安徽萧县晚石炭世地层与植物群研究

陈凤杰,曾 勇,柯 妍,刘艳沙,刘金津,秦 超

(1.中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏 徐州 221116;2.现代古生物学和地层学国家重点实验室 中国科学院南京地质古生物研究所,江苏 南京 210008)

安徽萧县晚石炭世地层与植物群研究

陈凤杰1,2,曾 勇1,2,柯 妍1,2,刘艳沙1,2,刘金津1,2,秦 超1,2

(1.中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏 徐州 221116;2.现代古生物学和地层学国家重点实验室 中国科学院南京地质古生物研究所,江苏 南京 210008)

经过对安徽萧县地区本溪组、太原组地层进行的实测和研究,采得植物化石 12属 19种。该植物群以石松纲最为繁盛,占植物群种数的 36.8%;其次为种子蕨纲,占 31.6.%;楔叶纲植物位居第三,占 15.8%;真蕨纲位居第四,占 10.5%;最后为科达纲,占 5.3%。其总体面貌属于华夏植物群。通过与国内外同期植物群对比分析,判定本区植物群地质时代可能为晚石炭世。

晚石炭世;植物群;安徽萧县

1 地质背景

萧县位于安徽省淮北平原北部,黄淮海平原南端,苏、鲁、豫、皖 4省交界处。属于华北板块的东部,和整个华北地台的石炭纪的地质背景基本相似,东以郯庐裂带为界,南至华北南部古大陆边缘——秦岭—大别山造山带,北以丰沛断裂与鲁西隆起相连,西邻阜阳断裂带。华北地区的石炭系分布十分广泛,发育良好,包括上石炭统的本溪组和上石炭统—下二叠统的太原组,是典型的海相和海陆交互相沉积。

2 剖面介绍

研究区实测地层主要位于安徽萧县白土镇地区,实测地层剖面详述如下。

上覆地层

奥陶系

43 灰色灰岩 8.7m

逆断层接触

山西组 未见顶

42 浅灰色薄层状石英砂岩,错乱分布 13m

41 灰黄色厚层状石英砂岩 36.7m

整合

太原组

40 浅黄色薄层含生屑泥晶灰岩 0.7m

39 浅灰色中厚层状含生物碎屑灰岩 1.5m

38 被第四系覆盖,据局部出露,为黑色粉砂质泥岩 15m

37 浅灰色中厚层状含生屑灰岩 4.1m

36 被第四系掩盖,推测为深灰色泥晶灰岩 2.75m

35 浅灰色厚层状灰岩,含硅化木化石 6.65m

34 灰色生屑泥晶灰岩,含燧石结核 2.9m

33 黄色薄层泥岩 2.2m

32 浅灰色中厚层状生屑泥晶灰岩,具水平虫孔 1.0m

31 黄色薄层泥岩 1.3m

30 灰色泥晶生屑灰岩 1.8m

29 浅灰细粒粉砂岩 1.5m

28 灰黄色薄层状细—中粒长石石英砂岩 2.0m

27 透镜状砂质灰岩,新鲜面暗灰色 1.5m

26 土黄色粉砂质泥岩 2.8m

25 暗灰色中厚层状含生屑泥晶灰岩 2.1m

24 第四系覆盖,局部出露为黑色泥岩及浅灰色粉砂质岩18m

23 薄层状灰岩相互叠加,含植物化石 Cordaites principalis,Neuropteris ovata Annularia orientalis, Lepidodendron szeianum 5.3m

22 厚层状浅灰色灰岩,含很多珊瑚、腕足类化石 5.5m

21 浅灰色细砂岩及粉砂岩为主,夹煤线,含植物化石Lepidodendron szeianum,L.oculus-felis,Pecopteris cyathea,Sphenopteris tenuis,Lepidophylloidessp. 5.6m

20 灰色薄层状细砂岩,泥质含量较高,具小型交错层理,含植物化石 Calam ites cistii,Sphenophyllum oblongfolium 1.5m

19 灰色粉砂质泥岩与灰黄色粉砂岩互层,具水平层理,可见植物化石 Lepidodendron posthum ii,L.szeianum,Neuropteris ovata,N.gigantea,Cordaites principalis 3.1m

18 被第四系覆盖,附近有较新鲜的砂岩碎块,推测该层为砂岩及细砂岩 4m

整合

本溪组

17 被第四系覆盖,推测为灰黄色泥岩夹灰色泥岩薄层0.8m

16 中厚层状灰白色灰岩 0.3m

15 灰黄色粘土层夹灰黄色砂质泥岩薄层,含植物化石Pecopteris cyathea,Sphenopteris tenuis,Cordaites principalis 1.2m

14 浅黄色泥岩夹杂浅黄色粉砂岩,夹煤线,含植物化石Lepidodendron galeatum L.ninghsiaense 1.8m

12 浅灰色泥岩与浅黄色薄层状粉砂岩交错互层 2.0m

13 浅灰色中厚层状粉砂岩 0.3m

11 灰黄色薄层泥岩与灰绿色泥岩薄层交错互层 2.5m

10 灰白色铝土层夹薄泥层,含植物化石 Calam ites cistii,Neuropteris ovata,N.kaipingiana,Cordaites principalis,L inopteris brongniartii,Lepidostrobophyllum hustatum 3.0m

9 浅灰色泥岩夹灰黄色、灰绿色、灰紫色泥岩薄层3.1m

8 浅灰色泥岩夹红色泥灰岩 0.3m

7 浅灰色泥岩与黄色粉砂岩互层含植物化石 Lepidodendron galeatum,Linopteris brongniartii,L.neuropteroides,Paripteris gigantea 4.1m

6 第四系覆盖,推测为泥岩 3.2m

5 紫红色泥岩夹灰黄色粉砂质泥岩,含植物化石 Lepidodendron ninghsiaense,L.galeatum,Linopteris brongniartii 2.9m

4 褐紫色铁质泥岩,夹大量铁质团块 1.9m

3 褐紫色铁质泥岩夹灰黄、灰绿泥岩薄层 2.0m

平行不整合

下伏地层

奥陶系

2 灰绿色泥岩薄层夹灰黄泥岩薄层 0.5m

1 褐黄色厚层状白云岩(未见底) 3m

3 研究区植物群组成和性质

笔者在安徽萧县地区采集多块植物化石,经鉴定共计 12属 19种 (表 1)。

表1 安徽萧县白土剖面植物化石地层分布表

萧县白土地区本溪组—太原组植物群各类植物属种数目及其在植物群中所占比例见表 2。

表2 安徽萧县白土植物群组成统计表

从表 1和表 2中可以看出,安徽萧县地区植物群以石松纲最为繁盛,为植物群的主体。其次是种子蕨纲,比例最小的是科达纲植物,楔叶纲和真蕨纲比例也略有差别。

①石松纲：共计 3属 7种,全部属于鳞木目,其中包括 Lepidodendron,Lepidostrobophyllum和 Lepidophylloides。鳞木类植物共发现 5种,几乎均为华夏植物群的特有分子,其中 Lepidodendron oculus-felis,L.szeianum为华夏植物群鳞木类最具代表性分子。

②楔叶纲：共计 3属 3种,分属于楔叶目和木贼目,主要为枝叶化石。楔叶纲植物在本区不很繁盛。楔叶目楔叶属仅见 1属 1种,即 Sphenophyllum oblongfolium,是欧美植物群中的常见分子;木贼目 2属 3种,如 Calam ites cistii为华夏及欧美植物群共有分子。芦木植物的叶部化石 Annularia orientalis为华夏植物群的特有分子。这些植物都为典型的湿生植物。

③真蕨纲：共计 2属 2种,分属于楔羊齿类和栉羊齿类,本区真蕨纲植物比较单调,其中 Sphenopteris tenuis,为华夏植物群的常见分子。

④种子蕨纲：共计 3属 6种,为本区植物群中的优势群,分异度大。其中以脉羊齿类最为繁盛,其次为网羊齿类。脉羊齿类植物在本区植物群中居主导地位,大多数为华夏植物群分子,如 Neuropteris数量颇为丰富。

⑤科达纲：共计 1属 1种,即 Cordaites principalis。本纲植物虽然单调,但在本区晚石炭世含煤地层中常见,数量颇多,分布甚广,为本区的主要成煤植物之一。

4 与同期植物群的对比

中国华夏植物群可以分为早、中、晚 3期和华北、华南 2个地理亚区。以产出 Cathaysiodendron,Lobatannularia,Tingia,Conchophyllum,Fascipteris,Em plectopteris,Em plectopteridium,Cathasioperis,Gigantonolea,Gigantopteris等特有属和 Lepidodendron posthum ii,Lepidodendron oculus-felis,Lepidodendron szeianum等大量的地方性分子为特征。

关于同期植物群的对比和研究,前人已经做了大量的研究。现将安徽萧县地区与国内同期植物群进行简单的对比。

4.1 与山西太原东山植物群对比

太原东山本溪组植物群属种相对贫乏,一共只有 12属 22种,其中真蕨纲和种子蕨纲占绝对优势,共计为 11种,占总数的 50%,其次为石松纲。其时代为晚石炭世早期。太原组植物群内容相当丰富,共计为 18属 38种,其中仍以真蕨纲和种子蕨纲占优势,其次为楔叶纲、石松纲等,其时代为晚石炭世晚期。太原东山本溪组植物群中的 Lepidodendron ninghsianse,Calam ites cistii,Neuropteris kaipingiana,N.gigantea,L inopteris brongniartii,L. neueopterides在本区本溪组都有出现;太原组植物群中的 Lepidodendron szeianum,L.posthum ii,Shenopteris tenuis,Pecopteris cyathea,N europteris ovata,Cordaites principalis等种在本区太原组均有出现,二者可以对比。

4.2 与内蒙古准格尔旗植物群对比

内蒙古准格尔旗本溪组植物计 22属 52种,该植物群的显著特点是叶座细小的鳞木类植物占有较大比例。另一特点是真蕨和种子蕨纲占绝对优势,其种数占 60%。其时代为晚石炭世早期。太原组植物群与本溪组比较突出的重要特点是石松纲植物属种数量有所增加,并且叶座增大。共计 12属 30种,其时代为晚石炭世晚期。该区本溪组植物群中的Lepidodendron galeatum,L.ninghsiaense,Sphenopteris tenuis,Neuropteris kaipingiana,Linopteris neuropteroides,L.brongniartii,Cordaites principalis在本区本溪组植物群都有出现;太原组植物群中的 Lepidodendron oculus-felis,L. posthum i,L. szeianum,Sphenophyllum oblongifolium,Neuropteris ovata,Cordaites prinicipalis在本区太原组植物群都有出现,两地区植物群面貌相似,可以对比。

4.3 与河北唐山开平盆地植物群对比

河北唐山开平盆地本溪组植物群到目前为止是我国研究得最为详细的晚石炭世早期植物群,共发现和描述了 30个种,本溪组植物群的一个显著特点是鳞木类较少,而真蕨和种子蕨纲植物则有 13种,约占 48%。其时代为晚石炭世早期。河北唐山开平盆地太原组下部的植物化石有：N europteris pseudovata,Lepidodendron oculus-felis,Pecopteris fem inaeform is, P.hem ilelioides,Sphenophyllum oblongifolium,S.em arginatum,Cordaites principalis等,其时代为晚石炭世晚期。该区本溪组植物群中的 Calam ites suckow ii,Sphenopteris tenuis,N europteris kaipingiana,N.gigantean,L inopteris brongniartii,Cordaites principalis等种在本区本溪组都有发现;太原组中的 Lepidodendron oculus-felis,Pecopteris fem inaefor m is,Cordaites principalis等种在本区太原组也有发现,可进行对比。

4.4 与山东淄博植物群对比

经孙克勤研究,山东淄博地区石炭纪植物群共计 37属 110种,以真蕨和种子蕨植物最为繁盛,为植物群的主体,其次为楔叶纲和石松纲。在楔叶目的楔叶属中,既有东亚华夏植物群特有的地方性分子Sphenophyllum kawasakii,S.spathulatum和S.rotundatum外,也有欧美植物群中的一些常见分子Sphenophyllum oblongifolium,S.thonii等。真蕨纲和种子蕨纲化石分异度程度较高。Sphenopteris,Pecopteris,Fascipteris,Cladophlebis,N europteris,Alethopteris,Odontopteris,M arioptaris,Em plectopteridum,Taeniopteris均有出现。其时代为晚石炭世。

安徽萧县植物群与山东淄博同时期相同分子有：Lepidodendron oculus-felis,L.posthum ii,L.szeianum,Sphenophyllum oblongifolium,Calam ites cistii,Annularia orientalis,Sphenopteris tenuis,Pecopteris cyathea,Neuropteris ovata,L inopteris brongniartii,Cordaites principalis。这些相同分子既有华夏植物群常见分子,又有典型的地方性分子,这些相同分子的出现表明两个植物群可以对比。

4.5 与甘肃龙首山植物群对比

甘肃龙首山本溪组植物群鳞木类植物十分稀少,未发现叶座类化石,仅 2种根座化石,楔叶纲化石也只有 1种,此外,瓢叶目和科达纲也各只有 1属1种。真蕨和种子蕨纲在龙首山尖山组的植物群中也占绝对优势,共计 7种,其时代为晚石炭世早期。龙首山太原组植物群共计 18属 38种,其时代为晚石炭世晚期。该区本溪组植物群虽然种类较少,但其中的 Cordaites principalis,Neuropteris gigantean,N. kaipingiana,Linopteris brongniartii,L. neuropteroides等种均可与安徽萧县地区本溪组植物群进行对比。该区太原组植物群属种丰富,且其中的 Lepidodendron posthum ii,Stigm aria ficodes,Calam ites cistii,Annularia orientalis,Sphenopteris tenuis,Pecopteris cyathea,N europteris ovata,Cordaites principalis等种在安徽萧县太原组植物群中均有产出,可与之进行对比。

4.6 与河北秦皇岛柳江植物群对比

河北秦皇岛柳江晚石炭世植物群经阎同生等研究,本溪组主要化石有：Lepidodendron galeatum,L.ninghsiaense,N europteris kaipingiana,Linopteris brongniartii,L.intricat,L.neuropteroides,L.ger m arii,L.densissim a,Paripteris gigantea等。其时代为晚石炭世早期。研究区本溪组与秦皇岛柳江同期相同分子有：Lepidodendron galeatum,L. ninghsiaense,N europteris kaipingiana,Linopteris brongniartii,L.neuropteroides,L.ger m arii,Paripteris gigantea。两区本溪组植物群面貌基本一致十分相似,可以进行对比。

秦皇岛柳江太原组主要化石有：Lepidodendron incertum,L.oculus-felis,Calam ites cistii,C.suckow ii、C.schiitzeifor m is,Annularia orientalis,A.pseudostellata,Asterophyllites liujiangensis,Neuropteris ovata,N.plicata、Cordaites principalis等。其时代为晚石炭世晚期。研究区太原组与秦皇岛柳江同期相同分子有：Lepidodendron oculus-felis,Calam ites cistii,Annularia orientalis,N europteris ovata,Cordaites principalis等。这些相同分子多为华夏植物群代表分子,所以两地区可以进行对比。

5 结 语

安徽萧县地区本溪组—太原组地层植物群以石松纲最为繁盛,占植物群种数的 36.8%;其次为种子蕨纲,占 31.6%;楔叶纲植物位居第三,占15.8%;真蕨纲位居第四,占 10.5%;最后为科达纲,占 5.3%。其总体面貌属于华夏植物群。通过将该植物群与国内外同期植物群对比分析,安徽萧县植物群与内蒙古准格尔旗植物群及山东淄博植物群、甘肃龙首山植物群和秦皇岛柳江植物群等彼此之间具有很多相同的分子,判定本区植物群地质时代可能为晚石炭世。

[1]王竹泉,潘随贤,顾寿昌,等.华北地台石炭纪岩相古地理 [J].煤炭学报,1964,1(1)：1-16.

[2]曲利军.华夏植物群概述 [J].古生物学报,2005,44(1)：117-124.

[3]李星学主编.中国地质时期植物群 (中文版)[M].广州：广东科技出版社,1995.

[4]何锡麟,朱梅丽,范炳恒.山西太原东山晚古生代地层划分对比及古生物研究 [M].长春：吉林大学出版社,1995.

[5]何锡麟,张玉瑾,朱梅丽,等.内蒙准格尔旗晚古生代含煤地层与生物群 [M].徐州：中国矿业大学出版社,1990.

[6]STOCK MANS F,MATH IEU F F.La flore paleozoique du Bassin houiller de Kaiping (Chine). Patr imoine du Musée royal d’Histoire naturelle de Belgique,Bruxelles[C].1939：49-165.

[7]刘金津,曾勇,刘艳沙,等.安徽萧县白土剖面有孔虫动物群研究[J].地质学刊,2010,34(1)：10-16.

[8]孙克勤.山东淄博地区晚石炭世和早二叠世植物群显示的气候条件 [J].长春地质学院学报,1992,22(1)：1-8.

[9]阎同生.河北抚宁、曲阳晚古生代地层及植物群[M].北京：地质出版社,2001.

Study on Late Carboniferous strata and flora of Xiaoxian in Anhui

CHEN Feng-jie1,2,ZENG Yong1,2,KE Yan1,2,L IU Yan-sha1,2,L IU Jin-jin1,2,QIN Chao1,2

(1.Schoolof Resources and Earth Sciences,ChinaUniversity ofMining and Technology,Xuzhou 221116,Jiangsu;2.State KeyLaboratory ofModern Paleontology and StratigraphyNanjing Institute of Geology and Palaeontology,Nanjing 210008,China)

The fossil plants depicted in the textwere collected from Benxi Formation and Taiyuan For mations in Xiaoxian area in Anhui Province.There were 19 species of 12 genera.The flora was composed mainly ofLycopsida(occupying 36.8%),Pterdospermopsida(31.6%),Sphenopsida(15.8%),Filicopsida(10.5%),and Cordaitopsida(5.3%).Based on the fossil characters and comparison with the contemporary floras,the present flora belonged to the Cathaysian flora in nature,and probably aged inLate Carboniferous Epoch.

Late Carboniferous Epoch;Flora;Xiaoxian,Anhui

P534.45;Q948

A

1674-3636(2010)04-0362-05

10.3969/j.issn.1674-3636.2010.04.362

2010-07-19;编辑：陆李萍

现代古生物学和地层学国家重点实验室(中国科学院南京地质古生物研究所)资助(103114)

陈凤杰 (1984—),女,硕士研究生,地层古生物专业.