青藏高原柴達木盆地大柴旦地區古近紀古近紀孢粉化石組合特征

柴達木盆地是中國西北部的一個大型陸相沉積盆地。盆地內發育著古近系和新生代的河流和湖泊。在古代和新生代，湖泊占領了盆地的廣泛區域。盆地內自新世以來沉積了巨大的新生代地層（zhangetal.，2010），沉積過程完整地保存了青藏高原高度上升和盆地發育的重要信息。這是研究青藏高原環境效應和古生代植被變化的理想區域。1地質背景和剖面總結1.1古近紀地層劃分新生代期間,柴達木盆地的演化受祁連山構造帶、阿爾金構造帶和東昆侖構造帶的共同影響,古新世為無沉積的隆起區,始新世早期初始坳陷接受河湖相沉積(Zhangetal.,2010).古近紀地層自下而上可以劃分為路樂河組、下干柴溝組和上干柴溝組(孫崇仁,1997;張克信等,2007).路樂河組主要巖性為棕褐色、紫紅色砂礫巖、含礫砂巖,褐色、棕紅色砂巖、泥巖、砂質泥巖以及泥質粉砂巖,與白堊系呈不整合接觸.上干柴溝組和下干柴溝組在整個盆地分布范圍很廣泛,為半干旱氣候條件下的洪積-河流-湖泊相沉積,具有下粗上細的特點.巖性為鈣質泥巖、砂質泥巖與砂巖互層,與路樂河組為整合接觸關系(青海石油管理局勘探開發研究院和中國科學院南京地質古生物研究所,1985;宋春暉,2006;榮建鋒,2009).1.2柴達木盆地北緣孢粉組合帶和柴達木古近系的建立本文野外實測大紅溝剖面位于柴達木盆地北緣,隸屬于青海省大柴旦行政區,研究區古近紀-新近紀地層出露良好.該剖面起點坐標:95.2117867°E,37.48649°N(圖1).孢粉樣品采自柴達木盆地北緣大紅溝古近系路樂河組、下干柴溝組和上干柴溝組,系統采集樣品203塊.經實驗室處理后,進行鑒定和統計,根據獲得的孢粉化石建立孢粉組合帶,討論該地區路樂河組、下干柴溝組和上干柴溝組的形成時代及區域生物地層對比.2古元古地理中孢粉組合帶的特征經過分析,在76個層位見到孢粉化石,共計42屬68種.鑒定結果如圖2和圖3,化石放大倍數均為800倍,所有標本皆保存于中國地質大學生物地質與環境地質教育部重點實驗室微體古生物孢粉分室.根據多種植物類型的孢粉屬種及其豐度在剖面上的變化,自下而上劃分為5個孢粉組合帶(圖4).各個孢粉組合帶的特征分述如下.(1)不同類植物種多以自然生物為原料的狀況,僅有3.Quercoidites-Ephedripites-Meliaceoidites組合帶(1～31層;0～391.54m;路樂河組).該組合帶被子植物花粉占優勢,裸子植物占據次要位置,蕨類植物孢子零星出現.本組合特征是含有較多量的闊葉植物(14.2%～47.1%)、針葉植物(2.1%～29.4%)和干旱植物(0%～29.7%),少量的蕨類植物(0%～4.2%).闊葉植物主要有楝(Melia)、櫟(Quercus)、栗(Castanea)、樺(Betula)、榆(Ulmus),蕓香粉(Rutaceoipollis)、樺木科(Betulaceae)均可見,刺三孔溝粉屬、藜粉屬、山蘿卜粉屬零星可見,擬白刺粉屬有一定出現.針葉植物主要有松(Pinus),以小型小囊單束松粉盒小型雙束松粉為主,還可見羅漢松(Podocarpus)、雪松(Cedrus),杉科的破隙杉(Taxodiahiatus)也有很高含量.干旱的灌木和草本植物主要有麻黃(Ephedra),且種類繁多.蕨類植物孢子少見,以水龍骨(Polypodium)和鳳尾蕨孢(Pterisiporites)為主.(2)植物類Quercoidites-Piceaepollenites-Meliaceoidites組合帶(32～88層;391.54～1002.58m;下干柴溝組).該組合以被子植物為主,裸子植物花粉次之,其中松柏類具囊花粉比例有一定的提高,蕨類植物孢子零星可見.本組合特征是由闊葉植物(14.2%～26.8%)、針葉植物12.5%～26.4%)、灌木和干旱植物(0%～29.7%),少量的蕨類植物(0%～4.2%).闊葉植物主要以楝(Melia)、櫟(Quercus)為主,樺(Betula)也有少量出現,蕓香粉(Rutaceoipollis)、漆樹粉(Rhoipites)、栗粉屬(Cupuliferoipollenites)有一定量出現.藜粉屬出現繁盛的局面,禾本粉屬、三溝粉屬開始出現,擬白刺粉屬和青海粉屬有較多量出現.針葉植物主要有云杉粉(Pines)、松(Pinus),以小型小囊單束松粉盒小型雙束松粉為主,還可見羅漢松(Podocarpus)、云杉(Picea)、雪松(Cedrus)出現,杉科的破隙杉(Taxodiahiatus)也有較高含量(3.4%～6.7%).干旱的灌木有蒿粉(Artemisiaepollenites),草本植物主要有麻黃(Ephedra),含量較上一階段有明顯的下降.蕨類植物孢子零星可見,以三角孢(Deltoidospora)和鳳尾蕨孢(Pterisiporites)為主.(3)花粉的ites和類,多生植物花粉,主要有5.Ephedripites-Qinghaipollis-Nitrariadites組合帶(89～168層;1002.58～1613.37m;下干柴溝組).該組合以被子植物為主,裸子植物花粉次之,蕨類植物孢子個別出現.被子植物中擬白刺粉(Nitrariadites)含量占41.0%～52.4%,具有絕對的優勢地位.草本旱生植物花粉青海粉(Qinghaipollis)種類較多.闊葉喬木植物花粉栗粉屬(Cupuliferoipollenites)、櫟粉屬(Quercoidites)以及樺(Betula)含量較少,比Ⅱ有明顯的減少.麻黃(Ephedra)含量較Ⅱ又有所上升.松柏類具氣囊花粉主要以松粉屬(Pinus)為主,其他的包括(Cedrus)、云杉(Picea)、杉科的破隙杉(Taxodiahiatus)以及鐵杉(Tsuga)和落葉松(Larix),云杉(Picea)的含量較Ⅱ有明顯的下降.水生植物眼子菜(Potamogeton)含量比較豐富,占4.7%.草本植物主要有麻黃(Ephedra),含量基本與上一階段持平.蕨類植物孢子少見,以水龍骨(Polypodium)為主.(4)本構模型的組成和主要種類Ephedripites-Chenopodipollis-Nitrariadites組合帶(169～209層;1613.37～2025.91m;上干柴溝組).該組合中裸子植物與被子植物花粉含量接近,蕨類零星出現.被子植物中Nitrariadites含量具有很大的優勢地位,占39.5%～53.4%.闊葉喬木植物楝(Melia)、櫟(Quercus)為主,樺(Betula)較為少見,呈現逐漸消退的趨勢.藜粉屬(Chenopodipollis)含量有明顯的升高,約為31.6%～41.3%.管花菊粉屬(Tubulifloridites)也出現較多種類.草本旱生植物花粉青海粉(Qinghaipollis)和擬白刺粉(Nitrariadites)含量有了一定程度的下降.水生植物花粉出現了黑三棱粉(Sparganium)和眼子菜(Potamogeton),含量不高.(5)干旱植物類Betulaepollenites-Ephedripites-Pinus組合帶(210～252層;2025.91～2744.22m;上干柴溝組).該組合中裸子植物與被子植物花粉含量接近,蕨類孢子的含量為整個剖面的最高值.被子植物中喬木花粉以樺科(Betula)為主,以及榆(Ulmus)、胡桃科(Juglandaceae)也占有一定數量.干旱植物類型主要是灌木植物麻黃(Ephedra)和草本植物藜粉屬(Chenopodipollis),擬白刺粉(Nitrariadites)、蒿粉(Artemisiaepollenites)和管花菊粉屬(Tubulifloridites)也有出現.松柏類植物以松(Pines)、云杉(Picea)、雪松(Cedrus)較為常見.水生植物花粉零星出現了黑三棱粉(Sparganium)和眼子菜(Potamogeton),莎草粉屬(Cyperaceae)也開始零星出現.蕨類植物以鳳尾蕨(Pterisiporites)和水龍骨(Polypodium)為主,海金沙孢(Lygodioisporites)、石松孢(Lycopodiumsporites)也有一定量出現.3孢粉組合帶和物源區古近紀青藏高原所在的西北地區屬于暖溫帶至亞熱帶旱生孢粉組合面貌,涵蓋了昆侖山、積石山、秦嶺以北、大興安嶺以西廣闊的西北地區,包括新疆、青海、寧夏、陜西和內蒙古自治區(李吉均和方小敏,1998).但發現的孢粉組合產地有限,主要分布點在塔里木盆地西部、柴達木盆地西部和中北部,青海西寧-民和盆地及內蒙古西南地區.本區內同時代地層中所發現的孢粉組合面貌較為相似.與海南島、雷州半島的孢粉組合帶具有相同或相近的屬種,具有橫向可比性(圖5).古近紀孢粉植物群以旱生植物孢粉發育為主要標志,古新世時期的孢粉中正型粉類和山龍眼類花粉有一定含量,孢子植物稀少(陳隆勛等,1997;葛肖虹等,2006;Behrensmeyeretal.,2007).3.1月生物入侵及中方早始新世孢粉植物群見于塔里木盆地西部齊姆根組上段Ephedripites-Quercoidites-Tricolpollenites和中北部阿克蘇溫宿縣小庫孜拜組下段上部及青海西寧-民和盆地祁家川組三、四段至洪溝組一、二段Ephedripites-Fagaceae-Meliaceae-Nitrariadites.與古新世孢粉植物群相比,占優勢的仍然是種類復雜的麻黃科花粉,而具氣囊的松科花粉已顯得很不重要,被子植物花粉以山毛櫸科和榆科常見.其余的有無患子科、大戟科花粉,尚見有古老類型Momipites的先驅種,Nanlingpollis,Triporopollenitesnactonodus和Echitriporites等正型粉類山龍眼類和裸子植物的Parcisporites基本消失.蕨類植物孢子在塔里木盆地中北部和西寧-民和盆地異常發育,主要為鳳尾蕨科(以Polypodiaceoisporites為主),其他地區很不發育(宋之琛,1958;王開發等,1975;王大寧等,1990;張一勇和詹家甄,1991;宋春暉,2006).牛堡組第一組合Taxodium-Taxaceae-Ulmus的時代是中始新世.牛堡組第二組合Pinus-Picea松柏類分子為主的時代是晚始新世-早漸新世.路樂河組上部到下干柴溝組底部的Quercoidites-Piceaepollenites-Meliaceoidites應該屬于中始新世-晚始新世,介于牛堡組第一、第二組合之間(孫崇仁,1997).中始新世孢粉植物群見于塔里木盆地西部卡拉塔爾組至烏拉根組、柴達木盆地路樂河組和西寧-民和盆地洪溝組3段(青海石油管理局勘探開發研究院和中國科學院南京地質古生物研究所,1985;Fangetal.,2007).其孢粉植物群有兩種類型:一種類型以塔里木盆地西部天山山前地區和柴達木盆地為代表,它們以裸子植物和被子植物花粉分別占有優勢,其中主要為麻黃科、殼斗科和蒺藜科花粉,孢子植物很少;另一類以塔里木盆地西部昆侖山前地區孢粉植物群為代表,它們以蕨類植物孢子占據絕對優勢,其母體植物有海金沙科、鳳尾蕨科、水龍骨科.裸子植物和被子植物花粉常見的種屬與其他地區所見種屬類似,以麻黃科、殼斗科和蒺藜科為主(Milleretal.,1987).本文研究的大柴旦大紅溝剖面路樂河組上部的Quercoidites-Ephedripites-Meliaceoidites孢粉組合與上述地區的早始新世的孢粉組合可以進行對比,時代為早始新世.3.2polenits-peace組合柴達木盆地北緣大柴旦地區下干柴溝組中部的孢粉組合是Ephedripites-Qinghaipollis-Nitrariadites.該組合中的松柏類花粉明顯增加;被子植物中仍然以三溝和三孔溝為主,櫟粉屬、擬白刺屬和藜粉屬有所增加.松柏類花粉是在漸新世以后逐步增多.樺科植物在晚始新世-早漸新世開始廣泛分布.該組合與牛堡組第二組合接近,兩個地區的孢粉組合都是以三溝和三孔溝的被子植物花粉為主,以及松柏類花粉.牛堡組第二組合的時代為晚始新世-早漸新世,下干柴溝組中部也應該屬于這個時代(宋之琛等,1983;Miaoetal.,2008).實測剖面柴達木盆地北緣大柴旦地區上干柴溝組下部的孢粉組合Ephedripites-Chenopodipollis-Nitrariadites,可以與塔里木盆地西部克孜洛依組下部,西寧-民和盆地馬哈拉溝組的Chenopodipollis-Ulmipollenites-Pinaceae組合進行對比(張一勇和詹家甄,1991),西南區主要包括西藏南部、廣東南部和廣西等西南地區.始新世晚期典型組合見于倫坡拉盆地牛堡組,下段上部和昌都地區貢覺組(劉牧靈,1987,1990;李曼英,1989;李曼英和秦國榮,1994;梁明媚,2001),其時代為漸新世中期;特點是具氣囊松柏類、麻黃科和蒺藜科花粉豐富,榆科、樺科花粉再度發育,此時并沒有形成優勢種,殼斗科花粉逐漸減少,但依然居重要位置,菊科、藜科等雙子葉草本被子植物花粉普遍出現,有部分層位產量較為豐富.柴達木盆地北緣大柴旦地區上干柴溝組上部的孢粉組合Betulaepollenites-Ephedripites-Pinus可以與西寧-民和盆地Ulmipollenites-Pinaceae組合、吉林琿春煤礦Quercodidites-Pinus-Cupuliferoipollenites組合、以及海南島雷州半島潿洲組的Tricolporopollenites-Pinus組合進行比對.本組合中有一定數量的草本植物花粉,如禾本科粉、藜粉、蓼屬和蒿屬等.前人研究認為草本植物起源于漸新世,繁盛于中新世后,也有人認為在漸新世晚期即已經相當發育.因此,草本被子植物花粉的出現,標志著本組屬于古近紀的后期或新近紀的早期(王開發等,1975;WadeandKroon,2002).本組合較前兩個組合出現了較多的雙氣囊花粉.北半球古近紀晚期以榿木粉、松粉作為優勢分子的孢粉組合,在國內也很多.雷州半島和北部灣的潿洲組(雷作淇,1985;李建國和張一勇,1998),江漢盆地的荊河鎮組、青海西寧-民和盆地的謝家組下部、陜西渭河盆地戶縣群、新疆莎車坳陷克孜洛依組、庫車盆地的蘇維依組上部-吉迪克組下部和柴達木盆地下干柴溝組的孢粉組合面貌都是以松粉、云杉粉、樺科和樸粉等占優勢以及較多亞熱帶成分為特征,反映出溫涼干燥的亞熱帶氣候特征(Wang,1984).由于地理位置的不同和沉積環境差異,在不同區域的孢粉組合中也存在明顯的差別.西北地區的孢粉組合中云杉、樸粉和藜粉更為發育.古近紀晚期,北半球的東亞地區由于氣候逐漸變涼,孢粉組合中出現了以松科和樺科花粉占顯著地位的現象(孫湘君和何月明,1980;宋之琛等,1986).在華北地區的東營組、江漢盆地的荊河鎮組、廣東茂名盆地的尚村組、雷州半島和北部灣的潿洲組以及珠江口盆地的珠海組孢粉組合中有所反映,在臺灣國姓和基隆地區上漸新統中也有所反映(郭雙興,1979;