塔里木盆地北部草2井東河塘組hf孢子化石化石化石研究

塔里木盆地北部草2井東河塘組hf孢子化石化石化石研究

1泥盆紀(jì)藥物組合時(shí)代探討塔里木盆地位于中國西北新疆南部，是中國最大的內(nèi)陸盆地。盆地大部分被沙漠覆蓋,四周為天山和昆侖山-阿爾金山所環(huán)抱,其地質(zhì)發(fā)展歷程和地質(zhì)構(gòu)造獨(dú)特。塔里木盆地泥盆系孢子研究起步較晚,在露頭區(qū),筆者曾于1996年首次報(bào)道了產(chǎn)于盆地西南緣上泥盆統(tǒng)奇自拉夫組的孢子和疑源類化石(朱懷誠,1996),該孢子組合的系統(tǒng)研究表明其可與國內(nèi)外晚泥盆世法門期孢子組合對(duì)比(朱懷誠,1999a;朱懷誠、李軍,1998)。在覆蓋區(qū),有關(guān)井下泥盆紀(jì)孢子的確定尚有不同意見:筆者等認(rèn)為盆地北部草2井東河塘組發(fā)現(xiàn)的孢子組合的時(shí)代為晚泥盆世(朱懷誠、詹家禎,1996;朱懷誠,1999b),高聯(lián)達(dá)等認(rèn)為應(yīng)是石炭紀(jì)(高聯(lián)達(dá)等,1996;朱懷誠,1998)。東河塘組是塔里木盆地的重要儲(chǔ)油層之一,草2井是迄今唯一的在東河塘組見有古生物化石的鉆井(插圖1),故其地質(zhì)時(shí)代倍受科研和產(chǎn)業(yè)部門的關(guān)注。1993年初,筆者依據(jù)對(duì)張師本教授提供的草2井東河塘組2個(gè)樣號(hào)(井深分別為5991.25m和5992.85m)孢子薄片的鑒定分析,提出了組合時(shí)代為晚泥盆世晚期至早石炭世早期的初步意見(內(nèi)部報(bào)告同年夏天依據(jù)對(duì)采自同一鉆井的東河塘組的8塊巖芯所分析的孢子材料的研究進(jìn)展,筆者等將組合時(shí)代進(jìn)一步定為晚泥盆世晚期(朱懷誠、趙治信,1994**;朱懷誠、詹家禎,1996)?？紤]到這一孢子組合地質(zhì)時(shí)代的正確確定對(duì)于盆地地質(zhì)發(fā)展史的認(rèn)識(shí)、勘探目的層的確定都具有非常重要的意義,而其時(shí)代認(rèn)識(shí)分歧又較大,近年來,筆者對(duì)草2井的孢子進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。為便于同行參考和討論,遂將研究成果總結(jié)成文。有關(guān)孢子組合中的一些新類型已于先前發(fā)表(朱懷誠,1999b),本文是該研究的其余部分。2樣品來源及分析方法草2井位于塔里木盆地塔北隆起東部,井深5678—6057.5m劃歸晚古生代,包括卡拉沙依組上泥巖段、雙峰灰?guī)r段和中泥巖段,巴楚組角礫巖段和東河塘組東河砂巖段(朱懷誠、趙治信,1998)。東河砂巖段(井深5923.5—6057m)巖性為灰、綠灰色灰質(zhì)粉砂、細(xì)砂巖夾灰綠、紫紅色粉砂質(zhì)泥巖,底部夾礫巖。本文材料源自該段井深5974—6021.2m的8塊泥巖、粉砂巖巖芯樣品,經(jīng)用鹽酸+氫氟酸常規(guī)方法處理,計(jì)有6塊樣品獲得數(shù)量豐富、保存完好的孢子化石。當(dāng)前工作以此批樣品為基礎(chǔ)同時(shí)參照了先前對(duì)井深和5992.85m2塊樣品的孢子鑒定結(jié)果。3主要分子和常見分子草2井東河塘組所產(chǎn)孢子化石數(shù)量豐富、類型多樣,計(jì)有孢子37屬73種(除朱懷誠1999年先期發(fā)表的13新種、1新聯(lián)合外,本文記述了3新種),組合內(nèi)各組分?jǐn)?shù)量關(guān)系詳見表Ⅰ。考慮到這一孢子組合內(nèi)重要分子的地質(zhì)分布記錄及相對(duì)數(shù)量關(guān)系,我們依據(jù)這一組合建立了Apiculiretusisporahunanensis-Ancyrosporafurcula(HF)組合帶(盡管這一帶名筆者早已提出,但以往未詳細(xì)論述)。HF組合帶以下尚未發(fā)現(xiàn)任何孢子化石,因此該帶的底界尚難嚴(yán)格確定。據(jù)當(dāng)前工作,HF帶優(yōu)勢(shì)分子(大于10%)有:Apiculiretusisporahunanensis(Hou)OuyangetChen,A.rarissimaWenetLu和SpelaeotriletesradiatusZhu。主要分子(3%—10%)有:AneurosporatarimensisZhu,ApiculiretusisporafructicosaHiggs,AurorasporaconiaZhu,A.corporigaHiggs,ClaytonetKeegan,Spelaeotriletesspissussp.nov.,CymbosporitesbellusZhu,C.tarimensisZhu,GrandisporaclandestinaPlayford,PunctatisporitesdebilisHacquebard和RetusotriletesplanusDolbyetNeves等。常見分子(1%—3%)有:Ancyrosporalangii(TaugourdeauLantz)Allen,ApiculiretusisporanitidaOwens,AurorasporamacraSullivan,GeminosporaspongiataHiggs,ClaytonetKeegan,GrandisporauniformisZhu,PunctatisporitesplanusHacquebard,RaistrickiaplatyraphiaZhu,RetusotriletesincohatusSullivan,Rugosporasp.和TumulisporaordinariaStaplinetJansonius等。一些重要孢子的地層分布參見插圖2。4晚泥盆世-早石炭世行為草2井東河塘組孢子組合的時(shí)代一直頗有爭(zhēng)論,為使本文討論的依據(jù)更為充分,在此除對(duì)組合內(nèi)一些重要屬種已知的地質(zhì)分布進(jìn)行討論外,還選擇了與該鉆井屬同一沉積盆地的莎車縣艾特溝剖面奇自拉夫組晚泥盆世孢子組合帶(朱懷誠,1999a)和國際上普遍承認(rèn)且發(fā)育比較齊全的愛爾蘭晚泥盆世-早石炭世孢子帶序列(Higgsetal.,1988),作為對(duì)比研究的參照系來探討當(dāng)前組合的時(shí)代。4.1不同時(shí)代的晚泥盆世地層和塔西南莎車奇為節(jié)省篇幅,這里僅列舉一些對(duì)孢子組合有重要數(shù)量影響或地層意義顯著的代表性分子。ApiculiretusisporararissimaWenetLu為我國晚泥盆世法門期地層的又一地區(qū)性標(biāo)志分子,常與A.hunanensis一起以高百分含量值出現(xiàn)于晚泥盆世孢子組合中。在江西全南晚泥盆世地層(文子才、盧禮昌,1993)和塔西南莎車上泥盆統(tǒng)奇自拉夫組孢子組合(朱懷誠,1996,1999a)中均以較高的百分?jǐn)?shù)值出現(xiàn),在當(dāng)前HF組合中亦如此。ApiculiretusisporafructicosaHiggs,該類孢子最初被Caro-Moniez命名為Retusotriletesverrucosus(Caro-Moniez,1962,pl.1,figs.1,2),但這一種名在此前已被Naumova用于另一類孢子(Kedo,1955),因此,Caro-Moniez的命名屬后出同名而無效。盡管后來Streel(Beckeretal.,1974,p.24)依據(jù)比利時(shí)標(biāo)本將上述種名新聯(lián)合到Apiculiretusispora屬,但Higgs(1975)認(rèn)為這類標(biāo)本在比利時(shí)沒有恰當(dāng)?shù)拿枋?故建立了當(dāng)前這一種名。此種孢子在塔西南晚泥盆世地層(朱懷誠,1996,1999a)和愛爾蘭晚泥盆世法門期-早石炭世杜內(nèi)期地層(Higgsetal.,1988)中均有分布。AurorasporacorporigaHiggs,ClaytonetKeegan系Higgs等(1988)據(jù)愛爾蘭早石炭世杜內(nèi)期孢子建立,但在我國塔里木盆地莎車上泥盆統(tǒng)奇自拉夫組已有較多出現(xiàn)(朱懷誠,1999a),因此,該種的地質(zhì)時(shí)代為晚泥盆世法門期—早石炭世杜內(nèi)期。Diducitesversabilis(Kedo)VanVeen以其外壁內(nèi)層不褶皺區(qū)別于D.poljessicus(Kedo)VanVeen和D.plicabilisVanVeen。該種在西歐的地質(zhì)分布為晚泥盆世法門期,未穿越泥盆-石炭系界線(Claytonetal.,1977,Higgsetal.,1988),在塔西南亦見于晚泥盆世法門期地層。因此,此種可作為泥盆紀(jì)的標(biāo)志分子之一。Grandisporagracilis(Kedo)Streel形態(tài)比較特征,在俄羅斯晚泥盆世法門期地層首次記述為ArchaeozonotriletesgracilisKedo(Kedo,1957,p.29,pl.IV,fig.2),其后在歐洲其他地區(qū)多次發(fā)現(xiàn),時(shí)代都限于晚泥盆世法門期(Claytonetal.,1977)。在我國江蘇五通群擂鼓臺(tái)段下部(歐陽舒、陳永祥,1987)、西藏聶拉木(高聯(lián)達(dá),1983)、江西翻下組(文子才、盧禮昌,1993)和塔西南莎車奇自拉夫組(朱懷誠,1999a)均有發(fā)現(xiàn),并也都限于晚泥盆世地層。因此,當(dāng)前種的分布時(shí)代為晚泥盆世(法門期)。Retisporacassicula(Higgs)HiggsetRussell西歐的地質(zhì)歷程為晚泥盆世法門期GM孢子帶至PL帶(Claytonetal.,1977),并在PL帶頂部消失,未進(jìn)入其上的LN帶(Higgsetal.,1988)。該類孢子在地層中都不豐富,在愛爾蘭僅見于老紅砂巖相地層,塔里木盆地晚泥盆世地層中亦有見及(朱懷誠,1999a)。因其地質(zhì)歷程較短,故常與Retisporalepidophyta(Kedo)Playford一起被視為晚泥盆世的標(biāo)志分子。TumulisporaordinariaStaplinetJansonius以具環(huán)及遠(yuǎn)極面著生一基部輪廓多少圓形的疣或塊瘤狀加厚為特征,易于辨識(shí)。在波蘭(Turnau,1978)愛爾蘭晚泥盆世至早石炭世地層(Higgsetal.,1988)和江蘇龍?zhí)对缡渴赖貙?盧禮昌,1994)均有分布,它的地質(zhì)時(shí)限為晚泥盆世至早石炭世。值得提及的是在我國甘肅、寧夏石炭系發(fā)現(xiàn)的Stenozonotriletesrotundus(Wang)Zhu(王蕙,1984;朱懷誠,1993;Zhu,1989,1993,1995)在形態(tài)上與Tumulisporaordinaria相似,遠(yuǎn)極面亦見有一近圓形加厚,但前者的加厚塊相對(duì)孢子直徑不及后者大,這兩種的關(guān)系仍值得進(jìn)一步探討。但不管如何,過分強(qiáng)調(diào)它們形態(tài)上的某些相似性,忽視組合中其它分子的地層意義,將組合時(shí)代斷定為早石炭世晚期在孢粉學(xué)上尚難令人信服。Ancyrospora是泥盆紀(jì)的一重要孢子形態(tài)屬,迄今在國內(nèi)外的地層分布僅限于泥盆紀(jì),在我國云南沾益(盧禮昌,1988)、塔里木盆地(朱懷誠,1999a)、加拿大(Owens,1971;McGregorandOwens,1966;McGregorandCamfield,1976)、俄羅斯地臺(tái)(Naumova,1953)和西歐(Claytonetal.,1977;RichardsonandMcGregor,1986)泥盆紀(jì)地層中均有分布。這類孢子以具環(huán)和末端錨刺狀分叉的刺為特征,在泥盆紀(jì)末全部消失,未能穿越泥盆-石炭紀(jì)界線(Higgsetal.,1978)。上述孢子屬種的時(shí)代為晚泥盆世至早石炭世,且多限于晚泥盆世,反映組合時(shí)代應(yīng)為晚泥盆世。4.2hf芽孢桿菌屬內(nèi)分子塔西南奇自拉夫組孢子組合計(jì)有孢子24屬56種,因其含有數(shù)量眾多的國際公認(rèn)的晚泥盆世標(biāo)志分子Retisporalepidophyta(Kedo)Playford、植物化石LeptophloeumrhombicumDawson和腕足類Cyrtospiriferspp.等,時(shí)代無疑應(yīng)是晚泥盆世(朱懷誠,1996,1999a)。奇自拉夫組孢子組合分為下部的Leiotriletesmicrothelis-Punctatisporitesirrasus(MI)帶和上部的ApiculiretusisporararissimaRetisporalepidophyta(RL)帶。RL帶又進(jìn)一步分為兩個(gè)亞帶,即下部Retisporalepidophyta-Ancyrosporafurcula(LF)亞帶和上部Retisporalepidophyta-Spelaeotriletespallidus(LP)亞帶(表Ⅴ)。草2井HF孢子帶與奇自拉夫組的RL帶共性較多,兩地共同種就達(dá)27個(gè)之多(表Ⅱ)。這些孢子在兩地組合中除保存狀況略有差別外,形態(tài)特征幾乎完全一致。值得提及的是,ApiculiretusisporararissimaWenetLu在奇自拉夫組和東河塘組孢子組合中均是極盛分子(最高含量分別達(dá)到67.0%和54.5%)。另外,國內(nèi)外晚泥盆世常見的Ancyrospora、Hystricosporites屬內(nèi)分子和Retisporacassicula(Higgs)HiggsetRussell在兩地均有出現(xiàn),且含量都很低(不大于2.0%),孢子大小及紋飾亦很相似。因此,這兩個(gè)組合在特征上較為接近,時(shí)代應(yīng)相當(dāng)。需要補(bǔ)充說明的是,Retisporalepidophyta(Kedo)Playford在奇自拉夫組含量較高,但在草2井卻未見其蹤跡,這可能與當(dāng)時(shí)的植物群生態(tài)環(huán)境和孢子沉積環(huán)境差異有關(guān)。因?yàn)樵谄孀岳蚪M發(fā)現(xiàn)有腕足類和植物化石,而這些在草2井東河塘組均未見及,但卻發(fā)現(xiàn)了前者未見的魚化石(王俊卿,1997)。綜上所述,本文傾向于將HF帶與RL帶的LF亞帶對(duì)比。4.3hf組合帶與蘭晚泥盆世—與愛爾蘭杜內(nèi)期(廣義)孢子組合對(duì)比迄今,國際上泥盆-石炭紀(jì)孢子帶序列研究程度較高的當(dāng)屬西歐。70年代,Clayton等(Claytonetal.,1977,1978)總結(jié)了西歐上泥盆統(tǒng)法門階(Famennian)至下二疊統(tǒng)奧登階(Autunian)的孢粉研究資料,提出了晚泥盆世—早二疊世的孢子帶序列綱要?，F(xiàn)今世界各地的孢粉學(xué)者在研究泥盆—石炭紀(jì)孢粉時(shí),多將其作為全球孢子帶對(duì)比的標(biāo)準(zhǔn)。西歐法門期至杜內(nèi)期(廣義)孢子研究最為系統(tǒng)的當(dāng)屬愛爾蘭島(Higgsetal.,1988),Higgs等對(duì)該島80個(gè)露頭和鉆井的近500塊樣品中的孢子進(jìn)行了系統(tǒng)研究,在泥盆—石炭系杜內(nèi)階(廣義)建立了8個(gè)孢子帶。對(duì)照新的全球地層表方案(CowieandBassett,1989),上泥盆統(tǒng)法門階頂部有3個(gè)帶,石炭系有5個(gè)帶(表Ⅲ)。與愛爾蘭晚泥盆世—早石炭世孢子帶序列比較,草2井HF孢子組合帶與愛爾蘭晚泥盆世LL+LE孢子帶共性最多,兩地共同分子達(dá)29種(表Ⅳ),說明兩地組合時(shí)代應(yīng)大致相當(dāng)?？紤]到在愛爾蘭最高層位LE帶的Retisporacassicula在HF帶中有出現(xiàn),而在LN帶底部開始出現(xiàn)的Verrucosisporitesnitidus(Naumova)Playford、VallatisporitesverrucosusHacquebard和LophozonotriletesmalevkensisNaumovainlitt.Kedo在HF組合均未見其蹤跡,我們認(rèn)為HF組合帶與LL+LE帶大致相當(dāng)。又考慮到在HF組合帶頂部還有近2m的地層未見Retisporacassicula,而該分子在愛爾蘭自LN帶始有出現(xiàn)的TumulisporaordinariaStaplinetJansonius在HF組合帶內(nèi)各樣品中均有發(fā)現(xiàn),且在井深分別為5991.25m和5992.85m的2塊樣品中百分含量都較高(朱懷誠,1998),我們認(rèn)為不能排除HF帶頂部包含有相當(dāng)于愛爾蘭LN帶基部的部分沉積的可能。HF組合帶頂部典型泥盆紀(jì)分子Ancyrosporaspp.的存在又表明該帶不包含早石炭世沉積。綜上所述,草2井東河塘組HF孢子組合帶與愛爾蘭LL+LE孢子組合帶和塔西南奇自拉夫組RL帶的LF亞帶可大致對(duì)比,時(shí)代相當(dāng),為晚泥盆世法門期(表Ⅴ)。5遠(yuǎn)極面及東北部區(qū)域結(jié)構(gòu)正模標(biāo)本圖版II,圖10。描述具腔三縫小孢子,赤道輪廓亞圓形-圓形;大小75(86.5)95μm(測(cè)12粒),正模標(biāo)本95μm;三射線明顯,直或微彎,伴以低矮的窄唇,長(zhǎng)約為孢子半徑之3/4,末端與弓形脊相連;外壁外層厚1.5—2.5μm,遠(yuǎn)極面及赤道飾以細(xì)—粗的顆粒,偶為錐粒和細(xì)刺,基徑及高小于2μm,基部分離或愈合成短的不規(guī)則蠕瘤;外壁內(nèi)層明顯或不明顯,薄、平整,輪廓與孢子一致,約為孢子半徑之3/4或更多,直徑58(67)75μm,正模75μm,在近極面與外壁外層相連;1—2條弧形褶皺常見。比較當(dāng)前新種與S.crustatusHiggs(Higgsetal.,1988,p.73—74,pl.13,figs.8,9)在形態(tài)特征和個(gè)體大小上非常相似,主要區(qū)別在于前者唇不及后者的高和明顯。產(chǎn)地層位塔里木盆地北部,東河塘組。正模標(biāo)本圖版I,圖8。描述具腔三縫小孢子,赤道輪廓凸邊三角形-圓三角形;大小77(82.7)87μm(測(cè)5粒),正模標(biāo)本77μm;三射線明顯或不明顯,直或微彎,伴之明顯的唇,高2—5μm,三射線長(zhǎng)達(dá)孢子赤道;外壁外層薄,厚1.5—2.5μm,內(nèi)顆粒紋飾,在赤道處外延形成一環(huán)狀構(gòu)造,遠(yuǎn)極面及赤道表面著生基部較寬的刺或刺瘤,基部寬5—12μm,高5—12μm,直,有時(shí)微彎曲,基部相連或分離,近極面飾以顆粒或細(xì)瘤;外壁內(nèi)層厚1—2μm,明顯,輪廓大致與孢子一致,約為孢子直徑之3/4,平整或顆粒狀紋飾,在近極面與外壁外層相連,在近極面外壁外層與外壁內(nèi)層連接線附近有一明顯的帶狀加厚。比較本新種與SpinozonotriletessaurotusHiggs,ClaytonetKeegan(Higgsetal.,1988,p.77—78,pl.15,figs.1—3,7)相似,外壁均具內(nèi)顆粒紋飾,區(qū)別在于后者外壁內(nèi)層連接線附近沒有一明顯的帶狀加厚。產(chǎn)地層位塔里木盆地北部,東河塘組。塔里木刺環(huán)孢(新種)Spinozonotriletestarimensissp.nov.(圖版IV,圖1,5)正模標(biāo)本圖版IV,圖5。描述具腔三縫小孢子,赤道輪廓圓三角形-亞圓形;大小70(76)85μm(測(cè)5粒),正模標(biāo)本73μm;三射線明顯或不明顯,直或微曲,具發(fā)達(dá)的唇,高3—7μm,射線長(zhǎng)達(dá)孢子邊緣;外壁外層厚2—3μm,在赤道處外延