内蒙古大兴安岭地区下白垩统龙江组孢粉组合及其地质意义.pdf

第 卷 第 期 年 月 世 界 地 质 文章编号:()内蒙古大兴安岭地区下白垩统龙江组孢粉组合及其地质意义李涛 那玉玲 李云峰 陈辉明 王洋 王旭日 吉林大学 地质博物馆 长春 吉林大学 古生物学与地层学研究中心 长春 自然资源部地层与古生物重点实验室 中国地质科学院地质研究所 北京 摘要:本文系统报道了内蒙古呼伦贝尔市莫力达瓦达斡尔族自治旗鸽子山化石点下白垩统龙江组孢粉化石 共鉴定 属 种 孢粉组合中 裸子植物花粉占主要地位 主要为气囊分化不完善的“古老型”花粉 南洋杉科、松科、罗汉松科和苏铁类花粉占有一定比例 蕨类植物孢子占次要地位 主要为桫椤科孢子 石松科、海金沙科、卷柏科孢子有一定含量 被子植物花粉少量出现 依据组合面貌 将其命名为 组合 根据特征分子推断 该孢粉组合所指示的地质时代为早白垩世 期 孢粉母体植物生态习性反映鸽子山地区早白垩世晚期的气候以温暖、湿润为主 并可能伴有季节性干旱关键词:孢粉组合 古气候 龙江组 鸽子山剖面 大兴安岭地区 内蒙古中图分类号:文献标识码:/收稿日期:修订日期:基金项目:中国地质调查局项目()和国家自然科学基金项目()联合资助第一作者:李涛()男 副研究馆员 主要从事古生物学与地层学研究:通信作者:那玉玲()女 博士 副教授 主要从事中国北方地区中生代植物、孢粉化石及相关地层学研究:.“”.:引言近年来 内蒙古自治区呼伦贝尔市莫力达瓦达斡尔族自治旗(简称莫旗)宝山镇鸽子山地区发现了一处热河生物群化石产地(图)不仅发现典型热河生物群代表化石:东方叶肢介三尾拟蜉蝣戴氏狼鳍鱼组合 同时还报道了大量无尾两栖类和有尾两栖类 少量爬行类(龟鳖类和恐龙)、鸟类(反鸟类和今鸟型类)、蜘蛛化石等 化石种类丰富、保存精美 成为冀北辽西地区热河生物群核心分布区之外 在大兴安岭地区首次发现的重要热河生物群化石集中产地图 大兴安岭地区鸽子山化石产地地理位置图(修改自文献)()现有报道主要集中于脊椎动物和节肢动物化石研究 对于该重要化石产地的植物化石研究程度相对较低 笔者及研究团队于 年在该地区开展野外调查工作 测制了鸽子山化石点剖面 并采集到 件孢粉样品 本文对鸽子山化石点孢粉化石进行系统分类学研究 建立 组合 在此基础上探讨其反映的古植被特征及时代意义 填补了该区孢粉学研究的空白 为鸽子山生物群的研究提供重要化石材料 对探讨该地区地层划分对比及古地理、古气候环境等具有重要意义 地质概况内蒙古莫旗宝山镇鸽子山热河生物群化石产地位于大兴安岭褶皱带的大杨树盆地内 大杨树盆地主要发育一套下白垩统地层 自下而上包括:龙江 组()、九 峰 山 组()和 甘 河 组()其中 龙江组()下部为中性熔岩夹碎屑岩和薄层酸性熔岩 上部为中酸性熔岩和碎屑岩 九峰山组()为一套中基性熔岩、火山碎屑岩夹砾岩、砂岩、泥岩和煤层 甘河组()主要发育中基性火山岩夹少量碎屑岩莫旗鸽子山地区热河生物群化石主要发现于一套灰色、灰白色凝灰质粉砂岩夹泥岩、凝灰质页岩和沉凝灰岩中 岩性与冀北、辽西和内蒙古东南部热河生物群核心分布区化石层相似 地层时代为早白垩世 关于该化石层的层位仍存在争议 部分学者认为该化石层属于下白垩统光华组 也有观点认为其归属于龙江组 本文根据最新孢粉研究成果及锆石 测年数据 同意该套化石层位属于龙江组上部的观点 龙江组建组于黑龙江省龙江县山泉乡 为一套中酸性火山岩组合 该组向北东大兴安岭主峰方向 地层厚度变薄、熔岩减少 火山碎屑岩相对增加 层位上覆于大磨拐河组之下 内蒙古扎兰屯南部 该组发育 少 量 孢 粉 化 石 被 称 为 组合 时代为早白垩世鸽子山剖面(图)位于内蒙古莫旗宝山乡鸽子山村西南约 剖面起点 为 世 界 地 质 第 卷 剖面为人工采石坑 自上而下为:图 大兴安岭鸽子山剖面实测地层柱状图(修改自文献)()未见顶.浅灰白色、灰黄绿色含砂凝灰岩 呈松散状 灰色、灰白色中薄层凝灰质粉砂岩 含少量植物化石 灰白色、灰绿色含砾凝灰岩 含较多的淡绿色火山玻璃碎屑 呈松散状 灰色、灰白色凝灰质粉砂岩 含少量的植物、蝾螈化石 灰白色凝灰岩 含淡绿色火山玻璃碎屑 呈松散状 灰白色沉凝灰岩 含丰富的蝾螈化石 少量的叶肢介、三尾拟蜉蝣、龟类等化石 灰白色、黄绿色凝灰质砂岩 呈松散状 浅灰褐色、灰色凝灰质粉砂岩 含丰富的叶肢介、三尾拟蜉蝣、鱼类等化石 浅黄绿色凝灰质砂岩 呈松散状 浅灰褐色凝灰质粉砂岩 含叶肢介、三尾拟蜉蝣、蝾螈、狼鳍鱼等化石 灰白色浅灰绿色凝灰岩 层理不发育 含叶肢介化石 灰色灰绿色含砾凝灰岩 灰白色灰褐色薄层粉砂质页岩 含丰富的叶肢介、三尾拟蜉蝣、蝾螈等化石 灰褐色薄层泥岩 含丰富的龟类、青蛙等化石 灰白色薄层凝灰质页岩 含丰富的叶肢介、三尾拟蜉蝣、植物、蝾螈等化石 灰色、灰白色凝灰岩 黄绿色凝灰质细砂岩 未见底 孢粉组合特征笔者及研究团队于内蒙古莫旗早白垩世龙江组鸽子山剖面下部、层灰白色灰绿色凝灰岩中共采集孢粉样品 块(图):()、()、()、()均发现孢粉化石 经过镜下观察和鉴定统计 仅有 ()达到百分含量统计的要求 其他 个样品 ()、()、()中孢粉化石极少 其孢粉化石类型在样品 ()中都有体现 我们以 ()为代表 详细论述其孢粉组合特征莫旗早白垩世龙江组鸽子山剖面 ()号样品共鉴定统计 属 种孢粉化石 粒(孢粉样品分析鉴定由中国地质科学院地质研究所完成)包 括 蕨 类 植 物 孢 子 属 种(占)裸 子 植 物 花 粉 属 种(占)被子植物花粉 属 种(占 )(表)()蕨类植物孢子中(图 )桫椤科占组合含量的 约占蕨类孢子含量的一半以光面三缝孢 ()和桫椤孢 ()的大量出现为特征 其次为石松科()、海 金 沙 科()、卷 柏 科()亲缘关系不明的孢子占 紫萁科、膜蕨科、双扇蕨科、木贼科、里白科、凤尾蕨科也都有零星出现第 期 李涛 等:内蒙古大兴安岭地区下白垩统龙江组孢粉组合及其地质意义表 大兴安岭地区鸽子山剖面孢粉化石颗粒数及百分含量统计 属种名称统计粒数百分含量/蕨类植物孢子 石松科 ().卷柏科.紫萁科 膜蕨科 海金沙科 桫椤科 ()双扇蕨科 木贼科?凤尾蕨科 里白科 亲缘关系不明者 裸子植物花粉 苏铁类(包括本内苏铁及银杏类)罗汉松科 世 界 地 质 第 卷续表 属种名称统计粒数百分含量/南洋杉科 松科 ()()()亲缘关系不明者 ()被子植物花粉 亲缘关系不明者 总计第 期 李涛 等:内蒙古大兴安岭地区下白垩统龙江组孢粉组合及其地质意义 ()()图 龙江组孢子化石类型 世 界 地 质 第 卷()裸子植物花粉中(图 图 )亲缘关系不明的花粉含量占 包括广口粉()、同心粉()、冠翼粉 ()、杉粉()、四字粉 ()等 南 洋 杉 科 占 组 合 含 量 的 松 科 花 粉 占 其 中 铁 杉 粉 含量为 罗汉松科花粉占 苏铁类(包括本内苏铁类和银杏类)占组合含量的 掌鳞杉科()和麻黄科()也零星可见()被子植物花粉中(图 )扁三沟粉(未定种).()、三沟粉(未定种).()和哈门粉(未定种).()虽然含量不高但是这些类型的出现 为探讨该孢粉组合所赋存的地层时代具有非常重要的指示意义 地质时代内蒙古莫旗鸽子山孢粉组合以裸子植物花粉为主 蕨类植物孢子次之 同时发现少量被子植物花粉 整体面貌反映的是侏罗纪白垩纪孢粉组合的特征 此外还具有以下的特点:()发现了部分在全球古近纪新近纪广泛分布、白垩纪少量出现的类型 包括 ()和 ()凤尾蕨科植物孢子在组合中零星出现 含量为 它的分布时代主要从白垩纪延续到新近纪 未发现早白垩世常见的一些典型蕨类孢子 如、等 其中 是全球大部分早白垩世早期孢粉组合中的常见组成分子分布广、数量多 是划分侏罗系与白垩系界线的重要标志化石()一些中生代晚期常见分子含量较高 如 含量达、含量为 、含量为 这些类型通常出现在国内外中侏罗世到早白垩世地层中 含量占 该属最早出现于三叠纪 于早白垩世灭绝()该组合中被子植物花粉含量占 被子植物花粉的出现 是判断白垩纪地层时代的重要依据 但其整体含量不高 可能是早白垩世被子植物刚刚出现辐射分化的特征 其中 三沟型花粉()、()占主导 同时发育少量散沟花粉 ()属于宋之琛划分的被子植物发展的 阶段(期)张一勇划分的三沟类三(拟)孔沟类()发育阶段 地质时代为 晚期至 早期 当前被子植物花粉组合也可同美国 群早期被子植物演化阶段进行对比 与带上部至 带下部花粉特征相符 时代为 期 与葡萄牙下白垩统地层中建立的被子植物花粉演化 带上部(期)特征也比较相近综上所述 笔者认为本组样品所赋存的地层时代为早白垩世晚期(期)这与前人通过锆石 测年所取得的结果 ()期 相一致 古植被与古气候分析孢粉化石是重建古植被和古气候的一个重要手段 基于原位孢粉可以有效地建立分散孢粉和母体植物的关系 为探讨地质时期古植被、古气候等提供了重要的化石依据 古植被重建莫旗早白垩世龙江组孢粉组合中 裸子植物花粉占主要优势()其中可以确定亲缘关系的南洋杉科()、罗汉松科()、苏铁类()和松科()花粉都占有一定比例 现生植被中 南洋杉科、苏铁类为常绿乔木 罗汉松科为常绿乔木或灌木 而松科为适应性极 强 的 落 叶 乔 木 多 生 长 于 地 势 较 高 的 山地 此 外 组 合 中 零 星 可 见 掌 鳞 杉 科()和麻黄科()花粉 现生掌鳞杉科植物多生长于干旱、炎热的气候环境 麻黄科植物也主要出现在干旱、荒漠地区孢粉 组 合 中 的 蕨 类 植 物 孢 子 占 次 要 地 位()其中 桫椤科含量极高()现生桫椤科多生长于低海拔的山沟潮湿地或溪边阳光充足地区 有时也散生于林缘灌丛中 石松科()、海 金 沙 科()、卷 柏 科()、紫萁科、膜蕨科、双扇蕨科、木贼科、第 期 李涛 等:内蒙古大兴安岭地区下白垩统龙江组孢粉组合及其地质意义 ()()()()图 龙江组裸子植物花粉化石 世 界 地 质 第 卷 ()图 龙江组花粉化石类型 第 期 李涛 等:内蒙古大兴安岭地区下白垩统龙江组孢粉组合及其地质意义里白科、凤尾蕨科孢子也有零星出现 石松科现生植物为常绿草本 生于低海拔林缘、疏林下、路边、山坡及草丛间 海金沙科常生长于温暖、湿润环境 缠绕在其他较大型的植物上 卷柏科植物多生于向阳的山坡岩石上或干旱的岩石缝中 耐旱能力强 双扇蕨科生长于密林下的地表 膜蕨科、紫萁科、里白科、凤尾蕨科、木贼科等蕨类植物均以低矮草本形式生长于阴暗潮湿地区根据组合面貌和孢粉属种已知亲缘关系推测内蒙古莫旗早白垩世时期植被茂盛 呈现出的古植被类型包括:河、湖岸边或山间盆地旁的高坡地 木本植物繁盛 以南洋杉科、松科、罗汉松科、掌鳞杉科、苏铁类或银杏类、杉科、桫椤科等为优势种群 在木本植物所覆盖的阴暗地带和河谷、湖沼洼地等潮湿地区 生长有石松科、卷柏科、木贼科、紫萁科、膜蕨科、双扇蕨科、里白科、凤尾蕨科、海金沙科等低矮的蕨类和草本被子植物 在一些向阳或干旱地带 生长有掌鳞杉科、麻黄科、卷柏科植物 古气候分析现代裸子植物中 南洋杉科分布于南半球的热带及亚热带地带 松科适应性极强 能适应从干旱到湿润的气候条件 多分布于热带、亚热带、温带气候区 罗汉松科分布于热带、亚热带及暖温带地区 在南半球分布最多 苏铁类植物为热带、亚热带树种 银杏类植物主要分布于温带地区 掌鳞杉科、麻黄科植物喜生长在干旱、炎热地区现生蕨类植物中 桫椤科分布于热带、亚热带地区 常见于低海拔的山沟潮湿地和溪边阳光充足的地区 石松科分布于温带及热带气候区 喜温暖、湿润 耐阴、耐旱、不抗严寒 木贼科适应能力强 从热带到寒带的各种气候环境中均有分布海金沙科分布于热带和亚热带 喜温暖、湿润的气候环境 卷柏科多分布于热带、亚热带 少数见于温带 是一种耐旱能力极强的植物 双扇蕨科产于热带地区 膜蕨科目前的分布中心为潮湿的热带地区 紫萁科、里白科、凤尾蕨科 现存于温带、亚热带和热带 根据内蒙古莫旗地区早白垩世时期古植被特点 结合对应现生植物的生态习性 该孢粉组合反映出温暖、湿润的暖温带亚热带气候特征 此外掌鳞杉科、麻黄科等旱生植物以及银杏类等落叶植物少量出现 可能由季节性干旱或地形原因导致的部分区域干旱造成 综上所述 内蒙古莫旗鸽子山地区在早白垩世晚期的气候主要以温暖、湿润为主 并可能伴有季节性干旱 结论()内蒙古莫旗早白垩世龙江组鸽子山剖面局部孢粉化石产出丰富 共鉴定孢粉化石 属 种 裸子植物花粉占主要地位 亲缘关系不明的花粉占优势 南洋杉科、松科、罗汉松科和苏铁类花粉都占有一定比例 蕨类植物孢子占次要地位 主要为桫椤科孢子 其次为石松科、海金沙科、卷柏科 被子植物花粉少量出现 虽含量不高 但具有重要的时代指示意义 根据组合面貌 将其命名为 组合()孢粉组合所指示的地质时代为早白垩世 期 与锆石 测年结果一致()内蒙古莫旗龙江组孢粉组合所反映出的古植被是以常绿乔木和灌木为主 伴生有落叶针叶乔木和旱生灌木 指示鸽子山地区早白垩世晚期的气候主要以温暖、湿润为主 并可能伴有季节性干旱致谢 感谢中国地质科学院地质研究所王大宁研究员和李素萍副研究员、吉林大学张淑芹研究员对孢粉鉴定工作的指导 感谢中国地质大学(北京)覃祚焕博士在野外给予的协助参考文献:.().:.().:.()():.世 界 地 质 第 卷 .()():.:.:.王龙 程晓冬 李伟 等.中国内蒙古大兴安岭地区下白垩统光华组白垩逍遥蛛一新种.中国地质 ():.():.谭锴 卢立伍 陈晓云 等.中国东北地区早白垩世无尾两栖类化石一新属.地质通报 ():.():.王旭日 鞠书彬 吴文盛 等.内蒙古大兴安岭地区下白垩统龙江组首次发现反鸟类.地质学报 ():.():.刘志宏 吴相梅 朱德丰 等.大杨树盆地的构造特征及变形期次.吉林大学学报(地球科学版)():.()():.孙雷 卞雄飞 何大祥 等.大杨树盆地中部甘河地区嫩江组烃源岩生烃潜力分析.世界地质 ():.():.王玉奎.大杨树盆地下白垩统九峰山组烃源岩生烃潜力评价.世界地质 ():.():.黑龙江省地质矿产局.黑龙江省区域地质志.北京:地质出版社:.:.张渝金 吴新伟 杨雅军 等.大兴安岭中段东坡龙江盆地早白垩世植物化石新材料.地质通报 ():.():.张超 吴新伟 张渝金 等.大兴安岭北段龙江盆地光华组碱流岩 锆石 年龄及其地质意义 .地 质 通 报 ():.():.丁秋红 陈树旺 张立君 等.松辽盆地外围油气新区中生代地层研究新进展.地质通报 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