子类双气囊花粉和海金沙科孢子为主,含一定量裸子类无气囊花粉,未见被子类花粉,孢粉组合特征可与松辽盆地沙河子组对比。一些具有早白垩世时代意义的孢粉化石,如Cicatricosisporites sp.,Cicatricosisporites undulatesCicatricosisporites implexus的出现,表明鹰嘴砬子组的地质时代为早白垩世。根据孢粉化石资料,推测华北地块东北缘地区在鹰嘴砬子组沉积时期古植被面貌以松科和杉科组成的松柏类针叶林为主,林下生长着真蕨类。古气候相当于湿润-半湿润的亚热带气候。
关键词: 孢粉化石    古植被    古气候    鹰嘴砬子组    红庙子盆地    华北地块东北缘    
Palynological fossils from the Yingzuilazi Formation in Hongmiaozi Basin, northeastern margin of North China Block
WANG Chenglong1, LIU Xuesong2,3, ZHANG Meisheng2     
1. School of Earth Sciences, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, Heilongjiang, China;
2. College of Earth Science, Jilin University, Changchun 130061, Jilin, China;
3. Museum of Geology, Jilin University, Changchun 130026, Jilin, China
Abstract: This paper reports the palynological fossils found from the Yingzuilazi Formation in Hongmiaozi Basin on the northeastern margin of North China Block, and recognizes a palynological assemblage named Cicatricosisporites-Abietineaepollenites-Piceites. This assemblage is characterized by the dominance of disaccites gymnosperm pollen and Lygodiaceae spore and the moderate abundance of pollen without sacci, with no angiosperm pollen found. The characteristics of this palynological assemblage can be correlated with those of Shahezi Formation in Songliao Basin. The geological age of Yingzuilazi Formation is considered to be Early Cretaceous, as shown by the existence of some typical Early Cretaceous palynological fossils, such as Cicatricosisporites sp., Cicatricosi-sporites undulates and Cicatricosisporites implexus. On the basis of the composition of this assemblage, the authors hold that, during the deposition period of Yingzuilazi Formation, the vegetation was mainly Pinaceae and Taxodiaceae coniferous forests, with a few understory Filicales, the climate was of subtropical zone, and the environment probably had humid or semi-humid features on the northeastern margin of North China Block.
Key words: palynological fossils    paleovegetation    paleoclimate    Yingzuilazi Formation    Hongmiaozi Basin    northeastern margin of North China Block    

吉林南部—辽宁北部地区在大地构造上位于华北地块的东北缘,分布着通化、浑江、长白、红庙子等众多的中生代陆相盆地,充填有多套煤系地层,是松辽盆地外围油气勘探的重点地区[1]。最近几年,中国地质调查局、吉林油田、相关院校等科研单位在该地区开展了大量的油气地质工作[2-7],并在通化盆地的通D1井获得了良好的油气显示。然而该地区中生代的基础地质研究还很薄弱,主要的古生物学及地层学研究集中于20世纪80年代,各盆地中生代地层的时代和对比还存在争议。

鹰嘴砬子组是研究区晚中生代一套重要的湖相含煤碎屑岩沉积地层,烃源岩的评价显示具有一定的生烃潜力[6-7],是重要的勘探目的层之一。以往古生物学者在柳河、浑江、红庙子等盆地的鹰嘴砬子组发现双壳类、腹足类、鱼类、昆虫类、介形类、古植物等化石,对其时代的认识存在晚侏罗世和早白垩世2种观点[8-12]。孢粉分析是石油地质勘探领域中地层时代确定、划分与对比的重要手段,然而在鹰嘴砬子组尚未有这方面的报道。王淑英[13]于20世纪80年代在吉林南部的通化地区进行了孢粉学采样,遗憾的是未获得化石。

笔者2011年在协助吉林油田进行外围盆地油气地质研究时,首次在吉南—辽北交界地区的红庙子中生代盆地中获得鹰嘴砬子组的孢粉化石,并根据孢粉组合面貌,对华北地块东北缘地区该时期的古植被和古气候进行初步探讨。

1 地质概况

红庙子盆地(图 1)位于辽宁省抚顺市新宾县红庙子乡,北邻柳河盆地和通化盆地,东邻拐磨子盆地,南邻桓仁盆地。盆地充填的中生代地层自下而上分别为侯家屯组、果松组、鹰嘴砬子组、林子头组、下桦皮甸子组、亨通山组、三棵榆树组和小南沟组。20世纪90年代岩石地层清理时,吉林省地质矿产局将同为碎屑岩地层的下桦皮甸子组和亨通山组合并为亨通山组[14]。其中果松组、林子头组和三棵榆树组为火山岩为主的地层,鹰嘴砬子组、亨通山组为火山间歇期沉积的陆相碎屑岩地层。

图 1 研究区地质简图 Fig.1 Sketch geological map of the study area 1—第四系;2—小南沟组;3—三棵榆树组;4—亨通山组;5—林子头组;6—鹰嘴砬子组;7—果松组;8—侯家屯组;9—古生界;10—元古宇;11—太古宇;12—燕山期花岗岩;13—燕山期正长岩;14—整合界线;15—不整合界线;16—逆断层;17—走滑断层;18—性质不明断层;19—推测断层;20—剖面位置;21—采样位置

区域上,鹰嘴砬子组主要岩性为粉砂岩、页岩及泥灰岩夹煤,是一套火山喷发间歇期的湖沼相沉积物,下与果松组中性火山岩整合接触,上与林子头组火山岩整合接触。本次对红庙子乡一公路边出露的鹰嘴砬子组进行了实测(图 2)。剖面中鹰嘴砬子组以粉砂质泥岩、凝灰质粉砂岩和黑色粉砂质页岩为主。

图 2 新宾县红庙子乡鹰嘴砬子组实测剖面 Fig.2 Measured section of Yingzuilazi Formation in Hongmiaozi Town, Xinbin County 1—凝灰质粗砂岩;2—钙质细砂岩;3—钙质粉砂岩;4—凝灰质粉砂岩;5—泥质粉砂岩;6—粉砂质泥岩;7—粉砂质页岩;8—凝灰质页岩;9—页岩;10—泥灰岩;11—安山岩;12—玄武岩;13—孢粉化石;K1l—林子头组;K1y—鹰嘴砬子组;K1g—果松组

上覆地层:林子头组玄武岩,柱状节理发育

  ——————整合——————

鹰嘴砬子组    总厚度  69.9m

5.灰黑色粉砂质泥岩夹黑色页岩,夹2层薄层凝灰质粗砂岩

        45.1m

4.灰黑色泥质粉砂岩,局部夹钙质粉砂岩  7.8m

3.黑色粉砂质页岩夹泥灰岩、含沥青钙质细砂岩  5.6m

2.灰绿色凝灰质页岩夹凝灰质粉砂岩  5.5m

1.灰绿色凝灰质粉砂岩为主,局部夹凝灰质页岩  5.9m

  ——————整合——————

下伏地层:果松组,青灰色气孔杏仁安山岩

2 研究方法及结果

本次在红庙子乡鹰嘴砬子组剖面进行了逐层采样,共10件。孢粉分析工作在吉林大学古生物学与地层学研究中心孢粉实验室完成。在室温环境条件下,经过盐酸→氢氟酸→盐酸处理,用筛选法将孢粉集中在试管中,制固定片在生物显微镜下鉴定。仅在2件样品中发现孢粉化石,样品岩性分别为黑色粉砂质页岩(PYZ-3)和灰黑色粉砂质泥岩(PYZ-5),产于红庙子乡鹰嘴砬子组剖面第3和5层。共鉴定出孢粉化石21属23种,选择孢粉化石数量大于50粒的样品进行百分含量计算,化石及含量列于表 1,典型化石如图版Ⅰ所示。

表 1 红庙子盆地鹰嘴砬子组孢粉化石名单及数量统计 Table 1 Taxonomic composition and content of palynological fossils from the Yingzuilazi Formation in the Hongmiaozi Basin
图版Ⅰ   PlateⅠ   鹰嘴砬子组典型孢粉化石:1. Cicatricosisporites sp.; 2. Cicatricosisporites undulates; 3. Cicatricosisporites implexus; 4~7. Inaperturopollenites sp.; 8. Abietineaepollenites sp.; 9~11. Pinuspollenites sp.; 12~13. Piceites sp.; 14. Pseudopicea sp.; 15. Piceaepollenites sp.; 16. Psophosphaera sp.
3 孢粉组合特征及时代

鹰嘴砬子组发现的孢粉化石可命名为Cicatricosisporites -Abietineaepollenites-Piceites组合,基本特征如下。

组合中裸子类花粉占绝对优势(83.70%),蕨类孢子次之(16.30%),未见被子类花粉。

蕨类植物孢子类型较单调,海金沙科相关的孢子相对丰富,包括Cicatricosisporites undulatesCicatricosisporites implexusCicatricosisporites sp.,紫萁科相关的孢子有Osmundacidites sp.,而Baculatisporites sp.和Granulatisporites sp.与双扇蕨科植物有关。蕨类植物孢子虽然含量较低,但一些具有时代特征的化石的出现,对鹰嘴砬子组时代的确定具有重要意义。

Cicatricosisporites属被认为是早白垩世重要的特征分子,孢粉学者们普遍认为其在早白垩世贝里阿斯期开始出现[15-16]。除未定种外,本次鉴别出Cicatricosisporites implexusCicatricosisporites undulates两种。Cicatricosisporites implexus最初命名于中国内蒙古地区的下白垩统巴彦花群和固阳组,之后在河北滦平的大北沟组和西瓜园组、北京地区的夏庄组、冀北地区的义县组等早白垩世地层中都有发现[17-19],但未在更早期的地层中有报道。Cicatricosisporites undulates最初命名于中国延边地区的下白垩统,之后在松辽盆地的沙河子组和登娄库组、辽西地区的阜新组和孙家湾组、北京地区的芦尚坟组等早白垩世地层中都有发现[20-22],但未在更早期的地层中有报道。

裸子植物花粉中,以具气囊花粉占优势,且具气囊花粉全部为双气囊花粉,总含量58.70%,占所有裸子类花粉的70.13%,含量较高的属种有Abietineaepollenites sp.(11.96%),Piceites sp.(8.70%),Pinuspollenites sp.(7.61%)和Piceaepollenites sp.(5.43%)。无气囊花粉也有一定含量,含量最高的为Inaperturopollenites sp.(6.52%)和Spheripollenites sp.(6.52%)。

整体看,当前组合中,蕨类孢子以海金沙科为主,裸子类植物花粉以双气囊类型为主,这与中国北方早白垩世孢粉植物区的特征一致[23-24],反映了早白垩世的时代特征。同时,组合中无气囊的花粉类型也具有一定含量,与松辽盆地早白垩世沙河子组的孢粉组合特征[25-26]可对比。

4 古植被和古气候探讨

孢粉化石是古植物的生殖细胞,在一定程度上反映了地质时期的古植被面貌。以往的研究者对中生代常见孢粉的母体植物亲缘关系及生存环境进行了归纳[27-31]。笔者据此对研究区鹰嘴砬子组沉积时期的古植被进行了初步探讨。

从裸子植物看,松柏纲松科在数量和类型上都占较大优势,相关的孢粉属有AbietineaepollenitesPinuspollenitesPiceaepollenitesPiceitesCedripites;松柏纲杉科相关的花粉虽然类型较少,但具有一定含量,见InaperturopollenitesSpheripollenites;松柏纲罗汉松科(Podocarpidites属和Quadraeculina属)、掌鳞杉科(Classopollis属)及苏铁纲(Cycadopites属)相关的花粉属含量较少。

从蕨类植物看,虽然发现的孢子化石较少,但全部为真蕨类,包括海金沙科(Cicatricosisporites属)、紫萁科(Osmundacidites属)和双扇蕨科(Baculatisporites属和Granulatisporites属)相关的孢子,可见当时蕨类植物中以真蕨类占优势地位。

综上所述,笔者认为,华北地块东北缘地区在鹰嘴砬子组沉积时期古植被以松科和杉科组成的松柏类针叶林为主,林下生长着真蕨类。

现今苏铁纲植物分布于热带和亚热带;罗汉松科为常绿乔木或灌木,分布于热带、亚热带和南温带;松科多为常绿针叶乔木,属于广温类型,主要分布于温带及亚热带的山区,其中雪松属、冷杉属和云杉属还分布于寒带,反映湿润或半湿润的环境特征;杉科大都产于亚热带,为常绿或落叶乔木,常生长于沼泽;掌鳞杉科为季节性旱生植物,生长于高地斜坡,普遍认为与炎热、干旱、盐碱等环境有关;海金沙科属于多年生攀援植物,分布于热带和亚热带地区,生长于河谷或溪边灌木丛中;紫萁科属于陆生中型植物,在热带、亚热带和温带地区都有分布,生长于沼泽湿地、潮湿山谷或林下、溪边的酸性土壤中;双扇蕨科分布于热带和亚热带地区,生长于林下或灌木丛中。

综合本文获得的资料,鹰嘴砬子组的孢粉植物群中,生长于湿润-半湿润气候的植物占绝大多数,而喜干旱的掌鳞杉科数量极少;蕨类植物全部为生长于热带-亚热带的真蕨类,裸子类植物以广温型为主,同时发育亚热带类型的杉科。据此推测,华北地块东北缘地区在鹰嘴砬子组沉积时期,属于湿润-半湿润的亚热带环境。

5 结论

(1)通过华北地块东北缘红庙子盆地鹰嘴砬子组所产孢粉化石的研究,建立了Cicatricosisporites - Abietineaepollenites - Piceites组合,孢粉组合面貌以松柏类双气囊花粉和海金沙科孢子为主,同时无气囊花粉也有一定含量,组合特征可与松辽盆地沙河子组对比。一些具时代意义的孢粉化石的出现,表明鹰嘴砬子组沉积时代为早白垩世。

(2)根据孢粉资料推测,在鹰嘴砬子组沉积时期,华北地块东北缘地区古植被以松科和杉科组成的松柏类针叶林为主,伴有少量罗汉松科、掌鳞杉科及苏铁纲,林下生长着真蕨类,古气候属于湿润-半湿润的亚热带气候。

致谢: 中生代孢粉地质学相关问题得到大庆油田万传彪老师的指导,中石化华东分公司周山富老师在本文写作过程中赠予了大量的孢粉学学习资料,在此一并致谢。

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