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文檔簡介
1、古生物學報.48(1):1-8(2009年3月)ActaPalaeontologiesSinica.48(1):18(March.2009)新近系謝家階層型剖面的抱粉植物群及其意義收稿日期:2008-12-29.國家自然科學基金重點項目(No.40730210),全國地層委員會中國新近紀地層建階研究項目No.14)和國家或點基礎研究發(fā)展炭劃項目(2006CB806400)聯(lián)合資助。*WangWei-ming(王偉銘),1990.ResearchesonCenozoicvegetationalenvironmentandNeogenepalynologyinChina.ThesisforPh.D
2、.NanjingInstituteofGeologyandPalaeontology,theChineseAcademyofSciences.1176(inChinesewithEnglishsummery).王偉鏟)鄧濤幻1)中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所,南京210008,wmwang,2)中國科學院古脊椎動物與古人類研究所,北京100044提要在中國新近系建階研究中.文章作者對中新統(tǒng)最下部的一個階謝家階層型剖面開展了古地磁、抱粉等方面的綜合研究工作.文中是在磁性地層學的時間標尺上.著重討論弛粉植物群的變化規(guī)律。謝家階層型剖面中發(fā)現(xiàn)的抱粉組合特征,總體上與我國中新世早期的抱粉植物群變化規(guī)律
3、相一致。但裸子植物花粉,尤其是云杉(P3花粉的含玷在網(wǎng)個含泡粉豐富的樣品中,由下到上明顯增加,反映出研究區(qū)早中新世氣候具有趨冷特征,與同期深海氧同位素變化規(guī)律可相對比。而耐旱植物,尤其是藜科(Chenopodiaceae)和茂藜科(Zygophyllaceae)A剌屬(Nitraria)花粉的含量明顯降低.反映謝家期后期弛粉絹合所指示的濕度具有較明顯的增加.推測與東亞季風在新近紀的發(fā)展存在若一定的耦合關(guān)系。此外,篇屬CArtemhia)花粉在樣品中時有見到,與其在我國新近紀地層中的分布規(guī)律相一致,與車頭溝剖而古地磁的測隊結(jié)果相吻合。關(guān)鍵詞抱粉植物群古氣候新近紀謝家階1前言地球上現(xiàn)有生物的分布格
4、局在很大程度上受到過去全球變化的影響和控制,如果說新生代早期溫暖適宜的氣候環(huán)境曾導致被子植物和哺乳動物的快速輻射和發(fā)展的話,那么,晚新生代全球性大規(guī)模的氣候波動和區(qū)域性環(huán)境變更有可能對現(xiàn)今生物多樣性和生物區(qū)系產(chǎn)生更加直接的影響。地球環(huán)境在晚新生代發(fā)生了劇烈的變化.其中,古近紀與新近紀之交時期的氣候變化,尤為受到大家的重視,因為其對中國現(xiàn)代氣候格局的形成具有重大的影響(王偉銘,199(T';Wang,1991).汪品先(Wang,1984)曾根據(jù)中國古近紀和新近紀氣候帶的分布變化,認為古近紀橫貫中國東部的干旱帶在新近紀已移向中國的西北部.說明中國東部在新近紀開始的時候,已經(jīng)受到季風濕潤氣
5、候的影響。這一結(jié)論與現(xiàn)有的古植物和巖石資料相一致(SunandWang,2005。中國早中新世抱粉植物群雖然多有報道,但所涵蓋的地層時代大多缺乏具體的非生物證據(jù)。在“中國區(qū)域年代地層(地質(zhì)年代)表”中,謝家階為新近系最下面的一個階,與國際地層表中的阿啟坦階(AquitanianStage)相對應(全國地層委員會,2001).其天文年代學年齡為23.03Ma(Stcinigeretal.,1997)。謝家期一名最初由李傳夔等(1984)提出,其層型剖面位于青海省涅中縣田家寨鄉(xiāng)謝家村北1km處的車頭溝。李傳夔、邱鑄鼎(1980)將在謝家組中發(fā)現(xiàn)的一批小哺乳動物為主的化石命名為謝家動物群,成為在中國
6、發(fā)現(xiàn)的第一個早中新世哺乳動物群。1999年第二屆全國地層委員會正式提出依據(jù)謝家期所建立的年代地層單位謝家階,階名源自同名巖石地層單位謝家組。為建全符合國際地層學規(guī)范的謝家階,筆者在全國地層委員會的倡議和資助下,對謝家階層型剖面開展了古地磁、抱粉等方面的綜合研究。本文是在磁性地層學的時間標尺上,著重討論抱粉植物群的變化規(guī)律及意義,以期促進我國同期抱粉植物群和古環(huán)境等方面的研究。2自然地理概況涅中縣位于青海省東部.屬青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)涅水流域中上游。地理坐標為北緯36°13'32”37°03'19”,東經(jīng)101°09'32”101°54
7、'50",總面積為2606km2o年均溫05*C,年均降水量360650m,年均日照時數(shù)2588.3小時,年蒸發(fā)量900-1000mm,無霜期150190天.屬高原大陸性氣候。自然環(huán)境地勢南、西、北高而東南略低,海拔22254488m,最低點是田家寨鄉(xiāng)謝家村,最高點是群加藏族鄉(xiāng)的果石摘山峰。地處涅水谷地及兩側(cè)山地,由灘地、丘陵中山和高山3種地形組成,除涅水河自西向東流經(jīng)縣境北部外,大南川、小南川、康纏川、云谷川等13條河流呈扇形匯集涅水河,唯群加河自北向南流入黃河。自然植被屬暖溫草原區(qū)典型草原帶的西北部(侯學煜,1988)。3謝家階層型剖面和弛粉樣品位置謝家組的命名剖面位于謝
8、家村北的車頭溝內(nèi),插圖1青海沒中謝家地點的地理位置(據(jù)鄧濤等,2006)GeographiclocationofXiejiainHuangzhong,Qinghai(afterDengetal.,2006)插圖1青海沒中謝家地點的地理位置(據(jù)鄧濤等,2006)GeographiclocationofXiejiainHuangzhong,Qinghai(afterDengetal.,2006)謝家村屬青海省涅中縣田家寨鄉(xiāng),位于涅中縣城東26km處,距西寧市直線距離僅13km(插圖1)。謝家動物群發(fā)現(xiàn)于謝家組下部的灰綠色泥巖透鏡體中。謝家組在西寧盆地分布比較廣泛,巖性穩(wěn)定,厚度變化不大,一般100
9、150m(李云通等,1984)。謝家階的層型剖面位于車頭溝北端盡頭陡立的山坡處,剖面中點位置的地理坐標為36°31'44.0N,101°50'58.9"E,海拔2388m(鄧濤等,2006),從坡腳到山頂依次發(fā)育馬哈拉溝組、謝家組、車頭溝組和咸水河組(插圖2)。謝家組與馬哈拉溝組和車頭溝組均為整合接觸。地層分布所屬的西寧盆地,是青藏高原東北緣一個東西向延伸的拉分盆地,位于育海省東端,往東從民和伸入甘肅,西達日月山麓,南以拉脊山為界,北至樂都一互助一線。新近紀的喜馬拉雅運動使該地區(qū)弱隆起,中新世以后構(gòu)造活動強烈,陸內(nèi)匯聚作用加劇,形成了斷裂控制下的盆
10、地,堆積了偏紅色的厚層新生代沖積湖一鹽湖相沉積,厚度超過2500m(李傳夔等,1981)。成水河組插圖2青海濕中謝家村車頭溝第三系削面(據(jù)李傳夔、邱礙斯.1980)TertiarysectionatChetougounearXiejiavillagein11uangzhong,Qinghai(afterLiandQiu.1980)謝家階的層型剖面描述和弛粉樣品分布位置如下:車頭溝組(下部)10.淺灰綠色、棕灰色粉砂巖。1.8m9.棕紅色、淺棕色塊狀泥巖,少屋泥巖中見育灰色泥巖團塊,夾有育灰色泥巖條帶。中部見似結(jié)核狀橢圓型泥巖塊。27.8m8.青灰色、棕灰色粉砂巖與棕色、棕紅色塊狀泥巖互層。棕色
11、泥巖中含石膏晶粒。1.0m7.淺棕色、淺黃棕色塊狀泥巖,夾有青灰色泥巖條帶(弛粉樣品12號:采自近底部棕色泥巖層)。24.4m6.棕灰色細砂巖,具平行層理。2.4m謝家組5.棕色、紅棕色塊狀泥巖,局部見青灰色泥巖團塊.含石商晶粒,具次生石商巖脈,夾灰綠色泥巖條帶;頂部為灰綠色泥巖與紅棕色泥巖互層(抱粉樣品U號:采自近頂部紅棕色泥巖層)。47.5m4.灰綠色、黃綠色泥巖,夾大星小石膏晶粒(抱粉樣品9號,10號:采自灰綠色泥巖層)。5.14m3.棕紅色、淺棕色、棕黃色塊狀泥巖,表面多現(xiàn)黑色鐵鉉質(zhì)薄膜,內(nèi)部偶爾可見青灰色泥巖團塊、石膏小晶粒,發(fā)育有柱狀次生石膏巖脈;底部為育灰色泥巖條帶(厚約5-10
12、cm),板狀、淺紅色、透明一半透明、參差不齊石膏層(抱粉樣品5-8號:分別采自棕紅色、棕黃色泥巖和育灰色泥巖層).59.9m整合馬哈拉溝組(上部)2.棕紅色塊狀泥巖,內(nèi)部發(fā)育柱狀次生石膏巖脈(抱粉樣品1-4號:采自上部泥巖層)60m1.淺灰色、灰綠色石膏巖夾淺棕紅色、灰綠色泥巖、石商晶質(zhì)泥巖.局部見板狀石膏巖脈。地層傾斜逐漸加劇,傾角可達60°左右。21.6m4謝家階層型剖面磁性地層年代框架根據(jù)定義,中國新近系下中新統(tǒng)謝家階應與國際地層年代表中的阿基坦階(Aquitanian)對比(鄧濤,2002)。阿基坦階是中新統(tǒng)的第一個階,其底界即新近系底界,或新近系/古近系界線。阿基坦階的全球
13、界線層型剖面和層型點(GSSP)的古地磁標志為C6Cn.2n的底界,其經(jīng)修訂的年齡為23.03Ma(Steinigeretal.,1997;Lourensetal.,2004;王偉銘、鄧濤,2005)。在歐洲,陸相阿讓階(Agcnian)與標準年代表中海相阿基坦階完全對應,其底界的古地磁標志也是C6Cn.2n的底界。對馬哈拉溝組、謝家組和車頭溝組的古地磁測定表明,車頭溝剖面共記錄了18個正極性段與17個負極性段(武力超等,2006)。剖面的6-10層即車頭溝組(0-57.4m),共計錄了4個正極性段與4個負極性段,其中正極性段分別對應于C5Bn.2n、C5Cn.ln、C5Cn.2n和C5Cn.
14、3n,負極性段對應于C5Br、C5Cn.lr、C5Cn.2r和C5Cr,年齡約為15.0117.32Ma;剖面的3-5層即謝家組共記錄了7個正極性段和6個負極性段,分別與C5Dn、C5En、C6n、C6An.In、C6An.2n、C6AAn、C6AAr.In上部和其中的負極性期相對應,年齡為17.3221.58Ma。剖面的第1、2層馬哈拉溝組記錄了7個正極性段和7個負極性段,分別與C6AAr.In下部、C6AAr.2n、C6Bn.ln、C6Bn.2n、C6Cn.ln、C6Cn.2n、C6Cn.3n和其相間的負極性期對應,年齡約為21.5824.22Ma(Lourensetal.»20
15、04).綜上所述,車頭溝剖面新近系地層的時間跨度約為9.21Ma(15.0124.22Ma)(鄧濤等,2006)。定義謝家階底界的古地磁標志C6Cn.2n,在車頭溝剖面位于第2層,即馬哈拉溝組上部的棕紅色塊狀泥巖連續(xù)沉積中,距謝家組底部48m、距車頭溝組底部160m。謝家動物群的層位相當于占地磁的C6Ar,與歐洲的MN2中部相當(Stciningcr,1999),年齡約為21Ma。與此同時,山旺階的底界以C6r底部作為古地磁標志(鄧濤等,2003),這條界線在本剖面位于第4層,即謝家組中部的灰綠色、黃綠色泥巖連續(xù)沉積中,距車頭溝組底部52m。因此,青海涅中的第三系剖面包含了完整的謝家階地層。5
16、0100150200250磁儒角(D。)磁傾角(1°)極哇柱標準極性柱(Ixjurensetal.,2004)化石點含石膏泥巖正極性負極性EZ3砂巖泥巖石膏層插圖3車頭溝剖面古地磁測址結(jié)果(據(jù)武力超等.2006)ResultsofpaleomagneticmeasurementsintheChetougouprofile(afterWuetal.,2006)5謝家階泡粉植物群特征筆者在謝家村北的車頭溝剖面,馬哈拉溝組上部、謝家組和車頭溝組底部共分析12個樣品,其中1-4號樣片采自馬哈拉溝組,5-11號樣片采自謝家組、12號樣片為車頭溝組底部。根據(jù)E述古地磁測量結(jié)果,8號樣品屬謝家階范
17、疇,9一12號樣品代表山旺階下部。除7號樣品中沒有發(fā)現(xiàn)化石外,其它樣品中多少都見到了抱粉,其中第5和8號樣品中的抱粉含址相對豐富(表I)。第5號樣品弛粉組合以被子植物花粉為主(58.0%),其次是裸子植物花粉(39.8%),蕨類植物抱子含量低(2.2%)。木本被子植物以榆科(Ulmaceae)的榆屬(Ulmus)(13.5%).水榆屬(.Planera)(7.8%),樺木科(Betulaceae)的樺木屬(&拓)(4.4%),以及旱生的藜科(11.3%)和茉藜科(7.5%)為主,其它少量或個別出現(xiàn)的成分還包括:榛屬(CoMs)、tfi木屬(Celtis),草本植物菊科(Asterace
18、ae)、禾本科(Poaceac)、蒿屬等;裸子植物松科(Pinaceae)和杉科(Taxodiaceae)也有相當?shù)臄?shù)量,其中,松科花粉主要含云杉屬、鐵杉屬(Tsuga)和松屬(Pinus)等。8號樣品中,裸子植物花粉的含量明顯增加,含量達到70.9%,尤其是云杉屬(28.3%)、松屬(27.5%)和杉科(11.7%)分子,鐵杉屬含量則減少;被子植物花粉的含量降低、類型變得較為單調(diào),除榆科和樺木科外,殯藜科花粉的含量明顯下降、藜科花粉已不再出現(xiàn),草本植物主要以禾本科花粉為代表(表I)。此外,我們還在第2和第3號樣品中零星見到蒿屬花粉,11號樣品雖然花粉含量低,但蒿屬花粉較多見到。«I
19、青海澳中車頭溝剖面中新統(tǒng)弛粉統(tǒng)計衰StatisticsofMiocenesporesandpollenfromChetougouprofileinHuangzhong,QinghaiProvince一地層Strata樣品Samples'f一一馬哈拉溝組MahalagouFm謝家組XiejiaFm車頭溝組ChetougouFm化石類群Fossiltaxa親綠關(guān)系Affinity12345689101112蕨類植物抱了PtcridophytcsporesPolypodiaceaesporitesPolypodiaccae0.3r-Lycopodiumsporites<Lycopodi
20、aceac1.91.7OsmundaciditesOsmundaceae1Triletespore不明Unknown1蕨類植物抱于總計Sum(Grainsor%)112.21.7褪于植物花粉Gymnospermpollen1Abietineaepollenites+PinuspollenitesPinus3239.7127.522PiceapollisPicea211.928.3TsugaepollenitesTsuga210.31.7TaxodiaceaepollenitesTaxodiaceae6.911.72PodocarpiditesPodocarpaccac0.3Ephedripit
21、esEphedra0.61.7裸子柚物植物花粉總計Sum(Grainsor%)322539.8170.942被子植物花粉AngiospermpollenUlmipollenitesUlmus11313.5111.72112UlmoideipilesPlanera7.8CeltispollenitesCellis0.3BetulaceoipollentitesBetula24.41CarpinipitesCarptnus0.3AlnipollenitesAlnus111.32.5MomipilesCorylus1.6JuglanspollenitesJuglans20.61Pterocaryap
22、ollenitesPterocarya1QuercoiditesQuercus10.910.811OleoidearumpollenitesOleaceae1.30.81NitrariaditesNitraria27.512.521Labitricolpites?Labiatae0.8CaryophylliditesCaryophyllaceae0.3TubulifloridttesAsteraceae13.11AtemisiaepollenitesArtemisia120.30.87ChenopodipollisChenopodiaceae21311.3111GraminiditesPoac
23、eae12.87.511CyperaceaepollisCyperaceae0.3Fupingopollenites不明Unknown0.3被子植物花粉總計Sum(Grainsor%)134958.0427.492114總計(粒)Sum(Grains)1761253195120921566抱粉植物群的意義以裸子植物花粉高含量,伴隨有較多的柔黃花序植物和榆科花粉為主的抱粉組合,曾先后在山西天鎮(zhèn)(王憲曾,1978)和冀北五羅貢(甘振波,1982)一帶玄武巖沉積夾層中發(fā)現(xiàn).被認為代表了早中新世弛粉組合特征。劉耕武(1988)在總結(jié)我國北方新近紀弛粉序列時,進而將其時代與中國哺乳動物分期謝家期(李傳夔
24、等,1984)相比較。當我們在討論新近紀早期的抱粉植物群特征的時候,會迫究當時大量針葉植物分布的原因。從全球性氣候變化來看,中新世初期在南極地區(qū)冰川明顯增強(TroedsonandRiding,2002)。但由于隨后的中新世氣候最宜期(Bohme,2003),早中新世全球的氣候特征更多地呈過渡特征,這可以從現(xiàn)有的深海氧同位素曲線得到證實。根據(jù)Zachos等(2001)研究所揭示的氧同位素曲線表明:全球氣候在晚漸新世經(jīng)歷短暫的變暖后,在漸新世末期再度轉(zhuǎn)冷,并持續(xù)到早中新世。因此早中新世的氣候特征為先趨冷,再逐漸回暖(Zachosetal.,2001)。在我國,當時很大程度上還受到青藏高原地區(qū)二期
25、隆升運動(潘保田等,1998)的影響,這或許可以從沉積層位上下廣泛分布的玄武巖所記錄的構(gòu)造運動得到驗證??傮w上來看,上述謝家階層型剖面中發(fā)現(xiàn)的弛粉特征,與我國中新世早期的植物群變化規(guī)律(王偉銘,1990;Wang,1994)相一致。但同時我們還發(fā)現(xiàn),裸子植物花粉,尤其是云杉花粉的含量在兩個含抱粉豐富的樣品中,由下到上含量明顯增加,這可能反映了研究區(qū)早中新世氣候同樣存在趨冷特征。此外,耐旱植物,尤其是藜科和揍藜科白刺屬花粉的含量明顯降低,反映謝家階上部抱粉組合所指示的濕度有較明顯的增加,這或許與東亞季風在新近紀的發(fā)展存在著一定的耦合關(guān)系。由于這次大多數(shù)樣品抱粉產(chǎn)出較少,具體的變化規(guī)律有待今后工作
26、的深入來揭示。蒿屬是一類具有一定地層分布規(guī)律的花粉類型,在我國西北地區(qū)最早只是個別地見于漸新統(tǒng),盡管中晚中新世時其分布廣泛,但主要發(fā)展時期在上新世及其后(Wang,2004)。本次分析的樣品中,蒿屬花粉時有見到,反映了新近紀地層特征,與謝家剖面古地磁的測量結(jié)果(武力超等,2006)基本吻合。7結(jié)論謝家階層型剖面中所發(fā)現(xiàn)的弛粉,反映裸子植物花粉,尤其是云杉花粉的含量在兩個含弛粉豐富的樣品中,由下到上含皎明顯增加,反映出研究區(qū)早中新世氣候的趨冷特征,與深海氧同位素變化規(guī)律具一定的可比性。耐旱植物藜科和白刺屬花粉的含量:在研究剖面的上部降低.反映了濕度的增加,推測其與當時東亞季風的演化與發(fā)展可能存在
27、著一定的關(guān)聯(lián)。樣品中出現(xiàn)的蒿屬花粉,符合在新近紀地層的分布規(guī)律,與車頭溝剖面古地磁的測量結(jié)果相吻合。參考文獻(References)BdhmeM,2003.TheMioceneClimaticOptimum:evidencefromec-tothermicvertebratesofCentralEurope.Palaeogeography.Palaeoclimatology,Palaeoecology.195:389401.DengTao(鄧濤).2002.Neogene.In:NationalCommissiononStratigraphyC全國地層委員會)(ed.),Introductio
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