撫順盆地東露天煤礦早始新世孢粉組合特征及其古氣候意義

韓簫嶼，舒軍武

1.吉林大學 地球科學學院，長春 130061; 2.現(xiàn)代古生物學和地層學國家重點實驗室(南京地質(zhì)古生物研究所)，南京 210008； 3.中國科學院 南京地質(zhì)古生物研究所，南京 210008

0 引言

全球環(huán)境的變化對人類及其生存環(huán)境產(chǎn)生了重要的影響，這種變化的原因及影響程度近年來引起了廣泛關注。通過對地質(zhì)歷史時期全球環(huán)境的研究，可為分析當前環(huán)境特征及推測未來的全球環(huán)境變化趨勢類比提供重要信息。植物能敏感地反映氣候和環(huán)境的變化，因此古植被重建對于研究植被與氣候的關系、研究區(qū)環(huán)境以及古氣候的定量重建等具有重要意義。保存在地層中的孢粉化石是研究古植被、古環(huán)境和古氣候變化[1--3]的關鍵手段，受到廣泛的應用。

始新世是新生代地球演化歷史中重要的地質(zhì)時期，全球氣候在該時期發(fā)生明顯的波動，特別是發(fā)生了古新世—始新世“極熱事件”(Paleocene--Eocene thermal maximum, PETM)。PETM事件是發(fā)生在距今大約5 500～4 000萬年前的一次大量溫室氣體被釋放所導致的全球溫度迅速升高的事件[4--5]，該事件對新生代大氣圈、水圈和生物圈曾產(chǎn)生顯著影響。雖然關于PETM事件的觸發(fā)機制尚不明確，存在多種假說或爭議[6--18]，但主流觀點認為，此間全球性的大規(guī)?；鹕交顒涌赡苁窃斐蛇@一問題的主要原因[6]。這一全球性事件所導致的環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)變化是確鑿的，如海水缺氧[19--20]、底棲有孔蟲滅絕[21]、奇偶蹄及靈長類動物出現(xiàn)[22]和陸生動物大范圍遷徙等[23]，研究PETM事件及這一時期的古氣候具有重要科學意義。本文研究的撫順盆地早始新世孢粉植物群也正是在這一全球氣候變暖事件大背景下產(chǎn)生的。

撫順盆地發(fā)育了巨厚的暗色有機沉積巖，自下而上分為老虎臺組、栗子溝組、古城子組、計軍屯組、西露天組和耿家街組[24--28]，為環(huán)境氣候研究提供了優(yōu)越的材料和條件。該盆地含有豐富的植物大化石和孢粉化石，前人對該盆地的植物大化石和孢粉化石進行了大量研究。洪友崇等[26--27]對撫順盆地古近紀植物大化石、孢粉化石進行了系統(tǒng)的研究，根據(jù)植被特點推論撫順盆地老虎臺組—栗子溝組(古新世)的氣候溫和、潮濕，主要生長以落葉林、闊葉林為主的森林植被，古城子組—耿家街組(始新世)的氣溫高于老虎臺—栗子溝組，且比較干旱，主要生長以亞熱帶常綠林、落葉林為主的森林植被。宋之琛等[29]對撫順盆地老虎臺組(古新世)孢粉進行了研究，發(fā)現(xiàn)老虎臺組主要由樺木科(Betulaceae)、楊梅科(Myricaceae)、胡桃科(Juglandaceae)、楊柳科(Salicaceae)、無患子科(Sapindaceae)或桃金娘科(Myrtaceae)、金縷梅科(Hamamelidaceae)等被子植物和羅漢松科(Podocarpaceae)及松科(Pinaceae)等組成，根據(jù)孢粉組合推論撫順盆地古新世時為暖溫帶(或北亞熱帶)型氣候。孫湘君等[26]對撫順盆地古近紀孢粉進行了系統(tǒng)的研究，根據(jù)孢粉組合推論老虎臺組—栗子溝組(古新世)時的氣候是溫暖濕潤的，古城子組(始新世早期)時處于亞熱帶，氣候溫暖、較干旱，較古新世氣溫高，計軍屯組—西露天組(始新世中晚期)時處于亞熱帶，氣候溫熱、較濕潤，較始新世早期氣溫高，濕度大，晚期氣溫下降，濕度增加。陳秉麟、曲淑琴[24,28]對撫順盆地耿家街組(始新世中晚期)孢粉進行了研究，根據(jù)植被特點推論當時為亞熱帶--暖溫帶氣候，主要生長常綠闊葉林和落葉闊葉林為主的森林植被。洪友崇等[26]和Quan et al.[30]于計軍屯組發(fā)現(xiàn)中國似薩布櫚(Sabaliteschinensis)和撫順蘇鐵(Cycasfushunensissp.)等化石，說明當時的撫順氣候非常炎熱[31--32]。史冀忠等[33]、Wang et al.[34]、Quan et al.[35]基于前人的植物大化石和孢粉資料利用共存分析法對撫順盆地古近紀古氣候進行定量重建，推測當時為亞熱帶季風氣候。雖然前人對撫順盆地孢粉化石進行了系統(tǒng)的研究，但對撫順盆地各組孢粉樣品的采集并鑒定分析數(shù)量較少，尤其缺乏對撫順盆地古城子組孢粉樣品的詳細研究。洪友崇等[27]于20世紀70年代在撫順盆地西露天煤礦采集了5塊孢粉樣品并對其中兩塊進行了鑒定分析，后期孫湘君等[26]在西露天煤礦采集了4塊孢粉樣品并對其鑒定分析，因此古城子組孢粉研究的分辨率較低，研究程度薄弱。本次研究在撫順盆地東露天煤礦采集43塊孢粉樣品，試圖提高樣品分辨率，充分地揭示撫順盆地古城子組植被特征及其反映的古氣候。

1 地質(zhì)背景

撫順盆地形成于古近系裂陷旋回期，在構造上位于中國郯廬斷裂帶東支敦—密斷裂帶。近東西走向，長約18 km，寬約3 km，地層由南向北傾斜，傾角約為30°。盆地基底為下白堊統(tǒng)龍鳳坎組雜色砂礫巖，上部為古近系含煤和含油頁巖巖系。古近系地層由下至上層序清晰，其中，古城子組由一套巨厚煤層組成，煤層中夾薄層碳質(zhì)頁巖、頁巖、細砂巖、凝灰質(zhì)砂頁巖及燭煤，為撫順盆地主煤層，煤層厚度為10～140 m，煤層地層中見有不少琥珀。其上覆計軍屯組油頁巖，下蓋栗子溝組凝灰?guī)r(圖1)。洪友崇等[26]基于古生物資料和地質(zhì)因素的綜合整理工作將古城子組地質(zhì)年代定為早始新世，之后趙傳本等[36]、Chen et al.[37]依據(jù)古地磁測年法和Ar--Ar測年法進一步將古城子組地質(zhì)年代確定為55～52 Ma(早始新世)。

圖1 撫順盆地地質(zhì)圖及取樣位置 Fig.1 Geological map and sampling location of Fushun Basin

2 實驗材料和方法

2.1 樣品采集與處理

本次研究樣品采于撫順盆地東露天煤礦(123°55′25″～123°59′14″E，41°50′42″～41°51′07″N)。共采集樣品43件，采樣點起始坐標為：123°58′27.04″E，41°50′42.31″N，采樣間距為0.6～2.4 m不等，采樣位置如圖2、3所示，巖性主要為煤和碳質(zhì)泥巖。

A：上部為計軍屯組油頁巖，下部煤層為古城子組頂部(箭頭所示為采樣拼接層位)；B：古城子組泥巖。圖2 撫順東露天煤礦古城子組局部取樣局部剖面Fig.2 Part of an outcrop showing sampled Guchengzi Formation in Donglutian Coal--Mine of Fushun Basin

圖3 撫順東露天煤礦古城子組剖面巖性及孢粉樣品的采集位置Fig.3 Lithology of section and sampling layers of studied section of Guchengzi Formation in Fushun Donglutian Coal--Mine

孢粉實驗在中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所進行。首先稱量約5 g干燥樣品，充分碎樣后，加入舒氏混合液(由氯酸鉀與硝酸配制而成)進行氧化處理，去除腐植酸；將樣品水洗至中性后，加入濃度為1%的碳酸鈉溶液并加熱至沸騰(約1 h)；水洗至中性后，用孔徑為10 μm的篩布富集樣品中的孢粉，最后甘油制片在光學鏡下進行鑒定。

孢粉在Zessi Axio Scope A1光學顯微鏡下放大400倍觀察鑒定，鏡下鑒定主要依據(jù)宋之琛等[38]，洪友崇等[26]等參考文獻[29, 39--43]，并應用Tilia專業(yè)軟件繪制出本研究區(qū)的孢粉百分含量圖。

2.2 共存分析法

共存分析法是一種定量重建古氣候的方法。該方法以現(xiàn)存最近親緣關系類群方法原理為基礎，假設化石植物類群生存的氣候條件與其現(xiàn)存最近親緣類群相同或相近，通過對其現(xiàn)存最近親緣類群生存區(qū)域的各氣候參數(shù)區(qū)間進行疊加得到共存區(qū)間，標作為化石植物類群的古氣候參數(shù)[44--45]，得到廣泛應用。

筆者將該方法應用于古城子組孢粉植物群，定量恢復早始新世撫順盆地的古氣候。首先依據(jù)宋之琛等[38]獲得古城子組孢粉類型的現(xiàn)存最近親緣關系類群(表1)，然后根據(jù)《中國植物志》、《中國植被》等資料[46--48]確定孢粉植物群中的現(xiàn)存植物類群在中國的地理分布范圍，獲取在每個類群的分布范圍內(nèi)的氣象臺(站)1971—2000年這30年的各氣象數(shù)據(jù)觀測值[49]，確定每個類群生活所需要的7個氣候參數(shù)(年均溫(MAT)、最熱月均溫(WMT)、最冷月均溫(CMT)、氣溫年較差(DT)、年均降水量(MAP)、平均最大月降水量(MMaP)、平均最小月降水量(MMiP))的數(shù)值區(qū)間，疊加植物類群的氣候參數(shù)的數(shù)值區(qū)間，獲得古氣候參數(shù)的定量區(qū)間。

表1 撫順盆地古城子組孢粉植物群及其現(xiàn)存最近親緣關系

3 孢粉組合特征及地質(zhì)時代討論

3.1 孢粉組合特征

本文采集共43個孢粉樣品，經(jīng)實驗室處理均得到了豐富且保存完好的孢粉化石，共鑒定出孢粉71屬159種(圖4、5)。古城子組孢粉由蕨類植物、裸子植物和被子植物組成，根據(jù)孢粉組合主要科屬變化特征，將古城子組自下而上劃分為3個孢粉組合帶(圖6)。

a. Polypodiaceaesporites gracilis (Wilson et Webster) Ke et Shi, 1978.玻片號：820--5；b. Deltoidospora microlepioidites (Krutzsch) Wang, 1981.玻片號：5580--1；c. Cycadopites scabratus Stanley, 1965.玻片號：7100--1；d. Taxodiaceaepollenites bockwitzensis (Krutzsch) Sung et Zheng, 1978.玻片號：7200--1；e-f. Taxodiaceaepollenites hiatus (Potonie) Kremp, 1949.玻片號：600--1、7100--1；g. Inaperturopollenites dubius (Pot. Et Ven) Thomson et Pflug, 1953.玻片號：7200--1；h. Inaperturopollenites parvus Takahashi, 1963.玻片號：7200--1；i. Quercoidites henrici (Pot.) Pot., Thoms, et Their., 1950.玻片號：7200--1；j. Quercoidites microhenrici (Pot.) Potonie, 1950.玻片號：3020--1；k-l. Quercoidites minutus (Zakl.) Ke et Shi, 1978.玻片號：2365--1、7100--1；m. Cupuliferoipollenites pusillus (Pot.) Potonie, 1951.玻片號：7100--1；n. Cupuliferoipollenites fusus (Pot.) Potonie, 1960.玻片號：7200--1；o. Cyrillaceaepollenites megaexactus (Pot.) Potonie, 1960.玻片號：3020--1；p. Rutaceoipollis ovatus Sung et Tsao,1973 ex 1980.玻片號：1790--1；q. Tiliaepollenites microreticulatus (Mai) Ke et Shi, 1978.玻片號：7200--1；r. Cornaceoipollenites minor Song sp. nov.玻片號：4940--1；s-t. Pistillipollenites macgregorii Rouse, 1962.玻片號：1020--1、1020--1；u. Nyssapollenites analepticus (Pot.) Potonie, 1951.玻片號：3220--1；v. Sapindaceidites asper Wang ex Sun et Zhang, 1979.玻片號：2620--1；w. Potamogetonacidites natanoides Zheng sp. nov.玻片號：1020--1；x. Momipites coryloides Wodehouse, 1933.玻片號：7200--1；y. Ostryoipollenites rhenanus (Thoms.) Potonie, 1951.玻片號：7200--1。(比例尺均為10 μm)圖4 撫順東露天煤礦古城子組孢粉化石Fig.4 Pallen and spores from Guchengzi Formation in Fushun Donglutian Coal--Mine

a. Carpinipites subtriangulus (Stanley) Guan, 1989.玻片號：7200--1；b-c. Caryapollenites triangulus (Pflug) Krutzsch, 1961.玻片號：7200--1、7200--1；d. Alnipollenites metaplasmus (Potonie) Potonie, 1960.玻片號：7200--1；e. Alnipollenites verus (Potonie) Potonie, 1960.玻片號：1180--1；f. Paraalnipollenites confuses (Zakl.) Hills et Wallance, 1969.玻片號：7200--1；g-h. Juglanspollenites verus Raatz, 1939.玻片號：7200--1、7200--1；i. Ulmipollenites triangulates M. R. Sun, 1989.玻片號：445--1；j. Ulmipollenites undulosus Wolff, 1934.玻片號：7200--1；k. Ulmoideipites tricostatus Anderson, 1960.玻片號：7200--1；l. Ulmoideipites krempii Anderson, 1960.玻片號：7200--1；m. Celtispollenites minor Ke et Shi, 1978.玻片號：7200--1；n. Liquidambarpollenites orientaliformis Nagy, 1969.玻片號：600--3；o. Aquilapollenites spinulosus Funkhouser, 1961.玻片號：110--1；p. Retitricolpites cf. matauraensis (Couper) Sung et Zheng, 1978.玻片號：3820--2；q. Ephedripites (Distachyapites) eocenipites (Wodehouse) Krutzsch, 1961.玻片號：2620--1；r. Cicatricosisporites dorogensis Potonie et Gelletich, 1933.玻片號：1990--1；s. Osmundacidites crassiprimarius (Krutzsch) Ke et Shi, 1978.玻片號：7200--1；t. Abietineaepollenites microalatus (Potonie) Delcourt et Sprumont, 1955.玻片號：600--3；u. Pinuspollenites minutus (Zakl.) Sung et Zheng, 1978.玻片號：6740--1；v. Cedripites diversus Ke et Shi, 1978.玻片號：2620--1；w-x. Podocarpidites? Piceiformis Ke et Shi, 1978.玻片號：1990--1、3635--1。(比例尺均為10 μm)圖5 撫順東露天煤礦古城子組孢粉化石Fig.5 Pollen and pores from Guchengzi Formation in Fushun Donglutian Coal--Mine

(1) Ⅰ帶：Taxodiaceaepollenites--Inaperturopollenites--Momipites--Caryapollenites--Polypodiaceaesporites孢粉組合(48.0～73.0 m)

本段孢粉組合特征：

①組合中，裸子植物花粉占優(yōu)勢(30.5%～75.7%，平均含量為56.6%)，被子植物花粉次之(14.7%～61%，平均含量為36.4%)，蕨類植物孢子含量最低(1%～17.5%，平均含量為7%)。

②被子植物花粉以木本植物為主，其中莫米粉屬(Momipites，1%～15.4%，平均含量為7.3%)、山核桃粉屬(Caryapollenites，1.6%～9.9%，平均含量為7.1%)含量略高，小刺鷹粉(Aquilapollenitesspinulosus)次之(0～29.7%，平均含量為5.5%)，榿木粉屬(Alnipollenites)、櫟粉屬(Quercoidites)、榆粉屬(Ulmipollenites)、擬樺粉屬(Betulaceoipollenites)、胡桃粉屬(Juglanspollenites)、栗粉屬(Cupuliferoipollenites)、柳粉屬(Salixipollenites)和楓香粉屬(Liquidambarpollenites)普遍出現(xiàn)，但含量略低。偶爾可見西里拉粉屬(Cyrillaceaepollenites)、山毛櫸粉屬(Faguspollenites)、苗榆粉屬(Ostryoipollenites)、異常榿木粉屬(Paraalnipollenites)、肋樺粉屬(Betulaepollenites)、櫪粉屬(Carpinipites)、楓楊粉屬(Pterocaryapollenites)、黃杞粉屬(Engelhardtioipollenites)、樸粉屬(Celtispollenites)、楊梅粉屬(Myricipites)、椴粉屬(Tiliaepollenites)、梣粉屬(Fraxinoipollenites)、山茱萸粉屬(Cornaceoipollenites)、紫樹粉屬(Nyssapollenites)、無患子粉屬(Sapindaceidites)、庫盤尼粉屬(Cupanieidites)、郝里粉屬(Horniella)、扇巴棕櫚粉屬(Sabalpollenites)、扁三溝粉屬(Tricolpites)、麥氏杵紋粉(Pistillipollenitesmacgregorii)、孢形粉屬(Sporopollis)、三溝粉屬(Tricolpopollenites)、 網(wǎng)面三溝粉屬(Retitricolpites)和禾束三孔溝粉(Tricolporopolleniteshoshyamaensis)。草本植物中以眼子菜粉屬(Potamogetonacidites)為主(0～1.5%，平均含量為0.6%)，零星可見毛茛粉屬(Ranunculacidites)。

③裸子植物花粉主要以杉粉屬(Taxodiaceaepollenites)(13.5%～54.5%，平均含量為30.8%)與無口器粉屬(Inaperturopollenites)(12%～42.6%，平均含量為24.4%)為主，單、雙束松粉屬(Abietineaepollenites、Pinuspollenites)花粉含量較少(0～7%，平均含量為1%)，零星出現(xiàn)雙穗麻黃粉亞屬(Ephedripitessubgenus)、蘇鐵粉屬(Cycadopites)、單槽粉屬(Monosulcites)、油杉粉屬(Keteleeriaepollenites)、雪松粉屬(Cedripites)和羅漢松粉屬(Podocarpidites)。

④蕨類植物孢子中以水龍骨單縫孢屬(Polypodiaceaesporites)為主(0～22.2%，平均含量為5.7%)，紫萁孢屬(Osmundacidites)普遍出現(xiàn)，但含量較低，零星可見三角孢屬(Deltoidospora)、桫欏孢屬(Cyathidites)、海金沙孢屬(Lygodiumsporites)和石松孢屬(Lycopodiumsporites)。

(2)Ⅱ帶：Taxodiaceaepollenites--Inaperturopollenites--Ulmipollenites--Polypodiaceaesporites--Caryapollenites--Quercoidites孢粉組合(23.0～48.0 m)

本段孢粉組合特征：

本組合比第一組合被子植物含量高。相較于第一組合，本組合被子植物中的莫米粉屬、山核桃粉屬和小刺鷹粉等含量下降，而榆粉屬、櫟粉屬含量明顯增加，蕨類植物孢子中仍以水龍骨單縫孢為主，但個別樣品含量可達48.5%。

①組合中，裸子植物(13.6%～67.7%，平均含量為48.5%)與被子植物花粉(22.1%～60.6%，平均含量為40.2%)含量相當，蕨類植物孢子含量最低(0.6%～52.3%，平均含量為11.3%)。

②被子植物花粉中以木本植物為主，其中榆粉屬含量最高(2.6%～15.5%，平均含量為8.3%)，山核桃粉屬(1.3%～14.8%，平均含量為5.6%)和櫟粉屬(以亨氏櫟Q.henrici和小亨氏櫟Q.microhenrici為主，0.3%～15.3%，平均含量為5.3%)次之。小刺鷹粉、莫米粉屬、栗粉屬、榿木粉屬、胡桃粉屬、椴粉屬、異常榿木粉屬、擬樺粉屬、肋樺粉屬、樸粉屬、楓香粉屬和柳粉屬較常見，但含量較低。零星可見西里拉粉屬、苗榆粉屬、櫪粉屬、楓楊粉屬、脊榆粉屬(Ulmoideipites)、櫸粉屬(Zelkovaepollenites)、楊梅粉屬、漆樹粉屬(Rhoipites)、山茱萸粉屬、紫樹粉屬、無患子粉屬、庫盤尼粉屬、扇巴棕櫚粉屬、麥氏杵紋粉、三溝粉屬、禾束三孔溝粉和穴面三孔溝粉屬(Foveotricolporites)。草本植物中眼子菜粉屬較常見(0～1.1%，平均含量為0.5%)，偶爾可見禾本粉屬(Graminidites)。

③裸子植物花粉主要以杉粉屬(10%～41.9%，平均含量為28.6%)與無口器粉屬(3.6%～34.8%，平均含量為17.4%)為主，松科(Pinuceae)花粉(0～3.9%，平均含量為1.7%)與雙穗麻黃亞粉亞屬含量較少(0～1.9%，平均含量為0.6%)，蘇鐵粉屬、銀杏粉屬(Ginkgoretectina)、單槽粉屬、雛囊粉屬(Parcisporites)和羅漢松粉屬稀少出現(xiàn)。

④蕨類植物孢子中水龍骨單縫孢屬含量較高(0～48.5%，平均含量為8.1%)，紫萁孢屬次之(0.3%～10%，平均含量為2.6%)，三角孢屬、無突肋紋孢屬(Cicatricosisporites)偶爾出現(xiàn)，含量較低。

(3)Ⅲ帶：Taxodiaceaepollenites--Inaperturopollenites--Polypodiaceaesporites--Osmundacidites--Ulmipollenites--Pinuspollenites--Abietineaepollenites孢粉組合(0.0～23.0 m)

本段孢粉組合特征：

相較于前兩個孢粉組合，本組合被子植物含量最低，裸子植物中單、雙束松粉屬含量上升，蕨類植物孢子中紫萁孢屬含量明顯增加，個別樣品含量可達45.7%。

①組合中裸子植物占優(yōu)勢(21.7%～81.8%，平均含量為52.6%)，被子植物花粉次之(13.4%～47.7%，平均含量為27.5%)，蕨類植物孢子含量最低(2%～60.4%，平均含量為19.9%)。

②被子植物花粉中以木本植物為主，其中榆屬花粉含量較高(4.2%～19%，平均含量為8.4%)，山核桃屬花粉含量次之(1.5%～9.1%，平均含量為3.7%)。櫟粉屬、栗粉屬、莫米粉屬、榿木粉屬、胡桃粉屬、脊榆粉屬和楓香粉屬較常見，但含量較低。偶爾可見木蘭粉屬(Magnolipollis)、西里拉粉屬、苗榆粉屬、異常榿木粉屬、擬樺粉屬、肋樺粉屬、櫪粉屬、樸粉屬、椴粉屬、蕓香粉屬(Rutaceoipollis)、柳粉屬、紫樹粉屬、無患子粉屬、胡頹子粉屬(Elaeangnacites)、庫盤尼粉屬、檳榔粉屬(Arecipites)、扇巴棕櫚粉屬、單溝粉屬(Monocolpopollenites)、杜鵑粉屬(Ericipites)、露兜樹粉屬(Pandaniidites)、小刺鷹粉、麥氏杵紋粉、三溝粉屬、網(wǎng)面三溝粉屬和三孔溝粉屬。草本植物中眼子菜粉屬含量較高(0～3.6%，平均含量為1.6%)，零星出現(xiàn)毛茛粉屬、黑三棱粉屬(Sparganiaceaepollenites)。

③裸子植物花粉中杉粉屬(11.2%～56.9%，平均含量為26.7%)與無口器粉屬(4.7%～30.1%，平均含量為20.1%)占顯著位置。以單、雙束松粉屬為主的松科花粉亦有一定含量(0.3%～18.2%，平均含量為4.9%)，零星可見擬落葉松粉屬(Laricoidites)、油杉粉屬和雪松粉屬。雙穗麻黃粉屬含量較少，偶爾可見蘇鐵粉屬、銀杏粉屬、單槽粉屬和南洋杉粉屬(Araucariacites)。

④蕨類植物孢子中水龍骨單縫孢屬(0.6%～24.6%，平均含量為9.6%)與紫萁孢屬含量較高(0.6%～45.7%，平均含量為9.5%)，三角孢屬、無突肋紋孢屬和海金沙孢屬稀少出現(xiàn)。

3.2 地質(zhì)時代及地層對比

3.2.1 特征分子及其時代意義

古城子組中出現(xiàn)具有地層意義的小刺鷹粉、麥氏杵紋粉和禾束三孔溝粉，為進一步論證古城子組的地質(zhì)時代提供了孢粉學證據(jù)。

鷹粉屬最早發(fā)現(xiàn)于加拿大和西伯利亞晚白堊世，繁盛于北半球環(huán)太平洋晚白堊世中、晚期，多數(shù)類型于晚白堊世晚期消失[50]，在古近紀時期，僅有少數(shù)類型繼續(xù)生存。在中國，鷹粉屬僅出現(xiàn)在東部及東北地區(qū)晚白堊世—古近紀的地層中。中國古近紀鷹粉屬主要發(fā)現(xiàn)于河南西部潭頭組、山東孔店組二段和江蘇戴南組等，時代多為始新世早、中期。

麥氏杵紋粉最早發(fā)現(xiàn)于加拿大不列顛哥倫比亞省西部中始新世布拉德組[26, 51](Burrard Formation)，后期于北美得克薩斯州和阿拉斯加的古新世、落基山和墨西哥灣的晚古新世—早始新世、北美田納西州和法國巴黎盆地早始新世、蘇聯(lián)葉尼塞地區(qū)中晚始新世等均有發(fā)現(xiàn)，廣泛分布于古新世—始新世早、中期地層中。在中國，麥氏杵紋粉出現(xiàn)于嘉蔭盆地古新世烏云組、依蘭煤田早始新世達連河組及撫順盆地晚古新世—早始新世等地層中。根據(jù)中國東北地區(qū)及蘇聯(lián)東西伯利亞所發(fā)現(xiàn)的麥氏杵紋粉[51]，標志著最繁盛時期為早始新世。

禾束三孔溝粉最早發(fā)現(xiàn)于日本九州西部早始新世，在中國依蘭煤田早始新世達連河組也有發(fā)現(xiàn)。

本文研究的孢粉組合中均含有上述早始新世最為繁盛的特征分子，進一步推斷本文研究的地層段地質(zhì)時代為早始新世。

3.2.2 與東北華北區(qū)同時期地層孢粉組合及古氣候?qū)Ρ?/p>

根據(jù)中國始新世孢粉植物群分區(qū)圖[38, 52--53]，撫順盆地古近紀屬于東北華北暖溫帶至亞熱帶濕生孢粉植物區(qū)，與其處于同一孢粉植物區(qū)的還包括黑龍江、吉林、山東大部分地區(qū)、山西、河北及河南東部等地?，F(xiàn)將古城子組孢粉組合與其他部分地區(qū)同時期孢粉組合進行對比。

(1)與依蘭早始新世達連河組下部含煤段孢粉組合對比

本孢粉組合與依蘭早始新世達連河組下部含煤段孢粉組合[51]有一定區(qū)別：①本孢粉組合以裸子植物占絕對優(yōu)勢，而后者以被子植物占絕對優(yōu)勢；②達連河組含煤段的被子植物花粉中櫟粉屬、麥氏杵紋粉及栗粉屬含量較高，三孔溝粉屬含量也高于古城子組，而莫米粉屬含量較低，并缺乏鷹粉屬、紫樹粉屬、山茱萸粉屬和樸粉屬等花粉；③達連河組含煤段的裸子植物花粉中雖以杉科花粉為主，但其含量明顯低于古城子組，雪松花粉含量較高，而其他松科花粉含量很少；④達連河組含煤段的蕨類植物孢子中雖以水龍骨單縫孢屬為主，但含量較低。相同是：①櫟粉屬中皆以亨氏櫟粉和小亨氏櫟粉為主；②皆含有少量異常榿木粉屬、禾束三孔溝粉等重要屬種。

(2)與樺甸盆地始新世樺甸組上部含煤段孢粉組合對比

本孢粉組合與樺甸盆地始新世樺甸組上部含煤段孢粉組合[54]有一定區(qū)別：①樺甸組含煤段的被子植物中榿木粉屬、楓香粉屬和椴粉屬含量略高；②樺甸組含煤段的裸子植物中以單、雙束松粉屬及羅漢松粉屬為主，杉科花粉含量遠低于古城子組；③樺甸組含煤段的蕨類植物孢粉類型明顯多于古城子組的孢粉類型，后者缺乏棘刺孢屬(Echinatisporis)、具唇孢屬(Toroisporis)、萊蕨孢屬(Leptolepidites)、鳳尾蕨孢屬(Pterisisporites)和褶縫孢屬(Obtusisporis)等。相同是：①兩孢粉組合皆以裸子植物占優(yōu)勢，被子植物次之；②兩孢粉組合的被子植物中皆以櫟粉屬、榆粉屬占優(yōu)勢；③兩孢粉組合中亞熱帶類群豐富且占相當大的比例。

(3)與吉林琿春組中晚始新世下段孢粉組合對比

本孢粉組合與吉林始新世琿春組中晚始新世下段孢粉組合[55--56]有一定區(qū)別：①本孢粉組合以裸子植物占絕對優(yōu)勢，而后者以被子植物占絕對優(yōu)勢；②吉林始新世琿春組下段的被子植物中櫟粉屬和榿木粉屬含量明顯高于古城子組。相同是：①兩孢粉組合的被子植物花粉中榆粉屬和山核桃粉屬含量均較高；②裸子植物花粉中皆以杉科花粉占顯著位置，且松科花粉也有一定含量；③蕨類植物孢子中皆以水龍骨單縫孢為主，紫萁孢屬次之。

(4)與吉林萬昌地區(qū)早始新世孢粉組合對比

本孢粉組合與吉林萬昌地區(qū)早始新世孢粉組合[57]區(qū)別較大：①本孢粉組合以裸子植物占絕對優(yōu)勢，而后者以被子植物占絕對優(yōu)勢；②吉林萬昌地區(qū)早始新世的被子植物花粉中三溝粉屬占絕對優(yōu)勢，椴粉屬含量較高，山核桃粉屬含量非常低；③吉林萬昌地區(qū)早始新世的裸子植物花粉中以雙束松粉屬為主，杉科花粉含量較低；④吉林萬昌地區(qū)早始新世的蕨類植物孢子的含量非常低；⑤吉林萬昌地區(qū)早始新世中熱帶、亞熱帶成分含量較低。相同是兩孢粉組合的蕨類植物孢子中皆以水龍骨單縫孢為主。

(5)與山東始新世五圖組含煤巖系孢粉組合對比

本孢粉組合與山東始新世五圖組含煤巖系孢粉組合[58--59]有一定區(qū)別：①本孢粉組合以裸子植物占絕對優(yōu)勢，而后者以被子植物占絕對優(yōu)勢；②山東始新世五圖組含煤巖系的裸子植物花粉中以麻黃粉屬和松科花粉為主，杉科花粉含量較低；③山東始新世五圖組含煤巖系部分樣品中三角孢屬含量很高。相同是兩孢粉組合的被子植物中榆粉屬和櫟粉屬含量較高。

(6)與渤海沿岸地區(qū)始新世孔店組二段的孢粉組合對比

本孢粉組合與渤海沿岸地區(qū)孔店組二段的孢粉組合[40]非常相似：①兩者皆以裸子植物占優(yōu)勢，被子植物含量次之，蕨類植物孢子含量最低；②被子植物中皆以榆粉屬、山核桃粉屬、莫米粉屬和櫟粉屬占優(yōu)勢；③在裸子植物中皆以杉粉屬占顯著位置，松科花粉含量次之；④蕨類植物孢子中皆以水龍骨單縫孢為主，且含量很不穩(wěn)定，在一些樣品中較多，在另外一些樣品中很少或缺乏；⑤皆出現(xiàn)鷹粉屬；⑥依據(jù)孢粉組合，兩者皆為亞熱帶溫暖濕潤氣候。區(qū)別是：①本孢粉組合類型多于孔店組二段，后者缺乏栗粉屬、椴粉屬和紫樹粉屬等屬的孢粉；②本孢粉組合中僅出現(xiàn)小刺鷹粉，孔店組二段出現(xiàn)小刺鷹粉和肥胖鷹粉。

4 古植被與古氣候分析

4.1 古植被與古氣候定性分析

本次研究的孢粉組合反映了盆地低地分布有常綠和闊葉落葉混交林為主的森林植被。熱帶、亞熱帶的成分占56.3%～91.8%，溫帶成分占3.7%～34.9%。盆地內(nèi)發(fā)育有湖沼，在沼澤周圍發(fā)育著茂盛的喜溫濕的杉科、榿木屬和柳屬等植物；在沼澤中生長眼子菜屬、黑三棱屬等水生草本植物；在平原上生長著櫟、山核桃、楓香和紫樹等亞熱帶喬木；在山坡及山地分布有榆科(以榆屬為主)、樺木科等落葉喬灌木及羅漢松、雪松及松等常綠針葉林。此外，還有少量蘇鐵、銀杏、木蘭、棕櫚、蕓香、漆樹和桃金娘等亞熱帶、熱帶性質(zhì)樹種散布在林間或溝谷。在林下及沼澤周圍還生長著水龍骨科及紫萁屬為主的蕨類植物，其中還包括有桫欏、海金沙和石松等屬。從孢粉組合所反映的植被成分看，撫順盆地早始新世處于溫暖濕潤的亞熱帶,甚至可達熱帶北緣氣候。

孫湘君等[26]所研究的孢粉組合中亞熱帶成分約占60%，溫帶成分約占40%，以被子植物占絕對優(yōu)勢，裸子植物和蕨類植物孢子所占比例較低。被子植物中櫟粉屬、榿木粉屬和莫米粉屬含量較高，山核桃粉屬、榆粉屬含量較低；裸子植物中杉科花粉含量很低；蕨類植物孢子水龍骨單縫孢屬和紫萁孢屬含量較低。孫湘君等[26]根據(jù)孢粉組合推斷撫順盆地早始新世處于溫暖較干旱的亞熱帶氣候。這與本次研究結果有所差異，筆者分析這與采樣地點地理位置及分析樣品數(shù)量有關。

4.2 古氣候定量重建

1.Ephedra; 2.Cycadaceae; 3.Ginkgoaceae; 4.Araucariaceae; 5.Taxodiaceae; 6.Podocarpaceae; 7.Pinus; 8.Keteleeria; 9.Cedrus; 10.Larix; 11.Magnoliaceae; 12.Quercus; 13.Castanea; 14.Fagus; 15.Juglandaceae; 16.Ostrya; 17.Alnus; 18.Betulaceae; 19.Carpinus; 20.Carya; 21.Juglans; 22.Pterocarya; 23.Engelhardtia; 24.Ulmus; 25.Planera; 26.Celtis; 27.Zelkova; 28.Myrica; 29.Liquidambar; 30.Tiliaceae; 31.Rutaceae; 32.Rhus; 33.Oleaceae; 34.Salix; 35.Cornaceae; 36.Nyssaceae; 37.Sapindaceae; 38.Elaeagnaceae; 39.Sapindaceae; 40.Rubiaceae; 41.Palmae; 42.Ericaceae; 43.Hamamelidaceae; 44.Ranunculaceae; 45.Gramineae; 46.Pandanus; 47.Potamogeton; 48.Sparganium; 49.Cyatheaceae; 50.Osmundaceae; 51.Polypodiaceae; 52.Lygodiaceae; 53.Lycopodiaceae。圖7 東露天煤礦古城子組孢粉植物群共存區(qū)間(Ⅰ)Fig.7 Coexistence intervals for palynoflora of Guchengzi Formation in Donglutian Coal-Mine(Ⅰ)

1.Ephedra; 2.Cycadaceae; 3.Ginkgoaceae; 4.Araucariaceae; 5.Taxodiaceae; 6.Podocarpaceae; 7.Pinus; 8.Keteleeria; 9.Cedrus; 10.Larix; 11.Magnoliaceae; 12.Quercus; 13.Castanea; 14.Fagus; 15.Juglandaceae; 16.Ostrya; 17.Alnus; 18.Betulaceae; 19.Carpinus; 20.Carya; 21.Juglans; 22.Pterocarya; 23.Engelhardtia; 24.Ulmus; 25.Planera; 26.Celtis; 27.Zelkova; 28.Myrica; 29.Liquidambar; 30.Tiliaceae; 31.Rutaceae; 32.Rhus; 33.Oleaceae; 34.Salix; 35.Cornaceae; 36.Nyssaceae; 37.Sapindaceae; 38.Elaeagnaceae; 39.Sapindaceae; 40.Rubiaceae; 41.Palmae; 42.Ericaceae; 43.Hamamelidaceae; 44.Ranunculaceae; 45.Gramineae; 46.Pandanus; 47.Potamogeton; 48.Sparganium; 49.Cyatheaceae; 50.Osmundaceae; 51.Polypodiaceae; 52.Lygodiaceae; 53.Lycopodiaceae。圖8 東露天煤礦古城子組孢粉植物群共存區(qū)間(Ⅱ)Fig.8 Coexistence intervals for palynoflora of Guchengzi Formation in Donglutian Coal-Mine(Ⅱ)

本文采用共存分析法定量恢復撫順盆地早始新世古城子組古氣候。最終結果為：年均溫14.9℃～ 15.8℃(平均值為15.35℃)，最熱月均溫25.6℃～27.5℃(平均值為26.55℃)，最冷月均溫7.8℃～11.4℃(平均值為9.6℃)，氣溫年較差15℃～23.9℃(平均值為19.45℃)，年均降水量1 011.3～1 163 mm(平均值為1 087.15 mm)，平均最大月降水量179.4～201.3 mm(平均值為190.35 mm)，平均最小月降水量11.3～21.5 mm(平均值為16.4 mm)(圖7、8)。根據(jù)氣候類型劃分原則，撫順盆地早始新世為亞熱帶季風氣候。

同時，史冀忠等[33]、Wang et al.[34]、Quan et al.[35]利用洪友崇、孫湘君等人的植物大化石和孢粉化石資料應用共存分析法對撫順盆地古近紀氣候進行了定量重建(表2)。通過與本文的結果進行比較發(fā)現(xiàn)，前人與本文所得各項參數(shù)區(qū)間相近，且推測結果相同，均認為撫順盆地早始新世為亞熱帶，甚至熱帶北緣季風氣候。

共存分析結果與現(xiàn)今撫順氣候[60--62]相比(表2)，始新世早期年均溫較現(xiàn)在(6℃)高9.35℃，最熱月均溫較現(xiàn)在(23℃)高3.55℃，最冷月均溫較現(xiàn)在(-14.7℃)高24.3℃，年均降水量較現(xiàn)在(783.05 mm)多約304.1 mm。早始新世屬于亞熱帶季風氣候，現(xiàn)今為溫帶季風氣候。

5 結論

(1)撫順盆地始新世早期古城子組共鑒定出孢粉71屬159種，孢粉植物群較為獨特，表現(xiàn)為以裸子植物花粉中杉粉屬和無口器粉屬占絕對優(yōu)勢，可能為重要的成煤植物。被子植物中莫米粉屬、山核桃粉屬、榆粉屬和櫟粉屬含量較高，蕨類植物中水龍骨單縫孢屬及紫萁孢屬含量較高。孢粉組合中熱帶--亞熱帶類群豐富且孢粉含量較高。

(2)根據(jù)孢粉組合推斷古城子組植物群面貌為低地發(fā)育常綠和闊葉落葉混交林為主的森林植被，指示了撫順盆地早始新世氣候為溫暖濕潤的亞熱帶氣候。

(3)通過共存分析法獲得的撫順盆地始新世早期氣候參數(shù)：年均溫14.9℃ ～ 15.8℃，最熱月均溫25.6℃～ 27.5℃，最冷月均溫7.8℃～ 11.4℃，氣溫年較差15℃～ 23.9℃，年均降水量1 011.3 ～ 1 163 mm，平均最大月降水量179.4 ～ 201.3 mm，平均最小月降水量11.3 ～ 21.5 mm。

(4)共存分析法結果與現(xiàn)今撫順氣候相比，始新世早期氣溫較現(xiàn)在高9.35℃，最熱月均溫較現(xiàn)在高3.55℃，最冷月均溫較現(xiàn)在高24.3℃，年均降水量較現(xiàn)在多約304.1 mm。根據(jù)孢粉植物群特征及古氣候參數(shù)綜合分析，撫順盆地早始新世屬于亞熱帶季風氣候，而現(xiàn)今為溫帶季風氣候。

(5)古城子組與依蘭早始新世達連河組下部含煤段、樺甸盆地始新世樺甸組上部含煤段、吉林始新世琿春組中晚始新世下段、吉林萬昌地區(qū)早始新世和山東始新世五圖組含煤巖系孢粉組合有一定區(qū)別，可能與東露天局部沼澤濕地環(huán)境有關，與渤海沿岸地區(qū)孔店組二段孢粉組合高度相似。

表2 本文與前人對古城子組植物群定量重建古氣候結果及研究區(qū)現(xiàn)代氣候值的對比(括號內(nèi)為平均值)

Table2ComparisonbetweenpublishedresultsandmodernclimatedataaswellasquantitativelyreconstructedpaleoclimaticparametersbasedonpollenfloraofGuchengziFormation(averaged estimateindicated in parentheses)

氣候參數(shù)遼寧撫順盆地本文史冀忠等王青等全成等現(xiàn)今年均溫(MAT)/℃14.9～15.8(15.35)14.0～19.8(17.05)14.8～21.0—5.2～6.8(6)最熱月均溫(WMT)/℃25.6～27.5(26.55)24.1～27.7(25.9)19.4～24.7—22.4～23.6(23)最冷月均溫(CMT)/℃7.8～11.4(9.6)2.5～10.9(6.7)9.1～13.9—-15.7～-13.7(-14.7)氣溫年較差(DT)/℃15.0～23.9(19.45)17.7～22.7(20.2)14.2～23.5——年均降水量(MAP)/mm1 011.3～1 163.0(1 087.15)803.6～1 113.3(958.45)654.0～1 540.2897～1 3551 035～1 362373～1 206772.8～793.3(783.05)平均最大月降水量(MMaP)/mm179.4～201.3(190.35)179.4～268.1(223.75)175.0～309.0——平均最小月降水量(MMiP)/mm11.3～21.5(16.4)10.2～12.7(11.45)7.9～27.0——氣候類型亞熱帶季風氣候亞熱帶季風氣候亞熱帶季風氣候季風氣候溫帶季風氣候

致謝衷心感謝吉林大學古生物學與地層學研究中心張淑芹老師在論文撰寫中給予的寶貴建議，感謝中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所馮立梅實驗師在孢粉樣品處理過程中提供的大力協(xié)助。