宁夏盐池地区宁夏拟刺葵（新种）的首次发现.pdf

宁夏盐池地区中侏罗统延安组井下发现大量茨康类拟刺葵属叶片压型化石 根据其叶部形态学和表皮构造特征建立宁夏拟刺葵(新种)()该新种以叶脉稀疏 每枚叶片仅叶脉 条 表皮细胞壁直 上表皮气孔带内气孔器单列 下表皮气孔带内气孔器 或 列 上、下表皮普通表皮细胞均无乳突 副卫细胞强烈乳突为特征 区别于属内其他已知各种 当前新种的表皮构造特征反映中侏罗世气候以温暖、潮湿为主关键词:古气候 宁夏拟刺葵 延安组 中侏罗统 鄂尔多斯盆地 盐池地区中图分类号:文献标识码:/收稿日期:修订日期:基金项目:中石化项目()和中国地质调查局项目()联合资助第一作者:何发岐()男 教授级高级工程师 主要从事石油地质综合研究及油气勘探开发工作:通信作者:杨兵()男 高级工程师 主要从事地层学与古气候研究:():.().:()引言拟刺葵()是一种已灭绝的裸子植物类群 是欧亚大陆中生代植物群中最常见的成员之一 主要发现于中国北方、中亚、西伯利亚等地区 该属最初由()根据前苏联西伯利亚伊尔库茨克盆地中侏罗统普里萨扬组发掘的标本而建立的形态属 模式种为 在中国 最早由 于 年在吉林营城火石岭、蛟河等地区发现.等 此后 众多学者对该属进行了研究工作 既涉及到该属的宏观形态学特征 如叶片大小、叶脉数目、有无间细脉等 也涉及到叶表皮的解剖构造对 属 表 皮 构 造 的 研 究 始 于()对西格陵兰 半岛发掘的 表皮构造的观测 随后()和()分别对中亚和中国东北地区 属的表皮构造进行了描述()对法兰士约瑟夫地岛发掘的化石进行了划时代的研究 首次根据表皮构造特征及叶片气孔器分布类型及排列方式等 将形态上属于本属的化石分别划分为斯蒂芬叶()、温德瓦狄叶()及苦戈维尔叶()属 此后()通过对前苏联地区大量 属表皮构造研究认为:在()建立的 个属的表皮构造之间有一些过渡特征 从而将其划为 属的 个亚属 分别是 ()(下气孔式 气孔器在下表皮呈带状排列)、()(双面气孔式气孔器在下表皮呈带状排列 在上表皮呈不规则纵列)和 ()(气孔器在上、下表皮均呈纵向单列)并保留属名 适用于缺少表皮特征的印模化石标本 该划分方案得到了普遍的认可中国学者对 属表皮构造的研究从 世纪 年代开始 周志炎()首次在广西西湾下侏罗统中发现并通过表皮构造建立了 随后 孙革()通过吉林上侏罗统和内蒙古下白垩统标本的表皮构造研究 建立了 ()()和.(.)李佩娟等()描述了柴达木盆地中、下侏罗统中发现的 ()亚属的 个种 周志炎等()对河南义马中侏罗统义马组茨康类表皮的超微结构进行了研究 李涛等()通过对鄂尔多斯东胜地区中侏罗统 的角质层研究 建立了.()王蕾等()在内蒙古霍林河煤田下白垩统霍林河组建立了 ()等()在内蒙古石拐子盆地中侏罗统召沟组建立了 ()鄂尔多斯盆地中侏罗统中保存了大量 ()化石 本文报道了宁夏盐池地区中侏罗统延安组发现的 ().一个新种 通过表皮构造特征探讨了其指示的古气候意义 地质概况鄂尔多斯盆地位于中国中西部 是中国中生代主要的大型陆相盆地之一 富含丰富的石油、天然气、煤炭等资源 对保障中国能源需求、加强战略能源储备具有非常重要的意义 研究钻孔宁东 井位于鄂尔多斯盆地宁夏回族自治区盐池县大水坑镇(图)构造上属于天环坳陷马家滩断褶带 该地区主要发育中、上三叠统延长组、中侏罗统延安组和直罗组 宁东 井主要钻遇中、上三叠统延长组和中侏罗统延安组 套地层 二者之间呈角度不整合接触 缺失下侏罗统富县组地层 延安组是该盆地主要含煤地层 由多个正旋回组成 旋回下部由灰白色砾岩、含砾粗砂岩、以及中、细粒砂岩组成 旋回上部通常为夹多煤层的灰绿色细砂岩、粉砂岩、灰色泥岩、碳质泥岩 延安组植物化石丰富 主要以银杏类、茨康类、松柏类、苔藓类、楔叶类、真蕨类、苏铁类为主 本次研究的植物化石采集于该钻孔岩心()层位属于中侏罗统延安组 植物化石角质层保存良好 研究方法将岩心上剥离的植物角质层化石置于塑料表面皿中 加入浓盐酸反应 后 水洗至中性 加入氢氟酸 反应 后 水洗至中性 用王水(浓度为的盐酸和浓度为的硝酸按照 配制而成)溶液对化石叶片进行氧化处理 置于第 期 何发岐 等:宁夏盐池地区宁夏拟刺葵(新种)的首次发现 地理位置图 钻井位置图 地层柱状图图 研究区地理位置及化石层位 的水浴恒温加热 将样品洗至中性后 置于浓度为 的次氯酸钠中水浴加热 叶片变为淡黄色 进行氢氧化钾()分层以及制片一部分在荧光显微镜()下观察拍照 一部分经脱水处理后粘贴黑色导电胶 在扫描电子显微镜(吉林大学古生物学与地层学研究中心)下观察拍照 系统分类学银杏纲 茨康目 拟刺葵属 温德华狄亚属 ()()世 界 地 质 第 卷 宁夏拟刺葵(新种)().(图、)正模():图 (宁东)副模():图、(宁东 宁东)产地():宁夏盐池县大水坑镇层位():中侏罗统延安组词源():种名源于新种产地宁夏()地名标本保存():中国石油化工股份有限公司华北油气分公司(郑州)特征():叶长 簇生于短枝之上叶中部最宽 最宽处有叶脉 条 双面气孔式 上表皮气孔器呈单列状 下表皮气孔器呈带状 上表皮气孔器明显少于下表皮 上表皮细胞垂周壁平直 平周壁未见明显乳突和毛状体 下表皮细胞平周壁局部见近圆形角质化突起 气孔器单唇式 椭圆形 保卫细胞肾形 副卫细胞强烈乳突 局部或大部分覆盖气孔描述:叶片线形 不分裂 无叶柄 叶长大于 叶宽 叶片边缘近平行 基部逐渐收缩(图、)叶脉平行 无间细脉 每枚叶片有叶脉 条(图、图)标本宁东 标本宁东 素描图、分散保存的叶片 示每片叶上 条叶脉(红色方框为取表皮位置)图 宁夏拟刺葵(新种)叶形态构造 ().第 期 何发岐 等:宁夏盐池地区宁夏拟刺葵(新种)的首次发现 荧光显微镜下标本照片 宁东 荧光显微镜下上表皮照片 宁东 荧光显微镜下下表皮照片 宁东 生物显微镜下上表皮照片 宁东 生物显微镜下下表皮照片 宁东 生物显微镜下气孔器照片(红色箭头指示气孔器)图 荧光显微镜及生物显微镜下宁夏拟刺葵(新种)表皮构造 ().世 界 地 质 第 卷 叶表皮构造为双面气孔式(图 )上表皮角质层较薄 外表面粗糙(图)非气孔带一般由 列长矩形细胞组成 偶见长梭形或长三角形 细胞长度大多在 之间 少量细胞大于 宽度大多在 之间 气孔带细胞相对宽而短 矩形或多角形 列细胞组成 细胞长度大多在 之间 少量细胞长度超过 宽度大多在 垂周壁较直 平周壁未见明显乳突和毛状体 气孔数量很少 气孔器分散排列或呈单列排列(图)气孔器较小 呈椭圆形 长约 宽约 气孔单唇式 保卫细胞肾形 长约 宽约 有 个副卫细胞 形态不规则(图 图、)副卫细胞具有乳突 局部或大部分覆盖气孔 内表面 左侧为上表皮 右侧为下表皮 内表面 上表皮 示表皮细胞和气孔器 图 的局部放大 示气孔器 内表面 下表皮 示 个气孔器 内表面 下表皮 示气孔器和非气孔带表皮细胞 外表面 下表皮 示气孔带和非气孔带(红色箭头指示气孔器)图 扫描电镜下宁夏拟刺葵(新种)表皮构造 ().第 期 何发岐 等:宁夏盐池地区宁夏拟刺葵(新种)的首次发现 下表皮的表皮细胞及气孔器在形态上与上表皮相似 但气孔器数量远远多于上表皮 在脉间区呈条带状分布 每带有 列气孔器 气孔器形态大小与上表皮内相似(图、)通过统计 个角质层下表皮气孔密度得出:气孔密度()约 个/平均值为()个/气孔指 数()约 平 均 值 为()比较与讨论:本次研究的化石表皮构造为双面气孔式 上表皮气孔器稀少 呈列分布 下表皮气孔器带状排列 根据()划分方案可归为 ()亚属目前 ()共报道 个种(表)当前标本叶脉较少 仅 条 与已表 ()已知种主要特征对比 ()种名产地时代叶貌大小/叶脉数量/条角质层构造表皮细胞垂周壁气孔及其排列表皮细胞是否具有乳突上表皮下表皮上表皮下表皮副卫细胞是否具有乳突参考文献.西 伯利亚西部长 宽 微波状分散排列每带 列间断 每带 列具乳突强烈乳突具有乳突 中国宁夏长 宽 直单列每带 列无乳突无乳突强烈乳突本文 乌 兹别克斯坦长 宽 微波状间断单列间断 每带 列无乳突无乳突无乳突 哈 萨克斯坦西部宽 通常波状间断单列间断 每带 列无乳突无乳突无乳突 中国长 宽 中等密度直或微波状气孔和非气孔带不明显 条不均匀每带 ()列无乳突无乳突无乳突 乌 兹别克斯 坦西北部长 宽 直未知间断 每带 列无乳突无乳突具乳突 俄 罗斯赤塔西部宽 直 部分波状每带 列每带 列无或仅轻微乳突无乳突环状 乌 兹别克斯坦长 宽 直 部分波状分散排列单列不规则每带 列无乳突强烈乳突强烈乳突 西 伯利亚西部宽 未知直分散排列纵向分布每带 列无乳突强烈乳突强烈乳突 中 国内蒙古长 宽 直不均匀每带 列不均匀每带 ()列具乳突具乳突具乳突 世 界 地 质 第 卷续表 种名产地时代叶貌大小/叶脉数量/条角质层构造表皮细胞垂周壁气孔及其排列表皮细胞是否具有乳突上表皮下表皮上表皮下表皮副卫细胞是否具有乳突参考文献()西 伯利亚东部长 宽 直单列不规则每带 列强烈乳突强烈乳突具乳突 俄 罗斯伊尔 库茨克盆地长 宽 直间断带状间断 每带 列强烈乳突强烈乳突强烈乳突 俄 罗斯赤塔西部长 宽 直每带 列每带 列轻微乳突强烈乳突强烈乳突 哈 萨克斯坦东部长 宽 直未知每带 列强烈乳突强烈乳突无乳突 乌 兹别克斯坦宽 直单个出现每带 ()列未知少量乳突具有乳突 中 国吉林省长 宽 直不规则每带 列间断 每带 列具乳突具乳突具有乳突 西 伯利亚东部长 宽 直分散排列每带 列不规则每带 列强烈乳突强烈乳突强烈乳突 西 伯利亚东部长 宽 直分散排列不规则每带 列强烈乳突强烈乳突强烈乳突 俄 罗斯中乌拉尔长 宽 直不清晰每带 列不规则每带 列强烈乳突强烈乳突强烈乳突()俄 罗斯弗朗 兹约瑟夫地群岛长 宽 ()直间断单列不规则每带 列强烈乳突强烈乳突强烈乳突 俄 罗斯东部叶化石碎片未知直间断单列间断 每带 (偶尔)列具乳突具乳突无乳突 俄 罗斯西北部长 宽 直分散排列间断 单列间断 每带 列具乳突具乳突具有乳突 俄 罗斯外贝加尔宽 直 部分波状不规则带状不规则每带 列未知少量乳突具有乳突第 期 何发岐 等:宁夏盐池地区宁夏拟刺葵(新种)的首次发现知种 和 最 为 相 似 和 发现于俄罗斯赤塔地区西 部 的 中 侏 罗统 当前标本的叶脉数量、表皮细胞细胞壁特征、下表皮气孔器分布特征、副卫细胞特征均与 相似 但前者标本上表皮气孔器仅单列、上下表皮均光滑、不具乳突这些特征与 不同 当前标本的叶脉数量、表皮细胞无乳突、下表皮气孔器分布特征与 相似 但前者标本表皮细胞壁直、不呈波状、上表皮气孔器仅单列、副卫细胞具有乳突且不呈明显环状 与 不同 此外 已知种 ()和 与当前标本也较为相似 其中 ()发现于西伯利亚东部中侏罗统 其表皮细胞壁特征、上、下表皮气孔器分布特征与当前标本相似 但当前标本叶脉数量较少、上、下表皮细胞均光 滑 无 乳 突 这 些 特 征 与 不 同 发现于乌兹别克斯坦西北部中侏罗统 其表皮细胞壁特征、上、下表皮细胞均光滑无乳突这些特征与当前标本相似 但当前标本上表皮气孔呈单列、副卫细胞强烈乳突 覆盖气孔口 这 些 特 征 是 不 具 备 的 且 叶脉数量明显多于当前标本 叶长也明显小于当前标本 讨论拟刺葵属 ()广泛分布于欧亚大陆的中生代地层中 其最早发现于西伯利亚西部早侏罗世晚期的地层中 属种为()该亚属在中侏罗世的地层中发现了 个种 反映了从早侏罗世晚期到中侏罗世该亚属迅速分化繁盛的过程晚侏罗世 由于干旱气候盛行()亚属大量衰退 在上侏罗统中仅发现 个种 早白垩世 仍有 个种残余 直到晚白垩世 ()灭绝鄂尔多斯盆地延安组植物群内容丰富 种级分异度较高 共包含植物化石 属 种 其中银杏纲种类繁多 具有绝对优势 前人共报道了 属 种 分别属于银杏目、茨康目和分类不明的类群 此外 真蕨植物相当繁盛 松柏类和苏铁类占相当比例 楔叶类和苔藓类个别出现 种子蕨缺失 延安组植物群面貌属于典型的 植物群 从欧亚大陆早、中侏罗世植物群地理分区来看 该新种属于西伯利亚区植物群 反映了暖温带温带气候特征植物表皮构造特征对气候具有重要的指示意义 一般来说 植物角质层较厚 表皮细胞平周壁角质化强烈 气孔密度小、气孔下陷代表植物生长于干旱、降雨量小的环境中 植物表皮较薄 表皮细胞平周壁角质化不明显 气孔密度较大、气孔不下陷则指示了温暖、湿润、降雨量大的气候特征 当前研究标本角质层不厚 但副卫细胞形成乳突 半覆盖或覆盖气孔 对于整个延安组植物群而言 裸子植物角质层化石绝大多数角质层较薄 副卫细胞未形成环形加厚或形成乳突 也不覆盖气孔或半覆盖气孔 仅少数上表皮平周壁强烈加厚 副卫细胞形成环形加厚半覆盖或者覆盖气孔 总体而言 延安组该新种角质层特征反映了当时的古气候以温暖、潮湿为主 这与该化石产于煤系夹层、气候温湿、植被茂盛、利于成煤是一致的 结论()鄂尔多斯盆地宁夏回族自治区盐池县宁东 井中侏罗统延安组中发现了拟刺葵属新种宁夏拟刺葵(新种)()该新种属于西伯利亚区植物群它的发现增加了中侏罗世拟刺葵属的生物多样性()新种角质层薄 上、下表皮不具乳突和毛基 气孔不下陷 仅副卫细胞发育乳突覆盖在气孔上 表明中侏罗世鄂尔多斯盆地古气候以温暖潮湿为主参考文献:.():.().:.().世 界 地 质 第 卷 .():.():.().()()():.:./.().:.().:()/.:.()周志炎.湘西南早侏罗世早期植物化石:中国古生物志 总号第 册 新甲种第 号.北京:科学出版社:.:.:.孙革.东北、内蒙古几种拟刺葵()及其分类.古生物学报 ():.():.李佩娟 何元良 吴向午 等.青海柴达木盆地东北缘早、中侏罗世地层及植物群.南京:南京大学出版社:.:.:.李涛 李云峰 那玉玲 等.拟刺葵(苦戈维尔叶)亚属 ()在内蒙古鄂尔多斯盆地中侏罗统的发现.世界地质 ():.().():.王蕾 杨涛 孙革.内蒙古霍林河煤田内蒙古拟刺葵(新种)().的首次发现.世界地质 ():.().():.()().():.葛玉辉 孙春林 刘茂修.鄂尔多斯盆地东北缘中侏罗统延安组植物群与古气候分析.吉林大学(地球科学版)():.()():.李云峰.鄂尔多斯盆地中侏罗世植物多样性和古气候.长春:吉林大学.:.:.().().:.().第 期 何发岐 等:宁夏盐池地区宁夏拟刺葵(新种)的首次发现 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