四川省道孚地區(qū)第四紀(jì)湖積剖面孢粉組合特征及古植被、古氣候重建

許維偉,郭建秋,尹錦鋒,王幫全

(1.昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院,昆明650093;2.平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,平頂山467001;3.四川省地質(zhì)調(diào)查院,雙流 610213)

0 引言

四川省道孚地區(qū)地處青藏高原東南緣、甘孜洲東北部[1],雅礱江支流—鮮水河中下游,東北與丹巴、金川接壤,東南與康定、雅江毗鄰,西北與新龍、爐霍、壤塘交界。地理坐標(biāo)為東經(jīng) 100°32′～101°44′,北緯 30°20′～ 31°32′。根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笳镜馁Y料顯示,現(xiàn)代的年平均氣溫7.8℃,1月均溫2.5℃,7月均溫16℃,年降水量569 mm。該地區(qū)現(xiàn)代植被群落從低海拔到高海拔分為6個類型,其植被主要成垂直分布,共有草本植物342種,木本植物57科,119 屬 、223 種 ;有云杉 、冷杉 、鐵杉 、樺木等,珍稀樹種有紅豆杉、檀木;藥用植物有227種,主要有無花果、黨參、貝母、天麻、當(dāng)歸[2]。通過對該區(qū)第四紀(jì)湖積剖面樣品孢粉組合特征的研究,將其劃分出3個組合帶,探討了該區(qū)49.2萬a以來植被及氣候的演化特征,對今后該區(qū)及鄰區(qū)的相關(guān)研究有一定的指導(dǎo)意義。

1 孢粉記錄

1.1 取樣剖面介紹

所選采樣剖面位于四川省道孚縣城南約1 km,鮮水河南岸。沉積物均為一套湖積黏土,屬湖積階地,其沉積物均為一套湖積黏土:具一定膠結(jié)程度的粉砂質(zhì)黏土層,分屬于四次冰期沉積物—冰積物,相對應(yīng)的海拔高度為3 900 m、4 000 m、4 250 m、4 400 m。

根據(jù)其沉積物特征該剖面屬于深—淺湖相:中厚層狀泥質(zhì)粉砂質(zhì)及泥質(zhì)黏土為主,具有明顯的灰黃、灰白相間的韻律紋層,紋層細(xì)密,向上顆粒粒度逐漸變粗,砂質(zhì)含量增加,顆粒分選好至中等,磨圓度較好。該套黏土層構(gòu)成湖積臺地地貌,該剖面臺坎及臺面保存比較完整,臺坎高7～9 m,臺面寬度300～400 m,之間剖面共揭露了約900 cm,上部以耕作土層為界,下部至湖水面。按照一定的取樣間距共采取了3個孢粉組合樣分別記為BF1、BF2、BF3,如圖1所示。

圖1 道孚地區(qū)湖積剖面及采樣位置圖

1.2 分析方法

室內(nèi)對野外采集的所有孢粉樣品進(jìn)行化學(xué)分析處理,即傳統(tǒng)的鹽酸、氫氟酸、堿處理法[3]。具體操作過程如下:每塊樣品取樣100 g,加入百分比濃度為36%的鹽酸和15%的氫氟酸,使其充分反應(yīng),除去圍巖中鈣質(zhì)、泥質(zhì)成分,再加入百分比濃度為10%的碳酸鉀溶液,使其中和。然后分別用相對密度為2.25、2.1的碘化鋅重液進(jìn)行2次浮選,從而獲得孢粉化石[4]。最后在BX50型Olympus雙目生物顯微鏡下進(jìn)行觀察、鑒定,在多數(shù)樣品中見有豐富的孢粉化石。

1.3 結(jié)果分析

1.3.1 孢粉組合特征

根據(jù)樣品中孢粉百分含量的變化和種類的不同,將其劃分為3個組合帶,見圖2。

圖2 道孚地區(qū)湖積黏土剖面孢粉組合帶圖

Ⅰ帶(4.5～8.1 m)以木本植物花粉的高含量為特征。木本植物花粉的含量高達(dá)86.1%,主要是針葉植物樹種,有云杉(27.3%)、冷杉(13.1%)和松屬(10.8%),闊葉植物樹種有較多的樺屬(Betula)及櫟屬(Quercus)、榛屬(Corylus)、櫪屬(Celtis)、榆屬(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。蕨類植物孢子也很繁盛,有卷柏屬(Selaginella)、石松屬(Lygodium)、鐵線蕨屬(Adiantum)、短腸蕨屬(Allantodia)、鱗蓋蕨屬(Lepidopteris)、水龍骨科(Polypodiaceae)的孢子等。

Ⅱ帶(1.0～4.5 m)以木本植物花粉含量下降、蕨類植物孢子含量增加為特征。和上帶相比,冷杉(8.8%)、云杉(8.3%)、松屬(7.6%)、羅漢松屬(Podocarpus)及樺屬、櫟屬等木本植物花粉下降明顯。草本植物花粉主要是禾本科花粉,含量為11.2%,其它草本植物花粉包括莎草科、毛莨科、菊科(Compositae)、藜科等。水生草本植物花粉僅見有菱屬(Typha)。蕨類植物孢子仍很繁盛,其含量與木本植物花粉含量相近,主要是水龍骨科(Polypodiaceae)的孢子[5],占整個組合的20.0%,其它還見有卷柏屬(Selaginella)、石松屬(Lygodium)、鐵線蕨屬(Adiantum)、短腸蕨屬(Allantodia)、鱗蓋蕨屬(Lepidopteris)、鳳尾蕨屬(Pteris)、里白屬(Hicropteris)等。

Ⅲ帶(0.6～1.0 m)在木本植物花粉中,針葉樹種花粉含量回升,冷杉、云杉較上帶有所增加,二者含量分別為10.3%、12.8%,松屬花粉增加明顯,含量為20.8%,其它還見有雪松(Cedrus)、鐵杉(Tsgua)和杉科(Taxodiaceae)花粉。落葉闊葉樹種常見,有樺屬、櫟屬、榛屬、榿木屬(Alnus)、漆樹屬(Rhus)等;在草本植物花粉中,禾本科含量有所下降,占組合的8.5%,毛莨科、藜科花粉略有增加,出現(xiàn)少量的水生植物花粉及藻類孢子。蕨類植物孢子含量較高,主要是水龍骨科(Polypodiaceae)中瘤面單縫孢類的孢子,占整個組合的10.2%,其它還見有卷柏屬(Selaginella)、紫萁屬(Osmunda)、短腸蕨屬(Allantodia)、鱗蓋蕨屬(Lepidopteris)、里白屬(Hicropteris)及苔蘚類的水蘚屬孢子。

1.3.2 古植被、古氣候的重建與演化

植物歷來有自動“溫度計”之稱,植被能及時地隨氣候及生長地區(qū)的緯度、高度變化而發(fā)生更替或遷移。一定的植物群反映一定的氣候,因此,利用孢粉資料恢復(fù)古植被是研究古氣候的有效方法之一[6]。

根據(jù)以上3個孢粉組合帶的特征(見圖2),可以把道孚地區(qū)古植被、古氣候的演化劃分為以下3個階段。

第1階段(4.5～8.1 m,花粉帶Ⅰ,ESR測得底界年齡為49.2萬a),云杉(27.3%)、冷杉(13.1%)和松屬(10.8%)的花粉含量高,且花粉濃度高,說明當(dāng)時當(dāng)?shù)厣L著以喜冷濕環(huán)境的云杉和冷杉為主的亞高山暗針葉林[7]。另外,林間海拔稍低處松林中生長著落葉闊葉類植物,這些植物要求暖濕的環(huán)境,表明該區(qū)當(dāng)時氣候?qū)贉貪裥?。植被的垂直分帶較明顯,在海拔較高處,還見有莎草科(Cyperaceae)及少量的禾本科(Gramineae)。這一階段的植被類型總體上反映當(dāng)時的氣候較冷,比現(xiàn)在氣溫略高,如表1。

表1 道孚地區(qū)49.2萬a以來的植被演替與氣候變化

第2階段(1.0～4.5 m,花粉帶Ⅱ,ESR測得底界年齡為33.8萬a),與前一階段相比,亞高山暗針葉林的分布規(guī)模較早期縮小,其中包括冷杉(8.8%)、云杉(8.3%)、松屬(7.6%)等。蕨類植物孢子含量增加,大規(guī)模出現(xiàn),其中草本植物花粉主要是禾本科花粉,含量為11.2%,其它草本植物花粉有莎草科、毛莨科、菊科(Compositae)、藜科等。其植被類型顯示出氣溫下降,亞高山暗針葉林花粉含量減小,反映當(dāng)時的氣候較寒冷,與現(xiàn)在氣溫相當(dāng),降水量減少,低于現(xiàn)在的降水量。可以看出本區(qū)在這一階段有經(jīng)歷了一次冰期作用。這一時期氣溫的降低可能與青藏高原的隆升運動及第四紀(jì)冰期有一定聯(lián)系[8]。

第3階段(0.6～1.0 m,花粉帶Ⅲ,ESR測得底界年齡為11.6萬a),在早期(花粉帶Ⅰ),亞高山暗針葉林?jǐn)U張,本階段亞高山暗針葉林分布規(guī)模稍遜于第 1階段,但超過第 2階段,其中包括冷杉(10.3%)、云杉(12.8%),氣溫較之第2階段有所回升,但仍沒有超過第1階段,推測當(dāng)時的氣溫比現(xiàn)在高。由于組合中藜科花粉含量占草本植物花粉第2位,該植物類型適合較濕潤的生存環(huán)境,顯示出當(dāng)時年降水量較大,與現(xiàn)在接近或略多。

從以上3個階段的分析可以看出,該區(qū)古氣候及古植被經(jīng)歷了3個階段的演化,古植被的演化反映了古氣候的演化變遷規(guī)律,該區(qū)大的古氣候環(huán)境以溫暖濕潤為背景,經(jīng)過了暖濕—冷干—暖濕的演化過程,與區(qū)域上氣候特征的演化相吻合[9]。

2 結(jié)語

通過以上研究得出,該區(qū)第四紀(jì)湖積剖面孢粉組合帶可以劃分為3個組合帶:

Ⅰ帶(4.5～8.1 m)以木本植物花粉的高含量為特征。主要是針葉植物樹種,有云杉(27.3%)、冷杉(13.1%)和松屬(10.8%),闊葉植物樹種有較多的樺屬(Betula)及櫟屬(Quercus)、榛屬(Corylus)、櫪屬(Celtis)榆屬(Ulmus)等。

Ⅱ帶(1.0～4.5 m)以木本植物花粉含量下降、蕨類植物孢子含量增加為特征。冷杉(8.8%)、云杉(8.3%)、松屬(7.6%)、羅漢松屬(Podocarpus)及樺屬、櫟屬等木本植物花粉下降明顯。

Ⅲ帶(0.6～1.0 m)在木本植物花粉中,針葉樹種花粉含量回升,冷杉、云杉較上帶有所增加。

通過上述植被類型及氣候探討,筆者認(rèn)為該地區(qū)49.2萬a以來的氣候經(jīng)歷了和植被演替一樣的3個階段:第1階段的植被以亞高山暗針葉林為主,顯示出氣候較冷,比現(xiàn)在氣溫略高→第2階段植被以亞高山暗針葉林和草甸為主,降溫,寒冷→第3階段以亞高山暗針葉林為主的植被類型,表明氣溫高。

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