內(nèi)蒙古林西縣林西組第五段孢粉化石組合及古氣候意義

內(nèi)蒙古林西縣林西組第五段孢粉化石組合及古氣候意義

內(nèi)蒙古赤峰林西縣的官方區(qū)域是林西組的樓層區(qū)域（圖1）。林西組僅生產(chǎn)古植物化石和淡水雙殼化石，地質(zhì)時(shí)代存在爭(zhēng)議。1982年梁仲發(fā)將該組定義為晚二疊世，1979年蔡立培和李力將其定義為晚二疊世早期（金元玉等人，2000年）。王曉峰和陳曉紅（2005年）將其定義為中二疊世末期至晚二疊世。此外,林西地區(qū)林西組中是否存在有三疊系的沉積也一直是地質(zhì)界非常關(guān)注的地層問題,據(jù)朱儒峰和鄭廣瑞(1992),早在20世紀(jì)80年代初期對(duì)林西縣黃崗梁地區(qū)1∶5萬區(qū)調(diào)時(shí),在煤窯溝的一套暗色細(xì)碎屑巖中發(fā)現(xiàn)中生代與古生代末期混生的植物群與雙殼類Palaeanodota,Palaeomutela伴生,根據(jù)巖性特征劃歸為林西組,其時(shí)代暫定為晚二疊世.此后,朱儒峰和鄭廣瑞(1992)又在該套地層中發(fā)現(xiàn)一些具有明顯三疊紀(jì)色彩的古植物及雙殼類化石,從而將其時(shí)代確定為早三疊世,并在此地以及巴林右旗地區(qū)建立了與下三疊統(tǒng)老龍頭組相當(dāng)?shù)男腋Ｖ方M.然而,作為林西組層型的官地剖面上一直未見有三疊紀(jì)地層的報(bào)道.2005—2007年筆者對(duì)官地剖面進(jìn)行測(cè)制,并采集大量孢粉樣品.通過室內(nèi)分析處理,在林西組第五段8、19、27層中首次發(fā)現(xiàn)了大量孢粉化石,并在林西組第六段33層中也發(fā)現(xiàn)了具早三疊世特征的孢粉化石.本文旨在通過對(duì)這些孢粉化石的研究,確定林西縣官地剖面林西組的地質(zhì)時(shí)代.并結(jié)合巖石地層、事件地層及古氣候的資料,進(jìn)一步解決該區(qū)下三疊統(tǒng)老龍頭組的存在問題.1該層的基本結(jié)構(gòu)官地剖面位于內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市林西縣官地鎮(zhèn)西北約10km處,剖面由老到新,分層描述如下:2孢粉組合的確定為了確定官地剖面林西組地質(zhì)時(shí)代及該區(qū)是否存在下三疊統(tǒng)老龍頭組,在大化石(包括植物化石和雙殼化石)證據(jù)不足的情況下,筆者在官地剖面林西組第5段和第6段(現(xiàn)劃為老龍頭組)系統(tǒng)采集了孢粉樣品,經(jīng)過傳統(tǒng)的酸堿法處理后,在剖面第8層、第19層、第27層和第33層發(fā)現(xiàn)孢粉化石(表1和圖2),依據(jù)各樣品孢粉組成成分和百分含量變化,可以將其分為兩個(gè)孢粉組合.2.1表型花粉renuspo、雙氣囊、單裂類及組合該組合由樣品GD-008、GD-019、GD-027組成,共計(jì)有54屬90種.組合中蕨類植物孢子含量為43.0%~47.0%,裸子植物花粉含量為53.0%~57.0%.蕨類植物孢子中,無環(huán)三縫孢類占居首位(約占28.0%),含量稍高的有Leiotriletes(4.0%~7.0%)、Cyclogranisporites(3.0%~5.0%)、Punctatisporites(3.0%~5.0%)、Verrucosisporites(1.0%~4.0%)、Calamospora(1.0%~2.0%)、Lophotriletes(1.0%~2.0%)等,亦可見少量Apiculatasporites、Apiculatisporis、Granulatisporites、Gulisporites、Retusotriletes、Schopfites、Converrucosisporites、Dictyophyllidites等屬孢子.具環(huán)三縫孢類在組合占有一定地位(約占7.0%),其中以Triquitrites(3.0%~4.0%)為主,還可見一定量Verrucingulatisporites(0%~2.0%)、Knoxisporites(0%~2.0%)、Callisporites(0%~1.0%)、Tripartites(0%~2.0%)、Patellisporites(0%~1.0%).單縫類孢子占6.0%左右,其中以Laevigatosporites(2.0%~3.0%)為主,其它還可見少量Torispora、Perinomonoletes、Perocanoidospora等屬孢子.具腔和具周壁的孢子占3.0%~4.0%,見有Lycospora、Perotrilites、Lundbladispora、Densosporite屬孢子.裸子植物花粉中以無肋雙氣囊類花粉(約占24.0%)占優(yōu)勢(shì),含量稍高的有Klausipollenites(5.0%~7.0%)、Vesicaspora(3.0%~6.0%)、Platysaccus(3.0%~6.0%)、Protopinus(2.0%~4.0%)、Vitreisporites(1.0%~2.0%)、Falcisporites(1.0%~2.0%),還可見少量Pteruchipollenites、Piceaepollenites、Alisporites屬花粉.其次為具肋雙氣囊類花粉(約占15.0%),其中以Vittatina(5.0%~7.0%)和Protohaploxypinus(4.0%~5.0%)為主,還可見少量Illinites、Lueckisporites等屬花粉.單氣囊類花粉(約占10.0%)在本組合中也占有一定比例,主要有Potonieisporites(4.0%~6.0%)、Florinites(2.0%~3.0%)、Corisaccites(1.0%~2.0%)、Cordaitina(1.0%)屬花粉.雙氣囊單縫和單裂類花粉在本組合中占4.0%左右,主要有Limitisporites、Vestigisporites、Jugasporites屬花粉.此外,本組合中還可見個(gè)別多溝類花粉Ephedripites,單溝類花粉Cycadopites以及單孔類花粉Classopollis.3.1疊世vifigvitatib組合林西組第五段孢粉組合主要以無環(huán)三縫孢、具肋紋和無肋紋的雙囊粉為主,而含有豐富的具肋紋和無肋紋的雙囊粉,這是上二疊統(tǒng)常見的特征(余靜賢等,1986;劉洪福,1992).其中Klausipollenitesschaubergeri、Vittatina、Lueckisporites、Platysaccuspapilionis、Protohaploxypinus、Caytonipollenites等為二疊紀(jì)常見的標(biāo)志性分子.在該孢粉組合中出現(xiàn)的Vittatina粉屬是我國北方以及歐美等多數(shù)地區(qū)晚二疊世孢粉組合中的常見分子,到早三疊世已完全絕滅(劉洪福,1992),在國內(nèi)曾出現(xiàn)在新疆吉木薩爾縣大龍口鍋底坑組中部(侯靜鵬,2004),新疆皮山杜瓦地區(qū)普司格組(朱懷誠,1997a,1997b),新疆哈密庫萊地區(qū)梧桐溝組和鍋底坑組底部(劉洪福,1992).在東格陵蘭晚二疊世Vittatina組合(Piasecki,1984)和南阿爾卑斯多洛米蒂山的Grodner和Bellerophonsehiehtan層(Klaus,1963)中均有出現(xiàn).組合中出現(xiàn)的Lueckisporites從現(xiàn)有孢粉資料來看,一般自晚二疊世才有記載(劉兆生,2000),在國內(nèi)見于塔里木盆地庫車(侯靜鵬和沈百花,1989),和田杜瓦地區(qū)(侯靜鵬,1990),準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾大龍口(侯靜鵬和王智,1990),吐哈盆地桃東溝,柯柯亞地區(qū)(劉兆生,2000),華北地區(qū)東濮凹陷的晚二疊世組合;在國外見于英國威斯特摩蘭與希爾托貝克(Clarke,1965),巴基斯坦鹽嶺地區(qū)的晚二疊世組合(Balme,1970).Lundbladispora廣泛分布于國內(nèi)外早三疊世地層,并常以此屬作為早三疊世孢粉組合的代表分子(侯靜鵬,1990;劉洪福,1992).而這一重要分子卻在林西組第五段地層中被發(fā)現(xiàn),并在19層和27層中均有發(fā)現(xiàn),為了慎重起見,將該兩層樣品重復(fù)分析后,結(jié)果一致.此種情況在新疆吉木薩爾大龍口地區(qū)鍋底坑組中部孢粉組合(侯靜鵬,1990)以及新疆哈密庫萊地區(qū)梧桐溝組和鍋底坑組底部(劉洪福,1992).因此Lundbladispora的出現(xiàn),可被視為中生代的先驅(qū)分子.此外,從整個(gè)孢粉組合特征來看,林西組第五段孢粉組合中所含的Calamosporamicrorugosa、Retusotriletesmesozoicus、Cyclogranisporitesaureus、Cyclogranisporitesmicrogranus、Lophotriletesnovicus、Lueckisporites、Vesicasporafusiformis、Florinitesluberae、Vitreisporitespallidus、Klausipollenitesangustus、Klausipollenitesschaubergeri等屬種,在新疆吉木薩爾大龍口地區(qū)鍋底坑組中部孢粉組合中均有出現(xiàn)(侯靜鵬,2004).由此看來,本組合與新疆吉木薩爾大龍口地區(qū)鍋底坑組中部孢粉組合特征相似,層位與新疆吉木薩爾大龍口地區(qū)鍋底坑組中部相當(dāng),屬于晚二疊世晚期.特別值得提及的是,本組合中還發(fā)現(xiàn)了Classopollis屬的存在,Classopollis屬通常認(rèn)為是晚三疊紀(jì)才開始出現(xiàn),侏羅紀(jì)至白堊紀(jì)達(dá)到發(fā)育高峰,但早期歐陽舒和李再平(1980)在云南早三疊世卡以頭組已發(fā)現(xiàn)可疑標(biāo)本,后來劉兆生(1996)在新疆南部早三疊世烏尊沙依組發(fā)現(xiàn)較可靠標(biāo)本,朱懷誠等(2002)在天津張貴莊上晚二疊世石盒子組也發(fā)現(xiàn)可靠標(biāo)本.所以Classopollis還是有可能在晚二疊世個(gè)別出現(xiàn).3.2疊統(tǒng)烏尊薩依組合老龍頭組(原林西組第六段)孢粉組合雖然產(chǎn)出的孢粉較少,但多數(shù)都具有明顯的早三疊世色彩,Ararisporites、Taeniaesporites、Lundbladispora等均為早三疊世最常見且具標(biāo)志性屬種(陶明華等,2009).尤其是Lundbladispora屬,在老龍頭組孢粉組合中無論從數(shù)量上還是百分比上均高于林西組第五段孢粉組合,而侯靜鵬(2004)在新疆吉木薩爾大龍口剖面將出現(xiàn)該屬含量的增加作為劃分三疊系的開始.Taeniaesporites作為早三疊世的標(biāo)志性分子,在國內(nèi)常見于新疆半島湖地區(qū)下三疊統(tǒng)(黃勇等,2003),浙江長興煤山D剖面早三疊Lundbladispora-Taeniaesporites-Equisetosporites組合(張克信等,2004),塔里木盆地皮山縣杜瓦地區(qū)下三疊統(tǒng)烏尊薩依組CT孢粉組合(朱懷誠,1997a,1997b),新疆吉木薩爾大龍口地區(qū)鍋底坑組上部Limatulasporites-Lundbladispora-Taeniaesporites組合(侯靜鵬,2004).此外,該孢粉組合中Leiotriletes,Punctatisporites,Aratrisporites,Pinuspollenites,Cyathidites,Cycadopites,Lundbladispora,Taeniosporites等屬均在新疆吉木薩爾大龍口地區(qū)鍋底坑組上部Limatulasporites-Lundbladispora-Taeniaesporites組合中出現(xiàn),由此可見老龍頭組孢粉組合特征與新疆吉木薩爾大龍口地區(qū)鍋底坑組上部組合相似,時(shí)代屬于早三疊世.老龍頭組(原林西組第六段)在官地出露厚度約為82m,巖性以灰綠色、紫灰色板巖及巖屑砂巖為主,且在底部的紫灰色粉砂質(zhì)板巖中夾雜著火山角礫巖及少量泥質(zhì)灰?guī)r透鏡體.原劃為林西組第六段,由于與下伏林西組有明顯的區(qū)別,而且含有早三疊世的化石,故根據(jù)區(qū)域?qū)Ρ葘⑵鋸牧治鹘M中分出,定為老龍頭組.本套地層在巖性組合上與龍江縣濟(jì)沁河下三疊統(tǒng)老龍頭組典型剖面下部十分相似,均是一套正常陸相碎屑沉積巖夾中酸性火山巖,部分巖層具有輕微變質(zhì),且含有紫紅雜色沉積層(張武等,2006).與鄰區(qū)巴林右旗幸福之路組中、下部(朱儒峰和鄭廣瑞,1992;和政軍等,1998)、扎賚特旗德發(fā)屯后山老龍頭組(張武等,2006)以及奈曼地區(qū)老龍頭組(楊雅軍等,2012)均能形成良好對(duì)比(圖4).3.3地質(zhì)背景和巖石學(xué)特征晚二疊世和早三疊世之交全球許多地區(qū)發(fā)生了由溫暖、潮濕的海洋性氣候向干燥、炎熱的大陸性氣候的轉(zhuǎn)變(南君亞等,1998;Tianetal.,2013),據(jù)前人研究表明,全球二疊紀(jì)-三疊紀(jì)古氣候的演化實(shí)際上是巨型季風(fēng)氣候體制的形成、鼎盛和崩潰的演化過程.二疊紀(jì)為巨型季風(fēng)氣候體制的形成時(shí)期,早、中三疊世為巨型季風(fēng)氣候體制發(fā)育的鼎盛時(shí)期.在季風(fēng)氣候體制發(fā)育的鼎盛時(shí)期,聯(lián)合古大陸東側(cè)的赤道地區(qū)變得及其干燥,而正處于該區(qū)的揚(yáng)子板塊和華北板塊均變?yōu)楦稍镅谉岬臍夂颦h(huán)境,并發(fā)育許多成因類似的炎熱干燥的古氣候標(biāo)志(顏佳新和趙坤,2002).在我國華南一些海相地層主要是以發(fā)育鮞?；?guī)r、含銅砂巖、厚層白云巖、海洋蒸發(fā)巖為特征(顏佳新和趙坤,2002),而在華北多數(shù)陸相地層則是以紅層的持續(xù)發(fā)育為特征(李強(qiáng)等,2002).在大興安嶺南部出露的幸福之路組,山西地區(qū)早三疊世發(fā)育的劉家溝組和和尚溝組(朱儒峰,1992)均發(fā)育一套河流-湖泊相沉積的紅色碎屑巖-泥巖建造,反映了炎熱干燥的強(qiáng)氧化環(huán)境.本剖面老龍頭組底部發(fā)育的紫灰色、紫紅色粉砂質(zhì)板巖正是這種廣泛性氣候的標(biāo)志.由此看來,早三疊世氣候干熱事件波及林西地區(qū)老龍頭組.此外,測(cè)區(qū)老龍頭組夾有大量的火山巖,尤其是紫灰色粉砂質(zhì)板巖見有火山噴發(fā)落下的火山碎屑,與鄰區(qū)巴林右旗幸福之路組相似,與層型剖面上夾火山巖層一致,總體上與區(qū)域早三疊世早期具大規(guī)模火山噴發(fā)事件吻合(高文鵬等,2013;左景勛等,2013).由于火山噴發(fā)事件及古氣候在區(qū)域上的等時(shí)性,老龍頭組與巴林右旗幸福之路組不僅巖性一致,而且時(shí)代相當(dāng),屬同時(shí)期的沉積.4疊統(tǒng)老龍頭組原林西組通過對(duì)內(nèi)蒙古自治區(qū)林西縣官地剖面林西組的剖面實(shí)測(cè),筆者在該地區(qū)林西組第五段和原林西組第六段中首次發(fā)現(xiàn)了大量孢粉化石,據(jù)此確定這兩套地層的地質(zhì)時(shí)代.并綜合生物地層、巖石地層、事件地層以及古氣候標(biāo)志等證據(jù),將林西組第六段劃歸為下三疊統(tǒng)老龍頭組,進(jìn)而確定該區(qū)存在有下三疊系.其主要結(jié)論如下:(1)林西組第