（一）产地及层位
本文综合前人对辽西冀北土城子阶孢粉研究的主要成果，对其产地和层位分述如下。
1）蒲荣干等（1982）对北票大板蔡家沟土城子组下段孢粉植物群作了较好的研究，共获孢粉20个属种，其中 Classopollis 花粉含量高达 86.2%，定其时代为晚侏罗世早期。名单及百分含量统计见表1-3-4、图1-3-2所示。
图1-3-2 中生代土城子期与前土城子期Classopollis花粉含量比较
表1-3-4 辽西晚侏罗世地层孢子花粉主要属种分布表
2）张望平（1989）对冀北宣化堰安沟、万金渔儿山西侧两地土城子阶（即原后城组）的孢粉进行了系统研究，共获孢粉植物将近百种，首次建立了冀北土城子阶孢粉组合——克拉梭粉-冠翼粉-希指蕨孢（Classopollis-Callialasporites-Schizaeoisporites）组合，时代定为晚侏罗世早期。属种名单及百分含量统计见表1-3-5。
3）吴洪章对北票土城子西南约300m处北参1井土城子阶上段钻孔岩心孢粉进行了鉴定，共获孢粉6种：Deltoidospora sp.，Cyathidites minor，Cicatricosisporites australiensis，Classopollis annulatus以及Piceaepollenites sp.等，并建立了四字粉-克拉梭粉（Quadraeculina-Classopollis）组合，相当这一组合的层位还有辽东的小东沟组，兴安岭东南部的傅家洼子组，定其时代为晚侏罗世。
4）本次建阶研究中，我们对土城子阶典型剖面及剖面以外地区分别进行孢粉取样，凡获得化石的标本均列入表1-3-6。典型剖面上的样品号与地层层号一致。剖面以外的编号说明如下：GS1-2、Jtc1为北票大板辛家沟—鱼龙沟剖面土城子阶下部；GS7-1、GS7、GS8 胥家沟剖面土城子阶下段；GS14相当于典型剖面土城子阶上部的47层。孢粉化石由元红分析，丁秋红鉴定。
（二）组合特征及时代
辽西和冀北土城子期孢粉组合特征在总体面貌上比较接近，但存在着某些差异。
1.辽西地区
本区以往仅知土城子阶下部含孢粉化石（蒲荣干等，1982），本次研究，我们在上部也分析出少数孢粉（仅有一块样品含化石），因此无法计算平均含量，它们似乎与下段存在一定差别，故将下、上两段分别叙述。
表1-3-5 河北土城子组孢粉含量
续表
下部：本文的土城子阶下部孢粉组合基本上涵盖了蒲荣干等的成分，总体特征是以裸子植物花粉占绝对优势，平均为 83.31%；蕨类孢子居次要地位，平均占 16.64%，裸子植物花粉中以 Classopollis 为主，平均含量 60.56%～86.20%（前者主要为巴图营子地区；后者为大板镇地区）。其他的松柏类有双囊粉，常见者为原始松粉（Protopinus），似云杉粉（Piceites），假云杉粉（Pseudopicea），云杉粉（Piceaepollenites），束松粉（Pinuspollenites）等。还有少量的南洋杉粉（Araucariacites），皱球粉（Psophosphaera），球形粉（Spheripollen-ites），冠翼粉（Callialasporites）等。其余的裸子植物仅有银杏、苏铁类花粉 Cycadopites、Chasmatosporites，含量甚微。蕨类孢子中以三角孢 Deltoidospora（平均占5.25%），其次为拟桫椤孢 Cyathidites（平均占 2.05%），新叉瘤粉 Neoraistrickia（1.84%）。Leptolepidites（1.43%），Osmudacidites（1.65%），同时还见有 Punctatisporites，Verrucosisporites，Converruco-sisporites，Concavissimisporites，Asseretospora，Lycopodiumsporites等零星出现，在个别样品中（GJP21-35f）无突肋纹孢Cicatricosisporites 达9.38%，并以蕨类孢子占优势（高达81.25%）。
表1-3-6 土城子组下段孢粉组合统计表（丁秋红鉴定）
续表
上部：以裸子植物花粉占绝对优势（平均96.89）；蕨类孢子居次（3.15%）。裸子植物花粉松柏类掌鳞杉科的Classopollis 为主（19.83%），拟苏铁粉（Cycadopites）居第2位（17.05%），其他的松柏类花粉还有Psophosphaera（达10.85%），拟罗汉松粉（Podocarpidites）（1.55%），Protopinus（13.95%），Piceites（3.88%），Piceaepollenites（11.05%），Pinuspollenites（12.04%）。另外还见有零星的Callialasporites（0.78%）及似麻黄粉（Ephaedripites）（0.78%）。蕨类孢子仅见有三角孢（Deltoidospora）（2.33%）及Punctatisporites（0.78%）。另外在北票土城子乡土城子阶上段见有少量孢粉：Deltoidospora sp.，Cyathidites minor，Cicatricosisporites australiensis，Classopollis annulatus.和Piceaepollenites sp.等。
还应补充一下辽宁北部大觉堡地区土城子阶孢粉资料（吴洪章，1998）。根据煤田101队 M20号钻孔孢粉化石组合以裸子植物花粉占绝对优势（含量高达95%），其中以双囊粉最为丰富。Classopollis 及 Quadraeculina limbata 含量很高；蕨类孢子贫乏，仅见有 Deltoi-dospora 及Sphagnumsporites 等。这个组合与辽西土城子阶孢粉组合完全可以对比。就整个辽西（也包括辽北）地区土城子阶的孢粉植物群而言，虽然上、下两段化石成分及含量有一定差异，但因上段地层多属以风成的荒漠沙丘为主，局部沙漠绿洲环境，孢粉化石保存较少，目前尚难以建立独立的孢粉组合。所以，本文暂将上、下两段作为一个组合处理，都归入蒲荣干等（1995）建立的四字粉-克拉梭粉（Quadraeculina-Classopollia）组合之中。
2.冀北地区
该区以往有关土城子阶的孢粉资料很少。张望平（1989）填补了这一空白，在河北宣化堰家沟、万金渔儿山两地的土城子阶中分析出丰富的孢粉化石，鉴定出 55属近百种并建立了克拉梭粉-冠翼粉-希指蕨孢（Classopollis-Callialasporites-Schizaoisporites）组合（表1-3-5）。组合特征如下：
在组合中，以裸子植物花粉占绝对优势（91%～97%），蕨类孢子很少（3%～9%）。裸子植物花粉中主要是Classopollis含量最高，可达91%，有7种之多。其次是Callialasporites（1%～4%），出现的频度和丰度之高是中生代任何时期所不能比拟的，有9个已知种和4个新种。组合还伴随少量双气囊松科花粉，单沟花粉和隐孔粉。
组合中蕨类孢子仅有少量的Dektiudisoiram，Tidusoirutesm，Klukisporites，Debsiusoirutesm，Buretusoirutes和部分新种Cyathidites xuanhuaensis，Granulatisporites obscurus，G.labiatus等。同时发现稀少的海金砂科的无突肋纹孢子Cicatricosisporites及莎草蕨科孢子的希指蕨孢（Schizaeosporites）（表1-3-5）。
3.孢粉组合的时代
土城子阶孢粉组合中，冀北地区的Classopollis花粉含量高达91%；辽西地区为60.56%～86.20%，可见在组合中居绝对优势地位。就Classopollis属本身而言在地质历程中，是从晚三叠世出现，而且可以一直延续到新生代的老第三纪，所以它并不具有更大的时代意义。但是，当它与环境和气候相结合起来加以考虑时，其时代意义就显得十分重要，因为它是干旱气候的“指示计”。我们已经知道，在北半球的侏罗纪时有两次较明显的气候升温事件，第一次是发生在早侏罗世的图阿尔期，第二次是发生在中侏罗世晚期（卡洛维期）至早白垩世初期，而晚侏罗世早期达到了干旱的最高峰。在侏罗纪期间，欧洲大陆上随着两次升温事件的发生，Classopollis花粉也出现了两次含量的高峰值（图1-3-2）。而土城子阶孢粉组合中的Classopollis的高峰值正好与晚侏罗世早期的高峰值相一致，从而间接证明，土城子期的孢粉组合时代应属晚侏罗世早期。
Classopollis的高含量也是我国晚侏罗世孢粉组合的一个共同特征，如陕西的安定组，浙西的寿昌组下段；云南澜沧的南甸红层；四川、湖北的蓬莱镇组等，它们的含量平均都在50%以上。西欧、波兰、荷兰及俄罗斯南部上侏罗统孢粉组合中皆以Classopollis 花粉极大丰富为特征。这是因为在欧亚大陆上，于晚侏罗世牛津期—基默里奇期海浸范围不断扩大，引起北半球的升温事件；同时诱发出在欧亚大陆上的西部、南部和中部产生出一个干旱气候带（参见图2-3-4），而辽西-冀北，也包括大兴安岭南部、辽宁北部，直至吉林通化、柳河、辽宁的新滨等地无不受到这个干旱气候带影响。
在土城子阶孢粉组合中还出现了多种多样的冠翼粉（Callialasporites）及个别早白垩世繁盛分子无突肋纹孢（Cicatricosisporites）和希指蕨孢（Schizaeoisporites），反映了一个比中侏罗世偏新的植物群面貌。在辽西地区本组合中出现了三角孢（Deltoidospora）的较高含量。
Callialasporites在早侏罗世极个别见及，至中、晚侏罗世逐渐繁盛，如我国陕甘宁盆地中侏罗统延安组、上侏罗统安定组；甘肃靖远中侏罗统王家山组；湖北长江三峡地区中侏罗统延安组均有一定的含量；瑞典中侏罗世地层中也较普遍出现。澳大利亚的佩斯（Perth）盆地Callialasporittes dampieri种作为划分中侏罗统巴柔阶至上侏罗统基默里奇阶的孢粉组合带，本组合中很多种可以与之对比。
众多的孢粉学者都认为Cicatricosisporites和Schizaeoisporites是早白垩世较为繁盛的分子，如我国江苏葛村组、内蒙古固阳组、甘肃、青海的河口组等孢粉组合中，它们均很发育。但在国内、外晚侏罗世的地层中皆有少量出现，如我国陕西的安定组、英国南部、荷兰东部及俄罗斯地台等晚侏罗世孢粉组合中分别都有报道。本组合中出现不多，显然可视其为先驱分子，并可作为指示土城子阶孢粉组合的时代不会老于晚侏罗世早期的一个重要依据。
（三）古气候与古植物地理区
孢粉植物群和产生它们的母体大化石植物群是不可分割的组成部分。它们的发生、发展演化与灭绝受多种因素的控制和影响，但其中较为重要因素是气候条件。而植物的形态及构造特征是长期对周围环境，特别是气候环境适应的结果。气候因素包括温度和湿度两个方面。气候的温度和湿度不仅控制有机界生物群本身，同时也控制着含有植物和孢粉的无机界的沉积物特征。土城子期的沉积早期以红杂色的旱化湖及河流相为主，中后期逐渐演化成大的冲积扇或旱谷，最后变化成荒漠或风成沙丘，此间以高温而干旱的气候为主，但是在某些时期或局部地区存在有半干旱—半潮湿的河湖环境及沙漠绿洲的环境。
从孢粉特征来看，Classopollis孢粉在组合中含量高达86%～91%表明干旱程度已到了顶点，这与欧亚大陆上晚侏罗世早期所形成的干旱气候带完全吻合一致（参见图1-3-2、1-3-3）。
图1-3-3 晚侏罗世气候带及主要植物分布区
Classopollis花粉属于松柏类，起源于晚三叠世晚期，灭绝于新生代的古新世。它们一般被归属掌鳞杉科。Classopollis花粉产于带叶小枝的雄性球果中，由于这些带叶小枝的形态不同，在植物大化石中往往被归入不同的属名之下，如Cherolepidium，Frenelopsis，Pseudofrenelopsis，Tomaxiella，部分的也可能为Masculostrobus。所有这些枝常常被一些完全贴生的鳞片状小叶或向内弯曲的锥形叶所覆盖。在侏罗纪沉积中被分散保存的枝叶往往多被归入人为的形态属，如Brachyphyllum（鳞叶），Pagiophyllum（锥形叶）及Elatocladus（比较长宽的叶），当然，其中有一些也可能与南洋杉科等有关。就所有这些产Classopollis花粉的母体植物而言它们的鳞片状小叶或短锥状的小叶往往具有革质状和强角质化的表皮构造特征，气孔带和气孔都有沉陷于叶肉里面的特点，这些形态和构造使得它们对高温和干旱气候有较大的适应和抵抗能力。
根据以上的证据，我们有理由认为，土城子阶及其所含的孢粉，至少是生长在亚热带至暖温带，干旱（局部地区可能为半干旱）而又富于季节性变化（木材均显示明显的生长轮）的气候条件下。
Vachrameev（1964）及 Doludenko（1984）根据中晚侏罗世的孢粉资料划分为3个Classo-pollis含量带，Ⅰ和Ⅱ带为欧洲-中国古植物地理带，Ⅰ带以南为Classopollis最高含量带（50%以上）与欧亚大陆上出现的干旱气候带相一致；Ⅱ带相当于干旱带以北的潮湿区；而Ⅲ带则与西伯利亚古植物地理区一致（图1-3-3）。
应当说明的是Vachrameev（1964）及Doludenko（1984）当时由于缺乏中国的实际资料，所划分出的干旱气候带的北界和东界并不十分准确，事实上中国东北地区在晚侏罗世早期，即土城子阶沉积期，干旱带或半干旱带的界线已达到辽北（英树沟组），吉林南部-柳河（侯家屯组）及辽东（小东沟组）地区。只是到了晚侏罗世晚期（义县期）旱情才稍微有所缓解，成为半旱—半潮湿区。所以，我们认为辽西-冀北土城子期—义县期的植物群及孢粉植物群都属晚侏罗世的欧洲-中国区，而不是西伯利亚区。