关键词:
卡尼期洪水事件
季节性干旱气候
鄂尔多斯盆地
孢粉植物群
中-晚三叠世
延长组
有机碳同位素
元素地球化学
摘要:
三叠纪是地球上比较温暖的一个时期,地球的南极曾覆盖着茂密的暖温带森林,北极高纬度地区也遍布暖温带植被。然而,在早三叠世,全球由于二叠纪末期全球急速升温而导致显生宙最大的生物灭绝和生态系统的崩溃,干旱气候盛行并一直持续到中三叠世。泛大陆上,除了南、北高纬度地区为暖湿气候外,南北纬中纬度地区直到到赤道,干旱气候肆虐,仅有的一些残存植被沿着季节性河流呈“廊带”状绿洲分布。至晚三叠世卡尼期,泛大陆才从早、中三叠世极度干旱气候转向晚三叠-中侏罗世潮湿气候,这次气候转变使地球重新披上了绿装,被称为卡尼期洪水事件(CPE)。目前,有关该气候事件的研究已成为地学界古气候研究的热点之一,研究领域也逐渐从赤道低纬度和南、北半球高纬度地区海相和海陆交互相地层向陆相地层转变。植物大化石和孢粉化石记录了这一时期的植被变化,尤其是在一些大型陆相盆地中,孢粉化石能够较好地反映流域内(包括盆地内部和周缘)的植被面貌,记录这一气候重大转变事件。然而,由于客观上存在海相和陆相地层对比的困难,因而,有关陆相地层中-上三叠统的界线一直缺乏有效的约束,严重制约着陆相地层卡尼期洪水事件的研究。我国西北地区在三叠纪时期发育大型陆相盆地,如塔里木盆地、准噶尔盆地、鄂尔多斯盆地,在这些沉积盆地内三叠纪陆相地层广泛发育。其中,鄂尔多斯盆地是在晚古生代陆表海盆地基础上发育起来的大型内陆盆地,三叠纪陆相地层发育连续,湖相沉积中含有大量的动植物和孢粉化石,为研究卡尼期洪水事件提供了重要窗口。本文以鄂尔多斯盆地中-晚三叠世孢粉化石为基础,通过孢粉植物群的研究,重建这一时期的植被演替和古气候变化;同时,结合同位素测年、有机碳同位素等地球化学分析测试,重点解剖了陕西铜川和志丹一带延长组(广义)中-晚三叠世孢粉化石,聚焦于延长组下部长6段、长7段和长8段,以期找寻中-上三叠统地层界线并探讨卡尼期洪水事件在鄂尔多斯盆地湖相沉积的表现,间接为油气勘探服务。通过对陕西省铜川市宜君县云梦乡野外延长组露头剖面的实测和延安市志丹县永宁镇永1011钻井延长组岩芯的描记、采样,室内的孢粉分析和地球化学测试,围绕中-上三叠统地层界线和卡尼期洪水事件,针对中-晚三叠世植被和气候进行了重建,取得了如下进展:1.通过对云梦剖面长8-1亚段至长7-3亚段系统采集的87件孢粉样品的室内分析鉴定,共鉴定孢粉化石50属110种,依据孢粉各分类单元的含量,结合Tilia软件聚类分析,自下而上建立了2个孢粉组合,即:Lundbladispora watangensis–Taeniaesporites combinatus(WC)组合(长8-1亚段)和Lundbladispora communis–Discisporites granulus(CG)组合(长7-3亚段)。通过对Y1011钻井岩芯长8-1亚段至长6-4亚段的68件孢粉样品的分析鉴定,识别出孢粉化石66属166种,自下而上建立了3个孢粉组合,即:1)Lundbladispora communis–Protopinus latebrosa(CL)组合(长7-3亚段+长7-2亚段下部),2)Baculatisporites elegans–Pinuspollenites divulgatus(ED)组合(长7-2亚段上部+长7-1亚段),3)Apiculatisporis globosus–Taeniaesporites divisus(GD)组合(长6-4亚段)。创新性使用属种丰度对上述剖面和钻孔开展聚类分析划分孢粉组合,取得一致结果。并通过对钻井和露头剖面孢粉组合进行了对比,提出长8-1亚段至长6-4亚段自下而上4个组合,即:Lundbladispora watangensis–Taeniaesporites combinatus(WC)组合(长8-1亚段),Lundbladispora communis–Protopinus latebrosa(CL)组合(长7-3亚段+长7-2亚段下部),Baculatisporites elegans–Pinuspollenites divulgatus(ED)组合(长7-2亚段上部+长7-1亚段),Apiculatisporis globosus–Taeniaesporites divisus(GD)组合(长6-4亚段)。2.通过对上述孢粉组合各已知属种的全球地质时代分析,尤其是与卡尼期底界GSSP界线孢粉、欧洲和我国华南有海相地层牙形刺等时代依据的三叠纪孢粉化石的对比,确定Lundbladispora watangensis–Taeniaesporites combinatus组合(长8-1亚段)的地质时代为中三叠世拉丁末期。确定Lundbladispora communis–Protopinus latebrosa组合(