晚白垩世曲流河泛滥平原的岩相-孢粉相耦合模型：来自加拿大阿尔伯塔省恐龙公园组的启示

本文针对古泛滥平原亚环境识别难题，通过研究加拿大阿尔伯塔省上白垩统恐龙公园组(DPF)的沉积序列，创新性地建立了岩相-孢粉相耦合模型。研究人员系统分析了6种岩相和2种相组合中的干酪根(Kerogen)组分，发现河道带沉积以不透明植屑(OPQ)和非生物结构无定形有机质(AOM)为主，而远端泛滥平原和回水沼泽则以角质层(CU)、膜(MEM)和孢粉体(SPO)富集为特征。该模型首次证实孢粉相分析可作为区分泛滥平原亚环境的可靠指标，为理解地质时间尺度的河流动力学提供了新工具。

　　

在重建古陆地环境的研究中，泛滥平原沉积一直是个充满挑战的领域。这些沉积物虽然记录了丰富的环境信息，但由于缺乏明显的沉积构造和频繁的土壤改造作用，传统岩相分析方法往往难以精确识别其内部的亚环境分区。更关键的是，作为有机质重要源汇的泛滥平原，其有机质动态与现代河流环境的对应关系长期不明，导致孢粉相(Palynofacies)分析在这一领域的应用长期停留在粗分辨率水平。

针对这一知识空白，来自加拿大阿尔伯塔大学等机构的研究团队选择上白垩统恐龙公园组(DPF)作为理想研究对象。该组出露于加拿大阿尔伯塔省恐龙省立公园，形成于约76.8-74 Ma前的坎潘阶中期，沉积于西部加拿大前陆盆地，记录了高弯度曲流河体系的演化历史。研究人员通过对泛滥平原主导的剖面进行厘米级采样，创新性地将沉积学分析与孢粉相研究相结合，建立了首个适用于曲流河环境的岩相-孢粉相耦合模型。

研究采用了多项关键技术：1) 基于无人机三维数字露头模型的剖面测量；2) 激光散射粒度分析验证岩相划分；3) X射线衍射(XRD)半定量分析主要矿物相；4) 采用LECO SC 144测定总有机碳(TOC)含量；5) 标准孢粉相处理方法提取干酪根，在透射白光显微镜下对300+颗粒/样品进行分类统计，分类体系整合了Tyson(1995)和Sebag等(2006)的方案。

研究结果揭示了6种特征岩相：

1. 岩相1(LF1)砂岩相：以含有机质纹层的交错层理砂岩为特征，干酪根组合中不透明植屑(38%)和降解非生物结构植屑(23%)占主导，指示高能河道沉积环境。
2. 岩相2(LF2)砂质泥岩：发育于天然堤环境，过渡性沉积特征表现为不透明植屑(32%)与角质层/膜(17%)的混合出现。
3. 岩相3(LF3)碳质泥岩：回水沼泽沉积的典型代表，TOC含量最高达1.5 wt%，以角质层(7%)、膜(17%)和孢粉体(12%)的显著富集为特征，反映长期水淹的还原条件。
4. 岩相4(LF4)棕色泥岩：代表远端泛滥平原，发育钙质结节，孢粉体(10%)含量介于河道与沼泽相之间，指示中等排水条件。
5. 岩相5(LF5)浅灰色泥岩：近端泛滥平原的典型产物，周期性洪水导致不透明植屑(32%)占优，但保留11%无定形非生物结构植屑。
6. 岩相6(LF6)膨润土：火山灰层，为地层对比提供关键标志层。

通过7条剖面的地层构型分析，研究建立了泛滥平原亚环境的空间配置模型：河道带周边发育天然堤(LF2)和周期性淹没的近端泛滥平原(LF5)，而回水沼泽(LF3)则占据地形低洼处。随着与河道距离增加，沉积序列逐渐过渡为排水良好的远端泛滥平原(LF4)。

该研究的突破性发现在于：

1. 首次证实干酪根组合与泛滥平原亚环境存在系统对应关系，河道邻近度与地形起伏是控制有机质分布的关键因素。
2. 建立量化指标：不透明植屑含量>30%指示河道影响区，而角质层/膜+孢粉体>20%组合可有效识别沼泽环境。
3. TOC含量差异显著，回水沼泽(1.5 wt%)>远端泛滥平原(0.7 wt%)>近端泛滥平原(0.4 wt%)>河道沉积(0.2 wt%)，为古环境重建提供新参数。

这项发表在《International Journal of Coal Geology》的研究，不仅完善了DPF的古环境认识，更重要的是建立了适用于曲流河体系的孢粉相分析标准。该模型为解读地质记录中的河流有机质动态提供了新范式，在油气勘探、古气候重建和沉积学研究等领域具有广泛应用前景。研究揭示的"河道邻近度-地形-有机质保存"三元控制机制，为理解陆地生态系统中有机碳的长期埋藏过程提供了重要理论基础。