抚顺盆地东露天煤矿早始新世孢粉组合特征及其古气候意义

韩箫屿，舒军武

1.吉林大学 地球科学学院，长春 130061; 2.现代古生物学和地层学国家重点实验室(南京地质古生物研究所)，南京 210008； 3.中国科学院 南京地质古生物研究所，南京 210008

0 引言

全球环境的变化对人类及其生存环境产生了重要的影响，这种变化的原因及影响程度近年来引起了广泛关注。通过对地质历史时期全球环境的研究，可为分析当前环境特征及推测未来的全球环境变化趋势类比提供重要信息。植物能敏感地反映气候和环境的变化，因此古植被重建对于研究植被与气候的关系、研究区环境以及古气候的定量重建等具有重要意义。保存在地层中的孢粉化石是研究古植被、古环境和古气候变化[1--3]的关键手段，受到广泛的应用。

始新世是新生代地球演化历史中重要的地质时期，全球气候在该时期发生明显的波动，特别是发生了古新世—始新世“极热事件”(Paleocene--Eocene thermal maximum, PETM)。PETM事件是发生在距今大约5 500～4 000万年前的一次大量温室气体被释放所导致的全球温度迅速升高的事件[4--5]，该事件对新生代大气圈、水圈和生物圈曾产生显著影响。虽然关于PETM事件的触发机制尚不明确，存在多种假说或争议[6--18]，但主流观点认为，此间全球性的大规模火山活动可能是造成这一问题的主要原因[6]。这一全球性事件所导致的环境和生态系统变化是确凿的，如海水缺氧[19--20]、底栖有孔虫灭绝[21]、奇偶蹄及灵长类动物出现[22]和陆生动物大范围迁徙等[23]，研究PETM事件及这一时期的古气候具有重要科学意义。本文研究的抚顺盆地早始新世孢粉植物群也正是在这一全球气候变暖事件大背景下产生的。

抚顺盆地发育了巨厚的暗色有机沉积岩，自下而上分为老虎台组、栗子沟组、古城子组、计军屯组、西露天组和耿家街组[24--28]，为环境气候研究提供了优越的材料和条件。该盆地含有丰富的植物大化石和孢粉化石，前人对该盆地的植物大化石和孢粉化石进行了大量研究。洪友崇等[26--27]对抚顺盆地古近纪植物大化石、孢粉化石进行了系统的研究，根据植被特点推论抚顺盆地老虎台组—栗子沟组(古新世)的气候温和、潮湿，主要生长以落叶林、阔叶林为主的森林植被，古城子组—耿家街组(始新世)的气温高于老虎台—栗子沟组，且比较干旱，主要生长以亚热带常绿林、落叶林为主的森林植被。宋之琛等[29]对抚顺盆地老虎台组(古新世)孢粉进行了研究，发现老虎台组主要由桦木科(Betulaceae)、杨梅科(Myricaceae)、胡桃科(Juglandaceae)、杨柳科(Salicaceae)、无患子科(Sapindaceae)或桃金娘科(Myrtaceae)、金缕梅科(Hamamelidaceae)等被子植物和罗汉松科(Podocarpaceae)及松科(Pinaceae)等组成，根据孢粉组合推论抚顺盆地古新世时为暖温带(或北亚热带)型气候。孙湘君等[26]对抚顺盆地古近纪孢粉进行了系统的研究，根据孢粉组合推论老虎台组—栗子沟组(古新世)时的气候是温暖湿润的，古城子组(始新世早期)时处于亚热带，气候温暖、较干旱，较古新世气温高，计军屯组—西露天组(始新世中晚期)时处于亚热带，气候温热、较湿润，较始新世早期气温高，湿度大，晚期气温下降，湿度增加。陈秉麟、曲淑琴[24,28]对抚顺盆地耿家街组(始新世中晚期)孢粉进行了研究，根据植被特点推论当时为亚热带--暖温带气候，主要生长常绿阔叶林和落叶阔叶林为主的森林植被。洪友崇等[26]和Quan et al.[30]于计军屯组发现中国似萨布榈(Sabaliteschinensis)和抚顺苏铁(Cycasfushunensissp.)等化石，说明当时的抚顺气候非常炎热[31--32]。史冀忠等[33]、Wang et al.[34]、Quan et al.[35]基于前人的植物大化石和孢粉资料利用共存分析法对抚顺盆地古近纪古气候进行定量重建，推测当时为亚热带季风气候。虽然前人对抚顺盆地孢粉化石进行了系统的研究，但对抚顺盆地各组孢粉样品的采集并鉴定分析数量较少，尤其缺乏对抚顺盆地古城子组孢粉样品的详细研究。洪友崇等[27]于20世纪70年代在抚顺盆地西露天煤矿采集了5块孢粉样品并对其中两块进行了鉴定分析，后期孙湘君等[26]在西露天煤矿采集了4块孢粉样品并对其鉴定分析，因此古城子组孢粉研究的分辨率较低，研究程度薄弱。本次研究在抚顺盆地东露天煤矿采集43块孢粉样品，试图提高样品分辨率，充分地揭示抚顺盆地古城子组植被特征及其反映的古气候。

1 地质背景

抚顺盆地形成于古近系裂陷旋回期，在构造上位于中国郯庐断裂带东支敦—密断裂带。近东西走向，长约18 km，宽约3 km，地层由南向北倾斜，倾角约为30°。盆地基底为下白垩统龙凤坎组杂色砂砾岩，上部为古近系含煤和含油页岩岩系。古近系地层由下至上层序清晰，其中，古城子组由一套巨厚煤层组成，煤层中夹薄层碳质页岩、页岩、细砂岩、凝灰质砂页岩及烛煤，为抚顺盆地主煤层，煤层厚度为10～140 m，煤层地层中见有不少琥珀。其上覆计军屯组油页岩，下盖栗子沟组凝灰岩(图1)。洪友崇等[26]基于古生物资料和地质因素的综合整理工作将古城子组地质年代定为早始新世，之后赵传本等[36]、Chen et al.[37]依据古地磁测年法和Ar--Ar测年法进一步将古城子组地质年代确定为55～52 Ma(早始新世)。

图1 抚顺盆地地质图及取样位置 Fig.1 Geological map and sampling location of Fushun Basin

2 实验材料和方法

2.1 样品采集与处理

本次研究样品采于抚顺盆地东露天煤矿(123°55′25″～123°59′14″E，41°50′42″～41°51′07″N)。共采集样品43件，采样点起始坐标为：123°58′27.04″E，41°50′42.31″N，采样间距为0.6～2.4 m不等，采样位置如图2、3所示，岩性主要为煤和碳质泥岩。

A：上部为计军屯组油页岩，下部煤层为古城子组顶部(箭头所示为采样拼接层位)；B：古城子组泥岩。图2 抚顺东露天煤矿古城子组局部取样局部剖面Fig.2 Part of an outcrop showing sampled Guchengzi Formation in Donglutian Coal--Mine of Fushun Basin

图3 抚顺东露天煤矿古城子组剖面岩性及孢粉样品的采集位置Fig.3 Lithology of section and sampling layers of studied section of Guchengzi Formation in Fushun Donglutian Coal--Mine

孢粉实验在中国科学院南京地质古生物研究所进行。首先称量约5 g干燥样品，充分碎样后，加入舒氏混合液(由氯酸钾与硝酸配制而成)进行氧化处理，去除腐植酸；将样品水洗至中性后，加入浓度为1%的碳酸钠溶液并加热至沸腾(约1 h)；水洗至中性后，用孔径为10 μm的筛布富集样品中的孢粉，最后甘油制片在光学镜下进行鉴定。

孢粉在Zessi Axio Scope A1光学显微镜下放大400倍观察鉴定，镜下鉴定主要依据宋之琛等[38]，洪友崇等[26]等参考文献[29, 39--43]，并应用Tilia专业软件绘制出本研究区的孢粉百分含量图。

2.2 共存分析法

共存分析法是一种定量重建古气候的方法。该方法以现存最近亲缘关系类群方法原理为基础，假设化石植物类群生存的气候条件与其现存最近亲缘类群相同或相近，通过对其现存最近亲缘类群生存区域的各气候参数区间进行叠加得到共存区间，标作为化石植物类群的古气候参数[44--45]，得到广泛应用。

笔者将该方法应用于古城子组孢粉植物群，定量恢复早始新世抚顺盆地的古气候。首先依据宋之琛等[38]获得古城子组孢粉类型的现存最近亲缘关系类群(表1)，然后根据《中国植物志》、《中国植被》等资料[46--48]确定孢粉植物群中的现存植物类群在中国的地理分布范围，获取在每个类群的分布范围内的气象台(站)1971—2000年这30年的各气象数据观测值[49]，确定每个类群生活所需要的7个气候参数(年均温(MAT)、最热月均温(WMT)、最冷月均温(CMT)、气温年较差(DT)、年均降水量(MAP)、平均最大月降水量(MMaP)、平均最小月降水量(MMiP))的数值区间，叠加植物类群的气候参数的数值区间，获得古气候参数的定量区间。

表1 抚顺盆地古城子组孢粉植物群及其现存最近亲缘关系

3 孢粉组合特征及地质时代讨论

3.1 孢粉组合特征

本文采集共43个孢粉样品，经实验室处理均得到了丰富且保存完好的孢粉化石，共鉴定出孢粉71属159种(图4、5)。古城子组孢粉由蕨类植物、裸子植物和被子植物组成，根据孢粉组合主要科属变化特征，将古城子组自下而上划分为3个孢粉组合带(图6)。

a. Polypodiaceaesporites gracilis (Wilson et Webster) Ke et Shi, 1978.玻片号：820--5；b. Deltoidospora microlepioidites (Krutzsch) Wang, 1981.玻片号：5580--1；c. Cycadopites scabratus Stanley, 1965.玻片号：7100--1；d. Taxodiaceaepollenites bockwitzensis (Krutzsch) Sung et Zheng, 1978.玻片号：7200--1；e-f. Taxodiaceaepollenites hiatus (Potonie) Kremp, 1949.玻片号：600--1、7100--1；g. Inaperturopollenites dubius (Pot. Et Ven) Thomson et Pflug, 1953.玻片号：7200--1；h. Inaperturopollenites parvus Takahashi, 1963.玻片号：7200--1；i. Quercoidites henrici (Pot.) Pot., Thoms, et Their., 1950.玻片号：7200--1；j. Quercoidites microhenrici (Pot.) Potonie, 1950.玻片号：3020--1；k-l. Quercoidites minutus (Zakl.) Ke et Shi, 1978.玻片号：2365--1、7100--1；m. Cupuliferoipollenites pusillus (Pot.) Potonie, 1951.玻片号：7100--1；n. Cupuliferoipollenites fusus (Pot.) Potonie, 1960.玻片号：7200--1；o. Cyrillaceaepollenites megaexactus (Pot.) Potonie, 1960.玻片号：3020--1；p. Rutaceoipollis ovatus Sung et Tsao,1973 ex 1980.玻片号：1790--1；q. Tiliaepollenites microreticulatus (Mai) Ke et Shi, 1978.玻片号：7200--1；r. Cornaceoipollenites minor Song sp. nov.玻片号：4940--1；s-t. Pistillipollenites macgregorii Rouse, 1962.玻片号：1020--1、1020--1；u. Nyssapollenites analepticus (Pot.) Potonie, 1951.玻片号：3220--1；v. Sapindaceidites asper Wang ex Sun et Zhang, 1979.玻片号：2620--1；w. Potamogetonacidites natanoides Zheng sp. nov.玻片号：1020--1；x. Momipites coryloides Wodehouse, 1933.玻片号：7200--1；y. Ostryoipollenites rhenanus (Thoms.) Potonie, 1951.玻片号：7200--1。(比例尺均为10 μm)图4 抚顺东露天煤矿古城子组孢粉化石Fig.4 Pallen and spores from Guchengzi Formation in Fushun Donglutian Coal--Mine

a. Carpinipites subtriangulus (Stanley) Guan, 1989.玻片号：7200--1；b-c. Caryapollenites triangulus (Pflug) Krutzsch, 1961.玻片号：7200--1、7200--1；d. Alnipollenites metaplasmus (Potonie) Potonie, 1960.玻片号：7200--1；e. Alnipollenites verus (Potonie) Potonie, 1960.玻片号：1180--1；f. Paraalnipollenites confuses (Zakl.) Hills et Wallance, 1969.玻片号：7200--1；g-h. Juglanspollenites verus Raatz, 1939.玻片号：7200--1、7200--1；i. Ulmipollenites triangulates M. R. Sun, 1989.玻片号：445--1；j. Ulmipollenites undulosus Wolff, 1934.玻片号：7200--1；k. Ulmoideipites tricostatus Anderson, 1960.玻片号：7200--1；l. Ulmoideipites krempii Anderson, 1960.玻片号：7200--1；m. Celtispollenites minor Ke et Shi, 1978.玻片号：7200--1；n. Liquidambarpollenites orientaliformis Nagy, 1969.玻片号：600--3；o. Aquilapollenites spinulosus Funkhouser, 1961.玻片号：110--1；p. Retitricolpites cf. matauraensis (Couper) Sung et Zheng, 1978.玻片号：3820--2；q. Ephedripites (Distachyapites) eocenipites (Wodehouse) Krutzsch, 1961.玻片号：2620--1；r. Cicatricosisporites dorogensis Potonie et Gelletich, 1933.玻片号：1990--1；s. Osmundacidites crassiprimarius (Krutzsch) Ke et Shi, 1978.玻片号：7200--1；t. Abietineaepollenites microalatus (Potonie) Delcourt et Sprumont, 1955.玻片号：600--3；u. Pinuspollenites minutus (Zakl.) Sung et Zheng, 1978.玻片号：6740--1；v. Cedripites diversus Ke et Shi, 1978.玻片号：2620--1；w-x. Podocarpidites? Piceiformis Ke et Shi, 1978.玻片号：1990--1、3635--1。(比例尺均为10 μm)图5 抚顺东露天煤矿古城子组孢粉化石Fig.5 Pollen and pores from Guchengzi Formation in Fushun Donglutian Coal--Mine

(1) Ⅰ带：Taxodiaceaepollenites--Inaperturopollenites--Momipites--Caryapollenites--Polypodiaceaesporites孢粉组合(48.0～73.0 m)

本段孢粉组合特征：

①组合中，裸子植物花粉占优势(30.5%～75.7%，平均含量为56.6%)，被子植物花粉次之(14.7%～61%，平均含量为36.4%)，蕨类植物孢子含量最低(1%～17.5%，平均含量为7%)。

②被子植物花粉以木本植物为主，其中莫米粉属(Momipites，1%～15.4%，平均含量为7.3%)、山核桃粉属(Caryapollenites，1.6%～9.9%，平均含量为7.1%)含量略高，小刺鹰粉(Aquilapollenitesspinulosus)次之(0～29.7%，平均含量为5.5%)，桤木粉属(Alnipollenites)、栎粉属(Quercoidites)、榆粉属(Ulmipollenites)、拟桦粉属(Betulaceoipollenites)、胡桃粉属(Juglanspollenites)、栗粉属(Cupuliferoipollenites)、柳粉属(Salixipollenites)和枫香粉属(Liquidambarpollenites)普遍出现，但含量略低。偶尔可见西里拉粉属(Cyrillaceaepollenites)、山毛榉粉属(Faguspollenites)、苗榆粉属(Ostryoipollenites)、异常桤木粉属(Paraalnipollenites)、肋桦粉属(Betulaepollenites)、枥粉属(Carpinipites)、枫杨粉属(Pterocaryapollenites)、黄杞粉属(Engelhardtioipollenites)、朴粉属(Celtispollenites)、杨梅粉属(Myricipites)、椴粉属(Tiliaepollenites)、梣粉属(Fraxinoipollenites)、山茱萸粉属(Cornaceoipollenites)、紫树粉属(Nyssapollenites)、无患子粉属(Sapindaceidites)、库盘尼粉属(Cupanieidites)、郝里粉属(Horniella)、扇巴棕榈粉属(Sabalpollenites)、扁三沟粉属(Tricolpites)、麦氏杵纹粉(Pistillipollenitesmacgregorii)、孢形粉属(Sporopollis)、三沟粉属(Tricolpopollenites)、 网面三沟粉属(Retitricolpites)和禾束三孔沟粉(Tricolporopolleniteshoshyamaensis)。草本植物中以眼子菜粉属(Potamogetonacidites)为主(0～1.5%，平均含量为0.6%)，零星可见毛茛粉属(Ranunculacidites)。

③裸子植物花粉主要以杉粉属(Taxodiaceaepollenites)(13.5%～54.5%，平均含量为30.8%)与无口器粉属(Inaperturopollenites)(12%～42.6%，平均含量为24.4%)为主，单、双束松粉属(Abietineaepollenites、Pinuspollenites)花粉含量较少(0～7%，平均含量为1%)，零星出现双穗麻黄粉亚属(Ephedripitessubgenus)、苏铁粉属(Cycadopites)、单槽粉属(Monosulcites)、油杉粉属(Keteleeriaepollenites)、雪松粉属(Cedripites)和罗汉松粉属(Podocarpidites)。

④蕨类植物孢子中以水龙骨单缝孢属(Polypodiaceaesporites)为主(0～22.2%，平均含量为5.7%)，紫萁孢属(Osmundacidites)普遍出现，但含量较低，零星可见三角孢属(Deltoidospora)、桫椤孢属(Cyathidites)、海金沙孢属(Lygodiumsporites)和石松孢属(Lycopodiumsporites)。

(2)Ⅱ带：Taxodiaceaepollenites--Inaperturopollenites--Ulmipollenites--Polypodiaceaesporites--Caryapollenites--Quercoidites孢粉组合(23.0～48.0 m)

本段孢粉组合特征：

本组合比第一组合被子植物含量高。相较于第一组合，本组合被子植物中的莫米粉属、山核桃粉属和小刺鹰粉等含量下降，而榆粉属、栎粉属含量明显增加，蕨类植物孢子中仍以水龙骨单缝孢为主，但个别样品含量可达48.5%。

①组合中，裸子植物(13.6%～67.7%，平均含量为48.5%)与被子植物花粉(22.1%～60.6%，平均含量为40.2%)含量相当，蕨类植物孢子含量最低(0.6%～52.3%，平均含量为11.3%)。

②被子植物花粉中以木本植物为主，其中榆粉属含量最高(2.6%～15.5%，平均含量为8.3%)，山核桃粉属(1.3%～14.8%，平均含量为5.6%)和栎粉属(以亨氏栎Q.henrici和小亨氏栎Q.microhenrici为主，0.3%～15.3%，平均含量为5.3%)次之。小刺鹰粉、莫米粉属、栗粉属、桤木粉属、胡桃粉属、椴粉属、异常桤木粉属、拟桦粉属、肋桦粉属、朴粉属、枫香粉属和柳粉属较常见，但含量较低。零星可见西里拉粉属、苗榆粉属、枥粉属、枫杨粉属、脊榆粉属(Ulmoideipites)、榉粉属(Zelkovaepollenites)、杨梅粉属、漆树粉属(Rhoipites)、山茱萸粉属、紫树粉属、无患子粉属、库盘尼粉属、扇巴棕榈粉属、麦氏杵纹粉、三沟粉属、禾束三孔沟粉和穴面三孔沟粉属(Foveotricolporites)。草本植物中眼子菜粉属较常见(0～1.1%，平均含量为0.5%)，偶尔可见禾本粉属(Graminidites)。

③裸子植物花粉主要以杉粉属(10%～41.9%，平均含量为28.6%)与无口器粉属(3.6%～34.8%，平均含量为17.4%)为主，松科(Pinuceae)花粉(0～3.9%，平均含量为1.7%)与双穗麻黄亚粉亚属含量较少(0～1.9%，平均含量为0.6%)，苏铁粉属、银杏粉属(Ginkgoretectina)、单槽粉属、雏囊粉属(Parcisporites)和罗汉松粉属稀少出现。

④蕨类植物孢子中水龙骨单缝孢属含量较高(0～48.5%，平均含量为8.1%)，紫萁孢属次之(0.3%～10%，平均含量为2.6%)，三角孢属、无突肋纹孢属(Cicatricosisporites)偶尔出现，含量较低。

(3)Ⅲ带：Taxodiaceaepollenites--Inaperturopollenites--Polypodiaceaesporites--Osmundacidites--Ulmipollenites--Pinuspollenites--Abietineaepollenites孢粉组合(0.0～23.0 m)

本段孢粉组合特征：

相较于前两个孢粉组合，本组合被子植物含量最低，裸子植物中单、双束松粉属含量上升，蕨类植物孢子中紫萁孢属含量明显增加，个别样品含量可达45.7%。

①组合中裸子植物占优势(21.7%～81.8%，平均含量为52.6%)，被子植物花粉次之(13.4%～47.7%，平均含量为27.5%)，蕨类植物孢子含量最低(2%～60.4%，平均含量为19.9%)。

②被子植物花粉中以木本植物为主，其中榆属花粉含量较高(4.2%～19%，平均含量为8.4%)，山核桃属花粉含量次之(1.5%～9.1%，平均含量为3.7%)。栎粉属、栗粉属、莫米粉属、桤木粉属、胡桃粉属、脊榆粉属和枫香粉属较常见，但含量较低。偶尔可见木兰粉属(Magnolipollis)、西里拉粉属、苗榆粉属、异常桤木粉属、拟桦粉属、肋桦粉属、枥粉属、朴粉属、椴粉属、芸香粉属(Rutaceoipollis)、柳粉属、紫树粉属、无患子粉属、胡颓子粉属(Elaeangnacites)、库盘尼粉属、槟榔粉属(Arecipites)、扇巴棕榈粉属、单沟粉属(Monocolpopollenites)、杜鹃粉属(Ericipites)、露兜树粉属(Pandaniidites)、小刺鹰粉、麦氏杵纹粉、三沟粉属、网面三沟粉属和三孔沟粉属。草本植物中眼子菜粉属含量较高(0～3.6%，平均含量为1.6%)，零星出现毛茛粉属、黑三棱粉属(Sparganiaceaepollenites)。

③裸子植物花粉中杉粉属(11.2%～56.9%，平均含量为26.7%)与无口器粉属(4.7%～30.1%，平均含量为20.1%)占显著位置。以单、双束松粉属为主的松科花粉亦有一定含量(0.3%～18.2%，平均含量为4.9%)，零星可见拟落叶松粉属(Laricoidites)、油杉粉属和雪松粉属。双穗麻黄粉属含量较少，偶尔可见苏铁粉属、银杏粉属、单槽粉属和南洋杉粉属(Araucariacites)。

④蕨类植物孢子中水龙骨单缝孢属(0.6%～24.6%，平均含量为9.6%)与紫萁孢属含量较高(0.6%～45.7%，平均含量为9.5%)，三角孢属、无突肋纹孢属和海金沙孢属稀少出现。

3.2 地质时代及地层对比

3.2.1 特征分子及其时代意义

古城子组中出现具有地层意义的小刺鹰粉、麦氏杵纹粉和禾束三孔沟粉，为进一步论证古城子组的地质时代提供了孢粉学证据。

鹰粉属最早发现于加拿大和西伯利亚晚白垩世，繁盛于北半球环太平洋晚白垩世中、晚期，多数类型于晚白垩世晚期消失[50]，在古近纪时期，仅有少数类型继续生存。在中国，鹰粉属仅出现在东部及东北地区晚白垩世—古近纪的地层中。中国古近纪鹰粉属主要发现于河南西部潭头组、山东孔店组二段和江苏戴南组等，时代多为始新世早、中期。

麦氏杵纹粉最早发现于加拿大不列颠哥伦比亚省西部中始新世布拉德组[26, 51](Burrard Formation)，后期于北美得克萨斯州和阿拉斯加的古新世、落基山和墨西哥湾的晚古新世—早始新世、北美田纳西州和法国巴黎盆地早始新世、苏联叶尼塞地区中晚始新世等均有发现，广泛分布于古新世—始新世早、中期地层中。在中国，麦氏杵纹粉出现于嘉荫盆地古新世乌云组、依兰煤田早始新世达连河组及抚顺盆地晚古新世—早始新世等地层中。根据中国东北地区及苏联东西伯利亚所发现的麦氏杵纹粉[51]，标志着最繁盛时期为早始新世。

禾束三孔沟粉最早发现于日本九州西部早始新世，在中国依兰煤田早始新世达连河组也有发现。

本文研究的孢粉组合中均含有上述早始新世最为繁盛的特征分子，进一步推断本文研究的地层段地质时代为早始新世。

3.2.2 与东北华北区同时期地层孢粉组合及古气候对比

根据中国始新世孢粉植物群分区图[38, 52--53]，抚顺盆地古近纪属于东北华北暖温带至亚热带湿生孢粉植物区，与其处于同一孢粉植物区的还包括黑龙江、吉林、山东大部分地区、山西、河北及河南东部等地。现将古城子组孢粉组合与其他部分地区同时期孢粉组合进行对比。

(1)与依兰早始新世达连河组下部含煤段孢粉组合对比

本孢粉组合与依兰早始新世达连河组下部含煤段孢粉组合[51]有一定区别：①本孢粉组合以裸子植物占绝对优势，而后者以被子植物占绝对优势；②达连河组含煤段的被子植物花粉中栎粉属、麦氏杵纹粉及栗粉属含量较高，三孔沟粉属含量也高于古城子组，而莫米粉属含量较低，并缺乏鹰粉属、紫树粉属、山茱萸粉属和朴粉属等花粉；③达连河组含煤段的裸子植物花粉中虽以杉科花粉为主，但其含量明显低于古城子组，雪松花粉含量较高，而其他松科花粉含量很少；④达连河组含煤段的蕨类植物孢子中虽以水龙骨单缝孢属为主，但含量较低。相同是：①栎粉属中皆以亨氏栎粉和小亨氏栎粉为主；②皆含有少量异常桤木粉属、禾束三孔沟粉等重要属种。

(2)与桦甸盆地始新世桦甸组上部含煤段孢粉组合对比

本孢粉组合与桦甸盆地始新世桦甸组上部含煤段孢粉组合[54]有一定区别：①桦甸组含煤段的被子植物中桤木粉属、枫香粉属和椴粉属含量略高；②桦甸组含煤段的裸子植物中以单、双束松粉属及罗汉松粉属为主，杉科花粉含量远低于古城子组；③桦甸组含煤段的蕨类植物孢粉类型明显多于古城子组的孢粉类型，后者缺乏棘刺孢属(Echinatisporis)、具唇孢属(Toroisporis)、莱蕨孢属(Leptolepidites)、凤尾蕨孢属(Pterisisporites)和褶缝孢属(Obtusisporis)等。相同是：①两孢粉组合皆以裸子植物占优势，被子植物次之；②两孢粉组合的被子植物中皆以栎粉属、榆粉属占优势；③两孢粉组合中亚热带类群丰富且占相当大的比例。

(3)与吉林珲春组中晚始新世下段孢粉组合对比

本孢粉组合与吉林始新世珲春组中晚始新世下段孢粉组合[55--56]有一定区别：①本孢粉组合以裸子植物占绝对优势，而后者以被子植物占绝对优势；②吉林始新世珲春组下段的被子植物中栎粉属和桤木粉属含量明显高于古城子组。相同是：①两孢粉组合的被子植物花粉中榆粉属和山核桃粉属含量均较高；②裸子植物花粉中皆以杉科花粉占显著位置，且松科花粉也有一定含量；③蕨类植物孢子中皆以水龙骨单缝孢为主，紫萁孢属次之。

(4)与吉林万昌地区早始新世孢粉组合对比

本孢粉组合与吉林万昌地区早始新世孢粉组合[57]区别较大：①本孢粉组合以裸子植物占绝对优势，而后者以被子植物占绝对优势；②吉林万昌地区早始新世的被子植物花粉中三沟粉属占绝对优势，椴粉属含量较高，山核桃粉属含量非常低；③吉林万昌地区早始新世的裸子植物花粉中以双束松粉属为主，杉科花粉含量较低；④吉林万昌地区早始新世的蕨类植物孢子的含量非常低；⑤吉林万昌地区早始新世中热带、亚热带成分含量较低。相同是两孢粉组合的蕨类植物孢子中皆以水龙骨单缝孢为主。

(5)与山东始新世五图组含煤岩系孢粉组合对比

本孢粉组合与山东始新世五图组含煤岩系孢粉组合[58--59]有一定区别：①本孢粉组合以裸子植物占绝对优势，而后者以被子植物占绝对优势；②山东始新世五图组含煤岩系的裸子植物花粉中以麻黄粉属和松科花粉为主，杉科花粉含量较低；③山东始新世五图组含煤岩系部分样品中三角孢属含量很高。相同是两孢粉组合的被子植物中榆粉属和栎粉属含量较高。

(6)与渤海沿岸地区始新世孔店组二段的孢粉组合对比

本孢粉组合与渤海沿岸地区孔店组二段的孢粉组合[40]非常相似：①两者皆以裸子植物占优势，被子植物含量次之，蕨类植物孢子含量最低；②被子植物中皆以榆粉属、山核桃粉属、莫米粉属和栎粉属占优势；③在裸子植物中皆以杉粉属占显著位置，松科花粉含量次之；④蕨类植物孢子中皆以水龙骨单缝孢为主，且含量很不稳定，在一些样品中较多，在另外一些样品中很少或缺乏；⑤皆出现鹰粉属；⑥依据孢粉组合，两者皆为亚热带温暖湿润气候。区别是：①本孢粉组合类型多于孔店组二段，后者缺乏栗粉属、椴粉属和紫树粉属等属的孢粉；②本孢粉组合中仅出现小刺鹰粉，孔店组二段出现小刺鹰粉和肥胖鹰粉。

4 古植被与古气候分析

4.1 古植被与古气候定性分析

本次研究的孢粉组合反映了盆地低地分布有常绿和阔叶落叶混交林为主的森林植被。热带、亚热带的成分占56.3%～91.8%，温带成分占3.7%～34.9%。盆地内发育有湖沼，在沼泽周围发育着茂盛的喜温湿的杉科、桤木属和柳属等植物；在沼泽中生长眼子菜属、黑三棱属等水生草本植物；在平原上生长着栎、山核桃、枫香和紫树等亚热带乔木；在山坡及山地分布有榆科(以榆属为主)、桦木科等落叶乔灌木及罗汉松、雪松及松等常绿针叶林。此外，还有少量苏铁、银杏、木兰、棕榈、芸香、漆树和桃金娘等亚热带、热带性质树种散布在林间或沟谷。在林下及沼泽周围还生长着水龙骨科及紫萁属为主的蕨类植物，其中还包括有桫椤、海金沙和石松等属。从孢粉组合所反映的植被成分看，抚顺盆地早始新世处于温暖湿润的亚热带,甚至可达热带北缘气候。

孙湘君等[26]所研究的孢粉组合中亚热带成分约占60%，温带成分约占40%，以被子植物占绝对优势，裸子植物和蕨类植物孢子所占比例较低。被子植物中栎粉属、桤木粉属和莫米粉属含量较高，山核桃粉属、榆粉属含量较低；裸子植物中杉科花粉含量很低；蕨类植物孢子水龙骨单缝孢属和紫萁孢属含量较低。孙湘君等[26]根据孢粉组合推断抚顺盆地早始新世处于温暖较干旱的亚热带气候。这与本次研究结果有所差异，笔者分析这与采样地点地理位置及分析样品数量有关。

4.2 古气候定量重建

1.Ephedra; 2.Cycadaceae; 3.Ginkgoaceae; 4.Araucariaceae; 5.Taxodiaceae; 6.Podocarpaceae; 7.Pinus; 8.Keteleeria; 9.Cedrus; 10.Larix; 11.Magnoliaceae; 12.Quercus; 13.Castanea; 14.Fagus; 15.Juglandaceae; 16.Ostrya; 17.Alnus; 18.Betulaceae; 19.Carpinus; 20.Carya; 21.Juglans; 22.Pterocarya; 23.Engelhardtia; 24.Ulmus; 25.Planera; 26.Celtis; 27.Zelkova; 28.Myrica; 29.Liquidambar; 30.Tiliaceae; 31.Rutaceae; 32.Rhus; 33.Oleaceae; 34.Salix; 35.Cornaceae; 36.Nyssaceae; 37.Sapindaceae; 38.Elaeagnaceae; 39.Sapindaceae; 40.Rubiaceae; 41.Palmae; 42.Ericaceae; 43.Hamamelidaceae; 44.Ranunculaceae; 45.Gramineae; 46.Pandanus; 47.Potamogeton; 48.Sparganium; 49.Cyatheaceae; 50.Osmundaceae; 51.Polypodiaceae; 52.Lygodiaceae; 53.Lycopodiaceae。图7 东露天煤矿古城子组孢粉植物群共存区间(Ⅰ)Fig.7 Coexistence intervals for palynoflora of Guchengzi Formation in Donglutian Coal-Mine(Ⅰ)

1.Ephedra; 2.Cycadaceae; 3.Ginkgoaceae; 4.Araucariaceae; 5.Taxodiaceae; 6.Podocarpaceae; 7.Pinus; 8.Keteleeria; 9.Cedrus; 10.Larix; 11.Magnoliaceae; 12.Quercus; 13.Castanea; 14.Fagus; 15.Juglandaceae; 16.Ostrya; 17.Alnus; 18.Betulaceae; 19.Carpinus; 20.Carya; 21.Juglans; 22.Pterocarya; 23.Engelhardtia; 24.Ulmus; 25.Planera; 26.Celtis; 27.Zelkova; 28.Myrica; 29.Liquidambar; 30.Tiliaceae; 31.Rutaceae; 32.Rhus; 33.Oleaceae; 34.Salix; 35.Cornaceae; 36.Nyssaceae; 37.Sapindaceae; 38.Elaeagnaceae; 39.Sapindaceae; 40.Rubiaceae; 41.Palmae; 42.Ericaceae; 43.Hamamelidaceae; 44.Ranunculaceae; 45.Gramineae; 46.Pandanus; 47.Potamogeton; 48.Sparganium; 49.Cyatheaceae; 50.Osmundaceae; 51.Polypodiaceae; 52.Lygodiaceae; 53.Lycopodiaceae。图8 东露天煤矿古城子组孢粉植物群共存区间(Ⅱ)Fig.8 Coexistence intervals for palynoflora of Guchengzi Formation in Donglutian Coal-Mine(Ⅱ)

本文采用共存分析法定量恢复抚顺盆地早始新世古城子组古气候。最终结果为：年均温14.9℃～ 15.8℃(平均值为15.35℃)，最热月均温25.6℃～27.5℃(平均值为26.55℃)，最冷月均温7.8℃～11.4℃(平均值为9.6℃)，气温年较差15℃～23.9℃(平均值为19.45℃)，年均降水量1 011.3～1 163 mm(平均值为1 087.15 mm)，平均最大月降水量179.4～201.3 mm(平均值为190.35 mm)，平均最小月降水量11.3～21.5 mm(平均值为16.4 mm)(图7、8)。根据气候类型划分原则，抚顺盆地早始新世为亚热带季风气候。

同时，史冀忠等[33]、Wang et al.[34]、Quan et al.[35]利用洪友崇、孙湘君等人的植物大化石和孢粉化石资料应用共存分析法对抚顺盆地古近纪气候进行了定量重建(表2)。通过与本文的结果进行比较发现，前人与本文所得各项参数区间相近，且推测结果相同，均认为抚顺盆地早始新世为亚热带，甚至热带北缘季风气候。

共存分析结果与现今抚顺气候[60--62]相比(表2)，始新世早期年均温较现在(6℃)高9.35℃，最热月均温较现在(23℃)高3.55℃，最冷月均温较现在(-14.7℃)高24.3℃，年均降水量较现在(783.05 mm)多约304.1 mm。早始新世属于亚热带季风气候，现今为温带季风气候。

5 结论

(1)抚顺盆地始新世早期古城子组共鉴定出孢粉71属159种，孢粉植物群较为独特，表现为以裸子植物花粉中杉粉属和无口器粉属占绝对优势，可能为重要的成煤植物。被子植物中莫米粉属、山核桃粉属、榆粉属和栎粉属含量较高，蕨类植物中水龙骨单缝孢属及紫萁孢属含量较高。孢粉组合中热带--亚热带类群丰富且孢粉含量较高。

(2)根据孢粉组合推断古城子组植物群面貌为低地发育常绿和阔叶落叶混交林为主的森林植被，指示了抚顺盆地早始新世气候为温暖湿润的亚热带气候。

(3)通过共存分析法获得的抚顺盆地始新世早期气候参数：年均温14.9℃ ～ 15.8℃，最热月均温25.6℃～ 27.5℃，最冷月均温7.8℃～ 11.4℃，气温年较差15℃～ 23.9℃，年均降水量1 011.3 ～ 1 163 mm，平均最大月降水量179.4 ～ 201.3 mm，平均最小月降水量11.3 ～ 21.5 mm。

(4)共存分析法结果与现今抚顺气候相比，始新世早期气温较现在高9.35℃，最热月均温较现在高3.55℃，最冷月均温较现在高24.3℃，年均降水量较现在多约304.1 mm。根据孢粉植物群特征及古气候参数综合分析，抚顺盆地早始新世属于亚热带季风气候，而现今为温带季风气候。

(5)古城子组与依兰早始新世达连河组下部含煤段、桦甸盆地始新世桦甸组上部含煤段、吉林始新世珲春组中晚始新世下段、吉林万昌地区早始新世和山东始新世五图组含煤岩系孢粉组合有一定区别，可能与东露天局部沼泽湿地环境有关，与渤海沿岸地区孔店组二段孢粉组合高度相似。

表2 本文与前人对古城子组植物群定量重建古气候结果及研究区现代气候值的对比(括号内为平均值)

Table2ComparisonbetweenpublishedresultsandmodernclimatedataaswellasquantitativelyreconstructedpaleoclimaticparametersbasedonpollenfloraofGuchengziFormation(averaged estimateindicated in parentheses)

气候参数辽宁抚顺盆地本文史冀忠等王青等全成等现今年均温(MAT)/℃14.9～15.8(15.35)14.0～19.8(17.05)14.8～21.0—5.2～6.8(6)最热月均温(WMT)/℃25.6～27.5(26.55)24.1～27.7(25.9)19.4～24.7—22.4～23.6(23)最冷月均温(CMT)/℃7.8～11.4(9.6)2.5～10.9(6.7)9.1～13.9—-15.7～-13.7(-14.7)气温年较差(DT)/℃15.0～23.9(19.45)17.7～22.7(20.2)14.2～23.5——年均降水量(MAP)/mm1 011.3～1 163.0(1 087.15)803.6～1 113.3(958.45)654.0～1 540.2897～1 3551 035～1 362373～1 206772.8～793.3(783.05)平均最大月降水量(MMaP)/mm179.4～201.3(190.35)179.4～268.1(223.75)175.0～309.0——平均最小月降水量(MMiP)/mm11.3～21.5(16.4)10.2～12.7(11.45)7.9～27.0——气候类型亚热带季风气候亚热带季风气候亚热带季风气候季风气候温带季风气候

致谢衷心感谢吉林大学古生物学与地层学研究中心张淑芹老师在论文撰写中给予的宝贵建议，感谢中国科学院南京地质古生物研究所冯立梅实验师在孢粉样品处理过程中提供的大力协助。