柴達(dá)木盆地一里坪凹陷新近紀(jì)孢粉特征及其古環(huán)境意義

張益銘，黃雷，宋世駿，陳琰，劉池洋，周飛，張麒，吳志雄 ，類維龍

1)西北大學(xué)含油氣盆地研究所，西安，710069；2)中石油青海油田勘探開發(fā)研究院，甘肅敦煌，736200；3)中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田第五采油廠，西安,710200；4)山東東山新驛煤礦有限公司，山東兗州，272100

內(nèi)容提要:柴達(dá)木盆地位于青藏高原北部，受高原隆升以及全球氣候影響，新近紀(jì)盆地內(nèi)古環(huán)境發(fā)生顯著變化。通過對(duì)新近紀(jì)柴達(dá)木盆地一里坪凹陷孢粉特征進(jìn)行分析，恢復(fù)盆地植被類型和環(huán)境演化過程，進(jìn)而探討高原構(gòu)造隆升和全球氣候變化對(duì)盆地古環(huán)境的影響。結(jié)果表明，一里坪凹陷新近紀(jì)孢粉組合以裸子植物繁盛，被子植物較為常見，旱生植物發(fā)育為主要特征。孢粉特征指示柴達(dá)木盆地一里坪凹陷整體新近紀(jì)屬于半干旱—干旱氣候，古環(huán)境演化受青藏高原隆升強(qiáng)度以及全球氣候影響顯著：下油砂山組環(huán)境為亞熱帶森林，上油砂山組環(huán)境為溫帶森林—草原，獅子溝組環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)楹疁貛Р菰牖哪?。該時(shí)期環(huán)境背景，不利于一里坪凹陷在新近紀(jì)發(fā)育大規(guī)模優(yōu)質(zhì)烴源巖。

咸化湖盆內(nèi)發(fā)育優(yōu)質(zhì)烴源巖的現(xiàn)象在全球范圍內(nèi)廣泛存在(姜桂鳳等，2006；陳啟林，2007；王力等，2009；劉池洋等2014；王艷清等，2016；郭佩，2018；馬新民等，2018)。柴達(dá)木盆地是我國(guó)新生代典型的咸化湖盆，古近紀(jì)期間，該盆地的柴西地區(qū)為盆地沉積中心與咸化中心，同時(shí)也是同期優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育區(qū)(金強(qiáng)等，2008；李洪波等，2008；郭佩，2018；徐思淵，2018)；至新近紀(jì)期間，柴達(dá)木盆地沉積中心和咸化中心向北遷移至一里坪凹陷地區(qū)(趙加凡等，2004；郭澤清等，2009；王迪，2020)。然而該地區(qū)在新近紀(jì)是否發(fā)育優(yōu)質(zhì)烴源巖卻尚不明確。柴達(dá)木盆地一里坪凹陷新近紀(jì)古環(huán)境的恢復(fù)是評(píng)價(jià)該期是否發(fā)育烴源巖的基礎(chǔ)，然而目前針對(duì)該方面研究相對(duì)不足。此外，青藏高原新近紀(jì)期間的隆升使我國(guó)西北部環(huán)境發(fā)生劇烈變化，加劇了中國(guó)內(nèi)陸干旱化，同時(shí)對(duì)中國(guó)乃至全球的氣候變化產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響(葛肖虹等，2006；宋之琛等，2008；劉曉東等，2013；季軍良等，2013；袁冶，2015；徐增連，2015)，因此恢復(fù)青藏高原及周緣地區(qū)古環(huán)境是研究青藏高原以及周緣地區(qū)隆升演化史的重要內(nèi)容(孔昭宸等，1996；陳傳飛，2009；王國(guó)燦等，2010；惠爭(zhēng)闖，2011；劉佳，2016)。新近紀(jì)一里坪凹陷作為青藏高原內(nèi)部盆地的沉積中心，因其較厚的沉積地層可更好地記錄同期環(huán)境變化信息，是作為該項(xiàng)研究的良好選區(qū)。

鑒此，開展一里坪凹陷新近紀(jì)古環(huán)境的恢復(fù)具有重要的油氣勘探意義和區(qū)域地質(zhì)意義。在古環(huán)境恢復(fù)的方法上，目前主要有沉積相研究、地球化學(xué)以及孢粉學(xué)等方法(劉迪，2014；楊梅，2018)。由于古環(huán)境是開放體系，不可避免地受到外界因素干擾，與沉積學(xué)相關(guān)的古氣候指標(biāo)信息容易受物源和沉積相等因素的影響，相同指標(biāo)在不同地區(qū)可能指示不同的古氣候特征；但孢粉學(xué)不易受這些外在因素的影響，可以較清楚地記錄當(dāng)時(shí)地區(qū)古氣候和沉積環(huán)境發(fā)生的變化(孫非非等，2010；賈艷艷等，2015；徐紅艷，2018)。有鑒于此，本文擬利用孢粉分析探討新近紀(jì)柴達(dá)木盆地一里坪凹陷的古環(huán)境，旨在揭示柴達(dá)木盆地新近紀(jì)古環(huán)境變化對(duì)青藏高原隆升的響應(yīng)，并探討一里坪凹陷在新近紀(jì)是否存在有利于優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育的環(huán)境條件。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

柴達(dá)木盆地處于青藏高原北部，盆地面積約120000 km2，被祁連山、昆侖山和阿爾金山所夾持，形成 “三山夾一盆”的地貌特征，表現(xiàn)為高原山間盆地。大地構(gòu)造位置上屬于古亞洲構(gòu)造域和古特提斯—喜馬拉雅構(gòu)造域的結(jié)合部(湯良杰等，2000；樊小龍等，2016)。盆地西高東低，西寬東窄，呈菱型，內(nèi)部構(gòu)造十分復(fù)雜，發(fā)育系列山前沖斷構(gòu)造帶和盆內(nèi)晚期構(gòu)造帶(趙加凡等，2004；郭佩，2018)，盆內(nèi)可分為柴北緣隆起、一里坪凹陷、柴西隆起和三湖坳陷4個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元(圖1)。

圖1 柴達(dá)木盆地構(gòu)造單元及沉積中心遷移[據(jù)趙加凡等(2004)、湯良杰等(2000)修改]Fig.1 Tectonic units and depositional center migration of Qaidam Basin (Modified from Zhao Jiafan et al.,2004&and Tang Liangjie et al.,2000&)

2 樣品采集與分析方法

本研究中樣品采集于柴達(dá)木盆地一里坪凹陷堿石2井巖芯。堿石2井位于柴達(dá)木盆地一里坪地區(qū)堿石山構(gòu)造東高點(diǎn)。該井鉆遇層位有七個(gè)泉組、獅子溝組、上油砂山組、下油砂山組共4套地層，完鉆井深5400 m。在取芯段獅子溝組地層,井深800～850 m處采集6件樣品；上油砂山組地層，井深2000～2190 m處采集17件樣品；下油砂山組地層，井深2200～2400 m處采集19件樣品，共計(jì)42件樣品。由于樣品巖性、沉積環(huán)境以及地層所含礦物成分不同，其保存孢粉的能力不同，故在孢粉提取過程中，所用樣品質(zhì)量、化學(xué)試劑及其濃度、處理方法等亦有不同。孢粉樣品處理采用實(shí)驗(yàn)室孢粉標(biāo)準(zhǔn)分析方法(SY/T 5522-2018)，主要采集包括植物孢粉、浮游藻類等微體化石及其他各種類別的有機(jī)物進(jìn)行分析。

表1 柴達(dá)木盆地一里坪凹陷新近紀(jì)孢粉采樣位置及其巖性Table 1 Palynology sampling location and lithology of Neogene in the Yiliping Sag,Qaidam Basin

3 孢粉組合特征

某一孢粉含量=該孢粉統(tǒng)計(jì)數(shù)/孢粉統(tǒng)計(jì)總數(shù)×100%；盤星藻屬含量=盤星藻屬統(tǒng)計(jì)數(shù)/(孢粉統(tǒng)計(jì)總數(shù)+盤星藻屬統(tǒng)計(jì)數(shù))×100%，以上公式中孢粉統(tǒng)計(jì)總數(shù)皆不包括藻類植物統(tǒng)計(jì)數(shù)。根據(jù)孢粉屬種及其豐度變化，自上而下劃分為3個(gè)孢粉組合帶，并進(jìn)一步分為6個(gè)孢粉組合，各個(gè)孢粉組合特征描述如下：

3.1 組合帶Ⅰ

該孢粉組合帶以裸子植物花粉占優(yōu)勢(shì)，含量66.7%～88.9%，平均80.1%；被子植物花粉居次要位置，含量8.3%～33.3%，平均15.4%；蕨類植物孢子較少，含量0～9.4%，平均4.6%。裸子類中，松科花粉占絕大多數(shù)，含量71.9%，主要為單/雙束松粉Abietineaepollenites/Pinuspollenites，次為油杉粉Keteleeriaepollenites，云杉粉Piceapollis，冷杉粉Abiespollenites等；杉科的破隙杉粉Taxodiaceaepolleniteshiatus和麻黃科的麻黃粉Ephedripites也有一定含量，分別占總量的4.2%與3.9%。被子類以草本植物花粉為多，占9.7%，主要為禾本科、菊科和藜科的一些分子，如禾本粉Graminidites，刺三孔溝粉Echitricolporites，蒿粉Artemisiaepollenites，藜粉Chenopodipollis等；木本植物不多，占5.8%，見少量或個(gè)別的三孔溝粉Tricolporopollenites，擬樺粉Betulaceoipollenites，樸粉Celtispollenites等。蕨類不發(fā)育，見零星的三角孢Deltoidospora，水龍骨單縫孢Polypodiaceaesporites，平瘤水龍骨孢Polypodiisporites等。

組合帶Ⅰ可進(jìn)一步劃分為兩個(gè)孢粉組合(圖2)，其鏡下鑒定照片(圖3)。

圖3 柴達(dá)木盆地一里坪凹陷上新統(tǒng)獅子溝組孢粉形態(tài)光學(xué)顯微照片F(xiàn)ig.3 Optical micrograph of pollen morphology of the Pliocene Shizigou Formation in the Yiliping Sag,Qaidam Basin1—小型油杉粉Keteleeriaepollenites minor;2—鐵堅(jiān)杉型油杉粉 Keteleeriaepollenites davidianaeformis;3—寬圓云杉粉 Piceapollis tobolicus;4—云杉粉(未定種)Piceapollis sp.;5、6—方體云杉粉 Piceapollis quadracorpus;7—標(biāo)準(zhǔn)云杉粉 Piceapollis praemarianus;8、9—對(duì)裂藻(未定種)Schizosporis sp.;10—環(huán)紋藻(未定種)Concentricystes sp.;11～19—盤星藻(未定種)Pediastrum sp.

(1)組合1：該孢粉組合中裸子植物花粉含量很高，其中松科植物花粉含量最多；被子植物花粉含量較少；蕨類植物孢子含量極少。麻黃粉屬Ephedripites和藜粉屬Chenopodipollis等旱生植物含量較少，云杉粉屬Piceapollis和冷杉粉屬Abiespollenites等高海拔寒冷環(huán)境生長(zhǎng)的植物較為常見。

(2)組合2：該孢粉組合中以裸子植物花粉含量很高，被子植物花粉含量較少，蕨類植物孢子含量極低。與組合1相比，該孢粉組合裸子植物中松科植物花粉含量明顯升高，其中云杉粉屬Piceapollis和冷杉粉屬Abiespollenites植物花粉更常見且含量有所增加；麻黃粉屬Ephedripites和藜粉屬Chenopodipollis等旱生植物花粉含量升高。

3.2 組合帶Ⅱ

該孢粉組合帶以裸子植物花粉占優(yōu)勢(shì)，含量54.8%～88.7%，平均71.3%；被子植物花粉居次要位置，含量8.2%～37%，平均22.3%；蕨類植物孢子較少，占2.1%～21.3%，平均6.4%。裸子植物豐富，以松科花粉含量最高，占41.9%，主要為單/雙束松粉Abietineaepollenites/Pinuspollenites和云杉粉Piceapollis，其余如冷杉粉Abiespollenites與羅漢松粉Podocarpidites等也較為常見；裸子植物中麻黃科居次要位置，占15.5%；杉科的破隙杉粉Taxodiaceaepolleniteshiatus占13.7%。被子類主要為草本植物花粉，占14.5%，其中以藜科植物為多，主要有小孔藜粉Chenopodipollismicroporatus，地膚型藜粉C.kochioides，平滑藜粉C.psilatoides，多坑藜粉C.multiplex等；其余分子均為少量或零星出現(xiàn)。菊科中刺三孔溝粉Echitricolporites和纖細(xì)擬菊苣粉Cichorieaciditesgracilis，禾本科的禾本粉Graminidites，水生黑三棱科的黑三棱粉Sparganiaceaepollenitessparganioides，眼子菜科中新生代眼子菜粉Potamogetonaciditescenozoicus等植物孢粉含量較少。蕨類植物以水龍骨科孢子占絕大多數(shù)，平均占5.2%，見纖細(xì)水龍骨單縫孢Polypodiaceaesporitesgracilis，哈氏水龍骨單縫孢P.haardti，平瘤水龍骨孢Polypodiisporites等。

組合帶Ⅱ可進(jìn)一步劃分為兩個(gè)孢粉組合(圖4)，其鏡下鑒定照片(圖5)。

(1)組合3：與組合1和組合2相較，該孢粉組合中裸子植物花粉和被子植物含量有所升高，裸子植物花粉占主要優(yōu)勢(shì)，被子植物花粉居次要位置，蕨類植物孢子含量較少。

(2)組合4：與組合3相比，該孢粉組合中裸子植物中松科植物更為繁盛，生長(zhǎng)于寒冷高海拔山地的云杉粉屬Piceapollis較為常見，麻黃粉屬Ephedripites植物花粉含量有所降低，藜粉屬Chenopodipollis植物花粉含量相當(dāng)。

3.3 組合帶Ⅲ

該孢粉組合帶以裸子植物花粉占優(yōu)勢(shì)，含量75.5%～100%，平均89%；被子植物花粉居次要位置，含量0～21.1%，平均9.1%；蕨類植物孢子占0～6.6%，平均1.9%。裸子類植物含量豐富，其中以松科花粉含量最高，占58.8%，主要為單/雙束松粉Abietineaepollenites/Pinuspollenites和云杉粉Piceapollis，其余如油杉粉Keteleeriaepollenites，冷杉粉Abiespollenites與羅漢松粉Podocarpidites也較常見；麻黃科居次要位置，占16.5%；杉科的破隙杉粉Taxodiaceaepolleniteshiatus占13.2%。被子類植物含量較低，主要為草本植物花粉，占5.9%，以藜科為多，見小孔藜粉Chenopodipollismicroporatus，地膚型藜粉C.kochioides等；其余分子均為少量或零星出現(xiàn)。蕨類植物孢子中水龍骨科孢子占絕大多數(shù)，平均含量1.5%，見纖細(xì)水龍骨單縫孢Polypodiaceaesporitesgracilis，哈氏水龍骨單縫孢P.haardti，平瘤水龍骨孢Polypodiisporites等，個(gè)別出現(xiàn)的有三角孢Deltoidospora。

組合帶Ⅲ可進(jìn)一步劃分為兩個(gè)孢粉組合(圖4),其鏡下鑒定照片(圖5)。

圖5 柴達(dá)木盆地一里坪凹陷油砂山組孢粉形態(tài)光學(xué)顯微照片F(xiàn)ig.5 Optical micrograph of pollen morphology of the Miocene Youshashan Formation in the Yiliping Sag,Qaidam Basin1—小桫欏孢Cyathidites minor；2—哈氏水龍骨單縫孢Polypodiaceaesporites haardti；3、4—平瘤水龍骨孢屬Polypodiisporites；5、6—南嶺麻黃粉Ephedripites(Distachyapites)nanlingensis；7、8、12、13、18、20—雙穗麻黃粉亞屬Ephedripites(Distachyapites)；9～11—第三紀(jì)麻黃粉Ephedripites(Distachyapites)tertiaries；14～17、19—梭形麻黃粉Ephedripites(Distachyapites)fusiformis；21—破隙杉粉Taxodiaceaepollenites hiatus；22—環(huán)圈克拉梭粉Classopollis annulatus；23—無(wú)口器粉屬Inaperturopollenites；24—密刺鐵杉粉Tsugaepollenites multispinus；25—具緣鐵杉粉Tsugaepollenites igniculus；26—茫崖楝粉Meliaceoidites mangnaiensis；27—蕓香粉屬Rutaceoipollis；28—卵形楝粉Meliaceoidites ovatus；29—阿爾金坡氏粉Pokrovskaja altunshanensis；30、32—大型楝粉Meliaceoidites magnus；31、33、36—寬圓青海粉Qinghaipollis subrotundus；34—錦致青海粉Qinghaipollis elegans；35—橢圓青海粉Qinghaipollis ellipticus；37—櫟粉屬Q(mào)uercoidites；38、41—地膚型藜粉Chenopodipollis kochioides；39—小孔藜粉Chenopodipollis microporatus；40—稀孔藜粉Chenopodipollis oligoporus；42～45—刺三孔溝粉屬Echitricolporites；46—小榆粉Ulmipollenites minor；47—纖細(xì)擬菊苣粉Cichorieacidites gracilis；48—苦買型擬菊苣粉Cichorieacidites ixeriformis

(1)組合5：與組合3和組合4相比，該孢粉組合裸子植物中松科植物依舊繁盛，其中云杉粉屬Piceapollis和油杉粉屬Keteleeriaepollenites含量更高，蕨類植物含量非常少，麻黃粉屬Ephedripites和藜粉屬Chenopodipollis等旱生植物較為常見。

(2)組合6：與組合5相較，該孢粉組合中植物種屬有所下降，裸子植物中松科植物花粉含量較高，麻黃粉屬Ephedripites含量相當(dāng)，藜粉屬Chenopodipollis等旱生植物含量有所減少，蕨類植物物種單調(diào)且含量較少。

4 孢粉時(shí)代特征

根據(jù)鉆井巖芯分層，研究樣品分別處于獅子溝組、上油砂山組、下油砂山組；在以往柴達(dá)木盆地地層年代學(xué)研究中，關(guān)于獅子溝組、上油砂山組、下油砂山組的時(shí)代存在不同認(rèn)識(shí)(徐思淵，2018；樊小龍等，2016)，例如：青海石油管理局和中國(guó)科學(xué)院中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所(1985)將下油砂山組地層時(shí)代確定為中新世中—晚期，而上油砂山組和獅子溝組地層確定為上新世。本文通過對(duì)柴達(dá)木盆地一里坪凹陷孢粉組合特征分析將其地層時(shí)代重新進(jìn)行了約束。

前人(李明杰等，2005；王亞東等，2011；王偉銘等，2009；王偉銘，2011)將我國(guó)新近紀(jì)孢粉植物區(qū)分為4個(gè)區(qū)，即內(nèi)陸區(qū)、東部區(qū)、東南沿岸區(qū)和西南區(qū)，其中新近紀(jì)期間柴達(dá)木盆地屬內(nèi)陸孢粉植物區(qū)，該區(qū)早中新世時(shí)含有較多的木本被子類花粉，如樺粉Betulaceoipollenites，榆粉Ulmipollenites，櫟粉Quercoidites，胡桃粉Juglanspollenites等，裸子類松科花粉含量也較高；從中中新世開始，主要出現(xiàn)草本被子類藜科和菊科花粉，木本被子類均為零星見及，裸子類麻黃粉Ephedripites含量較高，松科仍有一定數(shù)量。甘肅敦煌盆地南部新近紀(jì)孢粉化石經(jīng)馬玉貞(1991)研究建立了4個(gè)組合，這些組合均以被子植物花粉占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，裸子植物花粉次之，而蕨類植物孢子稀少為主要特征。西寧—民和盆地(孫秀玉等，1984)中新世—上新世的孢粉組合與敦煌盆地南部(馬玉貞，1991)基本相同，皆與柴達(dá)木盆地一里坪凹陷孢粉組合差別較大，其原因可能是由于新近紀(jì)樣品所采位置周圍有高山針葉林存在，致使松科植物花粉大量出現(xiàn)。

4.1 孢粉組合帶Ⅲ的時(shí)代特征

孢粉組合帶Ⅲ可稱為松科—麻黃粉屬組合，主要特征為：① 裸子植物花粉占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，被子植物花粉次之，蕨類植物孢子很少；② 裸子植物繁盛且種屬豐富，主要為單/雙束松粉屬Abietineaepollenites/Pinuspollenites和云杉粉屬Piceapollis，其中麻黃粉屬Ephedripites也有較多數(shù)量出現(xiàn)；③ 被子類植物含量較低，主要為草本植物花粉，以旱生的藜粉屬Chenopodipollis最多；④ 蕨類植物孢子中水龍骨科孢子占絕大多數(shù)，藻類植物很少。孢粉組合帶Ⅲ與柴達(dá)木盆地中新世早期孢粉組合(表2)特征基本一致(樊小龍等，2016；青海石油管理局勘探開發(fā)研究院和中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所，1985)，其孢粉特征皆以裸子植物占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，被子植物次之，蕨類植物很少，裸子植物中松科含量最高，其中主要為單/雙束松粉屬Abietineaepollenites/Pinuspollenites和云杉粉屬Piceapollis；被子植物中以旱生植物為主；并且組合帶Ⅲ與周邊地區(qū)酒泉盆地(馬瑾乾，1993)中新世早期孢粉組合以及庫(kù)木庫(kù)里盆地(宋之琛等，2008)早中新世孢粉組合有較好的相似性(表3)。故地質(zhì)時(shí)代亦應(yīng)相當(dāng)，據(jù)此將孢粉組合帶Ⅲ時(shí)間確定為早中新世。

4.2 孢粉組合帶Ⅱ的時(shí)代特征

孢粉組合帶Ⅱ可稱為松科—麻黃粉屬—藜粉屬組合，其組合特征為：① 裸子植物花粉占優(yōu)勢(shì)，被子植物花粉據(jù)次要位置，蕨類植物孢子很少；② 裸子類植物豐富，裸子植物豐富，以松科花粉含量最高，且類型多樣，以單/雙束松粉屬Abietineaepollenites/Pinuspollenites最多，云杉粉屬Piceapollis次之，麻黃科中麻黃粉屬Ephedripites也較常見 ；③ 被子類植物中，草本植物花粉較普遍，其中以旱生藜科植物為多，其余分子均為少量或零星出現(xiàn)；④ 蕨類植物以水龍骨科孢子占絕大多數(shù)。孢粉組合帶Ⅲ與柴達(dá)木盆地中新世中期孢粉組合(表2)基本一致(樊小龍等，2016；青海石油管理局勘探開發(fā)研究院和中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所，1985)，并且孢粉組合特征皆以裸子植物占優(yōu)勢(shì)，被子植物次之，蕨類植物很少，裸子植物中松科植物含量較高，被子植物中以旱生植物為主，并且組合帶Ⅱ與相鄰地區(qū)渭河盆地(宋之琛等，2008)中中新世孢粉組合具有較好相似性(表3)，地質(zhì)時(shí)代亦應(yīng)相近。再者該組合與組合帶Ⅲ為連續(xù)采樣，故可將孢粉組合帶Ⅱ的時(shí)代確定為中中新世。

4.3 孢粉組合帶Ⅰ的時(shí)代特征

孢粉組合帶Ⅰ可稱為松科—旱生草本植物組合，其主要特征為：① 裸子植物花粉含量最高，被子植物花粉較為常見，蕨類植物孢子較少；② 裸子類松科花粉大量出現(xiàn)，除單/雙束松粉屬Abietineaepollenites/Pinuspollenites外，還有云杉粉屬Piceapollis，冷杉粉屬Abiespollenites等，杉科的破隙杉粉屬Taxodiaceaepolleniteshiatus和麻黃科的麻黃粉屬Ephedripites也有一定含量；③ 被子植物在組合中居次要位置，以草本植物花粉為多，主要為藜科、菊科和禾本科的分子較多；④ 蕨類不發(fā)育，見零星的三角孢Deltoidospora，水龍骨單縫孢Polypodiaceaesporites等。孢粉組合帶Ⅰ與柴達(dá)木盆地早上新世孢粉組合(表2)相似(樊小龍等，2016；青海石油管理局勘探開發(fā)研究院和中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所，1985)，兩孢粉組合其特征皆為裸子植物中松科植物含量很高，被子植物以旱生植物為主。此外，組合帶Ⅰ與周邊地區(qū)塔里木盆地(宋之琛等，2008)上新世早期孢粉組合以及甘肅靈臺(tái)雷家河地區(qū)(吳玉書，2001)早上新世孢粉組合皆以旱生草本植物發(fā)育為主要特征，孢粉組合整體面貌與組合帶Ⅰ相似(表3)，兩者地質(zhì)時(shí)代應(yīng)接近。故判斷孢粉組合帶Ⅰ時(shí)代為早上新世。

表2 柴達(dá)木盆地新近紀(jì)地層劃分及其孢粉特征表Table 2 Neogene stratigraphic division and palynological characteristics of Qaidam Basin

表3 西北地區(qū)各盆地新近紀(jì)時(shí)期孢粉特征Table 3 Characteristics of palynology in the Neogene in the basins of Northwest China

5 古環(huán)境指示意義

不同的環(huán)境適宜生長(zhǎng)的植物不同,而不同科屬的植物所指示的環(huán)境亦不同。孢粉組合能夠恢復(fù)古植被面貌以及地質(zhì)歷史時(shí)期的氣候和沉積環(huán)境狀況(馬玉貞等，1995；馬玉貞等，1996;宋之琛等，2008；陳傳飛，2009)。根據(jù)孢粉組合以及植物生態(tài)習(xí)性可將孢粉植物分為5大類(馬瑾乾，1993；樊小龍等，2016)：山地針葉植物、溫帶落葉闊葉植物、亞熱帶及熱帶植物、濕生和水生植物、旱生植物。旱生植物中藜粉屬Chenopodipollis和蒿粉屬Artemisiaepollenites花粉在非喬木花粉中屬于量大而擴(kuò)散能力強(qiáng)的類型，主要生長(zhǎng)在荒漠或半荒漠地區(qū)(吳征鎰，1980；宋之琛，1999；劉佳，2016)。麻黃科、石竹科和菊科也屬于旱生植物，是草原、荒漠等干旱氣候區(qū)域的主要植物(吳征鎰，1980；惠爭(zhēng)闖，2011)。蕨類是一種主要生長(zhǎng)于林下潮濕的植物，其中三角孢Deltoidospora主要分布于潮濕、較溫暖環(huán)境(宋之琛，1999；陳傳飛，2009)。裸子植物中云杉粉屬Piceapollis是一種適宜生長(zhǎng)于寒冷以及高海拔3000～4000 m山區(qū)的植物，當(dāng)云杉粉屬Piceapollis花粉含量大于10%時(shí)，表明云杉粉屬Piceapollis是當(dāng)?shù)刂饕L(zhǎng)植物；冷杉粉屬Abiespollenites是一種與云杉粉屬Piceapollis類似的植物，適宜生長(zhǎng)于高海拔且寒冷的山地，其花粉具有較差的的擴(kuò)散能力，當(dāng)冷杉粉屬Abiespollenites花粉含量大于2%時(shí)，即可證明為當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)；單/雙束松粉屬Abietineaepollenites/Pinuspollenites具有較高代表性，是一種生長(zhǎng)于較低濕潤(rùn)的高山環(huán)境的植物，擴(kuò)散能力較強(qiáng)，只有含量達(dá)到20%時(shí)才表明當(dāng)?shù)赜性撝参锷L(zhǎng)(吳征鎰，1980；宋之琛，1999；劉迪，2014)。被子植物中眼子菜粉屬Potamogetonaciditescenozoicus和黑三棱粉屬Sparganiaceaepollenitessparganioides是一種生長(zhǎng)于潮濕環(huán)境下的草本植物(吳征鎰，1980；宋之琛，1999)。盤星藻屬Pediastrum是一種適宜生活在淡水環(huán)境中的浮游藻類，其含量大小與水體的深度有關(guān)，當(dāng)水體達(dá)到一定深度后，水體越深其含量越大(孫湘君等，1987；宋之琛，1999)。

孢粉組合帶Ⅲ中麻黃粉屬Ephedripites和藜粉屬Chenopodipollis等旱生植物總含量較高，說明該地區(qū)在早中新世氣候?qū)儆谳^干旱氣候。裸子植物中云杉粉屬Piceapollis和冷杉粉屬Abiespollenites等生長(zhǎng)于較寒冷、高海拔環(huán)境的植物較高，是當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的主要植物，這表明該地區(qū)在早中新世是一種海拔較高、氣候較寒冷的山地森林環(huán)境。亞熱帶針葉林植物含量較高，被子植物中草本植物和木本植物含量較低。濕生和水生植物較少，以淡水藻類為主。據(jù)此推測(cè)早中新世一里坪凹陷氣候主要為亞熱帶型氣候，植被類型主要為森林型。

孢粉組合帶Ⅱ中麻黃粉屬Ephedripites和藜粉屬Chenopodipollis等旱生植物含量高于早中新世的孢粉組合(圖6)，說明從早中新世到中中新世氣候逐漸變干旱。與早中新世孢粉組合相比，該孢粉組合中裸子植物花粉含量有所下降、被子植物花粉含量明顯升高，裸子植物中云杉粉屬Piceapollis和冷杉粉屬Abiespollenites等指示寒冷高海拔環(huán)境的植物含量亦較高，屬于當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)植物，亞熱帶植物中生長(zhǎng)在潮濕林下的植物較高，被子植物中草本植物和木本植物含量有所升高。濕生和水生植物含量低，主要為淡水藻類。故推測(cè)中中新世一里坪凹陷氣候變?yōu)闇貛夂颍渲脖活愋蜑樯植菰汀?/p>

因鉆井取芯資料缺失，本研究未獲得晚中新世沉積的樣品。前人研究(宋之琛等，2008；劉迪，2014；徐紅艷，2018；楊梅，2018)揭示柴達(dá)木盆地晚中新世的孢粉組合所見孢粉化石以被子植物花粉占優(yōu)勢(shì)，裸子植物花粉次之，蕨類植物孢子很少為主要特征；被子植物中以藜粉屬Chenopodipollis含量最高，水生植物花粉較多出現(xiàn)，以眼子菜粉屬Potamogetonaciditescenozoicus和黑三棱粉屬Sparganiaceaepollenitessparganioides為主；裸子植物中以云杉粉屬Piceapollis為主，單/雙束松粉屬Abietineaepollenites/Pinuspollenites次之，其中麻黃粉屬Ephedripites也較發(fā)育為主要特征，可稱為藜粉屬—麻黃粉屬—松科植物組合。該孢粉組合旱生植物極度發(fā)育，說明從中中新世到晚中新世氣候也是逐漸變干旱。相較其他孢粉組合而言，該孢粉組合中被子植物花粉含量較高，裸子植物花粉含量較低，以藜科為主的草本植物含量大幅度升高，裸子植物中云杉粉屬Piceapollis和冷杉粉屬Abiespollenites等指示寒冷高海拔環(huán)境的植物含量較低。據(jù)此推測(cè)晚中新世一里坪凹陷氣候?yàn)闇貛夂?，植被類型以草原為主?/p>

孢粉組合帶Ⅰ中以麻黃粉屬Ephedripites和藜粉屬Chenopodipollis為主的旱生植物含量占優(yōu)勢(shì)，整體表現(xiàn)出旱生植物含量高于濕生、水生植物(圖7)，反映出當(dāng)時(shí)氣候仍為干旱性氣候。云杉粉屬Piceapollis和冷杉粉屬Abiespollenites等寒冷高海拔的山地植物含量較高，且亞熱帶植物中林下植物含量非常低。該孢粉組合存在較多濕生和水生植物，其中以淡水藻類植物為主，適宜生長(zhǎng)于淡水環(huán)境的盤星藻屬Pediastrum含量非常高，為當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的植物，說明該地區(qū)當(dāng)時(shí)存在著適合其大量繁殖發(fā)育的淡水湖盆環(huán)境。據(jù)以上孢粉組合特征，認(rèn)為早上新世一里坪凹陷氣候?yàn)楹疁貛夂?，植被類型變?yōu)椴菰牖哪汀?/p>

6 討論

前人研究表明青藏高原的隆升可引起亞洲內(nèi)陸的干旱化(孔昭宸等，1996；劉曉東等，2013；季軍良等，2013)，柴達(dá)木盆地持續(xù)干旱化以及上新世淡水藻類繁盛是否與青藏高原隆升有關(guān)，值得進(jìn)一步探討研究。柴達(dá)木盆地一里坪凹陷孢粉分析表明，下油砂山組沉積期間為半干旱氣候，以較寒冷的針闊葉林為主，屬于亞熱帶氣候，植被類型為森林型；上油砂山組沉積期間，氣候干燥且較寒冷，屬于溫帶氣候，以松科植物為主，高海拔寒冷環(huán)境下的針葉林發(fā)育，林下常見蕨類植物，植被以森林—草原型為主；獅子溝組沉積期間，氣候轉(zhuǎn)變?yōu)楹疁貛Ц珊禋夂颍阅透珊档牟荼局参锇l(fā)育為主，植被類型為草原—半荒漠型。值得注意的是，上新世孢粉中發(fā)育大量指示淡水環(huán)境的藻類，而中新世孢粉組合中淡水藻類植物含量較低。筆者認(rèn)為這是由于中新世—上新世期間青藏高原隆升，使得柴達(dá)木盆地周緣山脈海拔升高，盆地內(nèi)焚風(fēng)效應(yīng)，造成高山冰雪融化輸入湖盆水體淡化，故中新世和上新世孢粉組合中均有淡水藻類存在。中新世孢粉組合中淡水藻類含量較低，主要為異地搬運(yùn)而來(lái)；上新世孢粉組合中淡水藻類含量很高，為當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的主要植物，筆者等推測(cè)可能是由于上新世存在季節(jié)性氣候變暖，造成冰雪融水使湖盆水體淡化以及當(dāng)時(shí)研究區(qū)水深達(dá)到適宜淡水藻類生長(zhǎng)的深度，故上新世淡水藻類繁盛。

關(guān)于青藏高原新生代隆升期次劃分有多種不同說法(方小敏等,2007；張克信等，2007,2013；王成善等，2009)。研究者普遍認(rèn)為中新世青藏高原北部發(fā)生過劇烈隆升(王國(guó)燦等，2010；方小敏，2017)，但當(dāng)時(shí)柴達(dá)木盆地隆升高度尚不明確。柴達(dá)木盆地孢粉研究表明，中新世指示寒冷高海拔山地的云杉粉屬Piceapollis和冷杉粉屬Abiespollenites植物含量較高，為當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的主要植物類型，這表明該時(shí)期柴達(dá)木盆地已經(jīng)隆升到3000 m以上。前人對(duì)新生代全球氣候變化進(jìn)行相關(guān)研究(路晶芳等，2010,2020;王治祥，2019；王海濤等，2020)發(fā)現(xiàn)，新近紀(jì)氣候變化趨勢(shì)主要為變干燥且變寒冷趨勢(shì)(圖8)，在中新世中—晚期曾出現(xiàn)氣候溫暖且植物繁盛的適宜期。但柴達(dá)木盆地一里坪凹陷新近紀(jì)孢粉研究發(fā)現(xiàn)，中新世的孢粉組合和上新世孢粉組合之間不存在較大差別，早—中中新世孢粉組合中云杉粉屬Piceapollis和冷杉粉屬Abiespollenites含量較高，為當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的的主要植物，藻類植物含量較低，為異地生長(zhǎng)；晚中新世孢粉組合中松科植物含量較高，云杉粉屬Piceapollis和冷杉粉屬Abiespollenites含量亦較高。以上孢粉組合特征表明新近紀(jì)氣候溫暖期對(duì)柴達(dá)木盆地一里坪凹陷環(huán)境的影響并不明顯，筆者認(rèn)為這是由于盆地內(nèi)焚風(fēng)效應(yīng)以及全球氣候干冷的大背景造成了湖區(qū)有效濕度降低，氣候以半干旱—干旱為主，使得植被類型從森林型退化為森林—草原型直至草原—半荒漠型。

圖8 柴達(dá)木盆地一里坪凹陷新近紀(jì)環(huán)境及構(gòu)造演化[據(jù)方小敏等(2017)、郭佩(2018)、張克信等(2013)、路晶芳等(2010,2020)修改]Fig.8 Neogene environment and tectonic evolution of the Yiliping Sag,Qaidam Basin (Modified from Fang Xiaomin et al.,2017&;Guo Pei,2018&;Zhang Kexin et al.,2013&and Lu Jingfang et al.,2010&,2020&)

縱觀我國(guó)新近紀(jì)孢粉植物群的變化規(guī)律可以發(fā)現(xiàn)，新近紀(jì)青藏高原周緣環(huán)境變化的復(fù)雜性,不同地區(qū)環(huán)境的表現(xiàn)存在著很大的差別(閻存鳳等，2006；李清山等，2020)。青藏高原隆升會(huì)導(dǎo)致高原周緣孢粉植物區(qū)的形成，對(duì)我國(guó)新近紀(jì)期間孢粉植物群的變遷產(chǎn)生很大的影響，尤其是對(duì)高原周緣地區(qū)植物(孔昭宸等，1996；王亞東等，2011；劉佳，2016)。柴達(dá)木盆地新近紀(jì)期間處于半干旱氣候，干旱條件會(huì)使得湖盆水體咸化，持續(xù)的干旱氣候還會(huì)使湖盆逐漸收縮，甚至消失，不可能發(fā)育大規(guī)模優(yōu)質(zhì)烴源巖(姜桂鳳等，2006;王力等，2009；郭佩，2018；徐思淵，2018)。孢粉研究發(fā)現(xiàn)，新近紀(jì)期間青藏高原隆升以及全球氣候干冷的背景使得一里坪凹陷整體氣候以半干旱—干旱為主，植被從森林型逐漸退化為草原—半荒漠型(圖6)，不利于發(fā)育優(yōu)質(zhì)烴源巖。前人研究(郭佩，2018；王力等，2009；王艷清等，2016；梁德秀，2017；李洪波等，2006)以及TOC分析發(fā)現(xiàn)，柴達(dá)木盆地一里坪凹陷中新統(tǒng)下油砂山組TOC值約0.5%，屬于較差烴源巖；中新統(tǒng)上油砂山組TOC值約0.3%，屬于非烴源巖；上新統(tǒng)獅子溝組TOC值小于0.3%，也屬于非烴源巖。故柴達(dá)木盆地一里坪凹陷新近紀(jì)不發(fā)育大規(guī)模優(yōu)質(zhì)烴源巖。

7 結(jié)論

根據(jù)柴達(dá)木盆地一里坪凹陷新近紀(jì)孢粉分析數(shù)據(jù)，與周邊地區(qū)相關(guān)資料進(jìn)行對(duì)比分析，將該時(shí)期植物孢粉化石劃分為3個(gè)孢粉組合帶以及6個(gè)孢粉組合，獲得如下認(rèn)識(shí):

(1)柴達(dá)木盆地一里坪凹陷中新統(tǒng)下油砂山組植被為森林，氣候主要為亞熱帶氣候；中新統(tǒng)上油砂山組環(huán)境主要為溫帶森林—草原；上新統(tǒng)獅子溝組植被退化為草原—半荒漠，氣候變?yōu)楹疁貛夂颉?/p>

(2)早中新世青藏高原隆升，高原北部柴達(dá)木盆地海拔升高，周緣山脈山地植被帶發(fā)育，出現(xiàn)針葉林,故一里坪凹陷孢粉組合中松科植物花粉大量出現(xiàn)。柴達(dá)木盆地一里坪凹陷早中新世孢粉組合中生長(zhǎng)于寒冷高海拔環(huán)境的云杉粉屬和冷杉粉屬植物含量較高，為當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的主要植物，這證明該時(shí)期柴達(dá)木盆地海拔高度已經(jīng)達(dá)到3000 m。高原隆升使得柴達(dá)木盆地周緣山脈海拔升高，造成高山冰雪融化，淡水匯入湖盆使得水體淡化，中新世淡水藻類含量不高，主要為異地搬運(yùn)而來(lái)，上新世淡水藻類含量很高，為當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的植物，這可能是由于上新世季節(jié)性冰雪融水使得湖盆水體淡化以及當(dāng)時(shí)研究區(qū)水深達(dá)到適宜淡水藻類生長(zhǎng)的深度，故造成上新世淡水藻類含量遠(yuǎn)高于中新世。

(3)全球氣候干冷的背景造成了研究區(qū)陸地有效濕度降低，使得新近紀(jì)柴達(dá)木盆地一里坪凹陷屬于半干旱—干旱氣候。雖然早上新世淡水藻類繁盛，但陸地植被類型總體依舊逐漸從森林—草原退化至草原—半荒漠。該時(shí)期環(huán)境以及TOC值皆表明，一里坪凹陷新近紀(jì)不發(fā)育大規(guī)模優(yōu)質(zhì)烴源巖。

致謝：感謝章雨旭研究員和審稿專家提出的寶貴意見。