四川省道孚地区第四纪湖积剖面孢粉组合特征及古植被、古气候重建

许维伟,郭建秋,尹锦锋,王帮全

(1.昆明理工大学国土资源工程学院,昆明650093;2.平顶山工业职业技术学院,平顶山467001;3.四川省地质调查院,双流 610213)

0 引言

四川省道孚地区地处青藏高原东南缘、甘孜洲东北部[1],雅砻江支流—鲜水河中下游,东北与丹巴、金川接壤,东南与康定、雅江毗邻,西北与新龙、炉霍、壤塘交界。地理坐标为东经 100°32′～101°44′,北纬 30°20′～ 31°32′。根据当地气象站的资料显示,现代的年平均气温7.8℃,1月均温2.5℃,7月均温16℃,年降水量569 mm。该地区现代植被群落从低海拔到高海拔分为6个类型,其植被主要成垂直分布,共有草本植物342种,木本植物57科,119 属 、223 种 ;有云杉 、冷杉 、铁杉 、桦木等,珍稀树种有红豆杉、檀木;药用植物有227种,主要有无花果、党参、贝母、天麻、当归[2]。通过对该区第四纪湖积剖面样品孢粉组合特征的研究,将其划分出3个组合带,探讨了该区49.2万a以来植被及气候的演化特征,对今后该区及邻区的相关研究有一定的指导意义。

1 孢粉记录

1.1 取样剖面介绍

所选采样剖面位于四川省道孚县城南约1 km,鲜水河南岸。沉积物均为一套湖积黏土,属湖积阶地,其沉积物均为一套湖积黏土:具一定胶结程度的粉砂质黏土层,分属于四次冰期沉积物—冰积物,相对应的海拔高度为3 900 m、4 000 m、4 250 m、4 400 m。

根据其沉积物特征该剖面属于深—浅湖相:中厚层状泥质粉砂质及泥质黏土为主,具有明显的灰黄、灰白相间的韵律纹层,纹层细密,向上颗粒粒度逐渐变粗,砂质含量增加,颗粒分选好至中等,磨圆度较好。该套黏土层构成湖积台地地貌,该剖面台坎及台面保存比较完整,台坎高7～9 m,台面宽度300～400 m,之间剖面共揭露了约900 cm,上部以耕作土层为界,下部至湖水面。按照一定的取样间距共采取了3个孢粉组合样分别记为BF1、BF2、BF3,如图1所示。

图1 道孚地区湖积剖面及采样位置图

1.2 分析方法

室内对野外采集的所有孢粉样品进行化学分析处理,即传统的盐酸、氢氟酸、碱处理法[3]。具体操作过程如下:每块样品取样100 g,加入百分比浓度为36%的盐酸和15%的氢氟酸,使其充分反应,除去围岩中钙质、泥质成分,再加入百分比浓度为10%的碳酸钾溶液,使其中和。然后分别用相对密度为2.25、2.1的碘化锌重液进行2次浮选,从而获得孢粉化石[4]。最后在BX50型Olympus双目生物显微镜下进行观察、鉴定,在多数样品中见有丰富的孢粉化石。

1.3 结果分析

1.3.1 孢粉组合特征

根据样品中孢粉百分含量的变化和种类的不同,将其划分为3个组合带,见图2。

图2 道孚地区湖积黏土剖面孢粉组合带图

Ⅰ带(4.5～8.1 m)以木本植物花粉的高含量为特征。木本植物花粉的含量高达86.1%,主要是针叶植物树种,有云杉(27.3%)、冷杉(13.1%)和松属(10.8%),阔叶植物树种有较多的桦属(Betula)及栎属(Quercus)、榛属(Corylus)、枥属(Celtis)、榆属(Ulmus)等。草本植物花粉主要是莎草科(Cyperaceae)及少量的禾本科(Gramineae)、毛莨科(Ranunculaceae)、藜科(Chenopodiaceae)等。蕨类植物孢子也很繁盛,有卷柏属(Selaginella)、石松属(Lygodium)、铁线蕨属(Adiantum)、短肠蕨属(Allantodia)、鳞盖蕨属(Lepidopteris)、水龙骨科(Polypodiaceae)的孢子等。

Ⅱ带(1.0～4.5 m)以木本植物花粉含量下降、蕨类植物孢子含量增加为特征。和上带相比,冷杉(8.8%)、云杉(8.3%)、松属(7.6%)、罗汉松属(Podocarpus)及桦属、栎属等木本植物花粉下降明显。草本植物花粉主要是禾本科花粉,含量为11.2%,其它草本植物花粉包括莎草科、毛莨科、菊科(Compositae)、藜科等。水生草本植物花粉仅见有菱属(Typha)。蕨类植物孢子仍很繁盛,其含量与木本植物花粉含量相近,主要是水龙骨科(Polypodiaceae)的孢子[5],占整个组合的20.0%,其它还见有卷柏属(Selaginella)、石松属(Lygodium)、铁线蕨属(Adiantum)、短肠蕨属(Allantodia)、鳞盖蕨属(Lepidopteris)、凤尾蕨属(Pteris)、里白属(Hicropteris)等。

Ⅲ带(0.6～1.0 m)在木本植物花粉中,针叶树种花粉含量回升,冷杉、云杉较上带有所增加,二者含量分别为10.3%、12.8%,松属花粉增加明显,含量为20.8%,其它还见有雪松(Cedrus)、铁杉(Tsgua)和杉科(Taxodiaceae)花粉。落叶阔叶树种常见,有桦属、栎属、榛属、桤木属(Alnus)、漆树属(Rhus)等;在草本植物花粉中,禾本科含量有所下降,占组合的8.5%,毛莨科、藜科花粉略有增加,出现少量的水生植物花粉及藻类孢子。蕨类植物孢子含量较高,主要是水龙骨科(Polypodiaceae)中瘤面单缝孢类的孢子,占整个组合的10.2%,其它还见有卷柏属(Selaginella)、紫萁属(Osmunda)、短肠蕨属(Allantodia)、鳞盖蕨属(Lepidopteris)、里白属(Hicropteris)及苔藓类的水藓属孢子。

1.3.2 古植被、古气候的重建与演化

植物历来有自动“温度计”之称,植被能及时地随气候及生长地区的纬度、高度变化而发生更替或迁移。一定的植物群反映一定的气候,因此,利用孢粉资料恢复古植被是研究古气候的有效方法之一[6]。

根据以上3个孢粉组合带的特征(见图2),可以把道孚地区古植被、古气候的演化划分为以下3个阶段。

第1阶段(4.5～8.1 m,花粉带Ⅰ,ESR测得底界年龄为49.2万a),云杉(27.3%)、冷杉(13.1%)和松属(10.8%)的花粉含量高,且花粉浓度高,说明当时当地生长着以喜冷湿环境的云杉和冷杉为主的亚高山暗针叶林[7]。另外,林间海拔稍低处松林中生长着落叶阔叶类植物,这些植物要求暖湿的环境,表明该区当时气候属温湿型。植被的垂直分带较明显,在海拔较高处,还见有莎草科(Cyperaceae)及少量的禾本科(Gramineae)。这一阶段的植被类型总体上反映当时的气候较冷,比现在气温略高,如表1。

表1 道孚地区49.2万a以来的植被演替与气候变化

第2阶段(1.0～4.5 m,花粉带Ⅱ,ESR测得底界年龄为33.8万a),与前一阶段相比,亚高山暗针叶林的分布规模较早期缩小,其中包括冷杉(8.8%)、云杉(8.3%)、松属(7.6%)等。蕨类植物孢子含量增加,大规模出现,其中草本植物花粉主要是禾本科花粉,含量为11.2%,其它草本植物花粉有莎草科、毛莨科、菊科(Compositae)、藜科等。其植被类型显示出气温下降,亚高山暗针叶林花粉含量减小,反映当时的气候较寒冷,与现在气温相当,降水量减少,低于现在的降水量。可以看出本区在这一阶段有经历了一次冰期作用。这一时期气温的降低可能与青藏高原的隆升运动及第四纪冰期有一定联系[8]。

第3阶段(0.6～1.0 m,花粉带Ⅲ,ESR测得底界年龄为11.6万a),在早期(花粉带Ⅰ),亚高山暗针叶林扩张,本阶段亚高山暗针叶林分布规模稍逊于第 1阶段,但超过第 2阶段,其中包括冷杉(10.3%)、云杉(12.8%),气温较之第2阶段有所回升,但仍没有超过第1阶段,推测当时的气温比现在高。由于组合中藜科花粉含量占草本植物花粉第2位,该植物类型适合较湿润的生存环境,显示出当时年降水量较大,与现在接近或略多。

从以上3个阶段的分析可以看出,该区古气候及古植被经历了3个阶段的演化,古植被的演化反映了古气候的演化变迁规律,该区大的古气候环境以温暖湿润为背景,经过了暖湿—冷干—暖湿的演化过程,与区域上气候特征的演化相吻合[9]。

2 结语

通过以上研究得出,该区第四纪湖积剖面孢粉组合带可以划分为3个组合带:

Ⅰ带(4.5～8.1 m)以木本植物花粉的高含量为特征。主要是针叶植物树种,有云杉(27.3%)、冷杉(13.1%)和松属(10.8%),阔叶植物树种有较多的桦属(Betula)及栎属(Quercus)、榛属(Corylus)、枥属(Celtis)榆属(Ulmus)等。

Ⅱ带(1.0～4.5 m)以木本植物花粉含量下降、蕨类植物孢子含量增加为特征。冷杉(8.8%)、云杉(8.3%)、松属(7.6%)、罗汉松属(Podocarpus)及桦属、栎属等木本植物花粉下降明显。

Ⅲ带(0.6～1.0 m)在木本植物花粉中,针叶树种花粉含量回升,冷杉、云杉较上带有所增加。

通过上述植被类型及气候探讨,笔者认为该地区49.2万a以来的气候经历了和植被演替一样的3个阶段:第1阶段的植被以亚高山暗针叶林为主,显示出气候较冷,比现在气温略高→第2阶段植被以亚高山暗针叶林和草甸为主,降温,寒冷→第3阶段以亚高山暗针叶林为主的植被类型,表明气温高。

[1]许志琴,候立玮,王宗秀,等.中国松潘—甘孜造山带的造山过程[M].北京:地质出版社,1992:1-182.

[2]四川省地质矿产局区域地质调队1∶20万新龙、禾尼、康定幅区域地质调查报告[R].1984:1-191.

[3]刘光秀,沈永平,张平中,等.青藏高原若尔盖地区RH孔800～150kaB.P.的孢粉记录及古气候意义[J].沉积学报,1994,12(4):101-109.

[4]Seilacher A.Pattern analysis of Paleodictyon and related trace fossils[J].In:Crimes T P,Harper J C,eds.Trace fossils 11.Seel House Press,Liverpool,1977(2):289-334.

[5]Ekdale A A,Bromley R G,Pemberton S G.The use of trace fossils in sedimentology and stratigraphy[J].SEPM.Tulsa Oklahoma,1984(3):316.

[6]吴珍汉,吴中海.青藏高原渐新世晚期隆升的地质证据[J].地质学报,2007,8(5):577-578.

[7]刘耕武.青藏高原东部地区晚新生代孢粉组合特征及其古地理意义[J].微体古生物学报,1996,13(4):363-372.

[8]吕荣平,罗鹏.西藏札达盆地托林剖面孢粉组合特征及其古气候意义[J].地质通报,2006,25(12):1 475-1 480.

[9]薛惠娟,侯一俊.西藏吉隆盆地沉积物中黏土矿物组合及其古气候意义[J].安徽农业科学,2008,36(24):10 439-10 442.