發(fā)布時(shí)間：2018-07-09 12:12

  本文選題：松遼盆地 + 和泉群　； 參考：《中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)》2016年博士論文

【摘要】：白堊紀(jì)是一段由于火山活動(dòng)產(chǎn)生的溫室氣體而導(dǎo)致的氣候長(zhǎng)期溫和穩(wěn)定的時(shí)期。最近研究顯示在坎潘期-馬斯特里赫特期發(fā)生了全球變冷事件。這一氣候變化對(duì)理解Cretaceous/Paleogene (K/P g)事件的背景有重要的啟示作用。然而,生物群和全球變冷之間的詳細(xì)關(guān)系仍然存有爭(zhēng)議。植物是能進(jìn)行光和作用的生物體。通常,它們對(duì)氣候變化很敏感。因此,坎潘期-馬斯特里赫特期全球變冷會(huì)影響植物群的分布。孢粉型是具有有機(jī)壁的微體化石。植物產(chǎn)生的孢子和花粉是其中之一。這些化石出現(xiàn)在陸相的沉積物中。孢子和花粉可以為陸相生物群和氣候之間的關(guān)系提供新的見(jiàn)解。以前的研究闡釋了白堊紀(jì)孢粉植物區(qū)。解釋了早白堊世和晚白堊世的孢粉植物區(qū)。但,每個(gè)時(shí)代的孢粉植物區(qū)仍然存有爭(zhēng)議。白堊紀(jì)階之間界線的全球界線層型剖面和點(diǎn)位(GSSP)是通過(guò)海相沉積物定義的。因此,獲得研究區(qū)域之間的年代地層對(duì)比和討論孢粉植物區(qū)的時(shí)空變化非常困難。東北松遼盆地保存了晚侏羅世-古近紀(jì)的地層。該盆地保存了豐富的孢粉,有可能為在寒冷氣候下晚白堊世生物群的時(shí)空變化提供新的視野。在松遼盆地開(kāi)展了白堊紀(jì)大陸科學(xué)鉆探計(jì)劃,即松科1井(北)(SKI (N))和松科1井(南)(SK1(S)),獲得了幾乎完整的白堊紀(jì)陸相沉積記錄。SK1(N)的巖石地層形成于晚白堊世-古近紀(jì),由生物地層,放射性測(cè)年,磁性地層,穩(wěn)定同位素和旋回地層確定。但是,由于缺乏凝灰?guī)r層,包含這一界線的SK1(N)沒(méi)有同位素年齡。階之間界線的具體地層位置仍有爭(zhēng)議。坎潘期/馬斯特里赫特期(C/M)界線的GSSP在海相沉積露頭中確定,基于幾種海相化石。若要確定C/M界線的詳細(xì)地層位置,需要將SK1(N)與海相沉積物對(duì)比。和泉群是位于日本西南處的上白堊統(tǒng)海相沉積。基于軟體動(dòng)物,放射蟲(chóng),磁性地層和放射性測(cè)年數(shù)據(jù),確定該組形成于坎潘期-馬斯特里赫特期,且從西到東有逐漸變新的特點(diǎn)。先前對(duì)于和泉群軟體動(dòng)物生物地層的研究識(shí)別出10個(gè)軟體動(dòng)物帶(由老至新):Sphenoceramus schmidti帶,Metaplacenticeras subtilistriatum帶, Baculites kotanii帶, Didymoceras s p.帶, Didymoceras awajiense帶,Pravitoceras sigmoidale帶,Pachydiscus awajiensis帶,Nostoceras hetonaiense帶,Gaudryceras izumiense帶和Pachydiscus aff. subcompressus帶。和泉群內(nèi)的C/M界線可能和P.awajiensis/N.hetonaiense界線一致。在C/M界線的GSSP中,軟體動(dòng)物是確定階之間界線的關(guān)鍵化石之一。主要由菊石確定年代的和泉群有了相對(duì)確定的年代地層框架。和泉群內(nèi)的放射蟲(chóng)帶可以確定遠(yuǎn)洋沉積物C/M界線的地層學(xué)位置。此外,在和泉群內(nèi)發(fā)現(xiàn)了孢子和花粉。因此,和泉群有利于建立用來(lái)確定坎潘期-馬斯特里赫特期遠(yuǎn)洋和陸相沉積中綜合的大化石和微體化石生物地層,或?qū)⑵涠哌M(jìn)行對(duì)比。但是,該組的孢粉植物群變化還沒(méi)有確定。我們需要建立孢粉生物地層框架并和軟體動(dòng)物及放射蟲(chóng)生物地層進(jìn)行對(duì)比來(lái)建立一個(gè)可用于陸相沉積物的綜合大化石和微體化石生物地層。本文主要研究來(lái)自SK1(N)及和泉群的化石以進(jìn)行年代地層對(duì)比和討論坎潘期最末期-馬斯特里赫特期早期孢粉植物區(qū)的時(shí)空變化。在松遼盆地,先前的研究已經(jīng)建立了孢粉地層。但是,需要重新考慮四方臺(tái)組上部-明水組下部的生物地層來(lái)進(jìn)行與和泉群的年代地層對(duì)比。在和泉群,本研究試圖確定孢粉生物地層框架并和軟體動(dòng)物生物地層進(jìn)行對(duì)比,以建立綜合的大化石和微體化石生物地層。然后通過(guò)SK1(N)的孢粉生物地層與和泉群中建立的綜合生物地層對(duì)比,以此來(lái)確立SK1(N)中的C/M界線位置。SK1的巖性主要由沉積于湖泊或曲流河中不同顏色的泥巖或砂巖組成。因此,在白堊紀(jì)時(shí)期沉積環(huán)境顯然改變了很多次。這些沉積環(huán)境的變化可能會(huì)對(duì)孢粉組合的成分產(chǎn)生影響。本研究描述了研究剖面(嫩江組最上部-明水組下部)的巖性特征來(lái)確定沉積環(huán)境。此外,也研究了剖面中孢粉植物群成分和屬種的地層分布。在這些結(jié)果的基礎(chǔ)上,本研究討論了坎潘期最晚期-馬斯特里赫特期早期孢粉植物區(qū)的轉(zhuǎn)換以及影響因素。SK1(N)嫩江組最上部-明水組下部(深680.0-1041.8 m)主要是曲流河相及湖泊相沉積。以前的工作認(rèn)為明水組下部(深680.0-765.5 m)主要由淺湖和湖岸亞相組。盡管這些亞相被分為幾個(gè)微相,但是具體的沉積環(huán)境仍然存有爭(zhēng)議。本研究考慮明水組下部湖相的沉積環(huán)境。在762.7-765.5 m深度,綠灰色塊狀泥巖被解釋為洪泛平原沉積而不是湖相沉積。向上變粗的砂巖層序(692-694.7 m和760.2-762.7 m深度),可能在湖盆的三角洲地區(qū)形成的。粉砂巖和細(xì)砂巖的互層(748.6-751.2 m),被認(rèn)為是濁流沉積巖。因此,其平行層理的灰色泥巖層應(yīng)在湖盆平原或湖盆斜坡上沉積。厚層砂巖(702.4-718.1 m),被認(rèn)為是湖盆內(nèi)的風(fēng)暴沉積。分布在695.7-699.8 m的泥巖層呈塊狀構(gòu)造,這些巖層沒(méi)有碎屑注入的證據(jù)。因此,泥巖可能為遠(yuǎn)離河流的湖岸臺(tái)地沉積。總共20個(gè)巖石樣品有孢粉標(biāo)本出現(xiàn)。本研究在種一級(jí)水平鑒定大部分孢粉標(biāo)本,在屬一級(jí)水平確定了地層分布。研究剖面有102屬282種。孢粉的豐度在嫩江組最下部-四方臺(tái)組中部普遍較低。同時(shí),四方臺(tái)組上部-明水組下部的孢粉豐度和研究剖面下部相比相對(duì)較高。尤其其中9個(gè)樣品出現(xiàn)了超過(guò)200個(gè)孢粉,被分為5組(被子植物花粉,雙氣囊裸子植物花粉,非氣囊類(lèi)裸子植物花粉,蕨類(lèi)植物孢子和藻類(lèi))。四方臺(tái)組上部-明水組下部剖面識(shí)別出孢粉95屬253種孢粉。孢粉組合以裸子植物花粉為主,隨后為蕨類(lèi)植物孢子和被子植物花粉。Polyporites spp.,Abiespollenites spp.,Parcisporites spp.,Cedripites spp., Psophosphaera spp.,Triporoletes spp.,Cerebropollenites spp.,Ephedripites (Spiralipites) spp.和Osmundacidites spp在該剖面中很常見(jiàn)。以標(biāo)志屬的首次出現(xiàn)為依據(jù),建立了四個(gè)孢粉間隔帶(由老至新)：Jianghanpollis間隔帶,Chenopodipollis間隔帶,Toroisporis間隔帶和Betulaceoipollenites間隔帶。前兩個(gè)帶保存在河漫灘相和堤岸相沉積中。第三個(gè)帶識(shí)別于湖盆平原-湖盆斜坡相沉積中。最后一個(gè)保存于湖岸三角洲相沉積中。和泉群被分為三個(gè)巖石相(北緣相(NMF),主部相(MF),南部相(SF))。NMF和SF是非濁流沉積相,而MF是一個(gè)濁流沉積相。NMF和MF同時(shí)沉積。在以前的工作中,大部分軟體動(dòng)物標(biāo)本和生物帶識(shí)別于NMF。同時(shí),放射蟲(chóng)帶是根據(jù)主要來(lái)自MF的標(biāo)本建立的。因此,為了準(zhǔn)確,軟體動(dòng)物生物地層只用于NMF,而放射蟲(chóng)帶只用于MF。為了綜合兩個(gè)生物地層,我們必須證明軟體動(dòng)物帶和其時(shí)帶對(duì)于兩個(gè)相都有效。本論文研究了和泉群NMF和MF軟體動(dòng)物化石帶之一的Pravitoceras sigmoidale帶。這個(gè)化石帶延伸從NMF到MF。這樣,P. sigmoidale時(shí)帶也同樣延續(xù)到了NMF和MF。除了西端和東端,和泉群的地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定。這表明,坎潘期-馬斯特里赫特期和泉盆地中碎屑物及軟體動(dòng)物殼的遷移過(guò)程也同樣是穩(wěn)定的。由此可以判斷,大多數(shù)以時(shí)間持續(xù)為劃分標(biāo)準(zhǔn)的軟體動(dòng)物時(shí)帶可延續(xù)到這兩個(gè)相。因此,軟體動(dòng)物生物地層可以應(yīng)用到MF中,且可以與放射蟲(chóng)生物地層結(jié)合�？才似�-馬斯特里赫特期孢粉生物地層框架是在和泉群中建立的。在和泉群中發(fā)現(xiàn)了總共50屬140種的孢粉及藻類(lèi)化石�；跇�(biāo)志屬和Aquilapollenites屬的標(biāo)志種首次出現(xiàn)位置,識(shí)別出四個(gè)間隔帶(由老至新)：Tricolporopollenites間隔帶,Betulaepollenites間隔帶,Toroisporis間隔帶和Hymenophyllumsporites間隔帶。Tricolporopollenites間隔帶是在P.sigmoidale帶中的MF識(shí)別出來(lái)的。時(shí)代為坎潘期晚期。Betulaepollenites間隔帶可以和P.awajiensis帶對(duì)比。時(shí)代可能是坎潘期最晚期。Toroisporis間隔帶位于N. hetonaiense帶MF的底部。因此,該間隔帶的時(shí)代為馬斯特里赫特期早期。Hymenophyllumsporites間隔帶位于G. izumiense帶上部的MF中。時(shí)代為馬斯特里赫特期早期。目前,僅依據(jù)孢粉層位不足以精確的限定化石帶的界線。然而,Betulaepollenites/Toroisporis兩個(gè)帶的界線被認(rèn)為與P. awajiensislN. hetonaiense兩個(gè)帶的界線的地層位置相同。換句話說(shuō),Betulaepollenites/Toroisporis兩個(gè)帶的界線可以大致的作為和泉群中的C/M界線。本研究以SK1及其對(duì)應(yīng)地層中的孢粉為研究對(duì)象。建立了四個(gè)孢粉化石間隔帶。通過(guò)對(duì)比和泉群與松遼盆地的孢粉化石可以尋找C/M界線的具體層位。33屬在兩個(gè)地區(qū)都有發(fā)現(xiàn)。Aquilapollenites是兩個(gè)地區(qū)的特征屬。這是Aquilapollenites區(qū)系特征之一,并且被認(rèn)為存在于坎潘期-馬斯特里赫特期。這樣,與之共同出現(xiàn)的屬及Aquilapollenites的種類(lèi)被認(rèn)為可以解決和泉群與松遼盆地中的年代地層的對(duì)比問(wèn)題。在和泉群中,8個(gè)屬出現(xiàn)在Betulaepollenites/Toroisporis兩個(gè)帶的界線之上,該界線能夠很好地與P. awajiensislN. hetonaiense兩個(gè)帶的界線和C/M界線重合。除了Jiaohepollis和Toroisporis之外,其他6個(gè)屬出現(xiàn)在四方臺(tái)組-明水組內(nèi)部的N2正極性帶之下。在松遼盆地,Jiaohepollis屬和Toroisporis屬在Toroisporis間隔帶中首現(xiàn)。本研究在和泉群中識(shí)別出Aquilapollenites的15個(gè)種。在Toroisporis和Hymenophyllumsporites兩個(gè)間隔帶中發(fā)現(xiàn)了Aquilapollenites cf. crassatus,A. minshuiensis, A. procerus, A. cf. spiceris 和 Aquilapollenites sp. G。在松遼盆地,前兩個(gè)種同樣也可在Toroisporis間隔帶中發(fā)現(xiàn)。基于上述成果,SK1(N)中的Toroisporis間隔帶可對(duì)比到和泉群中的Toroisporis間隔帶或者Hymenophyllumsporites間隔帶。這樣,Toroisporis間隔帶和Betulaceoipollenites間隔帶可以限定為馬斯特里赫特期早期。Toroisporis首現(xiàn)于和泉群和SK1(N)中的Toroisporis間隔帶底部。SK1(N)的Chenopodipollis/Toroisporis兩個(gè)帶的界線可對(duì)比到和泉群中的Betulaepollenites/Toroisporis兩個(gè)帶的界線。暗示著之前的界線對(duì)應(yīng)著P. awajiensislN. hetonaiense兩個(gè)帶的界線和C/M界線。具體來(lái)說(shuō),Chenopodipollis/Toroisporis兩個(gè)帶的界線的位置處于748.5-764.2 m深度范圍之內(nèi)。然而,Toroisporis的首在深度748.5 m。基于這些結(jié)果,通過(guò)與和泉群的孢粉生物地層的對(duì)比,SK1(N)中的C/M界線可以限定在748.5m的位置。通過(guò)巖相和孢粉組合的分析,認(rèn)為環(huán)境的演變是影響松遼盆地坎潘期-馬斯特里赫特期地層中孢粉種類(lèi)變化的主要因素。Jianghanpollis間隔帶的底部位于含有大量藻類(lèi)化石的具水平層理的藍(lán)灰色中層粘土巖中。據(jù)成分組合分析,發(fā)現(xiàn)藻類(lèi)在該沉積區(qū)已經(jīng)大量存在。己獲得的18個(gè)屬孢粉化石顯示,該地區(qū)的植物可能包含了一些稀有的品種。Chenopodipollis間隔帶的底部出現(xiàn)了超過(guò)22個(gè)屬。在這個(gè)或者之上的間隔帶中孢粉組合的成分含量有所增長(zhǎng)。大多數(shù)泥巖的顏色要比四方臺(tái)組的顏色要深。因此可以認(rèn)為該間隔帶所處的沉積環(huán)境比下部間隔帶的環(huán)境更為濕潤(rùn)。說(shuō)明濕度的增加是造成Chenopodipollis間隔帶與Jianghanpollis間隔帶差異的主要因素之一。Toroisporis間隔帶所處的沉積背景被認(rèn)為是淺湖環(huán)境。孢粉化石的屬種含量在該間隔帶中有所增加。底部三個(gè)層位的巖相特征顯示含有孢粉化石的泥巖是在平靜的湖泊環(huán)境中沉積的,且未受到河流環(huán)境的干擾。因此,可以認(rèn)為這些孢粉化石是該地區(qū)產(chǎn)生的或者被風(fēng)力從鄰近地區(qū)帶的。在頂部的兩個(gè)層位,泥巖層中夾有砂巖且含化石碎片。暗示了這些碎屑物是被河流搬運(yùn)并沉積下來(lái)的。這樣,被河流二次搬運(yùn)的孢粉化石可能與原先組合中的成分混合了。在這個(gè)間隔帶的底部,藻類(lèi)與孢子占主要優(yōu)勢(shì),雙氣囊裸子植物花粉在間隔帶的上部數(shù)量增加。因此,針葉樹(shù)在馬斯特里赫特期早期的植被中逐漸占優(yōu)勢(shì)。Betulaceoipollenites間隔帶的底部出現(xiàn)在三角洲相的灰綠色泥巖中。通過(guò)巖相及環(huán)境的分析,這時(shí)期的沉積環(huán)境可能被河流影響而且比Toroisporis間隔帶時(shí)期的沉積水體淺。該間隔帶的孢粉組合與下部的組成也不同。前者以孢子占優(yōu)勢(shì)為特征。因此這些孢子的母體植物很可能是該時(shí)期地方植被的主要組成。通過(guò)對(duì)比本次研究與前人研究成果中的孢粉生物地層特征,認(rèn)為坎潘期-馬斯特里赫特期的標(biāo)志性成分是三突起花粉,例如Aquilapollenites o然而,Wodehouseia尚未在研究剖面中確切的發(fā)現(xiàn),盡管該屬在同一時(shí)期的其他地區(qū)己然出現(xiàn)。這是一個(gè)重要的認(rèn)識(shí)不同區(qū)域間植被差別的線索。在晚白堊世,Aquilapollenites區(qū)和Schizaeoisporites區(qū)主要分布在亞洲地區(qū)。前者主要以三突起花粉的形態(tài)多樣性,數(shù)量豐富為特征,如Aquilapollenites, Integricorpus, Mancicorpus,Orbiculapollis, Triprojectus等。后者主要以Schizaeoisporites, Cicatricosisporites, Cicatricososporites, Classopollis, Ephedripites為代表屬。古地磁結(jié)果顯示,白堊紀(jì)時(shí)期松遼盆地的古緯度大概位于400N到500N之間。在之前的孢粉植物區(qū)系研究中,這個(gè)盆地在晚白堊時(shí)期被劃分到Aquilapollenites區(qū)。然而,在Jianghanpollis間隔帶底部獲得的孢粉組合限定的坎潘期時(shí)期己然出現(xiàn)了Classopollis和Ephedripites。由此可知,Jianghanpollis間隔帶反映的孢粉組合與Sch izaeoisporites區(qū)系的孢粉植物更相似,而不是Aquilapollenites區(qū)系的。給予上述事實(shí),松遼盆地坎潘期晚期的孢粉組合可以歸為Schizaeoisporites區(qū)系。Aquilapollenites首現(xiàn)于Chenopodipollis間隔帶底部。此外,馬斯特里赫特期早期的Toroisporis間隔帶中出現(xiàn)了三突起花粉,例如Translucentipollis 和 Integricorpus。然而,Cicatricosisporites, Classopollis, Ephedripites也同樣出現(xiàn)在這些間隔帶中。孢粉植物的組成表明了Aquilapollenites區(qū)系的成分在馬斯特里赫特期早期含量增加。由此本文判斷,在坎潘期最晚期至馬斯特里赫特期早期,Aquilapollenites區(qū)系混入了松遼盆地。因此,松遼盆地周邊可能是一個(gè)混合的孢粉植物區(qū)系。基于四方臺(tái)組上部-明水組下部孢粉植物組成的分析,松遼盆地坎潘期晚期-馬斯特里赫特期早期己然存在孢粉植物區(qū)系的時(shí)空變化。四方臺(tái)組過(guò)去常常被認(rèn)為是在干旱環(huán)境中形成的。而明水組下部被認(rèn)為是由曲流河及湖泊沉積組成的。巖相的變化暗示了古環(huán)境是從洪泛平原到湖泊演化的。由此可以認(rèn)為,在坎潘期晚期-馬斯特里赫特期早期,松遼盆地的濕度在持續(xù)地增加。而濕度又是影響植被分布的主要因素之一。因此,三突起花粉的母體植物可能由于濕度的增加而逐漸遷移靠近松遼盆地。這樣,孢粉植物區(qū)系的變化很可能是由于地方的環(huán)境濕度及植被引起的。此外,三突起花粉在高緯度的坎潘期的沉積物中也有發(fā)現(xiàn)。例如,加拿大的阿爾伯塔省,阿拉斯加,庫(kù)頁(yè)島和俄羅斯。這樣看來(lái)坎,潘期晚期-馬斯特里赫特期早期時(shí),三突起花粉的母體植物很能向南遷移了。全球變冷也很可能發(fā)生在同一時(shí)期。孢粉植物區(qū)系的變化很可能與全球氣候的變化相關(guān)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：Q914

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2109326