晚中新世-上新世中国西南季风区植被演化:来自云南昭通盆地的孢粉学证据

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晚中新世-上新世是全球气候变化(尤以季风系统为主)、构造运动及早期人类演化的关键时段,其中青藏高原东南缘又是探索古环境、古气候与构造运动相互作用与影响机制的理想区域,具有放大效应。古植被分析是古环境研究的基础,也是联系古气候与构造机制的关键指标,是重建古环境的必要环节。然而,目前该区域缺乏这一关键时段具有精确年代标定的古植被记录,这就阻碍了深入探讨晚中新世-上新世的区域环境变化过程及其中的气候事件。对于我国青藏高原东南缘地区,主要是指云南地区,古植被的重建主要基于各沉积盆地的孢粉记录,但是由于文献年代较早且缺乏准确的年代地层框架,因此很难获得这一关键时段的古植被演化历史,也就不能深入探讨区域气候、环境变化过程;此外,该地区发现了最晚的中新世古猿化石,从而产生了一系列重要的科学问题,例如,该古猿生活在什么样的古环境中?为什么在云南发现众多的中新世古猿化石?青藏高原东南缘地区在这一时期具有怎样的古环境优势?要回答这些问题,迫切需要准确重建该区域晚中新世-上新世古植被的演化历史。  本文针对云南昭通盆地ZK1钻孔沉积剖面(~8.8-2.62Ma)与水塘坝天然露头剖面,对共236个样品进行了较高分辨率的孢粉分析,划分出3个孢粉组合带及4个亚带,建立了晚中新世-上新世该区域古植被演替序列及晚中新世昭通盆地禄丰古猿生活环境记录。进行了生物群区化工作,定量重建了孢粉组合指示的可能植被类型。此外,将本研究的古环境重建结果与非洲晚中新世、欧洲早-中中新世古环境进行对比,探讨了云南作为古猿生存“避难所”的问题。主要研究结果与认识如下:  1、建立了昭通盆地ZK1钻孔约8.8-2.62Ma时段的古植被演化序列,恢复了晚中新世中期(8.80-7.18Ma)、晚中新世晚期(7.18-6.60Ma)、晚中新世末期-早上新世(6.60-3.33Ma)以及晚上新世(3.33-2.62Ma)不同阶段的植被、气候演化过程。  晚中新世中期(8.80-7.18Ma).昭通盆地发育了茂密的亚热带常绿阔叶林,林下主要生长着喜阴湿的蕨类植物,同时周围较高海拔山地以常绿落叶混交林或落叶阔叶林为主,林下草本植物逐渐发育,该时期针叶乔木极少。  晚中新世晚期(7.18-6.60Ma):该区仍以阔叶森林为主要景观,但整体面积退缩,周围山地以松属为主的针叶乔木大量增加,形成针阔叶混交林或松属纯林,垂直植被带特点开始显现。  晚中新世末期-早上新世(6.60-3.33Ma):该过渡时期,古植被发生显著的波动变化。盆地内出现常绿落叶阔叶混交林,以温带落叶乔木成分的增加为主要特点。~6.6Ma时,喜冷湿的铁杉属,喜冷干的云杉属、冷杉属以及喜湿但极耐寒的落叶松属乔木急剧增加,表明周围较高海拔山地被针叶林覆盖,垂直植被带特点显著。  值得注意的是,~6.2Ma时,昭通盆地的古植被组合出现了明显的变化。喜凉的落叶乔木,喜冷的冷杉属以及落叶松属增加,而喜暖的亚热带成分迅速减少,表明此时气候逐渐变冷。同时,草本与蕨类植物在此之后急剧减少并逐渐消失,显示开阔环境减少。  晚上新世(3.33-2.62Ma):此时盆地整体植被景观与早上新世较为相似,但盆地内阔叶森林组合中,又逐渐以亚热带的常绿乔木占据优势,同样周围山地以针阔混交林、松林及高寒针叶林等植被组合为主。  2、昭通盆地禄丰古猿生活时期古环境:古植被群落主要为森林或林地且植被组合十分丰富,主要类型有QuercusE、Alnus、QuercusD、Carya、Castanea/Castanopsis、Ilex、Oleaceae、Ulmus、Corylus和Carpinus,同时发育以禾本科和Trapa、Polygonaceae等为主的草本植物,以及蕨类植物(Polypodiaceae、Davallia和Pteris)。同时,因水生植物在B带层位的出现,指示昭通盆地禄丰古猿生活的区域可能有湖泊或者沼泽等环境。  3、根据钻孔剖面岩性特征及孢粉记录结果重建了晚中新世-上新世昭通盆地演化的3个阶段:阶段1(8.8-8.0Ma)盆地形成早期,此时出现浅湖,古植被为茂密的常绿阔叶森林,混交少量落叶乔木;阶段2(8.0-6.2Ma)成煤期,浅湖泊阶段,存在多处沼泽环境,盆地内分布茂密的森林,较多开阔草地,此时出现山地针叶乔木,温暖潮湿的环境为褐煤的形成提供了良好的基础;阶段3(6.2-2.6Ma)稳定沉降期,稳定大湖时期,盆地内以常绿落叶混交林为主,针叶乔木占据周围较高海拔山地。  4、分析ZK1钻孔孢粉序列结果揭示出,晚中新世-上新世昭通盆地出现3次季风增强时段:阶段1(8.8-6.7Ma);阶段2(5.1-4.0Ma);阶段3(3.3-2.8Ma)。对比西南季风影响的南亚Siwalik地区及东亚夏季风影响的南海北部地区的古环境指标,揭示出阶段1以西南季风影响为主,其次为东亚夏季风,阶段2主要为西南季风影响,阶段3则以东亚夏季风影响为主,西南季风次之。  5、对比晚中新世的云南与非洲地区,古环境面貌存在较大差异。非洲此时以草原、疏林草原为主,而本研究区以森林为主要景观,可能表明两地为不同的古猿属种,其适应的环境也存在差异,也为其不同的演化历史提供了基础。同时,对比中新世早-中期欧洲与晚中新世云南古环境,古猿均生活在以温带阔叶林混交热带-亚热带常绿乔木林为主的环境中,周围较高海拔处以针阔混交林、针叶纯林等覆盖,林下或林地边缘多生长草本植物,气候条件温暖湿润。其生活环境一致,表明在欧亚地区中新世古猿生活在相似的环境条件下,在中新世中期之后,欧洲古猿逐渐走向灭绝,而云南在晚中新世时期形成了相似的古环境,也就为该属种古猿的生存提供了另一适宜的环境,因而使云南成为晚中新世欧亚古猿生存的“避难所”。
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