内蒙古赤峰市敖汉旗宾夕法尼亚亚纪酒局子组植物化石

李 斌，杨 涛，杨佳林，杨雅军，陈井胜，李 伟，刘 淼

1.中国地质调查局 沈阳地质调查中心，辽宁 沈阳 110034；2.沈阳师范大学 古生物学院，辽宁 沈阳 110034

0 引言

酒局子组最早由内蒙古区测二队于1967年在赤峰市敖汉旗酒局子南山建立，初始定义为一套砂板岩夹石灰岩扁豆体组成的含煤地层［1］.前人通过对敖汉旗一带陆相地层的清理研究，认为酒局子组为一套含煤的陆相或海陆交互相沉积，时代应为宾夕法尼亚亚纪［2-8］.但以往该区的地质调查主要围绕资源勘探开发而展开，有关古生物方面的研究程度较低.

笔者在敖汉旗进行1∶5万区域地质矿产调查的过程中，在丰收地区水泉南山附近采集了一批保存较好的植物化石，通过系统鉴定，共计12属18种，其中以Pecopteris（Asterotheca）hemitelioides和Cordaites principalis为代表，显示了宾夕法尼亚亚纪的植物面貌.通过分析植物群的性质、组合特征以及与有关植物群对比，讨论其所属的植物地理区系及所反映的气候条件.

1 地质概况

研究区位于内蒙古赤峰市敖汉旗，大地构造位置属于华北板块北缘中段［9-10］.区内出露的沉积地层有石炭系朝土沟组、白家店组、石嘴子组、家道沟组、酒局子组和二叠系三面井组［11-12］、于家北沟组.酒局子组岩性为一套轻微变质的碎屑沉积岩，包括变质粉砂岩、细砂岩、岩屑砂岩、砂砾岩等.

植物化石产自内蒙古敖汉旗水泉南山附近（图1），地理坐标为119°58′05″E，42°11′32″N.笔者对化石产地的地层剖面进行了实测，其下部被早三叠世岩浆岩侵入，顶部与满克头鄂博组火山岩断层接触.剖面共分30层（图2），总厚度大于717.7 m，化石产于第8、12层黑色变质粉砂岩、灰黑色变质细粒岩屑砂岩中，层序如下.

图1 内蒙古敖汉旗宾夕法尼亚亚纪酒局子组化石产地及交通位置图Fig.1 Fossil site of the Pennsylvanian Jiujuzi Fomation in Aohan Qi，Inner Mongolia

图2 敖汉旗酒局子组剖面图（据文献［8］）Fig.2 Stratigraphic section of Jiujuzi Formation in Aohan Qi（Modified from Reference［8］）

2 植物群组成特征及时代

酒局子组植物化石主要采自黑色变质粉砂岩、灰黑色变质细粒岩屑砂岩中，植物大化石已发现至少12属18种（图3、4），其组成如下.

楔叶目：Sphenophyllum oblongifolium（Germ.et Kaulf.）Ung.（椭圆楔叶）（图3）；

木贼目：Calamites cistii Brongn.（细尖芦木），Archaeocalamites sp.（古芦木，未定种），Mesocalamites cistiformis Stur（细尖中芦木），Palaeostachya rhabda Gu et Zhi（疏苞古芦穗），Asterophyllites aohanensis Huang（敖汉星叶）（图4）；

瓢叶目：Plagiozamites oblongifolius Halle（椭圆斜羽叶），Tingia carbonica（Schenk）Halle（石炭齿叶）（图5）；

真蕨纲和种子蕨纲：Sphenopteris neimongolensis Huang（内蒙古楔羊齿），Sphenopteris firmata Sze（壮楔羊齿），Pecopteris（Asterotheca）hemitelioides Brongn.（简脉栉羊齿）（星囊蕨），Pecopteris wongii Halle（翁氏栉羊齿），Pecopteris moneyi Zeill.（基连栉羊齿），Pecopteris candolleana Brongn.（肯多勒栉羊齿），Emplectopteris？sp.（织羊齿？未定种）（图3）；

科达纲：Cordaites principalis（Germ.）Gein.（首要科达）（图5），Cordaites borassifolis（Germ.）Gein.（单纹科达），Cordaites vetteri Stockm.et Math.（小叶科达）.

当前植物群绝大多数属种广泛分布于华北和西北的晚古生代华夏植物群中［13-14］.其中楔叶目最早出现于晚泥盆世，密西西比亚纪晚期到乌拉尔世最盛，乐平世末绝灭.酒局子组中出现的Sphenophylumoblongifolium在内蒙古、甘肃、辽宁等地发现于太原组、山西组及下石盒子组中，时代从宾夕法尼亚亚纪至瓜德鲁普世（图3）.

图3 酒局子组楔叶目、真蕨纲和种子蕨纲植物化石照片Fig.3 Photographs of Sphenophyllales，Filicopsida and Pteridospermae fossils from Jiujuzi Formation

木贼目的芦木属（Calamites），主要见于宾夕法尼亚亚纪至乐平世.细尖芦木（Calamites cistii）在华北、内蒙古、东北南部地区常有发现，多出现于太原组、山西组、下石盒子组中，时代为宾夕法尼亚亚纪至瓜德鲁普世［15-16］.该目的古芦木属（Archaaeocalamites），在中国主要见于密西西比亚纪早期，国外始见晚泥盆世至宾夕法尼亚亚纪早期.敖汉旗水泉剖面上所见的该属标本是一些小枝带有一些线形作二次分叉的叶，鉴定为古芦木未定种（Archaeocalamites sp.），这是本次的新发现，它与浅沟古芦木（Archaeocalamites scrobiculatus）的带叶小枝可以比较.古芦穗属（Palaeostachya）国内常产于宾夕法尼亚亚系，国外宾夕法尼亚亚纪至瓜德鲁普世地层均有分布.疏苞古芦穗（Palaeostachya rhabda）产于河北开平，宾夕法尼亚亚系开平组，该种在敖汉旗水泉酒局子组中尚属首次发现.星叶属（Asterophyllites）多见于宾夕法尼亚亚纪早期至瓜德鲁普世地层中，本次采集的敖汉星叶（Asterophyllites aohanensis）产于敖汉旗小柳条沟宾夕法尼亚亚纪酒局子组中（图4）.

图4 酒局子组木贼目植物化石照片Fig.4 Photographs of Equisetales fossils from Jiujuzi Formation

瓢叶目植物广泛分布于宾夕法尼亚亚纪至三叠纪地层中，宾夕法尼亚亚系至乌拉尔统最盛.斜羽叶属（Plagiozamites）在中国主要产于二叠纪，国外为宾夕法尼亚亚纪至乌拉尔世.椭圆斜羽叶（Plagiozamites oblongifolius）在华北曾被报道于乌拉尔统山西组、瓜德鲁普统下石盒子组.齿叶属（Tingia）主要见于宾夕法尼亚亚纪至乐平世，Tingia的出现也标志着华夏植物群早期演化阶段的开始.齿叶属与斜羽叶属区别在于后者两侧叶脉呈放射状展开，与侧边斜交，且叶不呈4行排列.本次发现的石炭齿叶（Tingia carbanica）在华北、内蒙古、东北南部等地区宾夕法尼亚亚纪至乌拉尔世地层中有广泛分布（图5）.

楔羊齿属（Sphenopteris）出现于晚泥盆世以后的各地质时代，我国乌拉尔世发现较多，国外宾夕法尼亚亚纪最繁盛.内蒙楔羊齿（Sphenopteris neimengensis）首次被描述于敖汉旗小井子地区酒局子组中，该种的主要特征是小羽片分裂成3～5个细裂片.壮楔羊齿（Sphenopteris firmata）迄今仅被报道于石盒子群，时代为瓜德鲁普世，其特征为孢子囊群不规则地生于侧脉上，大致呈圆形.简脉栉羊齿（星囊蕨）Pecopteris（Asterotheca）hemitelioides常见于内蒙古、河北、山西等地宾夕法尼亚亚系至瓜德鲁普统（图5）.翁氏栉羊齿（Pecopteris wongii）常见于华北地区乌拉尔统—瓜德鲁普统，在敖汉旗水泉乌拉尔统黄岗梁组中也有过报道，国外常见于宾夕法尼亚亚纪地层中.基连栉羊齿（Pecopteris moneyi）产于河北开平宾夕法尼亚亚纪开平组，在敖汉旗水泉酒局子组为首次发现.肯多勒栉羊齿（Pecopteris candolleana）产于辽宁太原群下部宾夕法尼亚亚系，在本区也属首次发现（图4）.织羊齿未定种（Emplectopteris sp.），该属在国内常出现在乌拉尔世地层中，国外宾夕法尼亚亚纪地层中也有报道.黄本宏［17］在内蒙古镶黄旗乌拉尔世植物群中报道一个新种——最小织羊齿（Emplectopteris minima），与本次发现的标本有一点相似，但前者小羽片为舌形，当前标本小羽片是典型的三角形，且该属是华夏植物群的典型分子.

科达属（Cordaites）主要见于晚古生代的石炭纪—二叠纪［18-19］，其中首要科达（Cordaites principalis）（图5）在邻区克什克腾旗乐平统铁营子组中曾有过报道.

拴马桩组由孙健初创建于乌拉特前旗拴马桩沟，现已发现植物化石至少10属13种，以富含Neuropteris，Asterophyllites，Lepidodendron和Calamites cistii为特征，斯行健［20］将其时代确定为宾夕法尼亚亚纪，并根据其中的特征分子确定沉积时限属Westphalian-Stephanian期.与当前植物群相比，两植物群中所含特征分子大致相同，似可反映两者沉积时代相近.虽然拴马桩植物群中出现部分Lepidodendron，但很可能是在形态各异、大小不等的山间盆地沉积环境下的产物.

从酒局子组植物化石属种的地理和地质时代的分布实例中不难看出，有些属种是从密西西比亚纪就已出现，而个别属种在中国也可以上延至乌拉尔世，甚至乐平世，但是，绝大多数的属种分布于宾夕法尼亚亚纪.所以酒局子组的时代应当归于宾夕法尼亚亚纪.

3 古环境分析

如前所述，在内蒙古赤峰市敖汉旗酒局子组中发现的化石共有12属18种，包括楔叶类、木贼类、瓢叶类、真蕨和种子蕨类及科达类等，展示了宾夕法尼亚亚纪内陆型亚热带—暖温带植物群面貌.本区植物群代表分子为Pecopteris（Asterotheca）hemitelioides和Cordaites principalis，均为晚古生代华夏植物群常见分子或代表分子，表明本区在宾夕法尼亚亚纪时应属华夏植物地理大区［21-22］.植物群中发现高大的科达类，并有大量反映热带、亚热带气候的真蕨和种子蕨类，显示该区当时应处于亚热带—暖温带雨量充沛的湿热环境.

致谢：本文化石由中国地质调查局沈阳地质调查中心郑少林研究员鉴定，在此对郑少林先生及匿名评审专家表示衷心感谢.