化石孢粉的研究与鉴定

化石孢粉

在前寒武纪已经出现了孔型化石，但直至泥盆纪，化石孢子在地层中才丰富起来，原始的裸蕨化石花粉少量出现在泥盆纪，到早石炭世以后花粉大量出现。最早的可靠的被子植物花粉为单沟型的，它称为Clavatipollenites，出现于早白垩世的巴列姆期，到晚白垩世方成为孢粉组合中的主要成分。

化石花粉的研究工作要求特殊的采样、分离、统计、计算及解释等一系列技术方法。

孢粉样品可以采自天然剖面或钻孔岩心，重要的是采样要严格，避免上下层位及现代花粉的污染，天然剖面要除去风化的表面，采集应自下而上，岩心要去掉表层以免泥浆及其他污染。孢粉样品的采集与大化石不同，要求在整个剖面系统取样，样品间距视研究目的、剖面厚度及地质时代的跨度而定，可以由1厘米到数米不等，一般地层越新，采样越密集，如全新统间距可以从不足1厘米到数厘米不等。

要从采集的沉积物中将孢粉提取出来，要经过物理和化学的方法处理，去掉矿物质及孢粉以外的其他有机物，使花粉富集起来，以前较多采用碘化镉制成的重液，比重可达1．8～2．3，正介于较重的矿物质和较轻的有机物质之间，用以将二者分开，但由于重液价格昂贵且毒性较大，而逐渐被其他物理化学方法代替，如沉积物中的钙质用盐酸，硅质等用氟氢酸溶解等。

富集后的孢粉保存于酒精，叔丁醇、硅油或甘油等介质中。制片时取其一滴置于载玻片上加以硅油、甘油胶、中性树胶等折光率高的介质，覆以盖玻片即可以观察。

孢粉的观察通常在放大400～1000倍的光学显微镜下进行，也可将孢粉作超薄切片；用透射电镜研究外壁的结构，用扫描电镜研究孢粉表面纹饰及萌发孔的结构。

晚新生代孢粉的鉴定是通过与现代植物孢粉薄片的对比而完成的，近年来一些实验室建立现代与化石花粉形态数据库，用计算机来检索，使孢粉的鉴定工作更加快速、准确。最近英国人开始尝试用计算机辨读花粉表面纹饰的扫描照片用于鉴定。

晚新生代以前的孢粉中有许多是绝灭类型，因此不能与现代植物孢粉直接对比，而常采用器官属和形态属这种半人为或人为的命名方法。

孢粉鉴定完成后，还需要统计各类孢粉的数量并计算它们相互间的数量关系。每个样品所需统计的孢粉数量与研究目的有关，一般从150粒至上千粒不等。L．von波斯特以后普遍采用百分比的统计方法，即计算出每个样品中各类花粉中所占的百分比，称为花粉谱，这是所谓相对含量的统计方法，相对含量中的每一个变量不是独立的，它们相互制约，为了克服这一缺陷，60年代初开始用外加花粉法来计算花粉的浓度（即单位体积或单位重量所含的花粉数量），之后又根据沉积速率计算出花粉的沉积率（即单位时间内在单位面积上所降落的花粉数量），这就是所谓的绝对含量统计。与百分比不同，绝对花粉含量的值有相对的独立性，它的变化不影响，也不受制于同一样品中其他孢粉类型的值的变化，能够较真实地反映植被与环境的演化。

孢粉统计的结果通常是绘成花粉图式来加以表达，即把各类花粉类型的百分比或浓度沉积率在一个地层序列或时间序列中表示出来。近年来计算及绘图工作都可以用电子计算机完成。

为了便于花粉资料的解释，一般将花粉谱划分为若干个花粉带，划带的主要原则是一个带内的花粉谱应有一定的相似性，带内花粉谱之间的差别应小于带之间的差别。花粉带的划分可以凭直观，也可以用多元分析的方法，常用的有聚类分析、主成分分析等。

花粉分析的结果可以用于：

1．确定沉积年代，进行地层对比。由于植物界由低级到高级的不可逆转的变化，每一个地质时代都有着这一进化线上特定的植物群。其基本方法是与一个由绝对年龄和其他化石特征所确定的标准剖面上下的花粉组合进行对比研究，这种方法对时代跨度较大的地层较适用，如果对时代跨度小的地层，如第四纪所能适用的范围就要减小，而且要考虑到化石花粉沉积的环境，化石植物的迁移速度及局部绝灭等因素。

2．推断沉积时期的古气候、古地理及应用于古生态、古群落的研究等。这是采用“将今论古”的思想，使用这个方法的前提是假定同类植物在地质历史时期的生态要求大体与现代一致，因而不能用于太老的地层，一般用于新生代，特别是第四纪。为此必需了解现代不同气候及不同自然地理条件下的植被类型及它们所产生的花粉雨的特征，并将化石花粉组合与之对比，再根据与化石花粉组合相同的现代花粉雨所处地点的自然环境来推断沉积时期的古气候古地理条件，对比可以用直观的方法，用数理统计的方法进行对比更客观和确切。

3．在石油勘探中的应用。由于在石油钻探中大型化石不仅难以找到，而且易被粉碎，体小、量多的孢粉就成为地层对比的重要手段。从20世纪50年代开始在委内瑞拉使用孢粉资料进行地层对比，以后就广泛应用于全世界范围。除此以外，还能为寻找生油层及储油层提供古生态及古地理的重要信息，从原油分离出来的孢粉，可以指示石油生成的地层年代及其迁移的过程；分析岩心中的孢粉及海相化石，并计算其此值的变化，可以指示石油形成的地点及层位。当前根据孢粉的颜色来推断石油的成熟度以指导石油勘探的方法也广泛应用于世界各国石油公司。