北羌塘盆地胜利河中-晚侏罗世孢粉组合指示的古植被和古气候特征及其油气意义

白培荣，熊兴国，贺永忠，吴 滔，易成兴，朱 勋

(贵州省地质调查院；贵州省地质调查院院士工作站，贵州 贵阳 550081)

笔者2007年在西藏北羌塘盆地胜利河地区通过实测剖面及地质路线调查，在赋存于中侏罗统夏里组和上侏罗统索瓦组碎屑岩中采集到多类型的孢子花粉化石。根据整个孢粉中大量出现Classopollis及一定数量Cyathidites、Osmundacidites及Brevilaesuraspora等组合特征，大致反映出北羌塘盆地胜利河地区在中-晚侏罗世时期的古植物群落面貌，并从孢粉植物群中获取丰富的古气候特征。

1 区域地质背景

羌塘盆地位于青藏高原中部，盆地北界为拉竹龙-金沙江缝合带，南界为班公湖-怒江缝合带，东西两端以中生代海相地层的尖灭为界(赵正璋等，2000)。大地构造上居于特提斯构造域东段(尹福光，2003)。盆地自北向南可分为三个次一级构造单元，分别为羌北坳陷、中央隆起带、羌南坳陷(潘桂棠等，2013)。研究区位于羌北坳陷南部冲断带内(图1a)，其演化历程受区域构造演化的控制。地层区划属羌塘地层区北羌塘地层分区(王立全等，2013)。地层由老至新出露为中侏罗统布曲组、中侏罗统夏里组、上侏罗统索瓦组、新近系康托组及第四系。区内变形不强，断层、褶皱不发育，构造形迹与地层展布一致，均呈近东西向展布(图1b)。

2 地层序列及化石产出层位

孢粉化石主要产于上侏罗统索瓦组(J3s)，中侏罗统夏里组(J2x)见有少量产出。化石赋存于岩屑砂岩、粉砂岩、粘土岩及油页岩中。化石产出层位的岩性组合和沉积环境特征为：

图1 研究区地质简图和大地构造位置

1—第四系；2—康托组；3—索瓦组(一段-四段已合并)；4—夏里组三段；5—夏里组二段；6—夏里组一段；7—布曲组；8—地质界线；9—角度不整合界线；10—断层；11—采样剖面及编号；12—采样地质路线及点号；13—采样点号

中侏罗统夏里组：为一套碎屑岩夹碳酸盐岩沉积建造，根据岩性组合和沉积环境特征，分为三段，各段均为整合接触。

夏里组一段(J2x1)：为一套灰、灰绿、红、褐红色中厚层状为主的细-粗粒岩屑砂岩、粉砂岩、粘土岩夹少量的砾岩，产孢粉化石及Aclistocharacf.yunnanensis，Aclistocharasp.轮藻化石。表现为三角洲-河流相-三角洲沉积。

夏里组二段(J2x2)：岩性组合为灰、黄红、砖红色中厚层状泥灰岩、泥晶灰岩、含生物碎屑泥晶灰岩。产双壳化石：Pleuromyasubelongata(d’Orbigny)。岩性组合体现为一套潮坪相的碳酸盐岩沉积。

夏里组三段(J2x3)：为紫红、褐红、灰绿色粉砂岩、细-粗粒岩屑砂岩、含砾砂岩、粘土岩。产孢粉化石。沉积环境表现为三角洲-河流相-三角洲沉积。

上侏罗统索瓦组：为一套局限台地相碳酸盐岩夹油页岩、蒸发泻湖相膏泥岩沉积，据岩性组合特征和沉积环境，将其分为四段，各段均为整合接触。

将五水硫酸铜和水按1:100的比例配制成1%的五水硫酸铜水溶液，充分搅拌，使之完全溶解后，用注射器针管抽取已配制好的1%的硫酸铜水溶液，按每只羊2 ml体重的剂量（一月龄以上的羊全部可以灌服）给全群羊逐只从口腔缓慢灌服，对以下三种情况均可以起到特效作用。

索瓦组一段(J3s1)：岩性组合为灰色薄-中厚层状泥晶灰岩、生屑泥晶灰岩夹灰色中层亮晶砂屑鲕粒灰岩、亮晶鲕粒灰岩。顶部夹厚5～10 cm的油页岩，横向延伸不稳定，局部呈向炭质页岩过渡。产完整的双壳：Pleuromyasubelongata(d’Orb)，Pleuromyacalceiformis(Phillips)。沉积环境为局限台地相碳酸盐岩沉积。

索瓦组二段(J3s2)：该段为油页岩的赋存层位，其顶底均为一套灰黑、黑色油页岩。主要岩性为深灰、灰色中厚层泥晶灰岩、生屑泥晶灰岩夹灰黑、黑色薄层状油页岩。岩石中产孢粉和完整的双壳类化石ModiolusbipartitusSow。沉积环境为一套泻湖相沉积。

索瓦组三段(J3s3)：为浅灰色薄-中层状膏岩、泥岩。下部夹灰色中厚层生屑泥晶灰岩，上部夹少量的炭质粘土岩、灰黄、黄红色粉砂岩及粘土岩。产孢粉化石。沉积环境表现为蒸发泻湖沉积。

索瓦组四段(J3s4)：岩性组合为浅灰、灰色薄-中厚层状泥质泥晶灰岩、泥晶灰岩、生物碎屑泥晶灰岩。岩石中产完整的Modioluscf.durnovar-iae，QuenstedtiasaggersoniCox双壳类化石。沉积环境为泻湖相沉积。

3 孢粉组合特征及时代分析

3.1 孢粉组合特征

本次工作于实测剖面和地质路线中采集了13件样品，经中国科学院南京地质古生物研究所(鉴定人：黄嫔)在显微镜下仔细观察(观察22×22 mm盖玻片1-3片)，13件样品中，或多或少都含有化石孢子花粉(表1；图版Ⅰ、图版Ⅱ)，其中以样品编号为D4084中孢粉最为丰富。孢粉组合以裸子植物花粉(87.5%)占优势，其次为蕨类植物孢子(12.5%)，未见有被子植物。孢粉组合共有如下类群：

蕨类植物孢子类型及含量为：小桫椤孢Cyathiditesminor(3%)，三角孢(未定多种)Deltoi-dosoraspp.(0.17%)，那氏卢木孢Calamosporanathorstii(0.33%)，卢木孢(未定种)Calamosporasp.(0.17%)，小托第蕨孢Todisporitesminor(0.33%)，弓脊孢(未定种)Retusotriletessp.(0.17%)，圆形粒面孢(未定种)Cyclogranisporitessp.(0.67%)，小紫萁孢Osmundaciditesparvus(0.33%)，威氏紫萁孢Osmundaciditeswellmanii(0.5%)，紫萁孢(未定多种)Osmundaciditesspp.(3.66%)，假网克鲁克孢Klukisporitespseudoreticulatus(0.17%)，小网拟套环孢Desoisporitesmicroreticulatus(0.17%)，拟套环孢(未定种)Densoispori-tessp.(0.83%)，圆形短缝孢Brevilaesurasporaorbiculata(2%)。

裸子植物花粉类型及含量为：双束松粉(未定种)Pinuspollenitessp.(1.16%)，原始松粉(未定种)Protopinussp.(0.5%)，云杉粉(未定种)Piceaepollenitessp.(0.17%)，粗糙罗汉松粉(比较种)Podocarpiditescf.salebrosus(0.17%)，原始罗汉松粉(未定种)Protopodocarpussp.(0.17%)，无囊古松柏粉Paleoconiferusasaccatus(0.33%)，原始松柏粉(未定种)Protoconiferussp.(0.17%)，假瓦契杉粉(未定多种)Pseudowalchiaspp.(0.5%)，黄色皱球粉Psophosphaeraflavus(1.33%)，椭园皱球粉Psophosphaeraovalis(0.33%)，南方南美杉粉Araucariacitesaustralis(0.67%)，南美杉粉(未定种)Araucariacitessp.(1.16%)，泡沫粒面无口器粉GranasporitesbullulinaeformisMS(0.83%)，敞开广口粉Chasmatosporiteshians(0.17%)，小广口粉Chasmatosporitesminor(0.17%)，广口粉(未定种)Chasmatosporitessp.(1.5%)，具唇苏铁粉Cycadopitesadjectus(0.17%)，梭形苏铁粉Cycadopitessusiformis(0.17%)，梭形苏铁粉(比较种)Cycadopitescf.susiformis(0.17%)，苏铁粉(未定多种)Cycadopitesspp.(1.66%)环圈克拉梭粉Classopollisannulatus(39.43%)，小克拉梭粉Classopollisminor(12.31%)，克拉梭克拉梭粉Classopollisclassoides(5.32%)，大拉梭克拉梭粉(比较种)Classopolliscf.major(0.17%)，梅耶林克克拉梭粉Classopollismeyeriana(0.33%)，克拉梭粉(未定多种)Classopollisspp.(17.64%)，小山隐孔粉Exesipollenitestumulus(0.17%)，小网周壁粉Perinopollenitesmicroreticulatus(0.33%)，周壁粉(未定种)Perinopollenitessp.(0.33%)。其中以高含量的Classopollis属(75.2%)占主导地位。因此，以上孢子花粉组合大致可以刻画出该时期的植物面貌特征。

3.2 孢粉组合时代

据鉴定者的意见，孢粉组合中Classopollis的地质历程是从中晚三叠世至白垩纪末期，虽在晚三叠世有出现，但一般含量很少，它的繁盛期是在早侏罗世至早白垩世，其类型在羌塘盆地侏罗纪-白垩纪地层中或多或少都有出现(白培荣等，2014；李月森等，2015；白培荣等，2019)。Cyathidites虽在全球中、新生代地层中多有见及，但主要集中在侏罗纪地层中，如北羌塘盆地笙根地区晚侏罗-早白垩世地层有见及(白培荣等，2019)；Klukisporites分布于全球中生代；Brevilaesuraspora主要分布于我国和俄罗斯的侏罗纪和白垩纪；Perinopollenites出现于世界各地的侏罗纪-白垩纪；Araucariacidites虽在全球中生代都有分布，但主要集中在侏罗纪-白垩纪。据此，可排除当前组合的时代属晚三叠世的可能。同时组合中没有出现繁盛于早白垩世的Cicatricosisporites，Schizaeoisporites等分子及其它主要见于早白垩世的Dicheiropollis分子，又可排除当前组合的时代属白垩纪的可能。因此，当前组合应为侏罗纪的产物。

表1 北羌塘盆地胜利河地区孢粉化石鉴定结果及数量(粒)统计表

续表

样品编号孢粉化石及数量(粒)TK1-1TK 1-2D2051D4084P2-13P2-16P2-40P5-4P5-11P6-0P7-24P7-26P7-27时代Chasmatosporites hians1T3-KChasmatosporites minor1T3-KChasmatosporites sp.315T3-KCycadopites adjectus1T3-JCycadopites susiformis1T3-JCycadopites cf.susiformis1T3-JCycadopites spp.19T3-JClassopollis annulatus6540760605T3-KClassopollis minor26201207T3-KClassopollis classoides59945T3-KClassopollis cf.major1T3-KClassopollis meyeriana2T3-KClassopollis spp.21381235202230T3-KExesipollenites tumulus1T-KPerinopollenites microreticulatus2T-KPerinopollenites sp.11T-K统计孢粉粒数601(粒)蕨类植物孢子含量(%)12.50裸子植物花粉含量(%)87.50

再者当前组合中未见有本体具肋纹的两气囊花粉和Aratrisporites等分子，而这些分子在早侏罗世孢粉组合中往往会少量存在；也未见有Concavisporites，Dictyophyllidites等通常在早侏罗世繁盛的分子；同时Perinopollenites，Brevilaesuraspora，Cyathidites在组合中含量较显著。剖面中还存在双壳化石Pleuromyasubelongata(d’Orbigny)、Pleuromyacalceiformis(Phillips)、ModiolusbipartitusSow、Modioluscf.durnovariae、QuenstedtiasaggersoniCox及轮藻Aclistocharayunnanensis等均为中、上侏罗统常见分子。因此，可推测当前组合属中侏罗世-晚侏罗世的产物。

4 古植被、古气候及古地理探讨

孢粉组合不仅可以帮助重建古植被群落面貌，还可据古植物群落推测该时期的古气候和古地理特征，而且孢粉植物群在时空上的变化也可指示沉积盆地演化过程中沉积物性质和成分与气候变化的耦合关系。

4.1 古植被

结合前述的孢粉组合特征，胜利河地区的孢子花粉以大量出现Classopollis和一定数量的Cyathidites、Osmundacidites、Brevilaesuraspora及Cycadopites等优势类群为组合特征，其中Classopollis的母体植物属于掌鳞杉科(Chriolepidaceae)，长有鳞片状小叶，为矮小的乔木或灌木(江德昕等，2008)。因此，孢粉组合特征大致反映出北羌塘盆地胜利河地区中-晚侏罗世时期古植物群面貌为：裸子植物茂盛，优势类群为掌鳞杉科，还有少数苏铁目苏铁科、南美杉科、松科、杉科、松柏科、罗汉松科等植物伴生其间；蕨类植物较少，主要有紫萁科、桫椤科、卢木孢属及海金沙科等植物伴生于林下。因此，以上植物群落面貌构筑了北羌塘盆地胜利河地区中-晚侏罗世时期的古生态景观。

4.2 古生态与古气候

据植物群落面貌特征，Classopollis占居统治地位，目前多数孢粉工作者都把Classopollis归到掌鳞杉科，长有鳞片状小叶，为矮小的乔木或灌木，生长于排水良好的高地，并作为干旱炎热气候条件的指示物(张子福等，1989)。瓦赫拉梅耶夫(1970)指出，在样品中Classopollis花粉的含量大于10%～15%者说明是热带-亚热带气候。瓦氏(1978)指出，在干旱气候带，Classopollis占绝对优势，含量为50%～70%或更高。胜利河孢粉组合中，Classopollis的含量为75.2%，与瓦赫拉梅耶夫和瓦氏研究相似。此外，孢粉组合中还有苏铁目苏铁科，其为常绿木本植物，树干粗壮，圆柱形，茎单一，几不分枝，稀在顶端呈二叉状分枝，分布于热带-亚热带地区；松科植物生长于耐干旱、贫瘠，喜阳光的环境，分布于热带、亚热带，也能适应低温环境；杉科分布于亚热带中山至丘陵地带；罗汉松科为常绿乔木或灌木，叶多型，分布于热带、亚热带或温带；松柏科为高大乔木，分布于亚热带或温带；桫椤科桫椤属为树蕨，分布于热带和亚热带潮湿地区；紫箕科为中型植物，少有树形，分布于热带、亚热带或温带；海金沙科为热带和亚热带的喜潮湿环境生长。因此，本孢粉植物群反映的气候属于较为干旱炎热的热带-亚热带型气候特征，这与当时古地中海大规模后退有关。

4.3 古生态与古地理

掌鳞杉科(Classopollis的母体植物)，长有鳞片状小叶，为矮小的乔木或灌木；罗汉松科为常绿乔木或灌木，叶多型；松科常绿或落叶乔木，稀为灌木状，三者属松杉目，构成胜利河地区的优势类群，植物茂盛，它们和杉科植物等均生长于裸露的、泄水快的缓坡及其以上的低山、中山至丘陵和高山地带。而苏铁目苏铁科、紫箕科、桫椤科以及海金沙科等则生长于喜潮湿的环境以及水系边缘较平坦或缓坡地带。

4.4 古气候与岩相古地理

中-晚侏罗世北羌塘盆地胜利河地区沉积盆地演化过程中，垂向上沉积序列由红色碎屑岩(三角洲相-河流相-三角洲相)→含生物碎屑碳酸盐岩(局限台地潮坪相)→红色碎屑岩(三角洲相-河流相-三角洲相)→含生物碎屑碳酸盐岩、含炭质页岩(局限台地潮坪相)→黑色油页岩夹含生物碳酸盐岩(泻湖相)→膏岩、膏泥岩(蒸发泻湖相)→含炭质粘土岩、含生物碳酸盐岩(泻湖相)构成(图2)，显示出海退-海进两个旋回。说明持续的强烈升降构造运动导致了盆地内岩相古地理的变化，并在各阶段沉积了不同的岩性组合。其中某一特殊的岩性标志也可体现古气候环境，如煤、炭质泥岩、菱铁矿、锰矿、高岭土风化壳等是潮湿气候环境的反映；生物礁代表温暖气候环境；红色碎屑岩、石膏、钙质结核等为干旱气候环境的标志(贺永忠等，2011)。揭示了中-晚侏罗世时期北羌塘盆地胜利河地区具有干旱→温暖→干旱→温暖、潮湿→干旱→温暖、潮湿气候环境交替的特征，反映了构造运动的演化与气候条件的变化具有一定的耦合关系。

图2 北羌塘盆地胜利河地区中-晚侏罗世垂向上沉积序列

综上所述，中-晚侏罗世时期的胜利河地区以松杉目喜干热的掌鳞杉科为优势类群，还有少数南美杉科、松科、杉科、松柏科、罗汉松科等植物伴生林间，分布在泄水快的缓坡及其以上的低山和高山地带，而林间或林下低洼、潮湿之地生长着苏铁目苏铁科以及丰富多样的蕨类植物，如紫箕科、桫椤科、海金沙科等蕨类植物。它们共同构筑了胜利河地区植物群面貌的古生态景象。本孢粉植物群所反映的气候为干旱炎热的热带-亚热带型，这与当时古地中海大规模后退有关。

5 结论

北羌塘盆地胜利河地区采集到以Classopollis、Cyathidites、Osmundacidites及Brevilaesuraspora占主要趋势的中-晚侏罗世孢子花粉及其组合。该时期孢子花粉组合指示的古植被、古地理及古气候特征以喜干热的掌鳞杉科(Chriolepidaceae)为优势类群，林间还有伴生少数南美杉科、松科、杉科、松柏科、罗汉松科等植物，分布在泄水快的缓坡及其以上的低山和高山地带古地理环境，而林间或林下低洼、潮湿之地生长着苏铁目苏铁科以及类型多样的蕨类植物，古气候属于干旱炎热的热带-亚热带型。当前孢粉组合的出现揭示了胜利河地区的古植物群落面貌，而古植物的变迁与古气候二者呈相辅相成。湿热的气候环境有利于生物的生存繁衍，生物的大量聚集是形成原始有机物质的油源物质，是最好的生油母质之一；干旱炎热的气候环境有利石膏及膏泥岩的形成，而膏岩又为油页岩的保存提供了有利封盖层条件。因此，古气候的变化也是致使油页岩形成与消失的又一原因。故以上信息的收集，对下一步羌塘盆地油页岩的调查及油气勘探具有一定的参考意义。

致谢：文中孢粉化石由中国科学院南京地质古生物研究所(黄嫔)鉴定；成文中得到贵州省地质调查院熊兴国研究员指导并提出了宝贵的意见及贵州省地质调查院邓小杰提供部分文献资料；审稿专家张慧研究员对论文提出的宝贵意见，在此一并表示感谢!

图版Ⅰ 北羌塘盆地胜利河中-晚侏罗世孢子花粉

图版说明：1，2，6，10—小桫椤孢CyathiditesminorCouper；3—小托第蕨孢TodisporitesminorCouper；4—圆形粒面孢(未定种)Cyclogranisporitessp.；5—假网克鲁克孢KlukisporitespseudoreticulatusCouper；7—三角孢(未定多种)Deltoidosorasp.；8—小网拟套环孢DesoisporitesmicroreticulatusZhangetZhao；9，13，17—圆形短缝孢BrevilaesurasporaorbiculataYu；11，16—那氏卢木孢CalamosporanathorstiiKlaus；12—大拉梭克拉梭粉(比较种)Classopolliscf.majorGrootetGroot；14—梭形苏铁粉Cycadopitessusiformis(Nilsson)Arjang；15—双束松粉(未定种)Pinuspollenitessp.18—梭形苏铁粉(比较种)Cycadopitescf.susiformis(Nilsson)Arjang；19—原始松粉(未定种)Protopinussp.；20—1广口粉(未定种)Chasmatosporitessp.；21—云杉粉(未定种)Piceaepollenitessp.；22—假瓦契杉粉(未定种)Pseudowalchiasp.；23—粗糙罗汉松粉(比较种)Podocarpiditescf.salebrosus(Chlonova)Hua；24—无囊古松柏粉PaleoconiferusasaccatusBolkhovitina；25，26—克拉梭粉(未定多种)Classopollisspp.；27—原始松柏粉(未定种)Protoconiferussp.

图版Ⅱ 北羌塘盆地胜利河中-晚侏罗世孢子花粉

图版说明：1，2，3，6—环圈克拉梭粉Classopollisannulatus(Verbitzkaja)Li；4，14—克拉梭克拉梭粉ClassopollisclassoidesPflug emend.Pocock et Jansoius；5—克拉梭粉(四分体)；7—梅耶林克克拉梭粉Classopollismeyeriana(Klaus)Shang；8—原始松柏粉(未定种)Protoconiferussp.；9—南美杉粉(未定种)Araucariacitessp.；10—椭园皱球粉PsophosphaeraovalisLi；11，17，22—泡沫粒面无口器粉GranasporitesbullulinaeformisMS；12，15—黄色皱球粉Psophosphaeraflavus(Leschik)Qian，Zhao et Wu；13，18，21—小网周壁粉PerinopollenitesmicroreticulatusXu et Zhang；16—小山隐孔粉ExesipollenitestumulusBalme；19，20—南方南美杉粉AraucariacitesaustralisCookson