加拿大不列颠哥伦比亚省格拉斯岛上侏罗统–下白垩统地层的甲藻孢囊与孢子形态物

《Cretaceous Research》：Dinoflagellate cysts and sporomorphs from the Upper Jurassic–Lower Cretaceous succession of Grassy Island, British Columbia, Canada

　　

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  对北美太平洋东部侏罗纪/白垩纪边界区间的广泛孢粉学研究
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  关键甲藻囊孢使该区域与北半球其他地层的对比成为可能
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  化石组合阐明了古环境变化和沉积环境
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  甲藻囊孢组合和事件有助于提高相对年代测定的精度

引言

侏罗纪–白垩纪过渡期是中生代研究最为广泛的时期之一，因为它记录了重大的古环境、古地理和进化变化。尽管经过数十年的研究，由于连续沉积地层的稀缺和全球适用的生物地层标志的有限（例如H?kansson等，1981；Weissert和Channell，1989；?ák等，2011；Zakharov等，2014；Wimbledon，2017），该时期的全球对比仍然困难。在北美太平洋域内，连续的晚侏罗世–早白垩世海相地层尤为少见（例如Dzyuba，2010，2012；Haggart和Matsukawa，2020）。在加拿大西部科迪勒拉地区，仅有两个剖面的记录跨越了这一时期，其中Grassy Island（草岛）地层被认为是保存最完整的（Jeletzky，1950，1965；Muller等，1981；Grey等，2007）。因此，该地点为完善区域生物地层学和探讨侏罗纪–白垩纪过渡期的古环境演化提供了难得的机会。

传统上，北太平洋域的生物地层学分辨率主要依赖于菊石和钒蛤类双壳动物。然而，菊石相对稀少，且通常以延时的分类群为代表，限制了其在精确的区域和跨区域对比中的实用性（例如Jeletzky，1965，1984；Wimbledon，2017）。此外，侏罗纪–白垩纪边界缺乏普遍适用的地球化学或古生物学标志，进一步使年代地层校准变得复杂。因此，区域地层框架主要建立在以钒蛤属（Buchia）组合为基础之上，并辅以局部的菊石数据（例如Jeletzky和Tipper，1968；Jeletzky，1984；Poulton等，1993b）。虽然这些方案提供了必要的地层框架，但它们的时间分辨率仍然有限，对古环境演化的信息提供也相对较少。有机壁海洋微化石提供了重要的补充记录。甲藻囊孢尤其具有价值，因为它们丰富、地理分布广泛、进化动态性强、对环境敏感，使其成为中生代生物地层学和古环境重建中最强大的工具之一（例如Evitt，1985；Stover和Williams，1987；Fensome等，1996；Riding等，2023）。此外，由于海洋和陆生孢粉体被一同获取，它们提供了评估海洋条件与大陆植被之间随时间互动的独特机会。

过去五十年间，大量研究建立了加拿大侏罗纪和早白垩世地层的甲藻囊孢分类学和区域生物带划分（详见附录A第1节的详细文献综述）。这些研究，连同更广泛的记录综合分析，大幅改善了北极、西部内陆和北大西洋地区的年代地层框架，同时完善了分类学概念和物种分布范围（例如Pocock，1972；Brideaux，1977；Davies，1983；Montheil，1992；Poulton等，1993a；Riding等，2010；Fensome等，2019；Riding等，2022）。尽管取得了这些进展，来自太平洋沿岸的同类数据集仍然相对稀少。因此，加拿大西部科迪勒拉地区与其他北极地区之间的对比仍然严重依赖宏观化石带划分，缺乏孢粉学的校准。不列颠哥伦比亚省已发表的孢粉学研究通常关注孤立的地层单元或有限的层位区间，而非连续的侏罗纪–白垩纪地层。因此，该区域在边界区间内甲藻囊孢组合的演化仍然缺乏有效的约束。Grassy Island地层独特地弥补了这一空白，因为它保存了北美太平洋东部目前已知最完整的晚侏罗世–早白垩世海相记录之一。将甲藻囊孢与孢子形态体及已有的宏观化石生物地层学相结合，为现有的区域年代地层框架提供了独立的验证，同时改善了古环境解释。除了区域重要性之外，本研究还为侏罗纪–白垩纪过渡期北半球古生物地理学的更广泛讨论做出了贡献。Grassy Island的组合允许与同时期的北极、西北欧洲和俄罗斯北半球域的花粉群进行直接比较，为该环境剧烈变化时期的海洋连通性和区域化特征提供了新的约束。

本研究首次对Grassy Island（草岛）出露的晚侏罗世–早白垩世海相地层进行了全面的孢粉学研究。通过将甲藻囊孢和孢子形态体与已有的宏观化石框架相结合，我们完善了区域生物地层对比，重建了Kimmeridgian–Valanginian（启莫里阶–瓦兰坚期）区间内的古环境变化，并评估了该独特的北太平洋北极地层在古生物地理学上的意义。本研究的目的是四方面的：(1) 记录从Grassy Island地层中获取的甲藻囊孢和孢子形态体组合；(2) 建立经过本文确定为Kimmeridgian–Valanginian区间的精细孢粉学框架；(3) 将这些数据与现有的宏观化石生物地层学整合，以提高区域和跨区域对比精度；以及(4) 重建侏罗纪–白垩纪过渡期北太平洋北极域的古环境和古生物地理学演化。

节摘要

地质背景

Grassy Island（草岛）剖面位于不列颠哥伦比亚省温哥华岛西北海岸的Wrangellia地块的Kyuquot群中（图1）。Wrangellia构成岛屿带的主要组成部分，由晚泥盆世至早侏罗世的火山岩、沉积岩和侵入岩组成，局部被中侏罗世–早白垩世的海相沉积地层覆盖（例如Muller，1980；Wheeler等，1991；Monger和Journeay，1994；Greene等，2010；

样品采集

共选取了60个样品进行孢粉学分析，这些样品来自加拿大不列颠哥伦比亚省温哥华的加拿大地质调查局（GSC）。这些样品由J.A. Jeletzky于1949年、1951年和1952年从Grassy Island上Kapoose和One Tree组的地层露头中采集，以及JWH于2005年和2006年后续野外工作中收集。大部分样品直接从钒蛤属（Buchia）化石标本周围的基质中取出，属于被鉴定为

孢粉体的保存和丰度

海洋和陆生孢粉体在整个Grassy Island剖面中均有发现，虽然恢复率差异显著，但没有任何完全贫乏的样品。就所有有机壁微化石而言，产率最高的样品通常来自泥岩或那些与更细粒沉积岩混杂且含碳量较高的样品。偶尔可以观察到炭屑，而植物碎屑和非定形有机质则更为

孢粉学生物地层学对比

Grassy Island地层为北美太平洋东部侏罗纪–早白垩纪过渡期提供了目前最全面的孢粉学记录。与现有的菊石和钒蛤属框架相结合，甲藻囊孢组合大大提高了区域年代地层分辨率，同时允许与加拿大北极地区、格陵兰、西伯利亚和西北欧洲同时期的北极地层进行直接对比。广泛的全局性

结论

本研究首次对不列颠哥伦比亚省沿海地区的中生代中期的甲藻囊孢和花粉孢子进行了研究，也是首次对北美太平洋东部侏罗纪/白垩纪边界区间进行全面的海洋浮游植物调查。对Grassy Island上Kapoose和One Tree组整个范围的60个样品的孢粉学分析表明，晚侏罗世的甲藻囊孢丰度、物种丰富度和多样性均较高

CRediT作者贡献声明

James W. Haggart： 撰写–审阅与编辑、资源、概念构思。Vera Pospelova： 撰写–审阅与编辑、撰写–原始稿件、监督、项目管理、调查研究、资金获取、概念构思。Sandy McLachlan： 撰写–审阅与编辑、撰写–原始稿件、可视化、软件、方法论、调查研究、形式分析、数据管理、概念构思。Kenneth N. Mertens： 撰写–审阅与编辑、可视化、方法论、资金

未引用参考文献

Grimm；N?hr-Hansen，1986；Peyrot等，2007；Piasecki，1996；ter Braak和?milauer，2018。

利益声明

? 作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些情况可能会影响本文所述工作的公正性。

致谢

作者感谢Rob Fensome博士和Jim Riding博士的审阅。作者还感谢Mariusz Niechwedowicz博士和Polina Pavlishina博士，他们的建议使本文稿从专著性质转变为最终版本。Michelle Coyne（加拿大地质调查局GSC，渥太华）协助了对图谱标本的保管。该项目最初由不列颠哥伦比亚省能源和矿产资源部（MEM）作为研究基金资助VP，并获得了部分资金支持，标题为

Sandy M.S. McLachlan|Vera Pospelova|James W. Haggart|Manuel Bringué|Jennifer M. Galloway|Kenneth N. Mertens