黄土高原部分地区一万年间抱粉植物群和环境演变初探.pdf

微体古生物学报年月一司 巨币比,一黄土高原部分地区一万年间抱粉植物群和环境演变初探马玉贞潘安定李吉均兰州大学地理科学系,兰州侧义盯提要根 据 黄土高原个剖面 的泡粉资料及 侧年数据,恢 复了本区一万 年期间 的植 被面貌。在此基 础上,结 合 中国 和全球其它地区的抱粉、构造、地 层、水系 演化和火山 活动 等 特征,将此期间植 被、气候和环境的演化划分为个主旋回,个主要演化 阶段,个 亚阶段和个事件。初步认识到,该 时 间段 的气候环境演化 有较大波动,且这 些 变 化不 限于局部地区,而是区域性的,是多种因素内外动 力作用的结果,且有规律可循。关健词抱粉组合演化阶段主旋回事件一、月舀第四纪是 地球环境 演化史上最 晚的一次 重 大寒冷 时期,而与人类 的 发展关系 十分密切。研究第四纪古环境及其变化规律,是进行 未来中长期环境演变预测 的主要依据,地层抱粉分析则是 陆相第四纪古环境、古生 态研究 的主要手段。目前,全球有 关第四纪抱粉 学研 究主要集中于晚更新世以来,尤以全新世环境 演变 研究最多,而早、中更新 世的研究 程度相对较低,文献报道较少。在年代测定困难、研究材 料 不 易 获 取等条件的 限制下,抱 粉工作者还是做了一定的工作,如刘兰锁、刘 淑秋等、刘 东生、唐领余 等、贾翠华等、刘 敏等、沈 振区等、降延梅、刘兰锁、刘光诱、童国榜等。我国早更新世抱粉化石 层比较复杂,加之很 多剖面缺乏年龄资料,故所 得抱粉资料 难以对比。但总 的来 看,在万年前后,资料 普遍显 示各地气候经 历了一次变迁 过程从万年前后到万年左右,各地 资料 较 为一致的 反 映 为 干冷 或干凉气候 从万年至万年的层 段中,因采样密度不同等原因,划带 较 粗,在恢 复 古环境、重建 古气候的研究结果 上也有较大差别。青藏高原是环境演变 的一个“放大器”或“启动器”,黄土高原则是 地球环境 演 变的最好“记 录器”之一。故选择青藏高原与黄土高原交汇地带的甘肃临夏东山顶剖面 和兰州青 藏 高原攀登计 划项 目资 助微体古生物学报卷烟 洞沟黄土一古土壤剖面,进 行了较密集地采样与抱粉分析,本文在此两剖面 所获 资料 的基础上,结合前人在西安 白鹿源 刘家坡黄土一古土壤剖面所 获抱粉资料,探讨万年 至万年期间的植被和环境演化 规 律,为恢 复 第四纪古 气候 与古环境,预 测未来环境变 迁提供科学依据。二、抱粉组合特征一甘肃 临夏 东山顶剖面甘肃 临夏 盆地位于青藏高原 东北缘约,一,一,属山前拗 陷,为暖温带半湿 润 地区。盆地内 自渐新 世 晚期以来沉积连 续,地 层完整,剖面实测。其 中第四系厚,上部为厚的风成黄土堆 积,下部 为厚的第四纪早期 湖相沉积。该 剖面采样间距一般为一,年代划分主要依据古地磁测量结果和年龄测定。据抱 粉浓度变化,木本植物和草本植物 花粉比例,喜暖植物抱粉 的出现率及中生草本植物与早生植物 花 粉比例等 数 据,在 该 剖面万年至万年层段 中共 划分出个抱 粉组合带图。沮带乔木芍科风毛月禾本科森字花禁,。,】、丝一。飞,飞一。凡,一一一一图临 夏东山顶剖面第四纪抱 粉 图式明即阮,尸交一一几组合带一含大量云杉尸交、冷 杉注、花 粉及水龙骨科、卷柏属。等藏类植物抱 子。植 被类型为暗针 叶林边期马玉贞等黄土高原部 分地区一万年间抱 粉植物 群和 环境演变初探缘草甸,反映阴湿 的沉积环境。戊一一而组合 带一抱 粉 含量较低,组合 中以草本花粉占优势,反映 出以树木较少的草原环 境 为 主。一站她一组合 带一抱 粉 组合中禾本科而、篙属此二和黎科附等草本花粉 占绝对优势。特 别是在一时间段 内,抱粉组合以黎 科和篙属花粉含 量突然增 高 为特 征,草 本花粉含量 达一。通此一一组合 带一抱粉 组合中各 类乔灌木花粉增 加,喜暖树种 时有 出现,而黎科和篙 属等耐 早草本花 粉有所减少。一比记一组合带一草 本花粉含量再度 增高,甚至可达以上,由各 种旱生草本花 粉 占据 统 治地位,而乔、灌木极少。一雌沁一组合带一组合 中出现 榆属、械属、胡 桃属喇。、蔷薇科等多 种 乔木、灌 木 花 粉,以及 十字花科、眼子莱属泛和卫矛 属。等中生、湿生草 本花 粉,反 映了温 暖湿润 的 环境特征。通欣而她一而一记。组合带一各 种 旱生草本花 粉 含量 居高不下,部分样品中草本花粉含量 达极高值,而喜暖树种 花 粉绝 迹。咖一禽她一网组合带一花粉浓度较 高,温带 乔木分子 含 量 增高、以桦属阮和柳属认为 主。决麟添。而一网组合带一花 粉 浓 度 低,以草本 植物 为主,含 少量 温带乔、灌木花粉。注旎。她一一而一咖一认组合带一草本花粉含量相 对偏低,有少 量山核桃属、胡桃属等喜暖树种 花粉。乃几一诫一而组合 带一组合中草本花粉占绝对优 势,同时喜暖乔木树种 完全绝迹,仅有少 量 温带乔、灌木 花粉。二兰州烟洞沟 剖面兰州盆地位于黄土高原西端约一,一,现 属 温带半干 旱地区范围,是李 吉 均 提 出的我国“季风 三角”的枢纽 位 置,反 映气候 变 化 最 为敏感。烟洞沟黄土剖面底部海拔,总 厚度约,由黄土一古土壤系 列组 成,年代划分主 要依据古地磁测量结果。据抱 粉浓度变化,木本植 物和草本植 物花粉比例、喜 暖植 物抱 粉的 出现率及中生草 本植物 与旱生草 本 植物花粉比例,在万 年至万年 期间共划分出个抱 粉组合带图。厅而记一组合带一,抱 粉 浓 度 低,种类较 少,乔、灌木花粉少见。一此、一一认组合 带一抱粉 种类丰富,组合中除较多 的桦属、柳属和榆属等温带乔 木树种之 外,胡 桃属、核 桃属和栋属璐等暖温带乔木树种花粉 时有出现,蔷薇科、豆科 价而等灌木花 粉也 较常见。此记一组合带一抱 粉 贫乏,种类单调。微体古生物学报卷一一一一一一一一一一一一一一一一丢丢丢丢丢易落犷熟熟熟熟熟熟熟熟熟一一一一一一一一一一一一一茎茎茎茎茎二万乡乡乡乡乡、二二二二二二二二澎一一一一夕夕夕夕夕二二二二二二皇皇皇穿穿穿穿穿穿穿火口口胃胃胃胃胃胃胃胃巳巳巳巳巳巳巳巳巳巳巳巳蒸蒸蒸蒸蒸蒸蒸蒸蒸蒸蒸蒸蒸蒸蒸蒸蒸二二二二二二二二二二夕一一一一一一】孰孰孰孰孰孰孰孰孰孰孰孰孰孰目杜。皿。口哪“”曰撇正耗口反图兰州烟洞沟剖面抱 粉图式卿因阮,川材她一一认一犯组合带一组合 特征与 前述第带相似,乔、灌木 花粉含 量 上升,禾本科、十字花科、百合科和 毛食科等中生草本花 粉 含 量也较 多,偶含湿生草本花粉。月她一卿一。而组合带一草本花粉占统治地位。血证一而一一组合带一组合中乔、灌木 花 粉 含量有所增 加,有桦属、柳属、栋属及多种温带 乔木树 种,还有少 量胡 桃属、山核 桃属花 粉和蔷薇科等灌木 花粉。旎械她一而一伴一以组合带一草 本植物花粉 多于前带,尤其是 旱生草 本植 物 篙属、黎科等所占比重增 大,而前带常见的部分乔、灌木树种花粉则相对减少。由砒添而一以一一众组合带一乔木,灌木 花 粉的含 量 及种属在本带有 所 增 加,如 桦属、柳属、愉属、栋属 和蔷薇科等几乎出 现 于各 样品中。禾本科、豆科和 毛蓑科等中生 植物花粉 也为常见分子,本带草本花粉含 量为全 剖面 最低阶段之一。成一组合带一抱 粉浓度偏低,抱粉 组期马 玉贞等 黄土高原部分地区一万年间抱粉植物群和环境演变初探合以草本花粉含 量增高为主要特征,木本植物花粉极少 见。三、陕西 西安刘家坡 剖面刘家坡剖面位于秦岭北 麓已,海拔约。赵 景波、王永 众,尧。卿以等相继 进行了多方面 的研 究。笔 者据此 通过对 该剖 面 的抱 粉组合、地层和年代等资料进行综合对比分析,归纳如图。根据草本植物及 木本植物的种属特征及含 量多寡,从一万年间划分出个抱粉组合带如 下极极极扭扭年代代木本和草本本木本佗粉粉草本花粕粕饱粕粕性性性性性凡怡剖面。禁黑,、叼月一。幼么组合合期期期柱柱柱柱柱柱柱柱布布布布扬扬犷、二吞吞吞吞正正正正眨眨眨眨眨眨眨眨眨眨眨眨眨眨眨眨眨眨眨眨眨眨眨眨眨眨眨间间间间付付付馨了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了了,目山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山山一一一一一一一一一一卜卜卜卜。备备备备备备备备备备备备备备备备备备备备备备备备备备公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公公目卜卜卜卜份份份吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮吮山山山反反反反反反反反反反反反反反反反反反反反反反反反反反反反反反一司一一刊刊刊刊刊刊刊刊刊刊刊刊刊刊刊刊刊刊刊刊刊刊刊刊刊刊刊刊刊刊刊刊刊刊布布布布布布布布布布布布布布布布布布布布布布布布布布布布布布布布布布布布布布布布布布布布兮 三三爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵爵沂沂沂卜卜后后,卜卜卜卜卜卜卜卜卜州州州州州州曰曰曰曰护护一一亡亡二二二二卜卜协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协协”鑫鑫鑫厂厂厂产产尸尸尸尸 门门 尸尸 厂厂 厂厂厂一一一一阮阮阮阮该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该该”艺 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出阶段的植 被 为 暖 温带针叶一落叶阔叶混 交林,气候温暖湿润。这种 特征在其它地区也有反映。如云贵高原童 国榜,在此 时 间 段内的抱 粉组合 为。一刀组合,反映气候温暖湿润。第二阶段一包 括 临夏一抱 粉组合带,兰州一抱 粉组合 带,西安第抱粉组合带。其共同特 征是抱粉 浓 度降低,草本 花粉 占优 势,并以旱生草本和小 灌 丛为 主。在植 被 演化上明显表现 出一次大的 变化,反映出气候变 得 干冷。这 种变化在其它地区也有反映,如云贵高原 由前一阶段的 阔 叶林演 变 为以松、冷杉和水 龙骨属叩为主 的针叶林,气候 由温 暖 湿 润演变为凉湿童 国榜,。一是一个特 殊 的 时 期,除植 被 的 明显变化 外,在其它方面表 现也 很 明 显。如在 临夏 东山组地层 之上形成一套河 流 相砾 砾层一,代表 黄 河 首 次出现 在临夏盆 地 中,并 且 排干 了东山古 湖 之 水李 吉 均,黄河 现代 水系 也形成于,且青藏运动幕一,即新构造运动第活化 期使黄 河 自临 夏盆地 内的“甘肃期 准平面”下 切,形成 临夏大夏 河 最高级 毛 阶地临夏和兰州 盆地首 次 出现黄土沉积地层中国其它地区火山强烈 喷发,古湖泊大部分消亡,现代水 系格局诞生,冲积洪积 泥石流堆积以及冰 债 物十分发育朱照宇等,。抱 粉植物 群发生的演变正是这一历 史性 转折事件 中的一个重要表现和记录。该演化阶段 在兰州和临夏地区 又可分出个 亚 阶 段,和。约时 间段抱粉浓 度低,乔、灌木花粉少 见,黎科和篙属等草本 花粉 占绝 对优 势。约一时 间段,抱粉 种类丰富,各类乔、灌木 花粉增 加,喜暖乔木 时 有 出现,耐期马 玉贞等黄土高原部分地区万年 间抱 粉植物群和环境 演 变初 探旱 草本减少。约一时 间段,抱 粉贫乏,各 种旱生草本花粉占主要地位。朱照宇等认为在中国黄土区,第四纪气候 的冷暖交替表现 为 沉 积 事件和成 壤事件的更迭,从 黄土一古土壤组合记录来看,以来全球气候 变 化经历了个旋回,从距今到期间以以的周 期为主,且气候 振 荡 频率大而振幅小。如此 成立,则一之间,气候变化至少有个旋回,黄土一古土壤系列表现出了这 种特征。在一期间,河流下切 能 力加强,兰州盆地形成了黄河的几阶地潘保田,临夏 盆地五泉砾岩 褶 皱 变形和剥蚀,青藏 高原及其附近地区发生了较 为普遍 的侵蚀作用,中国大陆火山喷发 强烈,喷发 地点达个,超过了一期 间 的地点数个,古侵蚀面的记录和黄土沉 积 厚 度等方面均表现出该 期是 一个 事 件。这也许 说明在一这个构造 活化期有两个时 间段 最为激烈,即一和一时间段。在这两个时 间段 事件 发生期植 被贫乏,气 候恶化在 构 造运动较 平稳期,植 被发育,气候适宜。从上 述证据来 看,第二阶段 的三个亚阶段可能具 有普遍 性。第三阶段约一前述三个剖面的抱 粉组合中灌木 和中湿 生草 本 发育,均表现了 一种在温 暖 湿 润 环 境下 的 植被 类型。云贵高原 也表现出一种 暖 湿 环境下的阔叶林 植被类型。第四阶段约一抱 粉少,木本植 物花粉消失,为干旱 草 原植被,反映气候 为干冷风大。这又是一次较 大 的事 件发生期。经 对兰州 和临 夏两剖面进行 古地 磁研究,均在该层测 出一次反向极性 事件,定为考伯事 件,时代应 为前后图,据 估算,这段低温期大概 在一期间。这 一干 冷期在 华北 平原中南部童 国榜,和黑龙江富拉尔基刘敏等,地 层抱 粉 中均 有反映。在 新 构 造运动 方面 主要表现 为火山喷发和 局部侵蚀面,活 断层发育,为一构 造活 化期,但活动强度较 小。在沉积方面表现为黄土沉积厚度 较 大,粒 度 较粗。一期间 的这一干冷 阶段 在全球均有 表现,如 在北 美洲,加冰盖 甚至延伸到 内布拉斯加,达 北 纬在欧 洲,冰盖 延伸到。深海资 料和古地磁 事件也证明此期为一冷期,。第五阶段约一抱 粉 丰 富,乔灌木 花粉含 量增 加,并见有少量喜暖分子,为一暖期。该阶段 的温 暖性在 全球其它地区也有 表现。例如在北极 地区,该 阶段的气候比现 在还要 温暖 在 荷兰与德国地区也均有这 种特征东欧 和西 西伯利亚的抱粉组合则为具有南亚特征 的阔叶林植 被类型山、,。该 阶段又可分 为个亚阶段,和段 基本相似,以多种乔灌木 增 加,喜 暖 分子 时有 出现 和草本花粉 含量降低为特征。段一。则以抱 粉浓度低、旱 生草本 植物 增高 为特征,说明在一阶段有一次气候 变 化。古 地 磁 加拉 米洛而事件一的 发生也 证 明这一点。在 温暖 的间 冰 期气候 中出现短暂的干冷 亚阶段,这在全球其它地区也有 表现,如西北 欧、地 中海和前苏联等地区,。但在中国,限笔者所 知,还 没有其它 方面的证据,这有待于进一步研究。第六阶段约一抱 粉少,木本 花 粉零星出现,草本花粉占优 势,反映 出风力加大,气候偏干冷。在该 期广泛发育了侵蚀面,火山喷发强烈在黄土、河湖相地层 中发育了许多断层和小 褶 曲。为一 重 要的古地磁界线和若干事 件的多发期,抱 粉 资料 也佐证了这一点微体古生物学报卷表黄土离原部分地区抱粉组合和气候演化衰钾伪即肠闷七沁幽妞年年代代抱粉组合合气候候亚亚主主主主事事阶阶阶阶旋旋件件甘甘甘 肃 临夏夏甘肃兰州州陕西西安安安段段】段段回回回南。必一哪门泌侧比必一日泛她一氏田”偏冷干干 日”八。一口一门以必一,】门吧几“如一旧“月八已介“她一,”七石 灿口吐沼一赵众众及理理峨一日一以妞妞妞较沮暖暖凡凡湿润润润润润润川沁创”必一幻月月沈月 比必一”干冷冷凡凡凡凡凡户记户汕,石 跳盈边召一月日淤展比必南即必一引,一召已诬峨较温暖暖玩户湿 润润润润润润刊沁习比必一”刀卜卜门泌侧比如一网日侧比她一卫干冷冷洲洲二二二又记月己介比必川七侧“必一及止诚卜卜健左洲”沮 暖暖之之之 从以认一网,月泌用自必一”配此此湿润润润润润润次开“活必一干早早几几户南女自她户里门沈”比她一详血必甲记门她介必月一赵臼臼臼臼臼臼臼臼臼臼臼臼较温暖暖残残残残残湿湿湿湿湿湿润润润润润润月月月角,山必一详记沌准必一四干早早门沈比必一甲记较 沮暖暖比创三三三八川“及亡凌湿润润润润润润目”旧尸尸尸交一山一南”必必必必必必必必必综上所 述,一万年间抱粉 植物群 的变 化反应出该时 间段 的气候和环 境有 较大波动表。结合中国和全 球其它地区的抱粉、构 造、地层,水 系演化和 火山活 动 等特 征,可将一万 年期间 的植被和环 境 演 变分为个 主旋回,个主要演化阶段,个亚阶段和个事件 表。在每一个主旋回里抱粉 植 物 群由含较多 的温 带乔灌木、少量暖温带分子、适量中生及 早生草 本 所构成的植 被类型演 变 为以早生草本 为主构成的 干早 草原类型,气候由暖温湿演 变干冷 凉,即包 含一 个 暖 湿期和 一个冷干期。个主旋回的时代分别为约一约一约一。每一个主旋回的时 间段约为左 右。这个主旋回可与 全 球 变 化相对比,具 有普遍性和周 期性。个主要演 化 阶段 的 时代 分 别为约一,暖温湿约一,干冷约一,暖温湿约一,干冷,一,暖温湿约一,干冷。期 中段又可三分,包 括,个干冷期和氏个暖 湿期,其时代分别 为一,一和一,在段中也可三分,包括个暖湿期,和个冷 期几,其时代 分 别为一,一和。每个 阶段亚阶段的时 间段大部 分 为左右,但段 延续 时 间较长,凡 段延续时 间较短。另外 在每 一次植 被 类型发生转 变,即干 早草 原出现 时,多出现 古 地磁 事件、构造活动、火山喷发、沉积物 性变化和水系演 化等一系列现象 或 变 化。笔 者 把 植被转变为干旱 草 原类型 和气候演化 为干冷期视称 为事件。据此,在一其间共判识期马 玉贞等 黄土高原部分地区一万年 间抱粉植 物 群和环境演变初探出个事件。这也许说明气候变迁 不 限于个别地区,而是区域性的,是多种因素内、外 动力 作用的结果,且有规律可循。参考文献王永众、位鹤贞雄,中国黄土研究的新进展,一页,陕西 人民出版社。王永众,中国黄上区第四纪古气候 变 化。中国科学辑第期,】刃一伪页。朱照宇、丁仲礼,中 国黄土高原第四纪 古气候与新 构 造演 化。一页,地质出版社李 吉 均、方小敏、朱俊 杰 等,卯临夏 盆 地新生代地层古地 磁年 代 与模 式 序列。青藏 高原 形 成 演 化、环 境变迁 与生 态系统研 究一页,科学出版 社赵景波,西安附近黄土地层 形成时 期的古气 候 研究一两北人 学学报,第期,一页。童国榜、张俊牌、羊 向 东等叨石贵高原晚 新生代抱粉植 物 群与环垅 变 迁。海 洋 地 质 与第四纪 地 质第期,一以页。【石,甲,脚一二仁。丘。、,、一、,口,以,班拟、一。,一卜护月、加一即。一,一一刀哪砚戌,川倪。厂。了,乙,二,。尹,。,了,加甩加。刀欢刃,一,一卯。即肠,一,一,一,一一雌,一,脚,、铭,一,一,一,一一,即、一一户即