Paleoclima y evolución paleobotánica y su impacto en la formación de esquisto bituminoso
(1) La flora y sus características paleoclimáticas
Los estratos del Eoceno en la zona minera del río Dalian producen una gran cantidad de plantas fósiles, denominada flora ylang-ylang. He Chaoxing y Tao Junrong (1994, 1990) llevaron a cabo una investigación detallada sobre los fósiles de plantas en arenisca y esquisto arenoso carbonoso (en adelante denominada flora A) y la sección de esquisto bituminoso en la parte superior de la sección carbonífera (en adelante denominada flora A). como la flora B), proporcionando una base importante para el análisis del paleoclima y paleoambiente en la zona minera.
Los estudios existentes han demostrado que las plantas Cyperaceae, Lauraceae y Magnoliaceae distribuidas en bosques subtropicales siempre verdes latifoliados tienen el mayor número de especies y son ricas en tipos. Todos ellos son géneros y especies fundadores importantes de bosques subtropicales de hoja perenne de hoja ancha, y la vegetación reflejada en la flora tiene características subtropicales obvias. A juzgar por la distribución geográfica de las plantas pertenecientes a la flora, la mayoría de ellas se encuentran en los subtrópicos, y la mayoría de los árboles y arbustos de hoja caduca se encuentran en los subtrópicos. Algunas plantas de zonas templadas, como Salix del género Salix y Betulaceae de la familia Betulaceae, tienen muy pocas hojas fósiles y no se conservan por completo, lo que indica que pueden ser plantas que se distribuyeron en zonas montañosas o se esparcieron bajo bosques y migraron a cuencas sedimentarias. . Otra característica de esta flora es que contiene muchas plantas amantes de la humedad, como Metasequoia, Metasequoia, Macclintnckia, etc. , la planta acuática castaño de agua refleja el ambiente extremadamente húmedo y las ricas precipitaciones florísticas. Entre la flora se encontraron fósiles de Pinu del género Pinus, lo que indica que probablemente existía una cierta cantidad de bosque de coníferas y latifoliadas de baja montaña rodeando la cuenca sedimentaria. La flora de la sección B de la sección de esquisto bituminoso está dominada por mesófitos como metasequoia, metasequoia y Betulaceae, Quercus, Sophora, Salix, Tilia y Rosa, entre otros componentes caducifolios templados cálidos. La mayoría de ellos se distribuyen en templado cálido. Las plantas de hoja perenne tienen pocos fósiles vegetales. En comparación con la flora del área A, se puede ver que los géneros y especies de plantas de hoja perenne han disminuido considerablemente, mientras que las familias y géneros de plantas de hoja caduca han aumentado significativamente. Esto demuestra que el clima antiguo reflejado por esta flora también debería ser un clima templado cálido con más precipitaciones. Según el análisis de las características de la fase foliar de la planta, la proporción de hojas enteras en la flora de la sección A es del 38%. El nomograma climático (Figura 5-9) muestra que su clima antiguo tenía una temperatura promedio anual de 13,2°C y una diferencia de temperatura anual de 20°C. La proporción de hojas enteras en la flora de la etapa B es del 30%. La temperatura media anual del paleoclima es de 11°C y la diferencia de temperatura anual es de 25°C. Muestra que la composición de la flora es completamente diferente, y que el clima sigue el ritmo de los tiempos, y la flora se desarrolla gradualmente hacia un clima y una vegetación templados fríos modernos. Se puede considerar que durante el Eoceno la temperatura bajó en el noreste de China e incluso en el noreste de Asia, lo que propició la migración y sucesión de la flora.
Se puede ver del análisis anterior que las floras de Ylang Ylang tienen dos períodos diferentes, y las floras se pueden distinguir. La vegetación de la flora en el Área A es principalmente bosques mixtos subtropicales de hoja ancha, caducifolios, de hoja perenne, así como humedales, lagos y bosques mixtos de coníferas de montaña de hoja ancha. En aquella época, el clima antiguo era cálido y lluvioso, y el clima subtropical del norte tenía plantas exuberantes. La vegetación reflejada en la flora del Área B pertenece a la vegetación de bosque latifoliado de temperatura cálida y templada. La flora se compone principalmente de árboles y arbustos de hoja caduca de temperatura cálida y contiene plantas acuáticas como loto y Sophora japonica, así como higrófitos como. como metasequoia y metasequoia. Su clima debe ser cálido y húmedo, con cuatro estaciones distintas y precipitaciones suficientes. La flora de las secciones A y B refleja la tendencia decreciente de la temperatura desde el Eoceno temprano hasta el Eoceno tardío, lo que es consistente con la tendencia de cambio de temperatura obtenida por James Zachos2001 en el estudio de las tendencias, ciclos y datos de anomalías del cambio climático global de hace 65 Ma. hasta los tiempos modernos, lo que demuestra plenamente que el proceso de enfriamiento climático global del Eoceno también ocurrió en el noreste de Asia. Los cambios paleoclimáticos afectan el desarrollo de la paleontología. Los cambios paleoclimáticos en la zona minera de abajo hacia arriba en diferentes épocas han propiciado la migración y sucesión de la flora de la zona. El enfriamiento del clima ha reducido la prosperidad de los organismos y la productividad, proporcionando relativamente menos materia orgánica. El esquisto bituminoso producido en las mismas condiciones tiene un bajo contenido de petróleo.
(2) Conjunto de polen y análisis paleoclimático
La sección rocosa de la Formación Dalianhe en Yilan Coalfield es rica en fósiles de esporopolen. En este estudio, se recolectaron muestras de esporopolen de esquisto bituminoso de la sección de esquisto bituminoso y de la sección que contiene carbón en el pozo YL04-3, y fueron identificadas por el Instituto de Geología y Paleontología de Nanjing de la Academia de Ciencias de China. El conjunto de esporopolen y el análisis paleoclimático son los siguientes:
1. Sección carbonífera (Eoceno temprano)
El reflejo del conjunto de esporopolen de la esquisto bituminoso en la sección carbonífera. de la Formación del Río Dalian inferior La vegetación forestal está dominada por árboles caducifolios de hoja ancha, perennes, tropicales y subtropicales.
La muestra a 446 metros (número de muestra 043-2-1) es rica en polen, pero relativamente única. Está compuesta principalmente de componentes tropicales y subtropicales, incluidos Haijinshakehaijinsha, polvo de Orchidaceae Jilin, polvo de Magnoliaceae Xinyi, polvo de abeto y polvo de árbol morado. , etc. Hay pocos ingredientes templados, incluidos el polvo de sauce, el polvo de tilo y el polvo de castaña. Con base en el conjunto de polen y el análisis ecológico moderno de estas plantas madre de polen, se puede inferir que el área de Yilang era subtropical a principios del Eoceno, con un clima cálido y húmedo.
Figura 5-9 Mapa paleoclimático de la flora paleógena de Yilan (ligeramente modificado por He Chaoxing y Tao Junrong, 1994)
2. Sección de esquisto bituminoso (Eoceno medio y tardío)<. /p>
El conjunto de palinopolen de la sección de esquisto bituminoso en la parte media de la Formación del Río Darian refleja una vegetación forestal dominada por árboles subtropicales de hoja perenne de hoja ancha y caducifolios. Los componentes principales en los trópicos y subtrópicos son la arena dorada del mar, la familia de los abetos, el albaricoque, el roble de hoja perenne, el liquidambar, el olmo (parte), el árbol púrpura, etc. Hay relativamente pocos ingredientes templados, incluyendo polvo de sauce, polvo de nuez, polvo de aliso, polvo de abedul, polvo de tilo, polvo de avellana, polvo de plántula de olmo, polvo de castaña, polvo de roble, polvo de olmo, polvo de tilo y algunas gimnospermas y coníferas. La vegetación antigua refleja que la cuenca pudo haberse expandido, con más plantas de cetáceos y menores cantidades de alisos y sauces creciendo a su alrededor. En las laderas y valles de la llanura abundan árboles y arbustos como el faisán, el avellano y el olmo, así como un pequeño número de árboles subtropicales como el nogal americano, el liquidambar y el palo de rosa. Los escasos arbustos de efedra se encuentran ligeramente dispersos en el espacio abierto. lejos de los lagos y pantanos. En las zonas montañosas cercanas a la cuenca, hay bosques caducifolios de hoja ancha como abedules, nogales y castaños en la zona templada, y bosques de coníferas siempre verdes como podocarpus y cedros en la zona subtropical.
Los cambios climáticos durante el período de deposición de la sección de esquisto bituminoso son los siguientes: En la etapa inicial de deposición, conjunto de esporopolen de 427 muestras. El contenido de polvo de cedro, polvo de pino, polvo de castaño y polvo de olmo en 5 m (número de muestra 043-4-1) es relativamente alto. La muestra contiene una pequeña cantidad de polvo de efedra de polen de plantas secas, que se especula que pertenece. a un clima cálido y ligeramente árido. Conjunto palinomorfo de la muestra 401. 6m (número de muestra 043-8) es relativamente monótono, compuesto principalmente de polvo de pino y polvo de abeto de la familia Pinaceae, y se infiere que la temperatura es relativamente fría.
En la etapa intermedia de asentamiento, la temperatura de la muestra fue de 378. 4 m (número de muestra 043-11) contenían una pequeña cantidad de polen, y la combinación era principalmente mesofítica o mesófila de Fagaceae, Ulmaceae, Juglandaceae, y Asteraceae. El polen de Pinaceae, que indica un clima fresco, no se encontró en gimnospermas y era principalmente de la familia Taxaceae, por lo que se infiere que el clima en esa época era cálido, húmedo y caluroso.
En las etapas media y tardía de la deposición, las dos muestras (361,0 m y 320,0 m) tenían conjuntos de palinospermas similares, dominados por gimnospermas y angiospermas. Entre las gimnospermas, el polvo de pino, el polvo de abeto, el polvo de abeto y el polvo de cedro de la familia Taxaceae son principalmente mesófitos de hoja caduca, lo que indica que el clima va desde la zona templada cálida hasta la zona subtropical del norte. Ambas muestras contenían pequeñas cantidades de polen de xerófitos, presumiblemente mesófitos cálidos.
Tabla 5-2 Análisis del conjunto de esporopolen y paleoclima del pozo YL04-3 en el área minera del río Darian
Como se puede ver en la Tabla 5-2, de abajo hacia arriba, el petróleo esquisto El cambio climático en este período ha pasado por al menos las siguientes cuatro etapas:
(1) El clima es cálido y seco, cercano a los subtrópicos central y sur.
(2) El clima es cercano a la zona templada cálida, con la temperatura más baja y un clima relativamente frío.
(3) El clima es subcálido, moderadamente húmedo, cercano a la zona templada cálida subtropical del norte.
(4) El clima ha vuelto a ser más cálido y seco, acercándose a la zona templada cálida.
Según los resultados del análisis anterior, el paleoclima reflejado por la flora palinológica mostró una tendencia de clima templado y temperatura decreciente desde el comienzo de la sección carbonífera hasta el final de la sección de esquisto bituminoso. fluctuó durante la deposición de la sección de esquisto bituminoso. Se alternan zonas climáticas más grandes, cálidas y frías, lo que afecta el desarrollo de la paleontología y reduce la productividad de la materia orgánica. Muestra que el paleoclima del noreste de China se vio significativamente afectado por la zona climática de la Cuenca del Pacífico durante el Paleógeno Eoceno, y la acumulación de polen en el área minera refleja básicamente el desarrollo y la evolución del paleoclima.
(3) Características de los isótopos de carbono
Los isótopos de carbono del kerógeno están relacionados principalmente con la fuente de la materia orgánica original y el entorno de depósito. Generalmente, la materia orgánica de tipo sapropel es relativamente rica en el isótopo ligero 12C y tiene un valor bajo de δ13C, mientras que la materia orgánica de tipo húmico y las vetas de carbón contienen más lignina y son ricas en valores de 13C y tienen un valor de δ13C más alto. La anomalía isotópica de carbono del querógeno en la zona minera está relacionada con el tipo de materia orgánica y el clima. Los valores de δ13C de las cuatro muestras de kerógeno tipo humus (números de muestra 43-11, 43-4-1, 02 y 21) son todos inferiores a -25,2‰, lo que equivale a. Vale la pena señalar que los cambios en los valores del isótopo de carbono δ13C se verán afectados por el cambio climático, la profundidad del agua, la recarga de agua de los lagos y las tasas de suministro de sedimentos.
En condiciones climáticas cálidas y húmedas, la fuerte concentración de isótopos en el agua de la cuenca del lago seguirá "diluyéndose", lo que dará como resultado valores más bajos de δ13C. Sin embargo, en climas cálidos y secos, a medida que el agua se evapora, los componentes isotópicos pesados se concentrarán, mostrando valores más altos de δ13C.
Figura 5-10 La relación entre los isótopos de carbono del esquisto bituminoso, la abundancia de materia orgánica y el cambio climático en el pozo YL04-3 en el área minera del río Darian