【摘要】：吐哈盆地是新疆三大含油氣盆地之一,擁有豐富的油氣資源及良好的勘探前景,其烴源巖主要集中在二疊系,尤其是中二疊統(tǒng)。眾所周知,氣候與生油作用有著密切的關(guān)系,因此吐哈盆地二疊紀(jì)的古氣候研究對(duì)生油層的預(yù)測(cè)非常重要。然而以往古氣候的研究,前人大多借助動(dòng)物化石、古植物化石、氣候敏感沉積物等以綜述的形式進(jìn)行了簡(jiǎn)單的概述,研究范圍大多包括整個(gè)新疆或新疆北部,存在著研究范圍廣、精度低、時(shí)間尺度大等問題。本文研究了吐哈盆地東北緣哈密天山鄉(xiāng)地區(qū)中-晚二疊世地層中7個(gè)層位的裸子植物木化石。依據(jù)巖石地層劃分與對(duì)比、生物組合特征,并結(jié)合同位素測(cè)年結(jié)果,建立和健全了測(cè)區(qū)的年代地層格架,確定了木化石產(chǎn)出時(shí)代為中二疊世中期-晚二疊世早期。在此基礎(chǔ)上,應(yīng)用木化石年輪、植物化石葉相特征、孢粉組合及氣候敏感沉積物等進(jìn)行綜合分析,總結(jié)了區(qū)內(nèi)二疊紀(jì)的古氣候特征,并簡(jiǎn)單探討了氣候演化模式。筆者對(duì)產(chǎn)于中二疊統(tǒng)塔爾朗組及上二疊統(tǒng)泉子街組的木化石樣品進(jìn)行了詳細(xì)的內(nèi)部解剖,獲得了大量不同切面上的木化石薄片。經(jīng)鑒定,共識(shí)別出裸子植物木材5屬7種(其中包括4個(gè)未定種)。系統(tǒng)分類學(xué)研究顯示,此次所發(fā)現(xiàn)的木化石全為松柏類木材。建立了一僅具次生木質(zhì)部的木化石新屬Prototianshanoxylon Wei et Zhang gen. nov.及新種P.hamiense gen. et sp. nov.、P. erdaogouense gen. et sp. nov.。該新屬的主要顯微特征是：管胞徑壁紋孔為南洋杉型與冷杉型的過渡類型；交叉場(chǎng)紋孔為典型的窗格型；管胞徑壁不具螺紋加厚,但存在大量橫隔；木射線同型單列,偶見兩列,射線細(xì)胞水平壁及端壁光滑。同時(shí),還建立了一保存有髓、初生木質(zhì)部和次生木質(zhì)部的松柏類木化石新種Xinjiangoxylon hamiense sp. nov. 。該新種的主要顯微特征是：髓部散生有硬壁細(xì)胞群；初生木質(zhì)部?jī)?nèi)始式,其徑壁具梯狀螺紋加厚；次生木質(zhì)部為Protophyllocladoxylon型,管胞徑壁具南洋杉型與冷杉型的混合紋孔。這些二疊紀(jì)松柏類木化石在區(qū)內(nèi)的首次發(fā)現(xiàn),不僅豐富了我國(guó)北方安加拉植物區(qū)木化石的內(nèi)容,同時(shí)為晚古生代木化石的系統(tǒng)分類提供了新材料。區(qū)內(nèi)下二疊統(tǒng)依爾希土組產(chǎn)大量植物葉片化石,經(jīng)詳細(xì)鑒定,共計(jì)6屬16種(包括6個(gè)未定種),以Angaropteridium-Noeggerathiopsis-Nephropsis的組合為特征。該植物群顯示典型的早二疊世安加拉植物群特征,可以和同期已報(bào)道的植物群進(jìn)行對(duì)比。植物群葉相特征分析結(jié)果表明,研究區(qū)早二疊世氣候整體較為溫暖濕潤(rùn),但也存在短暫的間歇性干早期。首次利用木化石年輪統(tǒng)計(jì)分析的方法,重建了研究區(qū)中二疊世中晚期-晚二疊世早期的古氣候。木化石整體較高的的平均敏感度(MS均值為0.4)及連續(xù)年輪寬度的顯著性變化,表明當(dāng)時(shí)氣候波動(dòng)頻繁,年降水量非常不均衡,經(jīng)歷過多次周期性的干-濕轉(zhuǎn)變。木化石次生木質(zhì)部上假年輪及生長(zhǎng)間隔的發(fā)育,也反映了當(dāng)時(shí)間歇性干旱氣候的存在。整體較低的晚材率則指示著樹木生長(zhǎng)期間,所經(jīng)歷的寒冷、干旱時(shí)間并不是太長(zhǎng),相比于典型的北溫帶,區(qū)內(nèi)當(dāng)時(shí)更加溫暖,氣候帶上應(yīng)屬于北半球暖溫帶。剖面由下往上,不同層位的木化石,其年輪的發(fā)育特征具明顯的變化,經(jīng)歷了非常明顯-不太明顯-缺失的過程。年輪的變化完整地記錄了研究區(qū)古氣候從具明顯季節(jié)性變化的暖溫帶向季節(jié)性差異不大的中低緯度亞熱帶變化的過程,氣候的季節(jié)性發(fā)生了明顯的減弱。區(qū)內(nèi)晚二疊世孢粉組合中,松柏類和種子蕨類花粉占據(jù)相當(dāng)?shù)臄?shù)量,反映了較為干旱的氣候條件。晚二疊世中-晚期大量“紅層”的出現(xiàn),也表明當(dāng)時(shí)的氣候已變得比較干旱。除了紅色巖層,在上二疊統(tǒng)中上部還夾有不少指示干旱氣候的鈣質(zhì)結(jié)核或團(tuán)塊。但從整個(gè)準(zhǔn)噶爾及吐哈地區(qū)來看,植物大化石及孢粉的屬種組成極其豐富,說明當(dāng)時(shí)植被頗為繁盛,不太可能為極端干旱氣候。因此,筆者認(rèn)為區(qū)內(nèi)晚二疊世可能總體上屬半干旱-半濕潤(rùn)氣候,并存在著周期性的干-濕轉(zhuǎn)變。綜合木化石年輪數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、植物群組成與性質(zhì)的討論、植物化石葉相特征分析、孢粉組分及氣候敏感物的研究,再結(jié)合前人的研究成果,提出了研究區(qū)二疊紀(jì)的古氣候演化過程。認(rèn)為區(qū)內(nèi)早二疊世-中二疊世中期古緯度相對(duì)較高,處于北半球暖溫帶,氣候具明顯的季節(jié)性變化,樹木發(fā)育明顯的年輪;從中二疊世中晚期開始,研究區(qū)逐漸向無明顯季節(jié)性差異的亞熱帶遷移,古緯度變低,由于氣候的改變,導(dǎo)致樹木多具不太明顯的年輪甚至缺乏年輪；晚二疊世中晚期,受聯(lián)合古陸形成的影響,區(qū)內(nèi)氣候變得相對(duì)干旱,屬半干早-半濕潤(rùn)氣候,同時(shí)也存在著周期性的干-濕轉(zhuǎn)變。研究區(qū)所處的西伯利亞板塊逐漸向南漂移,并最終和華北-塔里木板塊呈“剪刀式”碰撞、拼合,應(yīng)為導(dǎo)致區(qū)內(nèi)的古地理位置、古氣候及植物地理區(qū)系發(fā)生變遷的主要因素。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P532;P618.13

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本文編號(hào)：2735717