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青藏高原东北缘天水盆地中新世孢粉记录及其环境变化研究

惠争闯  
【摘要】:新生代以来,全球环境最突出的变化是温度的阶段性急剧下降和两极冰盖的形成。亚洲最为显著的地质环境变化是青藏高原的隆升、季风环境的形成、亚洲内陆的干旱化。这些全球性意义的重大环境事件发生的时代、原因和机理是地球科学诸多研究领域共同关心、但未解决的重大科学问题。青藏高原东北缘天水盆地位于青藏高原高寒区、西北内陆干旱区和东部季风区的交汇地带,并处“季风三角区”的顶点部位,对气候变化非常敏感。同时区内新近纪地层广泛发育,记录着该区新近纪环境变化的信息。研究显示,六盘山以东的红黏土形成的最早年龄为8 Ma左右,而以西临夏盆地中新世主要为河湖相沉积,并且动植物化石记录都表明在中新世早-中期气候温暖湿润、晚中新世以来气候干旱化。而近年Guoet al. (2002)通过对天水地区秦安郭家镇一带新近纪红层(底界年代为22 Ma左右)的粒度、矿物组合和磁化率的研究认为其为风尘沉积,从而推断亚洲内陆干旱化在22 Ma以前就已经开始。基于上述问题,鉴于天水盆地缺乏系统的有效气候环境代用指标-孢粉学方面的研究,本文选取已有高精度古地磁年代控制的崖湾剖面进行系统的孢粉学研究,获得了17.1-6.1 Ma的孢粉记录,在孢粉资料分析的基础上获得以下主要认识: 1.崖湾剖面孢粉记录显示,研究区17.1~6.1 Ma期间古环境分别在14.7 Ma、11.7 Ma、8.5 Ma发生了三次转变:17.1~14.7 Ma植被是以榆属(Ulmus)、栎属(Qercus)和桦属(Betula)为主的暖温带阔叶林,同时具有向北亚热带过渡性质的森林植被景观,气候温暖湿润,温度、降水的季节变化不明显;14.7~11.7Ma植被仍然是以榆属和桦属为主的暖温带落叶阔叶林,但此时森林相当开阔,气候相对前期变干;11.7~8.5 Ma植被类型可能是以桦属和栎属为主的暖温带落叶阔叶林,相对前期气候变湿;8.5-6.1 Ma开始发育以禾本科(Poaceae)、藜科(Chenopodiaceae)和蒿属(Artemisia)为主的森林草原,气候温暖半干旱/半湿润。 2.应用共存分析法,在孢粉分带的基础上定量估算了各时段的古气候参数。 17.1~14.7 Ma,年均温(MAT):20.9~13.3℃;最热月均温(WMT):25~22.5℃;最冷月均温(CMT):5.9~1.9℃;年较差(DT):25.8~12.3℃:年均降雨量(MAP):1389.4~797.5mm;最大月降雨量(MMaP):268.1~161.4mm;最小月降雨量(MMiP):14.1~6.9 mm。 14.7-11.7 Ma,MAT:14.6-11.3℃;WMT:27.4-19.8℃;CMT:5.5~-0.3℃;DT:27.6~12.8℃;MAP:1254.7~601.1 mm;MMaP:218.8~141.5 mm;MMiP:14.1~6.9 mm。 11.7~8.5 Ma,MAT:14.6~10.2℃;WMT:27.4~19.8℃;CMT:5.5~-0.2℃; DT:25.8~12.8℃;MAP:1254.7~797.5 mm;MMaP:237.5~137.3 mm; MMiP: 14.1~5.8 mm。 8.5~6.1 Ma,MAT:14.6~9℃;WMT:27.4~18.7℃;CMT:5.5~-4.4℃; DT:26.9~15.5℃;MAP:1254.7~573.9 mm;MMaP:218.8~129.4 mm;MMiP: 14.1~5.8 mm。 3.从中新世天水地区孢粉记录和亚洲内陆广大地区中新世气候状况来看,亚洲内陆干旱化很可能起始于晚中新世(7~8 Ma),和中国北方三趾马红黏土开始沉积时间一致。8.5 Ma以后研究区气候转向温暖半湿润/半干旱,可能与北极冰盖的间歇性生长、晚中新世频繁发生的El Nino现象以及青藏高原在此时期的隆升有关。 4.通过对植被变化特征和古气候参数的变化趋势分析发现,东亚夏季风在中新世经历了17.1~14.7Ma强盛期,14.7~11.7 Ma减弱期,11.7~8.5 Ma增强期和8.5~6.1 Ma明显减弱期。17.1~8.5 Ma期间东亚夏季风演化过程分别与中中新世气候最佳期(MMCO)、中中新世变冷、热带辐合带(ITCZ)北移相对应,表明中新世期间东亚夏季风的演化主要受全球气候变化的控制。由于现代亚洲季风具有水热同期的性质,11.7~8.5 Ma冷湿的水热组合特征可能说明,现代意义上的亚洲季风在8.5 Ma以前还未出现。


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