甘肃金昌早二叠世几种科达种子及古气候意义研究.docxVIP

甘肃金昌早二叠世几种科达种子及古气候意义华一帆，王雪莲，黄若寒，徐仁辉，李朴，刘洋，孙柏年(兰州大学地质科学与矿产资源学院，兰州 730000)摘要：本文记述了甘肃金昌地区早二叠世晚期三种科达种子化石：金昌石籽(Carpolithus jinchangensisY.F.Hua et X.L.Wang sp.nov.)、三稜籽(未定种)(Trigonocarpus sp.)和小双核籽(Tobleria minor)。金昌石籽顶端具有明显的尖喙，基部微圆并且具有珠孔；三稜籽(未定种)顶部具三个尖端，基部呈倒三角形；小双核籽具有双核并列的外部形态，核部具有纵纹。对其形态结构进行详细的分析鉴定，并与国内外报道的相关种属进行了比较和讨论后，进一步对其分类进行详细的鉴定。在此基础上，通过对该区裸子植物种子的鉴定，提出金昌地区早二叠世晚期主要为温暖湿润的气候，但在聚煤作用发生之前经历了短暂的干旱期，并且推测该区当时的科达类种子较为繁盛，发育程度较高，当时的古环境适于科达类植物的生长。关键词：古生物学；古气候；早二叠世晚期；科达类种子；甘肃金昌1.引言晚古生代时，我国石炭纪晚期至二叠纪早期主要处于无季节性分化的热带雨林气候，二叠纪早期总体上变为具有季节性热带气候，并出现气候分异现象，但到二叠纪晚期，则出现逐渐变干旱的趋势，形成了亚热带干旱或半干旱气候特征[2]。晚古生代植物地理分区在泥盆纪至早石炭世还不明显，晚石炭世后，植物地理区系一般可分为四区：热带-亚热带植物区、温带植物区、欧美植物区以及冈瓦纳植物区。[10,14]甘肃金昌大泉-红泉的晚古生代地层因发现华夏植物群的典型分子而引起了关注[8]。2015年8月，作者同兰州大学古生物学与地层学研究所成员对该区植物化石进行了重点采集，采集到大量保存完整的植物压型化石，其中包括本文研究的科达种子化石。科达类植物是已灭绝裸子植物的一个重要类群[20]。科达植物树干高大，在茎轴上，叶呈条带状，呈紧密螺旋状分布，叶具有直线脉络[13]。科达(Cordaites)化石被发现于全球各地的石炭纪地层中[3]。科达类植物大部分发现的是不完整叶片,部分情况下也能找到叶尖或叶基化石，研究较为广泛的当属科达营养枝和生殖穗[15,16]，对其种子的研究还较少。根据保存较好的种子表面的纹饰[17]、种皮厚度及种皮表面角质层等，均可以反映当时的温度、湿度等气候信息，对恢复古气候、古环境特征具有重要的地质学意义[11,12]。2.地质地理概况甘肃金昌位于河西走廊中部(图1)，靠近龙首山。龙首山呈W-NW向延伸，东段出露晚古生代地层，由老到新为上石炭统-下二叠统太原组、下二叠统山西组，中二叠统下石盒子组和上二叠统上石盒子组；二叠系内均为整合接触，二叠系与下伏的部分上石炭统太原组和上覆三叠系西大沟群也均为整合接触[4,5]。本文所采集的化石主要产自下二叠统山西组第一和第二岩性段(图2)，化石采集点位于大泉-红泉地区。图1 甘肃金昌地质地理概况图Fig.1 Locality of fossils in Jinchang, Gansu Province大泉剖面山西组第二岩性段岩性为灰白色、浅黄色含砾粗砂岩及石英砂砾岩，夹灰黑色泥岩一层，岩层厚度为8.8m；位于红泉的山西组第一岩性段岩性为浅黄色薄层细砂岩，上部为砂质页岩，岩层厚度为3.4m[1]。两处岩层表面因长期暴露在地表风化较为严重，表层化石保存较差，而岩层内部化石保存完整，在砂岩中所采化石一般风化较为严重，保存不够完整。本文选取保存较好并且典型的石籽属(Carpolithus)、三稜籽属(Trigonocarpus)和双核籽属(Tobleria)进行详细的研究分析。 3.材料及研究方法本文所研究的科达种子化石分别为：石籽属(Carpolithus)、三稜籽属(Trigonocarpus)和双核籽属(Tobleria)(表1)。所有化石用索尼DSC-TX55数码相机拍照，部分化石置于Leica MZ12.5立体显微镜下放大观察，并利用数码相机的超微聚焦功能对其细节形态特征进行了拍照。由于其角质层不易剥离，因此采取以下步骤进行化学处理：先用小刀将所采集的化石表面的碳膜轻轻刮下，放入塑料试管中，用蒸馏水浸泡约30分钟后，加入10%HCl溶液浸泡4-5h后移出，蒸馏水离心冲洗至中性后浸泡于盛有50%HF的塑料试管中浸泡4-5h后移出，继续用蒸馏水离心冲洗至中性后置于舒氏液中，等到碳膜颜色由黑色变为淡黄色乃至无色透明状时将其移出，继续用蒸馏水离心冲洗至中性后滴入氨水进行分离，继而滴入染色剂染色，然后用甘油制片进而用指甲油进行封片。种属名称数量/块保存状况产出地石籽属(Carpolithus)5种子，种皮较好，角质层清楚甘肃金昌,大泉三稜籽属(Triginocarpus)2种子，种皮裂隙