浙闽地区中新世孢粉植物群及其古植被和古环境研究

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晚新生代期间,浙闽沿海一带发生了频繁的玄武岩浆喷发事件,形成了一套由多期次喷发的玄武岩和河湖相沉积组成的地层,主要分布在浙江东部(嵊县组)和福建东南部(佛昙组)。前人基于这套地层中产出的植物化石(包括孢粉)开展了较多的古植被和古环境分析,但有关研究区在较长时间尺度上植被和环境演化的问题尚未解决。本文在前人研究的基础上,以孢粉分析为主要研究手段,建立和完善了嵊县组和佛昙组中新世孢粉组合序列;同时结合扫描电镜对栎属花粉进行属内划分,对枫香属花粉进行蕈树类/枫香树类的区分,较为全面地揭示了浙江东部和福建东南部中新世植被和环境的演化历史。主要研究内容和结论如下:通过对浙江嵊州-天台-宁海一带共7个剖面的80个样品和福建漳浦-龙海一带及明溪共7个剖面的118个样品开展孢粉分析,本文建立和完善了嵊县组和佛昙组中新世孢粉组合序列。嵊县组中新世孢粉组合序列由早中新世晚期至中中新世早期的栎属(常绿型)-枫香属-山核桃属孢粉组合、中中新世晚期至晚中新世早期的栎属(常绿型)-松属-菱属孢粉组合,以及晚中新世晚期的栎属(常绿型)-水青冈属-蒿属孢粉组合组成;佛昙组中新世孢粉组合序列包括早中新世中晚期的栎属(常绿型)-禾本科孢粉组合、早中新世晚期至中中新世早期的栎属(常绿型)-青冈属-金缕梅科孢粉组合及栎属(常绿型)-菱属孢粉组合、中中新世晚期至晚中新世的金缕梅科-朴属-水龙骨科孢粉组合,以及随后由早到晚连续过渡的三个孢粉组合:金缕梅科-山矾属孢粉组合、山矾属-枫香属孢粉组合和栎属(常绿型)-枫香属-松属孢粉组合。根据佛昙组孢粉组合序列所反映的植被变化,本文识别出闽东南地区漳浦-龙海一带在中新世至少发生过3次对植被造成严重破坏的野火事件,以及多次对植被演替造成干扰的低强度野火。这是孢粉记录的野火事件以及相关的植被演替历史在该研究区的首次发现和报道。研究区多期次的基性岩浆喷发活动可能是引发较为频繁野火事件的主要原因,而季风气候条件下明显季节性分配的降水和较高的温度(尤其是干冷季节的温度)也是野火发生的有利条件。野火事件对研究区的水文条件和生态环境产生了一定的影响,火烧后土壤侵蚀和岩石风化增强,同时水体富营养化直接导致环纹藻的大量繁殖。本文依据扫描电镜下花粉外壁纹饰特征,对嵊县组和佛昙组孢粉植物群的84粒栎属花粉进行了属内划分。结果表明:以上两个孢粉植物群的栎属花粉均以Quercus Group Cyclobalanopsis占优势,Q.Group Ilex次之,并出现少量的Q.Group Protobalanus,反映出浙东和闽东南地区中新世的植被是具有一定海拔梯度的山地森林植被;而嵊县组孢粉植物群中出现的高山栎类花粉则指示,中新世浙江东部存在海拔较高的山地。同时,Q.Group Cyclobalanopsis类群的组成表明,中新世浙江东部较低海拔地带的植被与典型的亚热带常绿阔叶林更加接近,而闽东南地区较低海拔地带的植被为具有明显热带性质的常绿阔叶林。此外,通过“单粒花粉技术”对上述栎属花粉进行观察的结果支持本研究在光学显微镜下对常绿和落叶栎类花粉的区分。枫香属植物由温带向亚热带和热带,其花粉外壁穿孔有变小至完全填充的变化趋势。本文依据这一发现对佛昙组栎属(常绿型)-枫香属-松属孢粉组合中的32粒枫香属花粉在扫描电镜下进行观察,将其划分为4种类型——类型Ⅰ(外壁穿孔较小,并被大量凸起状结构填充)、类型Ⅱ(外壁穿孔极小,且穿孔无填充)、类型Ⅲ(外壁穿孔较大,且穿孔无填充)和类型Ⅳ(外壁穿孔较小,且穿孔无填充)。其中,类型Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ同部分现生蕈树类花粉可以比较,类型Ⅲ同部分现生枫香树类花粉可以比较,说明本文所观察的枫香属花粉兼有蕈树类和枫香树类,而统计结果表明前者居多。这两类枫香属花粉与山核桃属花粉在栎属(常绿型)-枫香属-松属孢粉组合中同时出现,反映出漳浦-龙海一带中中新世晚期至晚中新世的植被与现今南亚热带季风常绿阔叶林具有相似的特征。基于上述嵊县组和佛昙组孢粉组合序列,以及对古野火事件和重要类群的分类研究,结合植物大化石的证据,本文重建了浙闽研究区中新世植被和环境的演化历史。结果表明,研究区中新世生态环境的变化,主要表现为在全球性气候冷暖变化的影响下,山地植被带的垂直迁移。而全球冰量/温度作为东亚季风和亚洲内陆干旱气候演化的主要驱动因素,还控制着研究区的干湿特征,对植被的演化产生重要影响——尤其是自中中新世气候适宜期结束以来,全球气候显著的阶段性变冷,不仅导致垂直植被带向下迁移,而且由于水汽的减少造成气候变干,导致适应干旱气候条件的植物出现或增加。此外,晚新生代频繁的火山活动也对浙闽研究区的植被和环境产生了重要影响——在闽东南地区,火山活动导致野火事件频发,造成植被不同程度的破坏并干扰植被演替,同时引发了一系列水文和生态条件的改变;而嵊县组福建柏属叶化石角质层上乳突的大量出现,也被认为可能是对火山作用造成的大气中颗粒物及有毒气体含量增高的响应。
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