西昆仑苏巴什东部侏罗系杨叶组孢粉化石的发现及其沉积环境分析

仵桐，王炬川，杨涛，陈宁，李琦，高云鹏，李武杰

(陕西省地质调查中心，陕西 西安 710068)

昆仑造山带横亘于青藏高原北缘，是古亚洲构造域与特提斯构造域的结合部位,具有复杂的构造物质组成及漫长的地质演化历史(姜春发等，2000)，是研究原特提斯、古特提斯演化及岩石圈结构和板块运动的极佳场地(潘浴生等，1992)。研究区在经历了古生代的多期次洋陆转换和碰撞造山之后，由晚三叠—早侏罗世的印支运动最终确定了该区的构造格架(中国地质调查局西安地质调查中心，2013)。紧邻调查区南侧的康西瓦-苏巴什蛇绿构造混杂岩带是昆仑造山带最为重要的边界性断裂，不仅是布格重力异常的最大的梯级带，还是航磁异常和地球化学省的分界(新疆地质调查院，2006)。印支运动之后，昆仑山地区总体进入了陆内演化阶段(李荣社等，2008；王有学等，2006；李荣社等，2007)，康西瓦—苏巴什以北发育了大量的印支期中酸性侵入岩岩基、沉积岩以陆相沉积为主；以南则相对岩浆活动明显较弱，直到白垩纪仍有海相沉积地层，南北二侧形成了“冰火二重天”的构造格局。

康西瓦—苏巴什以南侏罗系由于顶底齐全、化石丰富，研究较为详细(王炬川等，2004；李振兴等，2013；李振兴，2013)，其角度不整合于二叠系或三叠系之上，又被白垩系角度不整合覆盖；其下部多为陆相粗碎碎屑岩建造，上部则为含生物化石的海相碳酸盐岩建造。区域上，《1∶25万叶亦克幅区域地质调查》项目组在松藩-甘孜陆块上的巴颜喀拉地层小区侏罗系地层中发现了介壳富集层，均为双壳类：Inopernaperplicata(Etallan)，Nucinellasp.，Aucellamosguensis(Rouillier)，Isoarcacf.texata(Munster)，时代划归中生代中侏罗世。

康西瓦—木孜塔格以北的侏罗系由于地形条件恶劣，研究程度相对较低。研究区就位于该结合带以北的西昆仑造山带之昆南增生杂岩带之上，本次工作主要对侏罗系杨叶组开展了孢粉方面的研究。对于昆仑山康西瓦结合带北侧昆南地块中的侏罗系，由于其紧邻康西瓦结合带及阿尔金断裂带，构造作用极为强烈，地层多呈断片产出，顶底不全，前人研究和报道较少。黄乐清等研究了调查区西侧的麻扎一带的侏罗系沉积环境，认为其形成于浅湖-半深湖沉积环境(黄乐清等，2013)；陈富贵等从该套地层的源区构造背景方面进行了研究，认为其源区构造背景复杂，既显示活动大陆边缘和岛弧，同时还显示出被动陆缘沉积环境特征(陈富贵等，2013)。总体来看，该侏罗系在沉积环境方面存在争议很大，也未见相关化石报道，缺乏直接的时代依据。

笔者在2012～2014年参加了《新疆西昆仑1∶5万J44E021019等五幅区域地质调查》项目的基础上，在侏罗系杨叶组中的灰绿色钙质泥岩和灰黑色富钙质粉砂岩中发现了丰富的蕨类孢粉化石和大量的裸子植物花粉化石，为该套地层形成的时代和当时的古气候环境研究提供了新的佐证。同时通过砂岩的野外观察和层序学分析，初步研究了其沉积环境，为研究侏罗系杨叶组提供了沉积学方面的依据。

1 构造背景及地层特征

1.1 构造背景

研究区位于东西昆仑结合部位的西侧，属西昆仑的东部，依据《西昆仑-阿尔金成矿带基础地质综合研究》成果(中国地质调查局西安地质调查中心，2013)，研究区北部为塔里木-敦煌陆块，南为塔什库尔干-甜水海陆块；北侧有区域上的库地-其曼于特蛇绿构造混杂岩带、苏巴什-柳什塔格蛇绿构造混杂岩带，南侧有康西瓦-木孜塔格构造混杂岩带东西向展布，3条构造混杂岩带将研究区所处的西昆仑造山带由北而南分隔为西昆仑北岩浆弧、西昆仑中微陆块、西昆仑南增生杂岩带。阿尔金断裂自东北向西南斜切昆仑造山带，将其分为东、西昆仑2部分(中国地质调查局西安地质调查中心，2013)，研究区就位于西昆仑南增生杂岩带之上(图1)。

研究区内无三叠纪以前的地质记录，中生代地层出露较多，有三叠系卧龙岗组、侏罗系杨叶组、白垩系克孜勒苏组，均为陆相碎屑沉积地层，各组之间均为走滑断裂或韧脆性逆断层接触，其中三叠系卧龙岗以灰绿、灰褐色为特征，下部为河口三角洲相中厚层长石石英砂岩夹薄层泥质粉砂岩，上部为水体相对略深的湖相中薄层长石石英砂岩夹薄层泥质粉砂岩，岩层产状总体向南倾；白垩系克孜勒苏组以紫红色、灰绿色为特征，下部为山间盆地相的厚层砾岩、含砾砂岩、岩屑长石砂岩等，向上水体有所加深，为滨湖相的中薄层石英砂岩夹高钙质粉砂岩；第四系上更新统库苏拉克组为山间盆地相的紫红色厚层块状砾岩，砾岩胶结相对略差；全新统为现代山前冲洪积物，研究区未见岩浆岩出露。

1.2 地层划分沿革

研究区工作程度较低，通过与前人资料在区域上进行对比(表1)，将这套地层时代确定为中侏罗统。

1.3 地层分布特征

依据校培喜(2013)划分方案①，研究区内侏罗系主要分布于苏巴什-柳什塔格蛇绿构造混杂岩带与康西瓦-木孜塔格构造混杂岩带之间，地层区划上属于秦祁昆地层大区之昆南地层区。该套侏罗系岀露于研究区喀什塔什塔格高山区南坡一带，呈现中间窄、两侧宽的带状展布，走向为东西向，向东西两侧延出研究区(图1)，南侧被新生界第四系所覆盖，北侧与卧龙岗组为断层接触，研究区出露面积约为34km2。

①.东昆南断裂；②.阿尔金南缘断裂带；③.柯岗断裂带；④.库地-其曼于特索绿构造混杂岩带；⑤.苏巴什-柳什塔格蛇绿构造混杂岩带；⑥.康西瓦-木孜塔格构造混杂岩带；⑦.乌恰-郭扎错构造混杂岩带；⑧.塔阿西构混杂岩带；Ⅰ.塔里木-敦煌板块；Ⅰ-1.铁克里克断隆带；Ⅱ.东昆南俯冲增生杂岩带；Ⅲ-1.西昆仑北岩浆弧；Ⅲ-2.西昆仑中微陆块；Ⅲ-3.西昆仑南俯冲增生杂岩带；Ⅳ.巴颜喀拉褶断带；Ⅴ.塔什库尔干-甜水海陆块；Ⅵ.明铁盖陆块图1 研究区构造位置图及苏巴什东部一带地质略图Fig.1 The location map of the study area and the geological map of the eastern part of Subashi

时间(年)工作单位工作性质时代划归2002山西省地质调查院新疆维吾尔自治区1∶25万叶亦克幅域地质调查中生代中侏罗世2002陕西省地质调查院新疆维吾尔自治区1∶25万于田县幅区域地质调查早—中侏罗世2010陕西省地矿局区域地质矿产研究院新疆维吾尔自治区民丰县喀什塔什山一带1∶5万J44E021021等四幅区域地质矿产调查中侏罗世2014陕西省地质调查中心新疆西昆仑1∶5万J44E021019等五幅区域地质调查中侏罗世早期

1.4 地层剖面特征

新疆民丰县南喀什塔什塔格高山南坡一带地质剖面柱状图见图2。剖面起点坐标：N36°10′57″，E82°41′50″，高4 727.2m，北界与与卧龙岗组为断层接触关系，南界与第四系库苏拉克组为角度不整合接触关系，岩石总体为一套浅变质-未变质沉积碎屑岩，变形弱，褶皱构造不发育，总体为向北倾斜的单斜构造，岩层厚度大于700m。依据野外实际观察和岩石组合特征将杨叶组划分为下段和上段。

图2 新疆民丰县南喀什塔什塔格高山南坡一带剖面柱状图Fig.2 The histogram of the section of the southern slope of the Taishtago alpine in Nanquashi, Minfeng County, Xinjiang

杨叶组下段为褐灰色、灰绿色，与杨叶组上段相比碎屑粒度较粗，层较厚。其基本层序有A、B两种(图3)。其中A:发育于该段下部，由两种岩性构成，下部为褐灰色中厚层中细粒岩屑长石石英砂岩，厚0.3～0.5m。上部为灰绿色中薄层钙质胶结细粒长石石英砂岩，厚0.1～0.2m。二者不等厚互层沉积，见有中型板状交错层理，底部常见有冲刷构造，可能代表了决口扇或河口三角洲相的沉积环境。基本层序B：发育于该段上部，由2个岩相单元构成，下部为灰绿色中薄层钙质胶结细粒长石石英砂岩，厚0.1～0.3m，上部为灰绿色中薄层铁泥质粉砂岩，厚0.1～0.3m，二者组成不等厚沉积，发育小型交错层理、平行层理，表明水体上升，可能处于浅湖沉积环境。

图3 杨叶组下段基本层序图Fig.3 The basic sequence of the lower section of the Yangye Formation

下段地层在研究区西部局部出现了厚层—中厚层状的含砾砂岩，走向延伸不远，碎屑成分成熟度和结构成熟度均较低，应代表的是河道沉积，但总体上杨叶组下段碎屑粒度由下向上由粗变细，层厚度由厚变薄，表明湖盆范围逐渐扩大，湖水上升，由滨浅湖相向浅湖相演变，湖水逐渐加深。

杨叶组上段颜色呈灰黑色，少量呈灰黄色、紫灰色，粒度相对较细，层理发育且多为薄层状。其基本层序有C、D两种(图4)。其中C:发育于该段中下部，由3种岩性构成，下部为中厚层长石石英砂岩，厚0.3～0.5m。中部为薄层泥质粉砂岩，厚0.1～0.3m，上部为灰黑色薄层碳质层，厚0.1～0.2m，三者组成不等厚沉积，砂岩发育水平层理、小型板状交错层理，可能代表了河漫沼泽或岸后沼泽沉积。基本层序D：发育于该段上部，由2种岩性构成，下部为灰色中厚层细粒长石石英砂岩，厚0.3～0.5m。上部为薄层泥质粉砂岩，厚0.1～0.2m。二者组成不等厚沉积，砂岩中发育低角度小型交错层理、水平纹层理，可能代表了河口扇前缘或浅湖沉积环境。

上段地层下部以C型的基本层序类型为主，反映该时期处于湖沼沉积环境；上部以D型的基本层序类型为主，表明处于河口扇前缘或浅湖沉积环境，总体上水体由浅变深。

综上所述，杨叶组为一套河湖相碎屑岩沉积岩建造。

图4 杨叶组上段基本层序图Fig.4 The basic sequence of the upper part of the Yangye Formation

2 孢粉化石的发现及地层时代厘定

本次工作在苏巴什东部喀拉喀什山南部的侏罗系杨叶组地层中采集了多组样品，而仅在灰绿色钙质泥岩和灰黑色富钙质粉砂岩中采集到了较为丰富的孢粉化石，其中样品编号为D8533-1(GPS点位：N36°11′08″，E82°41′47″，高4 754m)和D8534-1(GPS点位：N36°11′21″，E82°41′47″，高4 792m)。样品送至武汉地质大学生物系鉴定，鉴定结果显示孢粉组合是以桫椤科的孢子为主，其中主要是Cyathidites属；裸子植物花粉中，气囊与本体分化相对完善的双气囊类花粉含量较高，都在15.0%左右。

由研究区孢粉属种名称及百分含量统计表(表2)和孢粉化石(图5)可以看出该孢粉组合的特征：①孢粉组合中裸子植物花粉含量略低于蕨类植物孢子的含量，分别为48.1%～48.3%，蕨类孢子为51.7%～51.9%。②裸子植物花粉中双气囊类花粉占绝对优势，单沟类花粉次之，单气囊类经常出现。③双气囊类花粉中原始的松柏类花粉Protopinus，Protoconiferus两属在孢粉组合里含量较低，而Pinuspollenites，Piceaepollenites和Podocarpidites三属的含量较多，均在2.0%以上。④本组合内Classopollis和Quadraeculina含量一般，分别为1.9%～8.6%、2.8%～5.2%。⑤银杏、苏铁类花粉占组合的8.6%～13.3%，但本内苏铁类花粉含量很低，仅为0～1.9%。⑥蕨类孢子以桫椤科的各属为主，占整个组合的10.2%～12.2%。⑦当前样品中还见有一定数量的Klukisporites属，其百分含量均可达1.7%～2.8%，特别是K.variegatus的出现。该孢粉组合是以桫椤科的孢子为主，其中主要是Cyathidites属。裸子植物花粉中，气囊与本体分化相对完善的双气囊类花粉含量较高，都在15.0%左右，时代属中侏罗世。

另外，依据该孢粉组合特征，与前人建立的鄂尔多斯盆地直罗组的孢粉组合存在一定差异，如直罗组中Quadraeculina平均含量为17.5%。而与前人建立的延安组比较，该孢粉组合的成分有其本身的特点，延安组存在的一些重要成分，像Lycopodiumsporites，Neoraistrickia和Callialasporites等属在当前组合内基本也有出现，而孢子Klukisporites属的含量比之延安组略高，尤以K.varuegatus为主，该种首先见于英国中侏罗世，在欧洲其他地区多见于早侏罗世晚期至中侏罗世，在苏联西伯利亚地区多见于下、中侏罗统。

研究区内孢粉组合所产孢子和花粉大都为西欧和北美中侏罗世沉积中常见分子；与陕西延安等地中侏罗统延安组孢粉组合(王双民等，1997)基本特征一致，共同的成分有50余种，两组合完全可以对比。根据孢粉化石的地质分布和孢粉组合对比，本孢粉植物群也可能属中侏罗世早期的产物。

前人研究指出，当前孢粉组合与延安组孢粉组合的特征基本是一致的，均反映了中侏罗世时期的孢粉面貌，两者之间的差异，大致是反映了中侏罗世早、晚期的特征，故将直罗组的地质时代确定为中侏罗世晚期。鉴于该孢粉组合面貌，结合岩石地层特性，笔者将该套地层的地质时代暂定为中侏罗世早期，可与陕甘宁盆地延安组的上部与直罗组的下部对比(王双民等，1997)。

3 沉积环境分析

根据已知亲缘关系，研究区孢粉组合所产孢子大都属于蕨纲真蕨目，其次为石松纲石松目和卷柏目；花粉大都属于松柏纲松杉目，其次为苏铁纲苏铁目或银杏目。基于孢粉组合的组成，该段沉积时期在中侏罗世早期孢粉植物群以真蕨目和松杉目占优势，真蕨目的主要成员有桫椤科、蚌壳蕨科、紫萁科、燕尾蕨科、里白科、莎草蕨科等；松杉目成员主要为松科和罗汉松科。此外，石松纲石松科和卷柏科在该植物群中也有一定位置；苏铁类及银杏类植物也是植物群的重要成员。

1.南方拟桫椤孢Cyathidites australis；2、3.拟网叶蕨孢(未定种)Dictyophyllidites sp.；4.普通刺面三角孢Acanthotriletes midwayensis；5、14.卡氏拟苏铁粉Cycadopites carpentieri；6.奇异金毛狗孢Cibotiumspora paradoxa；7、8.疑问旋脊孢Duplexisporites problematicus；9.拟紫萁孢(未定种)Osmundacidites sp.；10.稀饰环孢(未定种)Kraeuselisporites sp.；11、15.威尔曼拟紫萁孢 Osmundacidites wellmanii；12.阿塞尔孢(未定种)Asseretospora sp.；13、19.年青拟苏铁粉 Cycadopites minimus；16.可变锥刺圆形孢Apiculatisporites variabilis；17.斑点圆形孢(未定种)Punctatisporites sp.；18.克拉梭粉(未定种)Classopollis sp.；20.辐射拟罗汉松粉Podocarpidites radialis；21.薄壁粉(未定种)Perinopollenites sp.；22.南方拟南美杉粉 Araucariacites australis；23.空原始松粉Protopinus vastus；24.相同云杉粉Piceaepollenites omoriciformus；25.有边四字粉Quadraeculina limbata图5 研究区孢粉化石图Fig.5 Pollen fossil map of the study area

化石名称D8533⁃1D8534⁃1粒数含量(%)粒数含量(%)Deltoidosporamajor大三角孢109117Dgradata渐变三角孢219Dsp三角孢(未定种)234Cyathiditesaustralis南方拟桫椤孢328234Cminor小拟桫椤孢438117Csp拟桫椤孢(未定种)219117Gleicheniiditesrousei优美拟里白孢109Gnilssonii尼尔森拟里白孢219117Gconflexas强凹拟里白孢109117Dictyophylliditesharrisii哈氏拟网叶蕨孢328117Dsp拟网叶蕨孢(未定种)109234Stereisporitesperforatus孔眼坚实孢109234Sregium勒佐坚实孢219117Sgranulatus粒面坚实孢10900Ssp坚实孢(未定种)219117Undulatisporitespflugii费鲁格波缝孢109Uconcavus凹边波缝孢109Usp波缝孢(未定种)109117Cibotiumsporaparadoxa奇异金毛狗孢109Todisporitesminor小托第蕨孢219117Punctatisporitessp斑点圆形孢(未定种)109117Granulatisporitesjurassicus侏罗粒面三角孢219Osmundaciditeswellmanii威尔曼拟紫萁孢109Osp拟紫萁孢(未定种)219Foveosporitessp穴面孢(未定种)109234Apiculatisporisovalis卵形锥刺圆形孢109117Asp锥刺圆形孢(未定种)109117Neoraistrickiatruncata棒柱新叉瘤孢219Converrucosisporitesvenitus维奈瘤面三角孢109117Lycopodiaciditesinfragranulatus内颗粒拟石松孢109Lsp拟石松孢(未定种)00234Duplexisporitesamplectiformis环绕旋脊孢219117Danagrammensis阿纳格拉姆旋脊孢219117Dproblematicus疑问旋脊孢109Asseretosporasp阿塞尔孢(未定种)117Lycopodiumsporitespaniculatoides圆锥石松孢109Densoisporitesvelatus膜缘拟套环孢109Klukisporitespseudoreticulatus假网克鲁克蕨孢219Kvariegatus变化克鲁克蕨孢109117蕨类植物孢子合计5551930517

续表2

化石名称D8533⁃1D8534⁃1粒数含量(%)粒数含量(%)Cerebropollenitescarlylensis卡里尔脑形粉109Callialasporitesdampieri敦朴冠翼粉109352Perinopollenitessp薄壁粉(未定种)234Protopinusvastus空原始松粉219117Psp原始松粉(未定种)109Protoconiferusflavus黄色原始松柏粉109Protoconiferussp原始松柏粉(未定种)219Vitreisporitesjurassicus侏罗开通粉219Vsp开通粉(未定种)109117Pinuspollenitesdivulgatus普通双束松粉219Ptricompositus三合双束松粉109117Psp双束松粉(未定种)109Pseudopiceavariabiliformis可变假云杉粉109Piceitesexpositus暴露拟云杉粉109Platens隐藏拟云杉粉219Psp拟云杉粉(未定种)219Pseudopinussp假松粉(未定种)219117Piceaepollenitesexilioides微细云杉粉109Pmesophyticus中植云杉粉109117Pomoriciformus相同云杉粉109Cedripitesminor小拟雪松粉109117Platysaccuslopsinensis罗布辛蝶囊粉234Podocarpiditesmultesimus多凹拟罗汉松粉10900Pmulticinus多合拟罗汉松粉117Psp拟罗汉松粉(未定种)109Quadraeculinalimbata有边四字粉109234Qminor小四字粉109Qsp四字粉(未定种)109117Bennettiteaepolleniteslucifer鲜明原本内苏铁粉219Cycadopitesnitidus整洁拟苏铁粉219117Ccarpentieri卡氏拟苏铁粉219117Ctypicus典型拟苏铁粉438234Cminimus年青拟苏铁粉438117Csp拟苏铁粉(未定种)328Classopollisannulatus环圈克拉梭粉109117Csp克拉梭粉(未定种)109469Araucariacitesaustralis南方拟南美杉粉117裸子植物花粉合计5148128483

现代真蕨目植物大都分布于热带和亚热带，其中蚌壳蕨科和桫椤科桫椤属为高大的树蕨，生长于热带和亚热带潮湿地区；里白科为具原始中柱的陆生植物，分布于世界热带，在中国产于热带和亚热带，生长于林下或溪边；紫萁科为陆生中型植物，分布于热带、亚热带和温带，生长于沼泽湿地或林下溪边酸性土壤；莎草蕨科为陆生直立小型植物，主要分布于南半球及赤道带，生长于热带酸性土壤上；燕尾蕨科分布于热带和亚热带，生长于林下石灰岩上(中国科学院北京植物研究所，1976)。石松目石松科现今分布于热带、亚热带和温带，生长于湿润气候下的酸性土壤上，常见于针叶林或针叶阔叶混交林下或灌木丛中；卷柏目卷柏科分布于热带、亚热带和温带，生长于林下湿地或溪边湿地(中国科学院北京植物研究所，1976)。松杉目松科植物大都为常绿乔木，稀为灌木，广布于北半球温带；罗汉松科为常绿乔木或灌木，现今分布于热带、亚热带和南温带，在中国产于长江以南和台湾；掌鳞杉科为季节性旱生植物，生长于高地斜坡。此外，苏铁纲的苏铁类植物也产于热带和亚热带(王伏雄等，1995)。

从孢粉植物群主要成员的现代分布看来，研究区中侏罗世早期气候温暖潮湿，属于暖温带或亚热带暖湿气候。产于温带的松科在植物群中占有显赫位置，说明当时气候不算炎热；耐旱的掌鳞杉科不发达，反映当时气候相当潮湿。

4 结论及地质意义

(1)在昆南地层小区前人原划侏罗系叶尔羌群中首次采集到了丰富的孢粉化石，填补了该区该套地层的古生物时代依据的空白。

(2)通过对该套地层中发现的孢粉化石的种属、含量及组合特征综合分析，认为其形成时代为中侏罗世早期，确定了该套地层的形成时代，结合其剖面和区域对比特征，将该地层厘定为侏罗系杨叶组。

(3)丰富的蕨类孢粉化石和大量的裸子植物花粉的发现表明，研究区中侏罗世早期气候具有温暖潮湿气候特征，属于暖温带或亚热带暖湿气候。

(4)结合区域地质背景与笔者研究成果，认为研究区内侏罗系杨叶组形成于中侏罗世早期，为一套浅湖-滨湖相沉积环境，且从下向上逐渐由滨湖相转为浅湖相环境。

鸣谢：本文在撰写过程中得到“新疆西昆仑1∶5万J44E021019等五幅区域地质调查”项目组全体人员以及陕西省地质调查中心高级工程师曾忠诚的大力支持和帮助，在此一并表示感谢！

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