NEOGENE PALYNOLOGICAL ASSEMBLAGES FROM QIONGDONGNAN BASIN AND THEIR PALEOCLIMATIC IMPLICATIONS
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摘要: 以琼东南盆地深水区LS33井岩心为研究对象,通过对孢粉组合序列的分析,探讨渐新世以来各个地质时期的植被类型以及所反映的古气候特征。根据孢粉谱和聚类分析结果,LS33井岩心可划分为8个孢粉组合,不同组合之间孢粉面貌差异巨大。早渐新世,孢粉组合中以蕨类植物为优势组分,多见常绿植物,代表冷干的植物分子罕见,反映了暖湿性的热带亚热带气候。晚渐新世到早中新世,延续了早渐新世暖湿的特点,常绿栎、榛最为繁盛,植被和气候出现较为明显的垂直分带性。早中新世研究区气候发生了重大转折,温带落叶树和高山针叶林树的增多表明气候类型已转至凉干。早中新世至晚中新世常绿树的繁盛和红树科的发育表明气候属于暖湿型。上新世到更新世继承了晚中新世的特点,但红树林逐渐衰退,草本植物逐渐繁盛,意味着气候类型从暖湿逐渐转为凉干。Abstract: Palynological research plays a significant role in exploration for petroliferous basins. It provides not only evidence for stratigraphic classification, but also information on paleovegetation and paleoclimate. With the palynological assemblages of the Well LS33 from the deepwater area of the Qiongdongnan Basin, this paper discussed the paleovegetation types and paleoclimatic characteristics of the basin since Oligocene. Eight palynological assemblages are identified and variations in assemblages recognized. The Early Oligocene pollen assemblages is dominated by ferns, accompanied by evergreens, with little cool and dry species, representing a tropical or subtropical warm and humid climate. The Late Oligocene to Early Miocene assemblages inherited the warm and humid weather in Early Oligocene. Quercoidites and Momipites are most abundant, with more apparent vertical zonations in both vegetation and climate. However, a stunning change occurred in Early Miocene. An increasing in pollen assemblage of temperate deciduous forest and alpine coniferous forest suggests the climate conditions that changed dramatically to cool and dry. Evergreens and Mangrove were abundant in Early Miocene to Late Miocene, and the climate was warm and humid then. Since Late Miocene, mangrove gradually reduced while herbs increased, which illustrated a conversion from the warm and humid weather to the cool and dry again.
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Keywords:
- palynological assemblages /
- paleoclimate /
- Neogene /
- Qiongdongnan Basin
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孢粉研究在含油气盆地中具有不可或缺的作用,不仅可以为确立地层年代提供辅助性依据,更重要的是能够记录古植被和古气候的信息,根据孢粉化石的相关分析,可以推测出不同地质历史时期地表分布植被类型以及所反映的气候特征[1]。自20世纪70年代以来,孢粉研究便作为重要手段应用于琼东南盆地油气勘探过程中,前人针对孢粉组合特征、地层年代的确定以及相应的古环境分析已有明确的总结和归纳[1-2],然而,琼东南盆地古新近纪孢粉研究往往局限于浅海陆架区,受到区域构造活动和海平面升降的影响,沉积记录难以保存完整,因此孢粉组合序列缺乏连续性。为了建立渐新世以来完整的孢粉组合序列并获得相应的区域性植被和气候变化信息,本文以琼东南盆地深水陆坡区LS33井岩心作为主要研究对象(图 1),通过建立该井的孢粉组合,可与盆地浅水区进行对比,并探讨时代归属与古气候演化特征。
图 1 琼东南盆地地理位置、构造单元划分及LS33井位置(据文献[3]修改)Figure 1. The geographic location and tectonic division of Qiongdongnan Basin with the location of core LS331. 材料与方法
LS33井位于琼东南盆地陵南低凸起中部,水深1 462.8 m,完钻深度4 350 m,共取得2 120~4 350 m段共212个岩屑样品,取样间距为3~20 m。全部样品由中海油湛江分公司提供,由于样品都混入了“油基泥浆”,主要成分包括润滑油、重晶石粉和人工合成物质等,因此在进行常规处理前,需要进行相关的预处理即“洗油”工作。将去油后的样品约100 g置入1 000 mL的烧杯中,加入盐酸溶液除钙,加入量为样品体积的一倍。充分搅拌,静置1~2 h待起泡现象完全停止。加水清洗去酸,反复多次。除掉上面的清水后,加入5%的碱溶液搅拌并煮沸2~3 min。随后用清水洗碱(反复多次,至干净为止)。洗碱处理好的样品经离心后加入密度2.24的重液,自然沉淀后倒出上部含孢粉的重液,剩下的再加入重液二次浮选。将含孢粉的重液倒出加水稀释,静置4 h以上,使孢粉沉淀。倒出上面的水后离心3次,制片供鉴定用。
2. 孢粉组合
孢粉分析结果显示,LS33井岩心孢粉记录并不连续,只有138个样品中见有孢粉化石,除少数样品中孢粉和沟鞭藻化石达到有效统计数(即可计算孢粉百分含量),大部分样品中孢粉和沟鞭藻化石含量较低或零星出现,因此在描述孢粉和沟鞭藻组合特征及探讨其所代表的古气候演化时将两者合并,以孢粉粒数为分析基准。LS33井岩心共鉴定出孢粉化石52属,整体上早渐新世蕨类孢子含量较高,通常超过60%;而晚渐新世至更新世,被子植物花粉含量很高,蕨类孢子次之,裸子植物花粉含量最低,其中被子植物花粉既有温带阔叶树又含热带常绿树类型(图 2)。根据孢粉谱以及聚类分析结果(图 3),LS33井岩心自下而上可划分为8个孢粉组合。
(1) 瘤面水龙骨单缝孢-栎组合带(井深3 943~4 345 m)
组合中孢粉化石占绝对优势,含量为65.9~100%。其中,蕨类植物孢子占绝对优势,平均64.2%,主要以Polypodiidites(瘤面水龙骨单缝孢)(包括P. usmensis(乌斯曼瘤面水龙骨单缝孢)、P. favus(具巢瘤面水龙骨单缝孢))和Verrucatosporites usmemsis(乌斯曼圆瘤孢)、Triletes(三缝孢)为主;被子植物花粉次之,含量为0~46.9%,其中Quercoidites(栎粉)占优势,包括Q. microhenrici(小亨氏栎粉)和Q. minutus(小栎粉),最高含量可达37.5%,Tricolpites(三沟粉)、Trilobopollis(三瓣粉)等,Florschuetzia(弗氏粉)、Chenopodipollis microporatus(小孔藜粉)、Dicolpopollis(双沟粉)、Liliacidites(百合粉)等零星出现;裸子植物花粉最少,含量为0~25%,其中主要为Pinuspollenites(双束松粉),包括P. pristing、P. strobipites等;沟鞭藻所占比重相对较少,含量为0~34.1%,常见种有Spiniferites(刺甲藻)、Oligosphaeridium(稀管藻)、Apteodinium(阿普第藻)等(图 4,图 5)。
图 4 孢粉图版11. 3. Toroiaporis (Divitoroisporis) longilaesuratus; 2. 4. Cyathidites minor; 5. Extrapunctatosporis ovatus; 6. Deltoidospora regularis; 7. Polypodiaceaesporites ovatus; 8. P. haardti; 9. Polypodiaceoisporites sp.; 10. Polypodiisporites sp.; 11. P. usmensis; 12. Distaltriangulisporites sp.; 13. Triletes sp.; 14. Leiotriletes sp.; 15. Undulatisporites sculpturoides; 16. Lycopodiumsporites sp.; 17. Toroisporis sp.; 18. Reticulatisporites sp.; 19. Distaverrusporites cf. simplex; 20. Magnastriatites howardi; 21. Pterisisporites undulates; 22. Lygodioisporites sp.; 23. Ephedripites sp; 24. P. nageiaformis; 25、27、28. Pinuspollenites sp.; 26. Piceaepollenites sp.; 29、30. Magnolipollis sp.; 31. Cedripites tenuisFigure 4. alynological plate 1图 5 孢粉图版21. Juglanspollenites verus; 2、3、4. Pterocaryapollenites stellatus; 5. Caryapollenites simplex; 6、11. Ceiltispollenites sp.; 7-10. U. Minor; 12. Indeterminate type; 13. Euphorbiacites sp.; 14-17、20-22. Tricolporopollenites spp.; 18、19. Rutaceoipollenites sp.; 23. Taxodiaceaepollenites hiatus; 24. Florschuetzia sp.; 25. Trilobopollis sp.; 26. Graminidites media.; 27. Tricolpites sp.; 28. Corylopsis sp.; 29、30、33. Alyxiaepollenites spp.; 31. Multiporopollenites sp.; 32. Myrtaceidites sp.; 34、35. Liquidambarpollenites sp.所有化石照片均放大750倍, 由中国地质大学(武汉)提供Figure 5. Palynological plate 2(2) 栎-水龙骨单缝孢组合带(井深3 697~ 3 934 m)
组合中被子植物花粉和蕨类孢子占优势,含量分别为20%~85.6%和11.1%~54.6%,裸子植物花粉含量较少,含量为0~33.3%。沟鞭藻含量较组合1有所增加,为0%~44.8%。被子植物花粉中Quercoidites占绝对优势,Momipites coryloides(拟榛粉)含量骤增,而Tricolpites和Trilobopollis含量骤减,其他常见种与组合1类似;蕨类孢子中Polypodiaceaeoisporites(水龙骨单缝孢)占绝对优势,Polypodiidites和V. usmemsis含量大幅减少,常见种还包括以Extrapunctatisporites megapunctos(大粒外颗粒单缝孢)为主的Extrapunctatisporites(外颗粒单缝孢)。裸子植物花粉主要为Pinuspollenites、Casuarinaepollenites(木麻黄粉)、Keteleeriaepollenites(油杉粉)、Taxodiaceaepollenites(杉粉)等均有出现;沟鞭藻以Apteodinium、Emmetrocysta denticulata(齿络花篮藻)、Glaphyrocysta yinggehaica(莺歌海华美藻)、Cleistosphaeridium(繁棒藻)、Impletosphaeridium(富刺藻)、Lingulodinium machaerophorum(小刀舌藻)、Nematosphaeropsis reticulensis(织网拟线球藻)、Spiniferites和Systematophora conspicua(显见丛突藻)、Homotryblium(半囊藻)的频繁出现为特点(图 4,图 5)。
(3) 栗-外颗粒单缝孢组合带(井深3 475~ 3 661 m)
组合中被子植物花粉占优势,含量为37.5%~75%,其中Cupuliferoipollenites(栗粉)最为繁盛,包括C. oviformis(卵形栗粉)和C. pusillus(小栗粉),Alnipollenites verus(真桤木粉)、Liquidambarpollenites stigmosus(满点枫香粉)含量丰富,Quercoidites、Graminidites(禾本粉)等零星出现;蕨类孢子含量仅次于被子植物花粉,为25%~40.9%,以Extrapunctatisporites和Lygodioisporites(瘤面海金沙孢)的大量繁殖为特征,V.usmemsis在组合内消失;裸子植物花粉含量最低,为0~33.3%,Pinuspollenites、Abietineaepollenites(单束松粉)、Cedripites(雪松粉)、Tsugaepollenite(铁杉粉)较为发育;井深3 631~3 661 m,沟鞭藻含量高达71.4%~100%,常见种有Apteodinium、Cordosphaeridium cantharellus(杯突心球藻)、Homotryblium tenuispinosum(细刺半囊藻)、Hystrichokolpoma(鞘管藻)、L. machaerophorum等(图 4,图 5)。
(4) 栎-柯氏双沟粉-瘤面水龙骨单缝孢组合带(井深3 150~3 457 m)
组合中以被子植物花粉为主,含量为42.9%~71.4%,其中Quercoidites(Q. microhenrici、Q. minutus)、C. oviformis、Dicolpopollis kockelii(柯氏双沟粉)最为丰富,M. coryloides、Rutaceoipollenites(芸香粉)、Zonocostatites(环孔粉)等陆续出现;蕨类孢子含量较高,为14.3%~50%,以P. usmensis和E. megapunctos为主,Magnastriatites howardi(哈氏粗肋孢)、Crassoretitriletes(粗网孢)、Polypodiaceaeoisporites等零星出现;裸子植物花粉含量最少,仅为0~22.2%,主要为Pinuspollenites,偶见Cedripites和Tsugaepollenite;组合井深3 320 ~3 380 m沟鞭藻含量较为丰富,为33.9%~100%,主要属种为Cleistosphaeridium、Spiniferites等(图 4,图 5)。
(5) 栗- 水龙骨单缝孢组合带(井深2 695~3 140 m)
组合中孢粉和沟鞭藻化石记录不连续,沟鞭藻含量较少,含量为0~40%,主要属种为Apteodinium、Cordosphaeridium、Impagidinium、L. machaerophorum等;孢粉化石以被子植物花粉为主,含量为28.6%~73.7%,其中C. oviformis、Q. microhenrici、C. pusillus、Q. minutus占优势,其他常见种包括Liliacidites、D. kockelii、L. stigmosus、Il- expollenites(冬青粉)等;蕨类孢子种类较多,含量为14.6%~66.7%,主要有Polypodiaceaeoisporites haardti(哈氏水龙骨单缝孢)、Polypodiidites favus(具巢瘤面水龙骨单缝孢),零星出现P. usmensis、E. megapunctos、Triletes等;裸子植物花粉含量稀少,含量为0~42.9%,Podocarpidites nageiaformis(竹柏型罗汉松粉)和Tsugaepollenites含量最高,Abietineaepollenites、Pinuspollenites陆续可见(图 4,图 5)。
(6) 栎-哈氏水龙骨单缝孢组合带(井深2 525~2 675 m)
组合中沟鞭藻含量稀少,以Polysphaeridium zoharyi(佐氏多球藻)、Operculodinium centrocarpum(刺果口盖藻)、Hystrichokolpoma等频繁出现为特征。孢粉组合中被子植物花粉占优势,含量为50%~81.0%;蕨类植物孢子次之,含量为9.1%~50%;裸子植物花粉最少,含量为0~27.2%。被子植物花粉以Q. microhenrici和Q. minutus占绝对优势,常见有C. oviformis、L. stigmosus、Ulmipollenites minor(小榆粉)、Ilexpollenites、Liliacidites等,而Florschuetzia、Graminidites(禾本粉)等仅零星分布;蕨类孢子主要发育P. haardti,其他频繁出现的属种为Cibotiumsporites(金毛狗)、P. favus、Polypodiaceoisporites(具环水龙骨孢)、P. usmensis、Leiotriletes adriennis(安底光面三缝孢)等;裸子植物花粉仅零星出现Tsugaepollenites、Pinuspollenites等(图 4,图 5)。
(7) 卵形栗-小亨氏栎-水龙骨单缝孢组合带(井深2 345~2 466 m)
组合中仅见个别或较少的沟鞭藻和孢粉化石。孢粉组合中被子植物花粉占优势,含量为37.5%~69.5%,其中C. oviformis和Q. microhenrici最为丰富;蕨类孢子次之,含量为11.0%~29.0%,常见P. haardti、Polypodiaceoisporites,偶见L. adriennis、Lygodiumsporites(光面海金沙孢)、Deltoidospora(三角孢)、Cibotiumsporites等;裸子植物花粉常见Tsugaepollenites、Pinuspollenites、Taxodiaceaepollenite(破隙杉粉)、Cedripites等(图 4,图 5)。沟鞭藻主要属种与组合6基本相似。
(8) 井深2 120~2 330 m
仅见个别或较少的孢粉化石,Polypodiaceoisporites、Pinuspollenites、Cupuliferoipollenites、Quercoidites和C. microporatus等频繁出现(图 4,图 5)。
3. 地层时代划分
LS33井孢粉组合带可以与YC8-2-1井孢粉组合带进行对比[2]。组合1优势分子为蕨类植物孢子Polypodiidites、被子植物花粉Quercoidites、Trilobopollis,均体现了古近系的特征,其中Quercoidites及相似属种Tricolpites在始新世—早渐新世全球范围内发育广泛,如欧洲、北美、日本等[1],同样在我国南部热带亚热带地区也有大规模分布[4],而Trilobopollis是渐新世指示分子。组合1与莺琼盆地组合带YQ1成分极为相似[2],分布于早渐新世,对应于崖城组。组合带2分布于晚渐新世至早中新世,对应于陵水组,从植被类型来看,组合2同时期YQ2差异明显[2],前者继承了早渐新世的特点,后者蕨类植物发生明显衰退,由此判断两者孢粉源区可能并不相同。红树林主要生活在河口三角洲、澙湖等半咸水泥质粉砂质土壤中[5],由于晚渐新世琼东南盆地全区被海水所覆盖,因此对新近纪地层划分起决定性作用的Florschuetzia[6]在LS33井中含量稀少,组合3难以通过孢粉带的对比判断其地质时代,根据浮游有孔虫和钙质超微化石生物地层学结果(图 6)[7],组合3对应于早中新世,组合4与组合5对应于中中新世至晚中新世。组合6和组合7相当于上新世,该阶段被子植物以Quercoidites和Cupuliferoipollenites为主,草本植物开始兴盛,与前人研究的南海上新世孢粉组合相似程度高[1, 2],可推断该阶段为上新世。组合8仅见个别孢粉化石,孢粉组合面貌不清,对应于更新世。
4. 古气候演变
早渐新世孢粉组合中热带亚热带蕨类孢子瘤面水龙骨单缝孢、乌兹曼圆瘤孢、三缝孢主要分布在沼泽地区;被子植物中主要发育山毛榉科常绿栎为代表的常绿阔叶树以及常见于山地的金缕梅科,桤木、榛、桦、栗等落叶阔叶树罕见;裸子植物中双束松、单束松、雪松是温带高山针叶林成分,该孢粉组合说明孢粉源区范围内主要是沼泽分布,平原上主要生长常绿阔叶林,由于具气囊花粉代表随风力或水流的长距离搬运,反映的是较大范围内的陆地特征[8],因此含量低的松科植物说明其来源可能是华南地块,整体上反映了温暖潮湿的热带亚热带气候。晚渐新世至早中新世被子植物种类明显增多,其中常绿栎、榛最为繁盛,蕨类以水龙骨单缝孢为主,瘤面水龙骨单缝孢和乌兹曼圆瘤孢含量减少,裸子植物中常见双束松、木麻黄、油杉、杉,衫科植物主要分布于平原和低地,说明该时期研究区植被及气候具有明显的垂直分带性,山地主要发育温带针叶林和落叶阔叶林,气温低而干旱;平原和低地面积扩大,主要以常绿阔叶林和热带亚热带蕨类植物为主,周围沼泽面积不断变小,可能存有淡水湖泊,气候温暖潮湿,红树林分布在沿岸地带。
早中新世孢粉组合中被子植物以栗、桤木、枫香等温带落叶植物为主,蕨类以海金沙科和水龙骨科为主,裸子植物主要发育单束松、雪松、铁杉等,反映了周边地区温带阔叶落叶林与温带高山针叶林混交的特征,说明气候类型开始由晚渐新世的温暖潮湿转变为寒冷干旱,这种气候滞后效应可能与孢粉的传播有关,因为在早中新世时研究区已经是典型的陆坡环境。早中新世至晚中新世被子植物以栎、栗、棕榈科为主,同时发育红树科、芸香、拟榛、百合、枫香、冬青等,裸子植物罕见,主要包括双束松、雪松,包括此时孢粉显示的植被特征是温带常绿阔叶林、温带落叶阔叶林、高山针叶林分布在山区,而平原则发育热带雨林,红树林有所增加,表明在沿岸地区红树林非常茂盛,可以推断中新世琼东南盆地地貌上仍有较高山地存在,气候上属于炎热潮湿。
上新世至更新世基本继承了晚中新世的特征,孢粉组合主要成分变化较小,被子植物仍以栗和常绿栎为主,常见榆、冬青、百合、枫香等,说明整体气候类型和晚中新世基本相似,红树林逐渐衰退,草本植物含量开始增多,如禾本科、藜科、蓼科等,而杉、铁杉、双束松含量稀少,说明研究区经历了海退过程,红树林减少直至消失,草本植物兴盛,山地仍以温带常绿阔叶林和落叶阔叶林为主,高山针叶林面积变小,反映了从湿热到干凉的过程,也是从热带气候到亚热带气候逐渐过渡的过程,整体植被类型已经与现今盆地面貌相差不大。
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图 1 琼东南盆地地理位置、构造单元划分及LS33井位置(据文献[3]修改)
Figure 1. The geographic location and tectonic division of Qiongdongnan Basin with the location of core LS33
图 4 孢粉图版1
1. 3. Toroiaporis (Divitoroisporis) longilaesuratus; 2. 4. Cyathidites minor; 5. Extrapunctatosporis ovatus; 6. Deltoidospora regularis; 7. Polypodiaceaesporites ovatus; 8. P. haardti; 9. Polypodiaceoisporites sp.; 10. Polypodiisporites sp.; 11. P. usmensis; 12. Distaltriangulisporites sp.; 13. Triletes sp.; 14. Leiotriletes sp.; 15. Undulatisporites sculpturoides; 16. Lycopodiumsporites sp.; 17. Toroisporis sp.; 18. Reticulatisporites sp.; 19. Distaverrusporites cf. simplex; 20. Magnastriatites howardi; 21. Pterisisporites undulates; 22. Lygodioisporites sp.; 23. Ephedripites sp; 24. P. nageiaformis; 25、27、28. Pinuspollenites sp.; 26. Piceaepollenites sp.; 29、30. Magnolipollis sp.; 31. Cedripites tenuis
Figure 4. alynological plate 1
图 5 孢粉图版2
1. Juglanspollenites verus; 2、3、4. Pterocaryapollenites stellatus; 5. Caryapollenites simplex; 6、11. Ceiltispollenites sp.; 7-10. U. Minor; 12. Indeterminate type; 13. Euphorbiacites sp.; 14-17、20-22. Tricolporopollenites spp.; 18、19. Rutaceoipollenites sp.; 23. Taxodiaceaepollenites hiatus; 24. Florschuetzia sp.; 25. Trilobopollis sp.; 26. Graminidites media.; 27. Tricolpites sp.; 28. Corylopsis sp.; 29、30、33. Alyxiaepollenites spp.; 31. Multiporopollenites sp.; 32. Myrtaceidites sp.; 34、35. Liquidambarpollenites sp.所有化石照片均放大750倍, 由中国地质大学(武汉)提供
Figure 5. Palynological plate 2
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