重慶聚合地區(qū)須家河組孢粉化石

重慶聚合地區(qū)須家河組孢粉化石

1盆地晚三疊世孢粉學(xué)研究四川盆地水生生物群落相當(dāng)發(fā)達，具有豐富的古生物化石群。它也是重要的石油、天然氣和煤炭資源的集合地。這是中國大型陸相盆地研究的其中之一。四川盆地中生代孢粉學(xué)研究方面,諸多專家先后開展了大量工作(如:黎文本,1974;盧孟凝、王若珊,1980,1987;劉兆生,1982;白云洪等,1983;張璐瑾,1984;尚玉珂、黎文本,1992;王全偉等,2008),目前已初步建立了孢粉組合序列,并進行了地層劃分與對比,為四川盆地中生代生物地層學(xué)、孢粉植物群與古環(huán)境研究奠定了堅實的基礎(chǔ)。四川盆地的陸相三疊系—侏羅系頗為發(fā)育,除了盆地北緣和東北緣之外,盆地南緣的重慶合川炭壩剖面尤具代表性(王永棟等,2010)。然而,與盆地內(nèi)其它地區(qū)相比,合川炭壩剖面的古植物及孢粉學(xué)研究還相對比較薄弱,整體工作尚不夠系統(tǒng)深入,僅有零星工作和簡要報道。劉兆生(1982)曾依據(jù)7個孢粉樣品對合川炭壩上三疊統(tǒng)須家河組孢粉組合進行了初步研究,并據(jù)此對其地質(zhì)時代進行簡略探討。袁陽春(1989)簡要報道合川瀝鼻峽剖面須家河組的孢粉化石,但未對化石開展系統(tǒng)學(xué)研究,也未發(fā)表化石圖版。之后,王全偉等(2008)在劉兆生(1982)孢粉組合研究基礎(chǔ)上,對該地區(qū)和鄰區(qū)晚三疊世古植被、古氣候進行過概略討論。因此,合川炭壩晚三疊世孢粉化石研究無論從系統(tǒng)學(xué)角度還是地層學(xué)角度研究基礎(chǔ)均較為薄弱,還需要開展進一步細致而深入的研究工作。自2007年以來,課題組在先后承擔(dān)國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973)項目、國家自然科學(xué)基金項目和中國科學(xué)院知識創(chuàng)新重要方向性項目過程中,對四川盆地三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)轉(zhuǎn)換時期的陸地植物和孢粉學(xué)多樣性演變開展了專題研究。為了建立更加完善的四川盆地中生代微古植物群組合序列,我們先后在宣漢、廣元、合川等地開展了野外考察,在上三疊統(tǒng)—下侏羅統(tǒng)連續(xù)剖面上采集了大量孢粉化石樣品,并進行了室內(nèi)分析研究,部分成果已經(jīng)發(fā)表(王永棟等,2010;Wangetal.,2015;劉兆生等,2015;Lietal.,2015)。本文重點報道重慶合川炭壩剖面須家河組的孢粉化石組合特征,在此基礎(chǔ)上,進行孢粉地層學(xué)對比并簡要討論古植被與古氣候意義。2侏羅統(tǒng)3期巖石學(xué)特征本文研究的孢粉化石采自四川盆地南部重慶市合川區(qū)炭壩剖面的上三疊統(tǒng)須家河組。炭壩剖面出露于重慶合川—北碚間的公路兩側(cè)(插圖1)(地理坐標(biāo):29°55′42″N,106°22′36″E)。該剖面的上三疊統(tǒng)須家河組發(fā)育良好,厚約500m,假整合于中三疊統(tǒng)雷口坡組之上,與上覆下侏羅統(tǒng)珍珠沖組為整合接觸,為區(qū)內(nèi)重要的含煤沉積。該組主要由砂巖、粉砂巖、泥巖和少數(shù)炭質(zhì)泥巖、煤層組成,并含較為豐富的植物化石。該剖面層序清楚,須家河組巖性具有明顯的六分性,在盆地內(nèi)具有較廣泛的代表性,其中一、三、五段以泥質(zhì)巖為主,二、四、六段以砂巖為主。本文的研究材料主要采集于須家河組的暗色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖中,共采集并分析處理32塊樣品,其中18塊含豐富的孢粉化石(插圖2)。孢粉樣品在實驗室用鹽酸、氫氟酸等進行標(biāo)準(zhǔn)處理,所獲得的孢粉化石在透射光生物顯微鏡(型號:OLYMPUSBX41)下進行觀察、鑒定和統(tǒng)計,并利用NikonDS-Fi1成像系統(tǒng)進行化石照相。重慶合川炭壩剖面須家河組地層巖性及含孢粉化石情況自上而下描述如下(據(jù)夏宗實等,1982;王永棟等,2010):上覆地層:下侏羅統(tǒng)珍珠沖組下部為白色粗粒石英砂巖,底部有少量滾圓度良好的石英礫巖。下伏地層:中三疊統(tǒng)雷口坡組灰色、深灰色泥晶白云巖。3主要孢粉類型及其特征分子的確定合川炭壩剖面須家河組所采集的32塊樣品經(jīng)過分析,在其中18塊樣品中含有豐富的孢粉化石,共計73屬150種。包括蕨類植物孢子41屬89種,苔蘚植物孢子1屬3種,裸子植物花粉29屬56種,藻類化石2屬2種(表I),其中的特征分子見圖版I—VI所示。須家河組下亞組(一段—三段)至上亞組(四段—六段)所含孢粉的共同分子占整個孢粉總數(shù)的近60%。其中,苔蘚類孢子有Stereisporitesan-tiquasporites;蕨類植物孢子有:Cyathiditesminor,Deltoidosporaturgidorimasa,Toroisporissp.,Di-ctyophylliditesharrisii,Concavisporitestoralis,Punctatisporitestriassicus,Angiopteridasporadenticulate,Cyclogranisporitessp.,Lunzisporiteslunzensis,L.pallidus,Baculatisporitescomau-mensis,Lophotriletesmicrosaetosus,L.sparsus,Apiculatisporisspiniger,Osmundaciditeswellma-nii,O.parvus,Verrucosisporitespresselensis,Con-volutisporasp.,Lycopodiaciditesrudis,L.minus,L.rugulatus,Lycopodiumsporiteslaevigatus,Klukisporitespseudoreticulatus,Brochotriletessp.,Triquitritessp.,Polycingulatisporitescrenu-latus,Kraeuselisporitespunctatus,K.spinosus,Kyrtomisporiscoronaries,Asseretosporagyrata,A.scanicus,A.parva,Aratrisporitesfischeri,A.granulatus,A.scabratus,A.minimus等;裸子植物花粉包括:Psophosphaeraminor,Araucariacitesaustralis,Cycadopitesreticulata,C.minor,Chas-matosporitesapertus,C.hians,C.major,C.ele-gans,C.minor,Classopollisannulatus,Callialas-poritesdampieri,Cordaitinasp.,Taeniaesporitesalbertae,Quadraeculinaanellaeformis,Q.minor,Alisporitesaustralis,A.parvus,Piceitesenodis,Pseudopiceavariabiliformis,Pseudopinuspecti-nella,P.cavernosa,Pinuspollenitesdivulgatus,P.minutus,Podocarpiditesmultisimus,P.mul-ticinus,Platysaccussp.等。從所含主要孢粉類型含量及其特征分子的出現(xiàn)情況來看,整個須家河組的主要孢粉特征基本一致,因此,建立一個孢粉組合,命名為Dictyophyllidites-Lunzisporites-Chas-matosporites組合,簡稱DLC組合。該DLC組合的特征是:蕨類植物孢子占優(yōu)勢(平均占62.4%),裸子植物花粉次之(平均占37.0%),苔蘚類植物孢子較少(平均僅占0.6%),藻類化石很少(平均占0.04%)(見表I)。蕨類植物孢子中,以雙扇蕨科(Dipteridaceae)孢子含量居首位(平均占23.3%)(插圖3),其主要屬種有:Dictyophylliditesharrisii,D.intercras-sus,Concavisporitestoralis等;其次為Lunzis-porites(平均占11.4%),包括L.lunzensis,L.pallidus,L.sparsus,L.delicatulus等;具環(huán)孢子占第三位(平均占6.4%),以Asseretospora為代表(平均占2.1%),見有7種:A.gyrata,A.scani-cus,A.amplectiformis,A.curvata,A.anagram-mensis,A.parvus,A.cf.claviformis等,其它具環(huán)孢子含量較少(占0.01%—0.95%),包括:Li-matulasporiteslimatulus,Kraeuselisporitespunc-tatus,K.spinosus,Kyrtomisporiscoronarius,K.laevigatus,K.speciosus,Habrozonosporitesdeco-ratus,H.verrucosus,Densoisporitesvelatus,D.scanicus,Annulisporamicroannulata,A.follicu-losa,Polycingulatisporitescrenulatus,Contignis-poritescooksonii等;Cyathidites占第四位(平均占5.4%),其種有C.minor,C.cf.concavus等;Ara-trisporites占第五位(平均占4.5%),其種包括A.fischeri,A.granulatus,A.tenuispinosus,A.sca-bratus,A.minimus等。其余的孢子較少,除Os-mundaciditeswellmanii(平均占1.0%)和Klukis-poritespseudoreticulatus(平均占1.3%)外,其余每種含量均低于1%,包括:Calamosporamesozoica,Deltoidosporaturgidorimasa,Toroisporissp.,Punctatisporitestriassicus,P.longinquus,Granu-latisporitesgranulatus,Angiopteridasporadentic-ulata,Cyclogranisporitessp.,Baculatisporitesco-maumensis,Acanthotriletestereteangulatus,A.conicus,A.confertus,Neoraistrickiasp.,Lopho-triletessparsus,L.microsaetosus,L.cf.microsae-tosus,Apiculatisporisspiniger,A.globosus,Os-mundaciditesparvus,Converrucosisporitessp.,Verrucosisporitespresselensis,Leptolepiditespsa-rosus,Convolutisporasp.,Uvaesporitesargenteae-formis,Lycopodiaciditesrudis,L.rugulatus,L.minus,Dictyotriletesadmirabilis,Lycopodiums-poriteslaevigatus,L.nitidus,Reticulatisporitesamdoensis,K.yichangensis,Brochotriletessp.,Triquitritessp.,Tripartitescristatus,Torisporasp.等。裸子植物花粉中,以本體上不具肋、脊、縫的雙氣囊花粉占優(yōu)勢(16.8%)(插圖3),其中Pinuspol-lenites(4.7%),Quadraeculina(2.9%),Pseudopi-cea(2.8%)和Pseudopinus(2.1%)的含量較高,主要的種包括Pinuspollenitesdivulgatus,P.glo-bosaccus,P.alatiopollenites,P.elongatus,P.minutus,P.rectus,Quadraeculinaanellaeformis,Q.minor,Q.canadensis,Q.ordinata,Q.enigma-ta,Pseudopiceavariabiliformis,P.rotundifor-mis,Pseudopinuspectinella,P.cavernosa等;其他本體上不具肋、脊、縫的雙氣囊花粉含量較少,如:Pseudowalchiacrocea,Protoconiferusfunarius,Parvisaccitessp.,Caytonipollenitespallidus,Al-isporitesaustralis,A.parvus,Piceitesenodis,Podocarpiditesmultisimus,P.multicinus,Platysaccuspapilionis,P.queenslandii等。有溝類花粉居其次(14.8%),以Chasmatosporites的含量較多(12.1%),見有5種:C.apertus,C.hians,C.major,C.elegans,C.minor;Cycadopites(2.7%)較少,包括C.reticulata,C.magnus,C.minor等。無囊類花粉次之(4.3%),以Psophos-phaeraminor(3.3%)為代表,其余的無囊花粉很少,包括Araucariacitesaustralis(0.8%),Clas-sopollis(0.07%)以及Ricciisporites(0.04%)等。本體上具肋、脊、縫的雙氣囊花粉含量很少(0.8%),包括Taeniaesporitesalbertae,Parataeniaesporitespseudostriatus,Limitisporitessp.,Chordasporitesaustraliensis等。單囊花粉有Cordaitina(0.2%)和Florinites(0.05%)兩屬。具環(huán)囊的花粉包括Callialasporites(0.04%)(C.dampieri,C.sp.),Cerebropollenites(0.05%)(C.mesozoicus,C.car-lylensis);具周壁花粉僅Perinopolleniteselatoides(0.05%)一種;組合中還出現(xiàn)了Ovalipollis(0.03%)(O.ovalis,O.breviformis)。苔蘚植物孢子很少(0.6%),僅見有1屬3種,包括:Stereisporitesapolaris,S.antiquasporites,S.sp.等。藻類化石很少見(0.04%),包括?Michystridiumsp.和Schizosporisparvus2種。從須家河組下亞組和上亞組主要孢粉類型的出現(xiàn)與否及含量多少的情況來看,它們的主要特征基本一致。但從主要孢粉類型或類群含量的變化,以及一些孢粉類型出現(xiàn)與否的情況來看,還是有所差異,所以將DLC組合進一步分為上、下兩個亞組合(表Ⅰ,插圖4)。其差異及變化趨勢包括以下幾個方面:1)從上、下亞組合總的面貌來看,蕨類植物孢子從下亞組合(63.6%)至上亞組合(59.4%)趨于減少,裸子植物花粉從下(35.7%)至上(40.1%)略有增加。2)有些孢子或花粉從下亞組合至上亞組合趨于減少,如:Dictyophyllidites(由15.9%減少為14.6%),Aratrisporites(由6.0%減少到0.9%),Pinuspollenites(由4.8%略減為4.1%)等。3)與上面情況相反的是,有些孢子或花粉則從下亞組合至上亞組合趨于增加,如Concavisporites(由7.0%增為9.6%),Osmundacidites(由0.9%至3.6%),Asseretospora(0.7%至5.5%),Lunzis-porites(11.3%到11.5%)。此外,松柏類雙氣囊花粉自下亞組合到上亞組合也增加(16.2%到18.4%),如:Quadraeculina(2.5%至上增為3.9%),Alisporites(1.0%至2.6%)和Pseudopi-cea(2.8%至上略增為3.0%)。4)僅在下亞組合出現(xiàn)的分子有:Stereisporitesapolaris,Cyathiditescf.concavus,Punctatis-poriteslonginquus,Lunzisporitessparsus,Acanth-otriletestereteangulatus,A.conicus,A.confertus,Neoraistrickiasp.,Lophotriletescf.microsaeto-sus,Apiculatisporisglobosus,Converrucosisporitessp.,Leptolepiditespsarosus,Uvaesporitesar-genteaeformis,Dictyotriletesadmirabilis,Lycopo-diumsporitesnitidus,Reticulatisporitessp.,Tri-partitescristatus,Annulisporamicroannulata,A.folliculosa,Kyrtomisporislaevigatus,K.specio-sus,Habrozonosporitesdecoratus,H.verrucosus,Asseretosporacurvata,A.cf.claviformis,Contig-nisporitescooksonii,Aratrisporitestenuispinosus,Cycadopitesmagnus,Classopollisparvus,Peri-nopolleniteselatoides,Ricciisporitescf.tenuis,Cordaitinapapyriformis,Florinitessp.,Para-taeniaesporitespseudostriatus,Ovalipollisovalis,O.breviformis,Protoconiferusfunarius,Par-visaccitessp.,Quadraeculinacanadensis,Q.enig-mata,Caytonipollenitespallidus,Pseudopicearo-tundiformis,Pinuspollenitesglobosaccus,P.ala-tiopollenites,P.elongatus,Platysaccusqueenslan-dii,Dacrycarpitessp.,?Michystridiumsp.,Schizosporisparvus等;僅在上亞組合出現(xiàn)的分子有:Calamosporamesozoica,Dictyophylliditesin-tercrassus,Granulatisporitesgranulatus,Lunzis-poritesdelicatulus,Reticulatisporitesamdoensis,Klukisporitesyichangensis,Limatulasporitesli-matulus,Densoisporitesvelatus,D.scanicus,As-seretosporaamplectiformis,A.anagrammensis,Torisporasp.,Cerebropollenitesmesozoicus,C.carlylensis,Ricciisporitestuberculatus,Pseud-owalchiacrocea,Limitisporitessp.,Chordas-poritesaustraliensis,Quadraeculinaordinata,Platysaccuspapilionis等。4北美三疊世中小制造分子當(dāng)前DLC孢粉組合中,有不少是三疊紀(jì),尤其是晚三疊世的特征分子,如Dictyophyllidites,Con-cavisporites,Lunzisporites,Chasmatosporites,Kyrtomisporis,Habrozonosporites,Ricciisporites,Aratrisporites,Chordasporites,Parataeniaes-porites,Ovalipollis等。尤其是Kyrtomisporis,Ovalipollis和Ricciisporites等屬,雖然在當(dāng)前組合中含量較低,但它們的出現(xiàn)具有十分重要的地質(zhì)時代指示意義。Ovalipollisovalis最早報道于德國瑞替期(Rhaetian)至里阿斯期(Liassic)地層中(Krutzsch,1955),是北美、歐洲、北非、中東地區(qū)上三疊統(tǒng)瑞替期孢粉組合的特征分子(GeigerandHopping,1968;Fisher,1972;DunayandFisher,1974;FisherandBujak,1975;Schuurman,1976),在我國南方上三疊統(tǒng)孢粉組合中也屢有報道,如江西萍鄉(xiāng)安源組、三丘田組(錢麗君、吳景均,1982),云南祿勸舍資組(尚玉珂,2011)等。Kyrtomisporis(包括K.speciosus,K.laevigatus)是北美地區(qū)諾利期晚期至瑞替期(SunebyandHill,1988;Cornet,1993)、歐洲瑞替期至赫塘期(Hettangian)的特征分子(Fisher,1972;FisherandBujak,1975),在北美卡尼期(Carnian)也有少量報道(Cornet,1993),該屬也是我國西南地區(qū)晚三疊世的常見分子(黎文本、尚玉珂,1980)。Ricciisporitestuberculatus最早見于瑞典瑞替統(tǒng)至里阿斯統(tǒng)底部(Lundblad,1954;Lun-dblad,1959),廣泛分布于歐洲、北美等地區(qū)瑞替期地層中(Fisher,1972;FisherandBujak,1975;Mor-bey,1975;Schuurman,1977;FisherandDunay,1981),在我國主要分布于南方上三疊統(tǒng)中,以諾利階—瑞替階含量最豐富,如江西萍鄉(xiāng)安源的安源組、三丘田組,云南祿勸舍資組等(錢麗君,1996)。另外,當(dāng)前組合中還出現(xiàn)了少量二疊紀(jì)—三疊紀(jì)的分子:Limatulasporites,Kraeuselisporites,Taeniaes-porites,Limitisporites,Tripartites,Triquitrites等,這些分子于二疊紀(jì)較多,晚三疊世趨于減少。以上特征顯示晚三疊世孢粉組合的色彩。四川盆地須家河組的上覆層為白田壩組/珍珠沖組或者香溪組,從白田壩組下部、香溪組下部發(fā)現(xiàn)的孢粉組合Dictyophyllidites-Classopollis-Cyc-adopites(簡稱DCiC)組合(孟繁松、張振來,1987;劉兆生,2003),地質(zhì)時代為早侏羅世早期赫塘期—辛涅繆爾期(Hettangian—Sinemurian)。DCiC組合的特征是,孢子以Dictyophyllidites,Concavis-porites為主(14%),其含量與當(dāng)前DLC組合接近;其次是三角形光面孢子Cyathidites,Deltoidospo-ra,其含量高于DLC組合?；ǚ垡訡lassopollis的含量高居首位(40%),明顯高于當(dāng)前DLC組合;單溝粉含量較高(10.25%),如Cycadopites;松柏類雙氣囊花粉含量較低(7.5%)。三疊紀(jì)的重要分子出現(xiàn)急驟減少,僅遺留有極少的三疊紀(jì)分子Canali-zonospora,Chordasporites等。以上早侏羅世早期DCiC組合的特征與晚三疊世DLC組合的特征截然不同。因此,當(dāng)前重慶合川地區(qū)DLC組合的地質(zhì)時代不可能是侏羅紀(jì)。在國內(nèi),當(dāng)前DLC組合與分布于川西南寶鼎地區(qū)龍硐煤系、川西北一帶小塘子組—須家河組的孢粉組合(雷作淇,1986;尚玉珂、黎文本,1992)(時代為晚三疊世諾利—瑞替期)特征基本一致。它們的共同點是:Dictyophyllidites,Concavisporites和Chasmatosporites含量均較高;還有少量Taeniaes-porites,Parataeniaesporites,Limitisporites,Chor-dasporites,Ovalipollis,Ricciisporites,Angiopteri-daspora,Dictyotriletes,Limatulasporites,Krae-uselisporites,Kyrtomisporis,Habrozonosporites,Densoisporites,Asseretospora,Lunzisporites,Ara-trisporites等;以及少量較新分子Classopollis,Cal-lialasporites,Perinopollenites等。DLC組合還可與云南祿勸舍資組(雷作淇,1978a,b)、江西萍鄉(xiāng)安源組—三丘田組(錢麗君、吳景鈞,1982;錢麗君等,1983)和西藏安多土門格拉組(尚玉珂,1982)等孢粉組合對比。此外,DLC組合還可與奧地利薩爾茨布格(Salzburg)肯代爾巴奇格拉本(Kendelbachgraben)剖面的瑞替期孢粉組合(Morbey,1975)大體對比。二者共同分子包括:Taeniaesporites,Ovalipollis,Ricciisporites,Lycopodiacidites,Kyrtomisporis,Aratrisporites,Classopollis,Chasmatosporites,Quadraeculina等。DLC組合亦可與波蘭西北部扎加伊組(ZagajiFm.)瑞替期孢粉組合大體對比(Pieńkowskietal.,2012)。二者共有的分子包括:孢子Dictyophyllid-itesharrisii,Concavisporitestoralis,Baculatis-poritescomaumensis等;花粉Chordasporitessp.,Ricciisporitessp.,Caytonipollenitespallidus,Pi-nuspollenitesminimus,Platysaccussp.等。所不同的是,DLC組合未發(fā)現(xiàn)扎加伊組孢粉組合含有的重要分子Cingulizonates,Limbosporites,Semiretis-poris等;扎加伊組孢粉組合未見有DLC組合含有的重要分子Kyrtomisporis,Habrozonosporites,Kraeuselisporites,Aratrisporites,Taeniaespori