河南禹州早二叠世山西组二1煤组植物化石

张明达，郭晓宇，史骁

1.吉林大学 地球科学学院，长春 130061；2.内蒙古煤炭建设工程(集团)总公司，呼和浩特 010010

0 引言

晚古生代晚期全球植物可以划分为四大区系，包括安加拉植物区、欧美植物区、华夏植物区和冈瓦纳植物区[1]。中国是唯一一个四大植物区系皆具有分布的国家[2]，也是华夏植物群的分布中心。华夏植物群的代表分子包括东方型鳞木类、瓣轮叶类、束羊齿类、带羊齿类(地方种)、齿叶类、织羊齿类、大羽羊齿类、贝叶属等[2-3]。近年来，前人对于华夏植物群重要分子的分类学研究、植物群发育和演替研究已取得一系列进展[4]，对于华夏植物群的生态学、埋藏学、古植物地理区系等方面的研究也取得诸多新的成果[5-6]，但是对于华夏植物群与环境的协同演化关系还缺乏清晰的认识。石炭—二叠纪时期，地球上又一次经历了冈瓦纳极地冰川事件，并在早二叠世早期达到盛冰期，是研究显生宙植被与冰室气候相互作用的重要时期。

位于北半球低纬度地区的华北板块(图1)，在中奥陶世末期整体抬升后，经历了长期风化剥蚀，地表发生准平原化，直至早石炭世末期—晚石炭世初期才下降，沉积了一套以海陆交互相、海相为特征的煤系,并于早二叠世晚期进入陆相沉积阶段[7-9]。华北地台南部的豫西地区，晚古生代含煤地层具有“北型南相”特征[10-12]，石炭—二叠纪海相地层和海泛层发育，热带-亚热带暖湿气候环境下生长众多的华夏植物典型分子，构成著名的禹州植物群[13-14]；滨海三角洲沉积体系中，植被茂盛，聚煤沼泽广布，煤层十分发育，含煤岩系最厚可达720 m[15-16]。这些特征与华北板块主体石炭—二叠纪地层特征有所不同，显示出与华南板块有一定的相似性[17-18]；因此，豫西地区的石炭—二叠纪植物也兼具南、北华夏植物亚区的特征[19]。

1.太古界；2.元古界；3.寒武系；4.奥陶系；5.上石炭统；6.中—下二叠统；7.上二叠统；8.三叠系；9.始新统；10.上新统；11.第四系；12.角度不整合；13.断层；14.剖面位置；15.化石点。图1 河南禹州地质图Fig.1 Geological map of Yuzhou City, Henan Province

笔者于2019—2021年对河南省晚古生代及中生代植物化石调查中，系统采集禹州市神垕镇二叠纪山西组二1煤组植物化石180余块，经鉴定计有21属42种；在此基础上，通过对植物群性质、时代和同期植物群的对比，初步探讨了成煤植物与气候的相互关系。

1 地质概况

研究区位于距河南省禹州市神垕镇磨街乡大涧村—马垌村一带(图1)，属于栾川—固始一线以北的华北板块南部。华北晚古生代沉积盆地的形成与其南北两侧的碰撞造山作用密切相关[20]。华北板块北缘经过早古生代的构造演化后，随着早海西期古亚洲洋向华北地块北缘之下的俯冲，华北板块北缘抬升形成新的增生造山带，也称为海西期增生褶皱带[21]。华北板块北部呈现挤压坳陷构造状态，具有前(后)陆盆地性质，又由于华北地块南缘受到古特提斯洋壳的俯冲作用而仰起，从而形成南隆北倾的构造古地理格局，在地形上呈现为南高北低的态势，至晚石炭世，华北地块北部开始下降，接受了沉积[22]。此时期，海水从北东和南东方向入侵研究区，海侵方向由东向西逐步推进；至二叠纪，海水逐渐退去，研究区沉积逐步由海陆交互相沉积向陆相沉积转换[23]。整体来看，晚石炭世至早二叠世研究区为一套海陆交互相沉积。

研究区出露有前寒武系至三叠系(图1)。前寒武系主要由太古界登封群、太华群组成，下元古界由嵩山群等变质岩系组成，中元古界由熊耳群、汝阳群组成，上元古界由洛峪群及震旦系组成。下古生界由寒武系和奥陶系海相沉积构成，缺失志留系、泥盆系及下石炭统，上古生界包括上石炭统和二叠系，属于海陆交互相和陆相沉积。石炭—二叠系自下而上包括由山西式铁矿、铝土矿及海陆交互相碎屑岩(局部含煤)构成的本溪组，由海相碳酸盐岩及碎屑岩组成的太原组，由海陆交互相—陆相含煤沉积构成的山西组(含二1煤组，俗称大煤)、下石盒子组、上石盒子组及孙家沟组。为深入了解山西组底部二1煤组中植物化石的特征，笔者选取禹州市磨街乡马垌村老庄沟—老冯沟一线，对山西组下部二1煤组地层进行了实测，该剖面起点坐标为：34°10′27.41″N，113°10′30.45″E；终点坐标为：34°10′31.69″N，113°10′40.41″E(图2)。剖面层序如下：

山西组

厚度/m

4.土黄色厚层状细砂岩夹薄层粉砂岩(“大占砂岩”)

>15.4

图2 马垌剖面岩性柱状图[1]Fig.2 Lithological column of Madong section

3.土黄色中厚层状细砂岩(1.0 m)， 向上为灰绿色泥岩(0.9 m)、 粉砂质泥岩(0.3 m)夹灰黑色泥岩(0.2 m)。产状148°∠26°

2.4

2.灰绿色细砂岩(1.2 m)，向上为灰绿色中厚、薄层状细砂岩夹灰绿色泥岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及煤层(0.4 m)，含植物化石。产状143°∠24°

2.1

1.土黄色薄层状粉砂岩夹黄绿色薄层状粉砂质泥岩(未见底)，含大量植物化石：Lepidostrobussp.,SphenophyllumemarginatumBrongn.,S.minor(Sterz.) Gu et Zhi,S.verticillatum(Schloth.) Brongn.,BowmanitesfusiformisWang,MesocalamitescistiformisStur,AsterophyllitesrobustusXie,Tingiacarbonica(Schenk) Halle,T.?gerardiiStockm. et Math,T.partitaHalle,T.spiniformisWang,DiscinitesorientalisGu et Zhi,SphenopterisfirmataSze,S.nystroemiiHalle,S.tenuisSchenk,PecopterisanderssoniiHalle,P.candolleanaBrongn.,P.cyathea(Schloth.) Brongn.,P.heteropinnaGu et Zhi,P.lativenosaHalle,P.marginataGu et Zhi,P.moneyiZeill.,P.(Asterotheca)noriniiHalle,P.(Asterotheca)orientalis(Schenk) Pot.,P.taiyuanensisHalle,CladophlebisnystroemiiHalle,AlethopterisascendensHalle,EmplectopteristriangularisHalle,Callipteridium

koraiense(Tok.) Kaw.TaeniopteristingiiHalle,T.tongshanensisStockm. et Math.,T.yernauxiiStockm. et Math.,Aphlebiasp.,PterophyllumcutelliformeSze,P.daihoenseKaw.,Cordaitesprincipalis(Germ.) Gein.,C.schenkiiHalle,Cordaianthusvolkmannii(Ett.) Zeill.,CornucarpuspatulusHalle,Acanthocarpussp.,SamaropsisdeltataWang,S.wongiiStockm. et Math.,CarpolithustaxiformisStockm. et Math.

>1.1

实测剖面仅出露山西组下部，其与大风口一带的山西组下部所含化石均见于二1煤层的底板。其下尚有黑色泥岩、粉砂岩互层，产小个体腕足和海百合茎等海相动物化石，说明这一段含植物化石地层属于滨海沼泽相沉积。

2 植物化石组成

河南禹州马垌村剖面早二叠世山西组二1煤组植物化石丰富，计有21属42种，包括：石松纲、楔叶纲、瓢叶目、真蕨纲和种子蕨纲、苏铁纲、科达纲、裸子植物种子等(图3～5)。化石标本全部保存在吉林大学古生物学与地层学研究中心。现将各类植物特征分述如下：

1.Lepidostrobus sp.， HN19(2)-0020A; 2, 2a. Bowmanites fusiformis， HN19-0003;3, 3a. Sphenophyllum minor， HN19(2)-0019; 4, 4a. Tingia partita， HN19-0124; 5, 5a. Sphenopteris fermata， HN19-0024。图3 二1煤组植物化石(HN19(2)-0020A，HN19-0003，HN19(2)-0019，HN19-0124，HN19-0024)Fig.3 Fossil plants of Ⅱ1coal member

1, 1a. Pecopteris taiyuanensis， HN19-0162; 2, 2a. Emplectopteris triangularis， HN19-0020; 3, 3a. Taeniopteris yernauxii， HN19-0002； 4, 4a. Pecopteris anderssonii， HN19-0140。图4 二1煤组植物化石(HN19-0162，HN19-0020，HN19-0002，HN19-0140)Fig.4 Fossil plants of Ⅱ1 coal member

1, 1a. Callipteridium koraiense， HN19-0236; 2, 2a. Taeniopteris tongshanensis， HN19-0072;3, 3a. Pterophyllum daihoense， HN19(2)-0060。图5 二1煤组植物化石(HN19-0236，HN19-0072,HN19(2)-0060)Fig.5 Fossil plants of Ⅱ1 coal member

石松纲1属1种仅见到繁殖器官Lepidostrobussp.。

楔叶纲4属6种包括楔叶植物茎、叶和孢子叶穗：MesocalamitescistiformisStur,AsterophyllitesrobustusXie,SphenophyllumemarginatumBrongn.,S.minor(Sterz.) Gu et Zhi,S.verticillatum(Schloth.) Brongn.,BowmanitesfusiformisWang。

瓢叶目2属5种主要为茎叶和繁殖器官：Tingiacarbonica(Schenk) Halle,T.?gerardiiStockm. et Math.,T.partitaHalle,T.spiniformisWang,DiscinitesorientalisGu et Zhi。其中，TingiaHalle是华夏植物群重要的代表类群之一[2]。

真蕨纲和种子蕨纲7属20种分异度高，包括楔羊齿属3种SphenopterisfirmataSze,S.nystroemiiHalle,S.tenuisSchenk；栉羊齿属10种PecopterisanderssoniiHalle,P.candolleanaBrongn.,P.cyathea(Schloth.) Brongn.,P.heteropinnaGu et Zhi,P.lativenosaHalle,P.marginataGu et Zhi,P.moneyiZeill.,P.(Asterotheca)noriniiHalle,P.(Asterotheca)orientalis(Schenk) Pot.,P.taiyuanensisHalle；枝脉蕨属1种CladophlebisnystroemiiHalle；座延羊齿属1种AlethopterisascendensHalle；织羊齿属1种EmplectopteristriangularisHalle；丽羊齿属1种Callipteridiumkoraiense(Tok.) Kaw.；带羊齿属3种TaeniopteristingiiHalle,T.tongshanensisStockm. et Math.,T.yernauxiiStockm. et Math.。

苏铁纲1属2种PterophyllumcutelliformeSze,P.daihoenseKaw.。

科达纲2属3种包括茎叶和繁殖器官：Cordaitesprincipalis(Germ.) Gein.,C.schenkiiHalle,Cordaianthusvolkmannii(Ett.) Zeill.。科达纲在二1煤组大量存在。

裸子植物种子4属5种CornucarpuspatulusHalle,Acanthocarpussp.,SamaropsisdeltataWang,S.wongiiStockm. et Math.,CarpolithustaxiformisStockm. et Math.。

该植物群的总体特征是以真蕨纲和种子蕨纲植物为主体，栉羊齿类十分繁盛，其次为楔叶纲和瓢叶目植物，其余占比较少。出现典型分子三角织羊齿EmplectopteristriangularisHalle，科达纲化石数量非常丰富，是滨海潮坪沼泽中的主要聚煤产物。

3 植物群的时代

Bowmanites一属曾出现于内蒙古乌达苏海图的山西组以及宁夏石嘴山沙巴台的山西组，与SphenophyllumemarginatumBrongn.,Tingiacarbonica(Schenk) Halle,T.partitaHalle等共存[24]。

在晚石炭世时期，相当一部分的欧美植物群的楔叶属种在华北及阿拉善地区都有发现，其中包括SphenophyllumemarginatumBrongn.[25]，因此印证了前人所提出的，在晚石炭世时期，华夏植物群与欧美植物群的植物信息存在密切交流的观点。Sphenophyllumverticillatum(Schloth.) Brongn.在华北的太原组—上石盒子组以及西北地区的太原组—大黄沟组均有出现[26]。Sphenophyllumminor(Sterz.) Gu et Zhi出现在早二叠世晚期，龙首山地区楔叶属的物种多样性达到顶峰，而到了中二叠世至晚二叠世，该地区没有楔叶属的化石记录[27-28]。

Tingia为华夏植物区特有属，TingiapartitaHalle曾发现于山西太原的下石盒子组，以及朝鲜寺洞群的D层。到目前为止，在国内其地质历程皆存在于下石盒子组的相当层位[29-31]。Tingiacarbonica(Schenk) Halle出现在禹州大风口、方山滴水潭、平顶山煤矿的山西组(神垕组)和下石盒子组(小风口组)中[1]。

EmplectopteristriangularisHalle是中国华北、西北二叠纪华夏型植物群的重要组成分子，见于太原组、山西组、下石盒子组及其相当层位[1,32]；但是该种主要分布于山西组及其相当地层，其他层位远没有山西组丰富和分布广泛，是中国北方确定地层年代的重要化石[33]。李星学[2]将该种作为中期华夏植物群的重要代表。

TaeniopterisyernauxiiStockm. et Math.被记述于河北开平赵各庄群中部[34]，在华北和西北地区山西组和下石盒子组及相当地层中分布较广[1,24,32]；在河北唐山[34]、两淮地区的下二叠统[32]，豫西下-中二叠统山西组[1]、山东淄博等地的下二叠统[24]均有发现，区域上仅存于华北板块之上，该种的出现对二1煤组植物群性质的判定起到重要作用。

PterophyllumdaihoenseKaw.的模式标本被记述于朝鲜寺洞群D层。李星学[2]指出：“山西组植物群和开平赵各庄群中部植物群以及朝鲜寺洞群D层的植物群基本一致，它们所在的沉积都应为同一时期的产物。”本种标本也被记述于内蒙古准格尔旗石盒子群[35]、山东淄博山西组[36]。PterophyllumdaihoenseKaw.是华夏植物群的特征种[37]。

Cordaitesprincipalis(Germ.) Gein.这个种的地质历程十分漫长，在华北地区的产出层位自本溪组直至上石盒子组，在西北地区则产出于太原组—大黄沟组[38-39]，而在华南则见于茅口期—长兴期地层中[25,32,40]。

上述资料表明，当前植物群无论是仅限于早-中二叠世太原组—山西组及其相当层位的分子，如SphenophyllumemarginatumBrongn.,S.verticillatum(Schloth.) Brongn.,S.minor(Sterz.) Gu et Zhi,BowmanitesfusiformisWang,Tingiacarbonica(Schenk) Halle,EmplectopteristriangularisHalle等；还是可以延伸到上石盒子组的分子，如TingiapartitaHalle,TaeniopterisyernauxiiStockm. et Math.,PterophyllumdaihoenseKaw.,Cordaitesprincipalis(Germ.) Gein.等,都是中国二叠纪常见的分子，其中出现在早二叠世常见的属种就有15属27种。因此，当前植物群产出层位可能与中国华北山西组(早二叠世亚丁斯克期—空谷期早期)下部相当。

此外，当前植物群下伏太原组顶部海相灰岩中存在牙形刺化石Sweetognathuswhitei，可以确定二1煤组的时代为早二叠世亚丁斯克期[1]。

4 植物群对比

4.1 与河南禹州大风口植物群的对比

河南禹州大风口植物群二叠纪植物群十分发育，包括山西组、下石盒子组和上石盒子组3个层位，其中采自山西组(神垕组)大占砂岩之下二1煤组的植物化石共计17属27种[1]，以真蕨、种子蕨和鳞木类为主。当前植物群与禹州大风口二1煤组植物群有10个种相同(表1)，分别占各自植物群属种的1/4和1/3，这些种均为华夏植物群的特征或常见分子。两者相同比例不高，反映出两植物群在时代基本一致的前提下，尚有所差异，大风口二1煤组植物含有很多鳞木类根、茎化石，而当前植物群的鳞木类化石稀少，显示出当时两地植物分布、埋藏有一定的分异。

大占砂岩与砂锅窑砂岩之间山西组上部含有大量植物化石，计有29属56种，以真蕨、种子蕨和有节类为主，以Lepidodendronoculus-felis,Lobatannulariasinensis,Emplectopteristriangularis,Progigantonocleahenanensis为代表，出现了苏铁类和大羽羊齿类。当前植物群与禹州大风口山西组上部植物群有13个种相同，分别占各自植物群属种的1/3和1/4，显示出两个层位的化石既有相同的继承性特征，也有更多的新分子出现。

4.2 与西北地区早二叠世中期植物群对比

西北地区早二叠世中期植物组合代表地层有北祁连山、河西走廊、龙首山、甘肃北山等，植物化石以Emplectopteristriangularis，Emplectopteridiumalatum为代表[41]。优势植物类群为真蕨纲和种子蕨纲，其总数达17属48种之多；楔叶纲植物十分发育，达7属22种之多。

两植物群相同属共有11个，共有或可比较的种13个(表1)，这些种均属于二叠世华夏植物群的特征或常见分子，说明两个植物群的关系十分亲近，反映出在早二叠世中期，华北地区与西北地区的植物面貌十分相似。

4.3 与内蒙古乌达山西组植物群对比

内蒙古乌达山西组植物群的化石采集于内蒙古乌达地区早二叠世山西组主煤相邻地层，共25属54种，以大量出现的蕨类和种子蕨分子为特征[42-43]。两植物群相同属共有6个，共有或可比较的种11个(表1)。Emplectopteristriangularis和Pterophyllumdaihoense在两植物群的共同出现，体现了两者的时代基本一致。Schmitz et al.[44]对乌达地区太原组顶部附近火山灰层进行同位素定年，显示太原组时代为早二叠世阿瑟尔期。因此，乌达地区山西组植物群时代应晚于阿瑟尔期。

4.4 与吉林汪清早二叠世和盛植物群对比

吉林省汪清县大兴沟镇和盛植物群由18属31种组成，主要由真蕨纲与种子蕨纲以及楔叶纲分子组成，多数属种为华夏植物群的重要和常见分子，其中不乏标志或特有分子，如Emplectopteris，Taeniopterisyernauxii，Pecopterishuichensis，P.marginata等。和盛植物群具有华夏植物群性质，在古植物地理上属于华夏植物地理大区华北植物区[45]。和盛组的地质时代确定为早二叠世亚丁斯克—空谷早期，其上的大蒜沟组海相化石Parafusulina带和Pseudodoliolina带时代为空谷期晚期—罗德期，其下的山秀岭组海相化石Triticites带和Pseudoschwagerina带时代为晚石炭世卡西莫夫期—早二叠世阿瑟尔期[46-48]。此外，和盛植物群化石夹层的碎屑锆石测年也表明其地质时代不老于亚丁斯克期[44]。当前植物群与和盛植物共有分子有5属9种(表1)，共有分子较少，可能与纬度差异有关。

4.5 与塔里木盆地北缘早二叠世植物群对比

孙柏年等[49]与吴秀元等[50]介绍了一个塔里木盆地欧美性质的植物群。研究结果表明，塔里木盆地西北缘柯坪县库普库兹满组和开派兹雷克组含有大量欧美型分子，计21属52种。库普库兹满组含化石层位大致与山西组、梁山组或栖霞组相当[33]。其中开派兹雷克组下亚组与库普库兹满组植物化石基本相似，而其上亚组所产植物则差异较大[33]。可以看出，该植物群与二1煤组植物群属于不同植物区系，共有或可对应比较分子有5属9种(表1)，均是一些广布型分子，华夏植物群中的一些特有分子在塔里木盆地相当时代的地层中都难寻踪迹。

表1 各植物群化石对比表

5 讨论

石炭—二叠纪是地球历史上绿色植被经历冰室和温室环境及其两种气候环境转变的时期，该时期植被变化对探讨植被与气候的关系、植被对大气二氧化碳浓度的影响、气候变化过程中植被的响应对策等具有重要的科学价值[51-53]。

5.1 植物群指示的古气候

生物与环境的协同演化研究是近年来地球生物学研究的一个热点[54-55]，而目前的研究主要集中于气候对生物时空演变的控制，而关于生物对气候的影响或气候受生物作用的调节方面的研究较少[56-58]。华北地区连续的石炭—二叠纪地层序列及其中丰富的植物化石，以及其处于冰期向暖期转化的重要时间节点，为研究地质历史时期生物对气候的影响提供了重要的窗口。

河南禹州地区山西组二1煤组发育大量植物化石，以真蕨类的Pecopteris、种子蕨类的Taeniopteris、楔叶类的Sphenophyllum及瓢叶目的Tingia高分异为特征。其中，Pecopteris化石中含有不少生殖羽片，如Pecopteris(Asterotheca)noriniiHalle,P.(Asterotheca)orientalis(Schenk) Pot.，发育聚合囊和单缝孢，与现生莲座蕨目(Marattiales)植物的繁殖器官一致。现生莲座蕨目莲座蕨科(Angiopteridaceae)植物生长于亚洲热带和亚热带以及太平洋诸群岛；合囊蕨科(Marattiaceae)仅Marattia1属，生长于中国台湾和菲律宾；天星蕨科(Christenseniaceae)产于南洋群岛、菲律宾和亚洲热带大陆；多孔蕨科(Danaeaceae)为热带美洲特有科。因此，就蕨类植物而言，其反映的古气候特征属于热带-亚热带，与其古纬度一致。楔叶类植物现存仅木贼科，湿生或浅水生草本，分布于世界各地。瓢叶目和科达类Cordaites的个别种都是石炭—二叠纪华夏植物群的特有植物，现已知其生长于成煤沼泽环境，Cordaites被认为是重要的成煤植物。本内苏铁目Pterophyllum从晚石炭世出现到早白垩世末期绝灭，被认为与苏铁目植物相近，现生苏铁植物多分布于热带-亚热带地区，为喜光植物，生长于温暖、干燥及通风良好的地段。石松类植物在当前植物群中数量不多，仅见有保存不好的繁殖器官Lepidostrobus，一般认为鳞木类生活于潮湿的滨海沼泽，类似于现今的红树林生态环境。综上所述，当前植物群所反映的古气候条件总体为热带、亚热带，除了楔叶类植物和少量的鳞木类生活在滨海沼泽地带外，大量的真蕨、种子蕨和苏铁类植物生活在阳光充足、透水性良好的三角洲平原地带。

位于大占砂岩之上的山西组上部植物化石组合较当前植物群对比有了较大的发展，主要表现在种子蕨类、大羽羊齿、苏铁类的兴起，楔叶类进化以及鳞木类的恢复。鳞木类的繁盛说明潮湿的滨海沼泽广布。楔叶类中Lobatannularia的出现说明植物的光利用率大大提高。同时，种子蕨类、大羽羊齿类中网状叶脉的发育，也同样说明光合效率的提高。此外，苏铁类的兴起也是对环境改变的响应。总体来看，山西组上部植物更为进化，所反映的古气候较山西组下部二1煤组时潮湿温暖，滨海沼泽更加广泛，光合作用也更加有效。

5.2 植物群的演化与冰室气候

山西组二1煤组中发育的大量植物化石记录了北半球热带-亚热带暖湿气候背景下繁茂的滨海三角洲植被景观；与此同时，南半球冈瓦纳大陆的极地冰川广泛分布。冈瓦纳大陆石炭—二叠纪冰川首次出现于早石炭世杜内晚期，早二叠世达到盛冰期，仅在萨克马尔中期和亚丁斯克中期—空谷早期发育有间冰期[55,59]，河南省早二叠世山西组的地质时代属于亚丁斯克期—空谷早期，与冈瓦纳大陆极地冰川发育时间相对应，植物群的演化可能经历了亚丁斯克早期的冰室气候向亚丁斯克中期—空谷早期间冰期暖湿气候的转变。山西组二1煤组植物群中鳞木类植物化石的缺乏反映出沼泽环境的萎缩，可能与冰期发育导致的海平面下降有关；苏铁类等喜光中生植物的发育说明低地广布。山西组上部植物群中，鳞木类的繁盛表明滨海沼泽环境广泛发育，可能与海平面上升有关。种子蕨类的繁盛表明植物分异加强，气候适宜。楔叶类Lobatannularia的出现，表明植被的层次结构进一步分明。上述情况表明，山西组上部在暖湿气候条件下沼泽广布、植被茂盛且结构层次分明。与此同时，网状叶脉的发育极大地提高了植物的光合作用效率，大量CO2被消耗，O2大量产生。

6 结论

(1)河南禹州神垕镇磨街乡马垌村山西组下部二1煤组植物化石由21属42种组成，以真蕨类Pecopteris和科达类Cordaites繁盛为特征。典型分子EmplectopteristriangularisHalle，PterophyllumdaihoenseKaw.，Cordaitesprincipalis(Germ.) Gein.等的出现，表明其属于华夏植物群中期组合，时代为早二叠世。通过下伏太原组顶部海相灰岩中牙形刺化石Sweetognathuswhitei的存在，确定上覆含煤地层的时代始于早二叠世亚丁斯克期，结合与国内相关植物群的对比，将山西组的地质时代确定为亚丁斯克—空谷期早期。

(2)通过对山西组二1煤组植物群及山西组上部植物群组成的分析，结合同一时期冈瓦纳大陆极地冰川的发育情况，认为山西组二1煤组发育于冰室气候，而山西组上部则处于亚丁斯克期中晚期—空谷期早期的暖室气候。气候变化导致石松类和楔叶类等湿生植物大量繁盛，同时也使种子蕨类大发展。植物群繁茂后，地球的碳埋藏量加剧，大气成分变化，再一次发生新的降温。

致谢感谢吉林大学古生物学与地层学研究中心孙跃武教授在化石采集、拍照和鉴定过程中提供的帮助。