武汉地区晚第三纪三种被子植物硅化木研究

齐国凡1杨家驹2徐瑞瑚2

（1.湖北大学地理系；2.中国林业科学研究院木材工业研究所）

一、地理地质概况

本文化石标本系作者等新近采自武汉市新洲县阳逻镇地面高程65～70m，长江北岸Ⅲ级基座阶地顶部，距地面下2～5m的半胶结砂砾石层内。硅化木产地距武汉市15km，南邻长江，西接武湖，东近涨渡湖，北有滠水、倒水的长江两条支流，为河湖交汇低洼盆地。地理坐标北纬31°41′，东经114°39′，地质时代属新生代新近纪。

作者等自1983年以来，在长江中游为武汉市建设项目，进行有关的地壳稳定性地质调查时，于大别山南麓发现当地农民因采掘建筑材料放在一旁的一段长2.56m的硅化木茎干，后来继续调查得知，该地区赋存的硅化木不是孤立的少数几段，而是一个数量较多的硅化木群。现在作者已采集标本200余件，经鉴定研究资料表明，其中大部分为被子植物，也含少量裸子植物。这些硅化木的生长轮明显，纹理清晰，内部结构保存较好，多数具备鉴定条件。有硅化木树型较完整，可见侧枝木节，一般埋藏在地下1～13m，最长为9m，最大直径为80cm。只有少量化石碎块，零星地散布地面附近，而且遭受强烈风化。

武汉硅化木薄片鉴定：矿物成分主要为石英，含量达93％～95％，少量为玉髓、蛋白石、褐铁矿、黄铁矿、方解石和微量有机碳。化学成分测试：Si O2含量为93％～95％，Fe含量为3％～5％，Ca、Na、Al、Mg、Cu、Pb、Ag、Ti、U、Sr微量。由上述矿物成分石英和化学成分Si O2含量可知，武汉硅化木不是钙化木或碳化木，而是以被子植物为主的较为典型的硅化木群。

二、化石描述及讨论

杜英科Elaeocrpacae

武汉杜英Elaeocarpus wuhanensis J.J.Yang sp.nov

（图版Ⅰ，1～6） （标本号：HG025）

1.外观特征

硅化木外观呈浅黄褐色，间有深黄褐色，系树木茎干，长21cm、宽17cm、厚12cm，散孔材。生长轮略明显或不明显，轮间介以浅色细线。管孔在放大镜下可见，略少至略多，略小至略大。大小略一致，分布不均匀。轴向薄壁组织未见。木射线在放大镜下可见，中至略密，窄至甚窄；比管孔直径窄；径切面上射线斑纹不明显。

2.微观特征

导管横切面为卵圆及椭圆形，多数为短径列复管孔2～5个，少数为单管孔，管孔团偶见；径列；18～33个／mm2；最大弦径145μm；多数86～111μm。侵填体及螺纹加厚未见。单穿孔，卵圆及椭圆形；穿孔板略倾斜至甚倾斜。管间纹孔式互列，少数对列—互列。与射线间纹孔刻痕状及大圆形。

轴向薄壁组织未见或轮介状及疏环管状薄壁组织（隐约可见）。木纤维胞壁厚至薄；径列；分隔木纤维偶见。木射线非叠生，8～12根／mm。单列射线少，全由直立细胞组成，高2～7个细胞，多数3个细胞；多列射线宽2～4个细胞，多数3个细胞；高5～35个细胞或以上。射线组织异形Ⅱ型，偶见异形Ⅰ型。射线细胞主为卵圆形，略具多角形轮廓；鞘细胞偶见；边缘细胞比中间部分细胞高得多；具正常及分室含品细胞；树胶未见。胞间道缺乏。

3.讨论

刺果木属（Echinocarpus）原隶属杜英科，但现在已归并到猴欢喜属（Sloanea H.K.Airy－Shaw，1973）。1974年Prakash将杜英属与刺果木属树种分为3类。第1类为具有星散薄壁组织和轮介薄壁组织，有或无创伤树脂道。此类包括杜英属的某些树种。第2类具有星散聚合薄壁组织，此类包括刺果木属的某些树种，如E.dasycarpus、E.tiliaceous。第3类很难区分，有疏环管的薄壁组织，此类包括杜英属和刺果木属的某些树种。刺果木属中国不产。该HG025号化石木与第3类类似。

杜英属（Elaeocarpus）和猴欢喜属木材解剖特征相似，其区别在于：前者管孔多数长径列，木射线宽1～5列，导管壁上有或无螺纹加厚，管间纹孔式互列（少数互列—对列），导管与射线间纹孔主为大圆形；后者管孔散生，木射线宽1～7列，导管壁上具螺纹加厚，管间纹孔式互列或对列，导管与射线间纹孔主为单侧复纹孔式。据此，该硅化木与现代杜英属木材相似。

杜英属约有200种，分布于热带和亚热带地区，我国有30种，产于南部及东部。本属各种间木材解剖特征有些不同，如导管壁上螺纹加厚有无或多少。木射线虽大多数是单列及复列，但大部分有着单列射线。根据中国林业科学研究院木材工业研究所材性研究室所藏的杜英属木材切片标本，其木材特征比较见表1。

此化石木导管壁上无螺纹加厚，现代杜英属树种的圆果杜英中未见，亮叶杜英中少见。关于轴向薄壁组织，上表中杜英属木材虽有轮介状及疏环管状，但不多见，Matcalfe等（1950）在关于杜英科的木材特征中，未提及轴向薄壁组织的存在。Syoji Sudo（1955）对山杜英的轴向薄壁组织记载为缺乏。唐耀（1973）称杜英属木材中的木薄壁组织甚少见。具木纤维壁较厚和木射线组织为主异形Ⅱ型，异形Ⅰ型偶见木材特征的化石木与现代杜英属树种不同。

杜英型木，1964年U.Prakash et Daya。曾发表Elaeocarpoxylon antiquum（具创伤树胶道，管孔径向直径60～150μm，射线宽1～3个细胞）。1975年发表了经修正的E.hailakandi－ense Prakash et Tripathi［轴向薄壁组织疏环管状，管孔弦向直径25～190μm，多列木射线宽2～8（多数4～5）个细胞，木纤维厚至略厚］。1972年发表了E.sloaneoides Petriella等3种。此硅化木与三者略相似，只是轴向薄壁组织少，管孔弦径较大，木射线较低和木纤维壁较薄。HG025号硅化木与现代杜英属树种和杜英型木属的树种木材特征都不同，故应是一新种，武汉杜英Elaeocarpus wuhanensis J.J.Yang sp.nov，种加词“Wuhanensis”系来自化石木的发掘地武汉市。

表1 杜英属主要乔木木材解剖特征表

紫葳科Bignoniaceaee Juss.

武汉猫尾木Dolichandrone wuhanensis J.J.Yang sp.nov

（图版Ⅰ，1～3；图版Ⅰ，7～9） （标本号：HG060）

1.外观特征

硅化木外观呈深褐黄色，系块状茎干，长25cm、宽8cm、厚6cm，散孔材。生长轮略明显，轮间介以浅色细线，轮宽约4mm。管孔在放大镜下可见，略少，略小，大小略一致，分布颇均匀。轴向薄壁组织量多，傍管状及轮介状。木射线在放大镜下可见，密度中窄至略宽，比管孔直径窄；径切面上射线斑纹略可见。

2.微观特征

导管横切面主为圆形及卵圆形；壁薄3.1～3.5μm；单管孔及少数短径列复管孔（2～4）；散生，平均12～17个／mm2；分布略均匀；大小颇一致；最大弦向直径105μm，多数70～85μm；侵填体及螺纹加厚未见。单穿孔，圆形及卵圆形，穿孔板平行或倾斜。管间纹孔式互列；圆形，具多角形轮廓，直径4.4～5.9μm；纹孔口内函，圆形及透镜形。与射线薄壁细胞及轴向薄壁组织间纹孔式隐约可见，为类似管间纹孔式。

轴向薄壁组织量多，聚翼状、翼状、环管束状及轮介状。薄壁细胞端壁无节状加厚，树胶及晶体未见。木纤维细胞壁厚及薄，具缘纹孔明显。分隔木纤维可见。木射线非叠生，6～9根／mm。射线组织为异形Ⅲ型及同形单列至多列；单射线甚少，高1～13个细胞。多列射线宽2～5个细胞，多数4～5个细胞；高出10～48个细胞，多数15～30个细胞。射线细胞圆形，边缘方形或横卧细胞，细胞比中间部分细胞高，含树胶，具菱形晶体。胞间道缺乏。

3.讨论

根据散孔材、单穿孔、管间纹孔互列和射线组织主为同形单列至多列等特征，HG060硅化木应为紫葳科（Bignoniaceae），在紫葳科中与猫尾木属（Dolichandrone）和菜豆树属（Raderm－chera）相似。这二属木材很相似，但轮介状轴向薄壁前者通常宽1个细胞，后者宽数细胞。具翼状轴向薄壁组织前者比后者典型；木纤维前者壁厚及薄。后者壁厚；多列射线前者较低，较宽，后者较高、较窄；木射线细胞中前者具晶体，后者未见。具此HG060硅化木还是同前者更接近。

猫尾木属约有7种分布于热带亚洲及非洲。我国有猫尾木（D.candafelina Benth et Hook）、西南猫尾树（D.stpulata Benth et Hook）和毛叶猫尾木（D.stpulata var.kerri C Y Wu et W C Yin），主要分布于西南及南部。猫尾木（切片号：CAFw12487，产于云南）管孔弦向直径小于100μm；管孔径列或斜列；射线组织主为同形单列及多列，少数异形Ⅲ型；射线高小于0.5mm，射线细胞中含晶体；木纤维壁厚。西南猫尾木（切片号：CAFw11728，产于海南）管孔弦向直径大于100μm；管孔散生，射线同形单列及多列异形Ⅲ型，射线高大于0.5mm，射线细胞中含晶体。据此，HG060硅化木宜为一新种武汉猫尾木（Dolichandrone wuhanensis sp.nov J.J.Yang），种加词“wuhanensis”系来自化石木发掘地武汉市。

马鞭草科Verbenaceae Jaume St.

湖北石梓Gmelina hubeiensis J.J.Yang sp.nov

（图版Ⅰ，4～9） （标本号：HG088）

1.外观特征

硅化木外观呈灰白色，系树木茎干，长10cm、宽8cm、厚6cm。半环孔材至环孔材。生长轮明显，宽度略均匀，轮宽3～5mm。管孔在生长轮内部（开始处），肉眼下可见；在生长轮外部（末端），放大镜下可见。数少至略少，略小至中，侵填体未见。轴向薄壁组织略可见，傍管状。木射线在放大镜下明显，密度稀至中，甚窄至略宽，比管孔窄。径切面上射线斑纹可见。

2.微观特征

导管横切面为卵圆及圆形，壁薄10μm，单管孔，少数为径列复管孔（2～3个），散生，5～18个／mm2，最大弦280～324μm，多数99～167μm，侵填体丰富。壁薄；螺纹加厚未见；单穿孔；卵圆形；穿孔板平直或略倾斜。管间纹孔式互列，卵圆形，长径9.5～13.2μm。纹孔口内函，透镜形及圆形。与射线及轴向壁薄组织间类似管间纹孔式。

轴向薄壁组织轮介状及疏环管状；树胶及晶体未见；木纤维壁薄，分隔纤维可见。木射线非叠生，4～6根／mm。射线组织异形多列，单列几乎不见。每列射线宽2～5个细胞，多数4个细胞；高5～31个细胞或以上。射线细胞主要为卵圆形，边缘方形细胞比中间部分高，晶体及树胶未见。胞间道缺乏。

3.讨论

HG088号硅化木为环孔材至半环孔材，导管壁厚，主为单管孔，木射线组织为异形多列，应隶石梓属（Gmelina）的树种。石梓属隶马鞭草科（Vechenaceae），约35种，分布于热带亚洲至大洋洲，少数热带非洲。我国有7种，产于福建、江西、广东、广西、贵州、四川、云南等地区。乔木主要有石梓（G.arhorea）、海南石梓（G.hainanensis）和毛石梓（G.uillosa），这3种木材都是半环孔材至散孔材。导管具单穿孔，管间纹孔式互列，木纤维具分隔。兹将它们和在武汉同一地区出土的HG018号硅化木以及在印度出土的G.lertiaca的不同木材特征列于表2。

表2 石梓属主要乔木及硅化木不同木材特征表

从表2来看，HG088号硅化木有明显的环孔材趋势，导管壁厚，木射线组织异形，多列，无翼状或似翼状轴向薄壁组织，故与表2中其他的石梓、海南石梓、毛石梓不同，也与硅化木G.terira和HG018不同。虽然环孔材和导管壁厚与柚木（Tectona grandis）特征相似，但其异形射线组织与其差异很大。故定为湖北石梓（Gmelina haheiensa J.J.Yang sp.nov），种加词“hubeiensis”系取自硅化木发掘地湖北省。

石梓属树种主产于热带地区，在我国亦主产于广东、广西和云南以北至江西省南部和四川省西南部、贵州等地，在武汉市新洲县阳逻镇北部已经发现有湖北石梓和武汉石梓、顶果木（仅产于云南西双版纳、思茅、新平、元江、河口等地及广西南部）、海南红豆、秋枫（产于东南亚、日本、澳大利亚，在我国主产于云南、广东、海南、台湾等地）等热带地区树种。由此可见，武汉地区在晚第三纪时的古气候是炎热潮湿的。

1.横切面，示散孔材，×50；2.径切面，示导管与木射线间纹孔，×200；3.弦切面，示导管间互列纹孔，×200；4.弦切面，示木射线，×100；5.径切面，示单穿孔，×130；6.径切面，示木射线异形Ⅰ型及射线细胞内含晶体，×130；7.横切面，增散孔材，×30；8.径切面，示单穿孔，×200；9.径切面，示异形射线组织，×130