郝慧, 冯广平, 杨健, 李承森. (2010)黑龙江嘉荫县乌云煤矿与白山头地质剖面地层时代归属[J]. 古地理学报, 12(4): 425-431
Hao Hui, Feng Guangping, Ablaev Albert, Yang Jian, Li Chengsen. (2010)Geological time of Wuyun coal mine and Baishantou sections in Jiayin County, Heilongjiang Province[J]. Journal Of Palaeogeography, 12(4): 425-431.   
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黑龙江嘉荫县乌云煤矿与白山头地质剖面地层时代归属
郝慧1,2, 冯广平3, 杨健1, 李承森1
1 中国科学院植物研究所,北京 100093
2 北京工业大学,北京 100124
3 北京市科学技术研究院,北京 100089
4 Pacific Oceanological Institute, Russian Academy of Sciences, Vladivostok 41, 690041 Russia

第一作者简介：郝慧,女,1978年生,2009年在中国科学院植物所获博士学位,主要从事孢粉学及相关的环境和气候研究.通讯地址:北京工业大学图书馆;邮政编码:100124;联系电话:010-67396152;E-mail: hhao@bjut.edu.cn.

通讯作者简介: 李承森,男,现为中国科学院植物研究所教授.E-mail: lics@ibcas.ac.cn.

收稿日期:2009-06-29
基金:*国家自然科学基金项目(编号:30470117)资助
摘要

对黑龙江省嘉荫县乌云煤矿和白山头剖面的孢粉样品进行了研究,结果表明:乌云煤矿剖面孢粉组合中温带类型的花粉(主要为莫米粉属,拟桦粉属,胡桃粉属)含量较高,另外也有一定数量的热带--亚热带分子;白山头剖面的主要花粉类型包括与桦木科有关的三孔粉属及松粉属和杉粉属等裸子植物类型.通过对这些孢粉类型的分布时代进行分析并与其他孢粉组合进行对比,认为乌云煤矿剖面及白山头剖面中观察到的含孢粉地层的时代为古新世.

关键词: 黑龙江; 乌云煤矿; 白山头; 古新世; 孢粉
中图分类号:P534.61 文献标志码:A 文章编号:1671-1505(2010)04-0425-07
Geological time of Wuyun coal mine and Baishantou sections in Jiayin County, Heilongjiang Province
Hao Hui1,2, Feng Guangping3, Ablaev Albert4, Yang Jian1, Li Chengsen1
1 Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093
2 Beijing University of Technology, Beijing 100124
3 Beijing Academy of Science and Technology, Beijing 100089
4 Pacific Oceanological Institute, Russian Academy of Sciences, Vladivostok 41, 690041 Russia

About the first author Hao Hui, born in 1978, obtained her Ph.D.degree at the Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences and is majored in researches of palynology and paleoclimate.

About the corresponding author Li Chengsen is a professor of the Institute of Botany,Chinese Academy of Sciences.E-mail: lics@ibcas.ac.cn.

Abstract

Palynological samples from the Wuyun and Baishantou sections in Jiayin County, Heilongjiang Province were studied in this work. The palynological assemblage in the Wuyun coal mine includes high percentage of temperate pollen, especially Momipites, Betulaceoipollenites, Juglanspollenites, and some tropical elements. The main pollen types found from the Baishantou section are tri-pore ones which are related to Betulaceae and Gymnosperms(such as Pinuspollenites and Taxodiaceaepollenites). Comparing the age span of these palynological types with those in other localities, the authors consider that the Wuyun section and the part where we found pollen in the Baishantou section are the Paleocene in age.

Key words: Heilongjiang; Wuyun coal mine; Baishantou; Paleocene; pollen and spores
1 概述

晚白垩世至古近纪是地球发展史上的重要阶段, 全球生态系统在这个时期发生了剧烈变化.气候变冷, 哺乳动物及被子植物大发展是这个时期的突出特点.中国黑龙江嘉荫县的地层记录了这些变化(田晓雪等, 2005).乌云煤矿剖面与白山头剖面(图 1)是这个地区在白垩纪与古近纪之交的两个主要沉积剖面.乌云煤矿的沉积属于乌云组, 白山头剖面的沉积在资料记载中为富饶组, 在地层层序上位于乌云组之下, 但对这两个剖面的时代归属尚有争议.

图1 黑龙江嘉荫地区位置图(据孙革等, 2005, 有修改)Fig.1 Location of Jiayin County of Heilongjiang Province (modified from Sun Ge et al., 2005)

王丽华(1962)① 研究了乌云煤矿剖面的孢粉组合后将其归入早始新世.在《东北地区区域地层表》(1979)中, 乌云煤矿剖面的时代又被确定为古新世至始新世.陶君容和熊宪政(1986)通过对乌云煤矿剖面植物化石的鉴定, 认为其时代为晚白垩世.刘牧灵(1983, 1990)对乌云煤矿剖面的孢粉进行研究后认为其时代应为古新世.熊宪政(1986)依据乌云煤矿剖面发现的植物化石及他人的孢粉学研究成果, 认为其时代为古新世.冯广平(1999)和冯广平等(2000)对乌云煤矿剖面植物种子化石进行了研究, 并将乌云植物群与俄罗斯结雅--布列亚盆地的基甫金古新世植物群进行了对比, 认为其时代为古新世.孙革等(2003, 2005)根据乌云煤矿剖面发现的孢粉及植物化石类型, 并与俄罗斯察加扬群上查加扬组进行地层对比, 认为乌云煤矿剖面乌云组的时代为古新世达宁晚期.

富饶组于1981年建组, 其地质时代被认为属于晚白垩世(黑龙江省地质矿产局, 1993).刘牧灵(1983)报道了黑龙江省燃料工业厅地质局勘探队59-1钻孔(富饶组上段)发现的孢粉组合, 认为其时代为白垩纪末期.近年来, 在乌云镇西北的黑龙江南岸发现出露完整的富饶组上段, 即白山头剖面, 在生物地层学特征上与俄罗斯白山地区查加扬群的部分剖面(含白垩系与古近系的界线(K/P界线))相一致(孙革等, 2005).孙革等(2003, 2005)通过对该剖面植物化石的研究, 结合测年结果及与黑龙江北岸察加扬组剖面对比, 认为白山头剖面包括上, 下两段, 上段应属乌云组, 时代为古新世达宁早期, 下段为富饶组上部, 时代属白垩纪.陈丕基等(2004)对白山头剖面的孢粉化石进行了研究, 认为其地质时代为晚白垩世马斯特里赫特晚期.

鉴于目前对这两个剖面的地质时代归属结论尚不统一的状况, 作者对乌云煤矿及白山头两个剖面进行了孢粉样品的系统采样, 通过孢粉分析, 研究了这两个剖面的地层时代归属问题.

2 材料与方法

在乌云煤矿剖面上采集了52块孢粉样品, 在白山头剖面上采集了51块样品(图 2).样品分析采用重液分析法(重液密度为2.0 g/mL)(Moore et al., 1991; 李小强和杜乃秋, 1999).乌云煤矿剖面的孢粉样品中有24块分析出了孢粉, 其中15块孢粉含量丰富.白山头剖面的51块样品中有13块分析出了孢粉, 其中12块孢粉含量丰富(少于200粒孢粉的样品均为观察了5个以上载玻片的结果).孢粉的鉴定主要依据Bratzeva(1969), 刘牧灵(1983)和宋之琛等(1999)的文献资料.孢粉命名采用人为命名法.

图2 乌云煤矿与白山头剖面柱状图及取样位置(据Hao et al., 2010, 有修改)Fig.2 Column and sample location of Wuyun coal mineand Baishantou sections(modified from Hao et al., 2010)

3 研究结果

乌云煤矿剖面孢粉样品中共观察到68个孢粉类型, 白山头剖面样品中共观察到59个孢粉类型(图 3).

3.1 乌云煤矿剖面孢粉组合

乌云煤矿剖面的68个孢粉类型中, 以被子植物为主, 共36个, 占类群总数的52.9%, 裸子植物15个, 占22.1%, 蕨类植物17个, 占25%.被子植物主要包括:木兰粉属(Magnolipollis), 枫香粉属(Liquidambarpollenites), 百合粉属(Liliipollis), 栎粉属(Quercoidites), 藜粉属(Chenopodipollis), 三沟粉属(Tricolpites), 三孔粉属(Triporopollenites), 柳粉属(Salixipollenites), 高腾粉属(Gothanipollis), 冬青粉属(Ilexpollenites), 山核桃粉属(Caryapollenites), 胡桃粉属(Juglanspollenites), 化香树粉属(Platycaryapollenites), 黄杞粉属(Engelhardtioidites), 杨梅粉属(Myricipites), 桤木粉属(Alnipollenites), 三孔庭粉属(Triatriopollenites), 枥粉属(Carpinipites), 异常桤木粉属(Paraalnipollenites), 苗榆粉属(Ostryoipollenites), 莫米粉属(Momipites), 拟桦粉属(Betulaceoipollenites), 肋桦粉属(Betulaepollenites), 榆粉属(Ulmipollenites), 脊榆粉属(Ulmoideipites), 杵纹粉属(Pistillipollenites), 枫杨粉属(Pterocaryapollenites), 山龙眼粉属(Proteacidites), 桃金娘粉属(Myrtaceidites), 三孔沟粉属(Tricolporopollenites), 杜鹃粉属(Ericipites), 薄极粉属(Maceopolipollenites), 扇巴棕榈粉属(Sabalpollenites), 悬铃木粉属(Platanoidites), 西里拉粉属(Cyrillaceaepollenites), 褶皱粉属(Plicapollis).裸子植物包括:银杏粉属(Ginkgoretectina), 苏铁粉属(Cycadopites), 松粉属(Pinuspollenites), 罗汉松粉属(Podocarpidites), 油杉粉属(Keteleeriaepollenites), 云杉粉属(Piceapollis), 铁杉粉属(Tsugaepollenites), 雪松粉属(Cedripites), 杉粉属(Taxodiaceaepollenites), 红杉粉属(Sequoiapollenites), 无口器粉属(Inaperturopollenites), 南美杉粉属(Araucariacites), 麻黄粉属(Ephedripites), 金松粉属(Sciadopityspollenites), 皱球粉属(Psophosphaera).蕨类植物包括:水藓孢属(Sphagnumsporites), 里白孢属(Gleicheniidites), 桫椤孢属(Cyathidites), 三角孢属(Deltoidospora), 金毛狗孢属(Cibotiumspora), 海金沙孢属(Lygodiumsporites), 紫萁孢属(Osmundacidites), 石松孢属(Lycopodiumsporites), 莱蕨孢属(Leptolepidites), 密穴孢属(Foveotriletes), 具唇孢属(Toroisporis), 粒面孢属(Granulatisporites), 凤尾蕨孢属(Pterisisporites), 粗网孢属(Crassoretitriletes), 叉缝孢属(Divisisporites), 槐叶萍孢属(Salviniaspora), 水龙骨孢属(Polypodiaceaesporites).乌云煤矿剖面的最上段和最下段都没有发现孢粉.

图3 乌云煤矿与白山头剖面孢粉类型
1--三角孢属(Deltoidospora); 2--石松孢属(Lycopodiumsporites); 3--桫椤孢属(Cyathidites); 4--里白孢属(Gleicheniidites); 5--红杉粉属(Sequoiapollenites); 6--杉粉属(Taxodiaceaepollenites); 7--罗汉松粉属(Podocarpidites); 8--云杉粉属(Piceapollis); 9--拟桦粉属(Betulaceoipollenites); 10--栎粉属(Quercoidites); 11--莫米粉属(Momipites); 12--异常桤木粉属 (Paraalnipollenites); 13--榆粉属(Ulmipollenites) 图中照片有不同程度放大, 参考标尺为10, μ m, 全部标本保存于中国科学院植物研究所Fig.3 Pollen and spore types of Wuyun and Baishantou sections

在乌云煤矿剖面的孢粉植物群中被子植物花粉含量最高, 达61.2%.具三孔的被子植物花粉(主要为拟桦粉属, 肋桦粉属, 莫米粉属, 桤木粉属等与桦木科有关的花粉)在其中占绝对优势.裸子植物花粉中以松粉属的含量为高(占孢粉总量的5%), 杉粉属及无口器粉属在组合中也占一定比例.蕨类植物孢子中以水龙骨孢的含量为高(占孢粉总量的21.2%), 海金沙孢, 桫椤孢在其中也有出现.孢粉植物群组合中的温带类型分子(主要为莫米粉属, 拟桦粉属和胡桃粉属)含量较高, 另外也有一定数量的热带--亚热带分子(木兰粉属, 山核桃粉属和枫香粉属等).

3.2 白山头剖面孢粉组合

白山头剖面的59个孢粉类型中以被子植物类群居多, 共29个, 占49.2%, 裸子植物与蕨类植物各为15个, 占25.4%.被子植物包括:木兰粉属(Magnolipollis), 枫香粉属(Liquidambarpollenites), 百合粉属(Liliipollis), 栎粉属(Quercoidites), 藜粉属(Chenopodipollis), 三沟粉属(Tricolpites), 三孔粉属(Triporopollenites), 柳粉属(Salixipollenites), 孢形粉属(Sporopollis), 高腾粉属(Gothanipollis), 鹰粉属(Aquilapollenites), 胡桃粉属(Juglanspollenites), 化香树粉属(Platycaryapollenites), 黄杞粉属(Engelhardtioidites), 杨梅粉属(Myricipites), 桤木粉属(Alnipollenites), 三孔庭粉属(Triatriopollenites), 枥粉属(Carpinipites), 异常桤木粉属(Paraalnipollenites), 莫米粉属(Momipites), 拟桦粉属(Betulaceoipollenites), 肋桦粉属(Betulaepollenites), 榆粉属(Ulmipollenites), 枫杨粉属(Pterocaryapollenites), 山龙眼粉属(Proteacidites), 三孔沟粉属(Tricolporopollenites), 杜鹃粉属(Ericipites), 薄极粉属(Maceopolipollenites), 扇巴棕榈粉属(Sabalpollenites).裸子植物包括:银杏粉属(Ginkgoretectina), 苏铁粉属(Cycadopites), 松粉属(Pinuspollenites), 罗汉松粉属(Podocarpidites), 油杉粉属(Keteleeriaepollenites), 云杉粉属(Piceapollis), 铁杉粉属(Tsugaepollenites), 雪松粉属(Cedripites), 杉粉属(Taxodiaceaepollenites), 红杉粉属(Sequoiapollenites), 无口器粉属(Inaperturopollenites), 柳杉粉属(Cryptomeriapollenites), 麻黄粉属(Ephedripites), 金松粉属(Sciadopityspollenites), 皱球粉属(Psophosphaera).蕨类植物有:水藓孢属(Sphagnumsporites), 里白孢属(Gleicheniidites), 桫椤孢属(Cyathidites), 三角孢属(Deltoidospora), 托第蕨孢属(Todisporites), 叉缝孢属(Divisisporites), 海金沙孢属(Lygodiumsporites), 紫萁孢属(Osmundacidites), 石松孢属(Lycopodiumsporites), 莱蕨孢属(Leptolepidites), 具唇孢属(Toroisporis), 粒面孢属(Granulatisporites), 凤尾蕨孢属(Pterisisporites), 粗网孢属(Crassoretitriletes), 水龙骨孢属(Polypodiaceaesporites).白山头剖面的最下段与最上段都没有发现孢粉, 仅在中部发现大量孢粉.

在白山头剖面的含孢粉段中, 孢粉主要类型与乌云煤矿剖面相似, 为与桦木科有关的具三孔的被子植物类型(莫米粉属和拟桦粉属)以及松粉属和杉粉属等裸子植物类型.就不同孢粉类型在孢粉总量中所占的比重来讲, 白山头剖面样品中与松属, 杉科有关的裸子植物花粉的含量(45.2%)远远大于乌云煤矿剖面(6.7%).

4 关于乌云煤矿与白山头剖面地层时代的讨论

参考刘牧灵(1983)和宋之琛等(1999)的工作, 作者绘制了乌云煤矿和白山头剖面的孢粉类型在地层中的分布时代图(图 4, 图5), 其时限从前白垩纪延续到第四纪.

图4 乌云煤矿剖面孢粉类型的时代分布Fig.4 Age range span of spore and pollen of Wuyun coal mine section

图5 白山头剖面孢粉类型的时代分布Fig.5 Age range span of spore and pollen of Baishantou section

在乌云煤矿剖面的68个孢粉类型时代分布图(图 4)上, 孢粉类型的主体部分, 占类群总数的85.3%(58个)至98.5%(67个), 分布在古近纪和新近纪.有23个类型(33.8%)在早白垩世有记录, 38个(55.9%)在晚白垩世有分布; 有32个类型(47.1%)在第四纪更新世有记录, 有27个(39.7%)在全新世有分布.因此, 乌云煤矿剖面的孢粉类型在古近纪和新近纪的分布具有绝对优势.乌云组的时代限定于古近纪和新近纪是合理的.莱蕨孢属(Leptolepidites)在资料记载中只出现在古近纪以前的时期, 但从其他孢粉类型所反映的乌云煤矿的地层时代来看, 它在古近纪和新近纪(至少在古近纪)应该是有所分布的.

乌云煤矿剖面的孢粉在古近纪和新近纪的分布以古新世的类型最多, 为67个(占98.5%).之后在始新世, 渐新世, 中新世和上新世分别递减为63个(92.6%), 60个(88.2%), 58个(85.3%), 58个(85.3%).

乌云煤矿剖面的孢粉组合中以与桦木科, 榆科等有亲缘关系的三孔粉居多, 与处于同一沉积时期的远东西伯利亚Zea-Bureya 盆地的基甫金组下部古新世孢粉组合非常相似, 后者以被子植物三孔粉为主, 裸子植物以杉粉及松粉为主(Bratzeva, 1969).另外, 加拿大育空地区Bonnet Plume组的古新世孢粉也是以桦木科为主(Rouse and Srivastava, 1972), 抚顺西露天煤矿的古新世孢粉以三孔粉为主(宋之琛和曹流, 1976), 北美Wyoming区的Fort Union 组古新世孢粉植物群以桦木科, 杨梅科及胡桃科为主(Leffingwell, 1970).乌云煤矿剖面的孢粉植物群与这4个地区的孢粉组合也非常相似.根据乌云煤矿剖面乌云组中花粉类型所占的比例变化, 特别是与相关地区古新世孢粉组成的对比, 认为乌云煤矿剖面的时代应为古新世.

在白山头剖面的59个孢粉类型时代分布图(图 5)上, 孢粉类型的主体部分占类群总数的84.7%(50个)至98.3%(58个), 分布在古近纪和新近纪, 只有21个类型(35.6%)在早白垩世地层中有记录, 37个(62.7%)在晚白垩世地层中有分布; 有28个类型(47.5%)在第四纪更新世地层中有记录, 有24个(40.7%)在全新世地层中有分布.因此, 白山头剖面的孢粉类型在古近纪的分布具有绝对优势.

在白山头剖面的孢粉组合中, 有54个类型(占类型总数的91.5%)同时出现在乌云煤矿剖面孢粉植物群中.因此, 在白山头剖面中, 作者所研究的层段(即发现孢粉的层位及其以上地层)的时代为古新世是合理的.在白山头剖面的孢粉植物群中发现了少量鹰粉类花粉.该类花粉出现于晚白垩世, 繁盛于晚白垩世晚期----马斯特里赫特期, 灭绝于始新世(刘牧灵, 1983; 宋之琛等, 1999), 与白山头剖面上段的时代应属古近纪的范畴并不矛盾.前人报道的K/T界线(孙革等, 2003, 2005; 陈丕基等, 2004)在作者研究的地层下方, 目前的工作尚未涉及该界线的划分和确定问题.

综上所述, 根据乌云煤矿和白山头剖面的孢粉类型及其分布规律, 认为乌云煤矿剖面以及白山头剖面发现孢粉层段(含其以上部分)的地层均为古新统乌云组.

The authors have declared that no competing interests exist.

作者声明没有竞争性利益冲突.

参考文献
[1] 陈丕基, 万晓樵, 姜剑虹, 等. 2004. 富饶阶地表地层剖面[J]. 地层学杂志, 26(2): 97-103. [文内引用:1]
[2] 冯广平. 1999. 中国黑龙江省嘉荫地区乌云组古果实学研究[D]. 北京: 中国科学院植物研究所. [文内引用:1]
[3] 冯广平, 王宇飞, 李承森. 2000. 黑龙江省嘉荫地区乌云组地质时代的商榷[J]. 植物学通报, 17(增刊): 74-83. [文内引用:1]
[4] 黑龙江省地质矿产局. 1993. 黑龙江省区域地质志[M]. 北京: 地质出版社, 1-734. [文内引用:2]
[5] 黑龙江省区域地层表编写组. 1979. 东北地区区域地层表(黑龙江省分册)[M]. 北京: 地质出版社, 1-300. [文内引用:2]
[6] 李小强, 杜乃秋. 1999. 第四纪花粉的无酸碱分析法[J]. 植物学报, 41(7): 782-784. [文内引用:1]
[7] 刘牧灵. 1983. 黑龙江省富饶地区晚白垩世晚期至古新世孢粉组合[J]. 中国地质科学院沈阳地质矿产研究所所刊, 7: 99-132. [文内引用:1]
[8] 刘牧灵. 1990. 东北地区晚白垩世--第三纪孢粉组合序列[J]. 地层学杂志, 14(4): 277-285. [文内引用:1]
[9] 宋之琛, 曹流. 1976. 抚顺煤田的古新世孢粉[J]. 古生物学报, 15(2): 147-162. [文内引用:2]
[10] 宋之琛, 等. 1999. 中国孢粉化石(第一卷): 晚白垩世和第三纪孢粉[M]. 北京: 科学出版社, 1-910. [文内引用:1]
[11] 孙革, 全成, 孙春林, 等. 2005. 黑龙江嘉荫乌云组地层划分及时代的新认识[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 35(2): 137-142. [文内引用:1]
[12] 孙革, 孙春林, 董枝明, 等. 2003. 黑龙江嘉荫地区白垩纪--第三纪界线初步观察[J]. 世界地质, 22(1): 8-14. [文内引用:1]
[13] 陶君容, 熊宪政. 1986. 黑龙江晚白垩世植物区系及东亚, 北美区系的关系[J]. 植物分类学报, 24(1): 1-15;24(2): 121-135. [文内引用:1]
[14] 田晓雪, 雒昆利, 谭见安, 等. 2005. 黑龙江嘉荫地区白垩系与古近系附近的古气候分析[J]. 古地理学报, 7(3): 425-432. [文内引用:1]
[15] 熊宪政. 1986. 黑龙江嘉荫古新世乌云组植物化石[J]. 古生物学报, 25(5): 571-576. [文内引用:1]
[16] Bratzeva G M. 1969. Palynological studies of Upper Cretaceous and Paleogene of the Far East[J]. Geological Institute Transactions, Academy of Sciences of the USSR 207, 1-57(in Russian). [文内引用:1]
[17] Hao H, Ferguson K D, Feng G P, et al. 2010. Paleocene vegetation and climate in Jiayin, NE China[J]. Climatic Change, 99(3-4): 547-566. [文内引用:1]
[18] Leffingwell H A. 1970. Palynology of the Lance(Late Cretaceous)and Fort Union(Paleocene)Formation of the type Lance area, Wyoming[J]. Geological Society of America Special Papers, 127: 1-64. [文内引用:1]
[19] Moore P D, Webb J A, Collinson M E. 1991. Pollen Analysis(second edition)[M]. Oxford: Blackwell Scientific Publications, 42-46. [文内引用:1]
[20] Rouse G E, Srivastava S K. 1972. Palynological zonation of Cretaceous and early Tertiary rocks of the Bonnet Plume Formation, Northeast Yukon, Canada[J]. Canadian Journal of Earth Sciences, 9(9): 1163-1179. [文内引用:1]