2015, Vol.35
1 引言
浙江东部嵊州、 新昌、 天台、 宁海等地新近纪地层发育,出露着一套多旋回喷发的大陆火山喷溢相玄武岩夹沉积岩地层,该沉积地层含有丰富的植物化石[1],是研究地质历史时期环境和气候变化的理想场所。前人主要基于植物大化石对该植物群的组成面貌进行描述,对各组成类群进行形态学和解剖学研究,并利用不同方法对该地区的古环境和古气候进行重建[2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13]。而关于嵊县组孢粉化石的研究则相对较少,主要是对孢粉化石的报道,利用孢粉组合探讨地层时代以及结合对部分属种的研究探讨古环境古气候[14, 15, 16, 17, 18]。
植物是反映陆地环境(主要是气候)变化的敏感载体,古植被重建对于研究植被与气候的关系、 研究区的环境以及气候系统的定量研究等非常重要,利用孢粉分析可以可靠地还原古植被,能够提供诸多关于古环境、 古气候的信息[19, 20, 21, 22, 23]。共存分析法(Coexistence Approach)[24]是一种广泛应用于新生代的定量重建陆地古气候的方法,该方法可以应用于不同的植物化石类群。经过十几年的应用,该方法被证明是一种可靠的古气候重建方法,利用共存分析法所得气候数据与全球气候和环境的变化以及同其他代用指标所得数据具有较好的一致性[25, 26, 27, 28]。
新近纪全球气候发生明显波动,诸如,中中新世和中上新世出现两次温暖时期[29, 30, 31],中更新世发生气候转型事件[32]等。本文通过对浙江东部宁海县黄泥塘村、 大路下村和天台县家湖村的上中新统嵊县组沉积夹层孢粉样品进行处理和分析,恢复了本区晚中新世时的植被面貌,并运用共存分析法[24]定量重建晚中新世该区的古气候,对于研究中国东部新生代古环境和古气候变化具有重要意义。
2 研究区概况 2.1 现代气候与植被浙江省属于亚热带季风气候区,全省自北至南的年均温15～18℃,1月份均温3～8℃,年均降水量1000～2000mm,一般高于1000mm,最高可达3000mm以上[33, 34]。本文同时收集了孢粉样品采集地点附近气象站的多年平均气象资料,其年平均气温为16.4～16.5℃,最热月平均气温为27.1～28.4℃,最冷月平均气温为4.3～5.8℃,年平均降水量为1442. 5～1454.6mm,平均最大月降水量为186.1～231.1mm,平均最小月降水量为47.1～53.3mm,平均最热月降水量为159.4～197.2mm,以及气温年较差为21.3～24.1℃ 1)。
1)中国气象局气象信息中心气象资料室. 中国地面气候资料(1971～2000),2004. 9～75。
浙江省位于典型的中亚热带常绿阔叶林带[34]。其森林植被的水平分布包括原有的常绿阔叶林以及次生的常绿、 落叶阔叶混交林和落叶阔叶林； 该区70 ％ 为山区,大部分为丘陵山地,海拔多为200～500m或800m,因此多数山区森林的垂直分布变化不大[33]。其垂直带谱基本上是山麓为常绿阔叶林,当海拔上升到800～1200m左右时,常绿、 落叶阔叶混交林出现,类似北亚热带植被； 1200m以上,基本以落叶阔叶林为主[33]。
2.2 地质概况浙江省新生代地层包括古近系长河组、 新近系嵊县组以及第四系[35]。
嵊县组是一套多旋回喷发的大陆火山喷溢相玄武岩夹沉积岩地层,分布于浙江东南区的诸暨、 义乌、 东阳、 嵊州、 新昌、 天台、 宁海、 临海、 余姚等地,出露面积约550km2( 图1)。在该套地层中,有的地层包含2～3层火山灰层,有的地层包含5～6层火山灰层,沉积层为灰-深灰色河湖相泥岩、 粉砂岩和砂岩,并常产硅藻土、 褐煤,形成了由玄武岩-碎屑岩和硅藻土-玄武岩构成的独特多旋回地层层序[35]。李相传[13]总结对比了前人关于浙江晚新生代玄武岩的同位素年龄值,将本文样品采集层位的地质时代归于晚中新世。
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图 1 样品采集点地理位置(星号)及嵊县组分布范围(灰色区域) 采集样品的3个剖面均位于图中星号所标范围内,相距很近,坐标范围 29°08′～29°10′N, 121°14′～121°16′E(据Wang等[36]) Fig.1 Map showing the sampling locality(star)and distribution of the Shengxian Formation(grey areas). The three sections we sampled are within the area marked by the star and very close to each other,and their coordinates are within the range of 29°08′～29°10′N, 121°14′～121°16′E(after Wang et al.[36],2014) |
分别在浙江宁海县黄泥塘村、 大路下村和天台县家湖村3个地点剖面的嵊县组玄武岩沉积夹层中,按不同岩性共采集孢粉样品11个； 其中,黄泥塘村采集4个(剖面由下到上HNT-8～HNT-11,下同),剖面厚约3.7m,采样间距约0.8m； 大路下村采集4个(DLX-4～DLX-1),剖面厚约3.5m,采样间距约0.75m； 家湖村采集3个(JH-7～JH-5),剖面厚约6.5m(剖面下部为人工开挖的岩石碎屑所覆盖,实际采样厚度约4m),采样间距约0.9m。3个剖面相距很近,坐标范围 29°08′～29°10′N, 121°14′～121°16′E, 沉积夹层岩性主要为浅灰至灰褐色湖相沉积的泥岩至泥质粉砂岩,部分含较多硅藻土。根据这3个地点剖面出露岩性特征和植物大化石判断,采样层位均相当于嵊县组张墅剖面中下部的第3沉积层(以下均简称“第3沉积层”)中的湖相沉积层[13]( 图2)。3个剖面均仅见第3沉积层部分,岩层产状水平或近水平,在剖面周边其位置的上部和下部均见灰黑色玄武岩出露。
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图 2 嵊县组标准剖面——张墅剖面地层柱状图据俞国华等[35]修改 Fig.2 The stratigraphic column of the Zhangshu section：The type section of the Shengxian Formation(modified from Yu et al.,[35]1996) |
实验室处理方法: 首先,加入浓度为10 ％ 的盐酸处理,除去样品中的钙质； 将样品水洗至中性后,加入浓度10 ％ 的NaOH溶液并水浴加热以除去其中的有机质,水洗至中性后,加入浓度约40 ％ 的氢氟酸并水浴加热,除去硅质； 水洗样品至中性再次加入浓度10 ％ 的盐酸,去除氟化物。上述处理完成后,将水洗至中性的样品用孔径10μm筛布在超声波清洗机中进行过滤。最后,收集筛布上的样品,经酒精脱水后加入甘油封存。所有样品均保存在兰州大学地质科学与矿产资源学院古生物学与地层学研究所标本室。
将处理后的样品制片,在Leica DM4000B光学显微镜下放大400倍对孢粉化石进行观察、 鉴定、 统计和拍照。鉴定主要依据《中国孢粉化石(第一卷)——晚白垩世和第三纪孢粉》[37],《中国植物花粉形态》(第二版)[38],《中国热带亚热带被子植物花粉形态》[39]以及相关的参考文献[17, 40, 41, 42, 43, 44, 45]。对所鉴定的孢粉类群依据其亲缘关系归属其自然分类(属或科一级),亲缘关系不明的类群则确定为相应的孢粉型。每个样品平均统计超过400粒孢粉。
3.2 共存分析法共存分析法是一种定量重建新生代陆地古气候的方法[24],该方法假设化石植物类群生存的气候条件与其现存最近亲缘类群相似,通过对其现存最近亲缘类群生存区域的各气候参数区间进行叠加得到共存区间作为化石植物类群的古气候参数[24, 46]。该方法可适用于不同的化石植物类群[24]。本文将该方法的8个气候参数( 表1)应用于嵊县组第3沉积层孢粉植物群,定量恢复了晚中新世浙江东部天台-宁海地区的古气候。
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表 1 用于共存分析的气候参数 [24,44] Table 1 List of climate parameters considered for the Coexistence Approach[24,44] |
本文采集的11个层位的孢粉样品,经实验室处理,除样品HNT-11、 DLX-1和DLX-2以外,在其余8个样品中得到了丰富且保存完好的孢粉化石,共鉴定39个类群,归属23科。
3个剖面所反映的孢粉组合特征较为一致,同时,鉴于3个剖面基本位于一个沉积盆地内且地层均属嵊县组第3沉积层,本文建立了栎属(Quercus)—松属(Pinus)—禾本科(Poaceae)—菱属(Trapa)孢粉组合,特征如下:1)被子植物花粉占优势,平均含量55.28 ％ ～75.70 ％ ,其中以木本植物花粉为主,包括栎属(Quercus)(平均2.55 ％ ～20.39 ％ )(包括常绿型和落叶型)、 水青冈属(Fagus)(1.93 ％ ～8.35 ％ )、 山核桃属(Carya)(3.31 ％ ～8.38 ％ )、 胡桃属(Juglans)(0.23 ％ ～3.91 ％ )、 枫杨属(Pterocarya)(0.41 ％ ～4.97 ％ )、 鹅耳枥属(Carpinus)(2.03 ％ ～4.70 ％ )、 枫香属(Liquidambar)(1.58 ％ ～5.42 ％ )以及榆属(Ulmus)(1.55 ％ ～5.87 ％ ),偶尔见到冬青属(Ilex)、 榛属(Corylus)、 青冈属(Cyclobalanopsis)、 石栎属(Lithocarpus)、 榉属(Zelkova)、 木犀科(Oleaceae)及芸香科(Rutaceae)等分子； 草本植物花粉次之,主要包括禾本科(Poaceae)(3.24 ％ ～11.49 ％ )、 菱属 (Trapa)(0～24.77 ％ )以及蓼科(Polygonaceae)(0.45 ％ ～4.28 ％ ),偶尔见到香蒲属(Typha)、 莎草科(Cyperaceae)以及眼子菜科(Potamogetonaceae)等分子； 2)裸子植物花粉平均含量20.95 ％ ～41.61 ％ ,其中松属(Pinus)含量最高(3.35 ％ ～20.08 ％ ),常见分子还有铁杉属(Tsuga)、 油杉属(Keteleeria)和落叶松属(Larix),同时见到一定量的 杉科(Taxodiaceae)和无口器粉属(Inaperturopollenites)(本文将上述类型作为T-C-T type统计),偶尔见到罗汉松科(Podocarpaceae)、 云杉属(Picea)和冷杉属(Abies)等分子； 3)蕨类植物孢子较少,平均含量2.03 ％ ～5.41 ％ ,以水龙骨科(Polypodiaceae)为主,含少量紫萁科(Osmundaceae)等分子。此外,该孢粉组合中还含有少量的菌孢子和伏平粉属(Fupingopollenites)(0.62 ％ ～2.36 ％ )以及相当数量的盘星藻(Pediastrum)等淡水藻类( 图3-6)。
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图 3 嵊县组第3沉积层主要孢粉类群图示(a)大路下村剖面；(b)黄泥塘村剖面；(c)家湖村剖面(图中虚线表示该位置样品几乎不含孢粉) Fig.3 Pollen percentage diagram with main taxa for the 3rd sedimentary layer of the Shengxian Formation.(a)Daluxia section,(b)Huangnitang section,and (c)Jiahu section (the dotted line represents almost no taxon was found in the sample collected at that position) |
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图 4 产自嵊县组第3沉积层的孢粉化石( Ⅰ ) A—栎属(常绿型)(Quercus)(evergreen type)； B—栎属(落叶型)(Quercus)(deciduous type)； C,D—水青冈属(Fagus)； E—枫杨属(Pterocarya)； F—胡桃属(Juglans)； G—山核桃属(Carya)； H—椴树科(Tiliaceae)； I—鹅耳枥属(Carpinus)； J—桦木属(Betula)； K—榛属(Corylus)； L—枫香属(Liquidambar)； M—榉属(Zelkova)； N—榆属(Ulmus)； O,P—冬青属(Ilex)； Q—杜鹃花科(Ericaceae)； R,S—菱属(Trapa)； T—木犀科(Oleaceae) Fig.4 Fossil pollen and spores recovered from the 3rd sedimentary layer of the Shengxian Formation ( Ⅰ ) |
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图 5 产自嵊县组第3沉积层的孢粉化石(Ⅱ) A,B—禾本科(Poaceae)； C,D—伏平粉属(Fupingopollenites)； E,F,I,J,L—松属(Pinus)； H—落叶松属(Larix)； K—蓼科(Polygonaceae)； M—紫萁科(Osmundaceae)； G,N—水龙骨科(Polypodiaceae) Fig.5 Fossil pollen and spores recovered from the 3rd sedimentary layer of the Shengxian Formation(Ⅱ) |
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图 6 产自嵊县组第3沉积层的孢粉化石(Ⅲ) A,C—云杉属(Picea)； B,D,E—铁杉属(Tsuga)； F—油杉属(Keteleeria)； G,H—T-C-T型(type) Fig.6 Fossil pollen and spores recovered from the 3rd sedimentary layer of the Shengxian Formation(Ⅲ) |
当前孢粉组合中的云杉属(Picea)、 冷杉属(Abies)、 落叶松属(Larix)以及铁杉属(Tsuga)主要生长在亚高山至高山带,对恢复地带性气候会造成误差； 伏平粉属(Fupingopollenites)亲缘关系不明[47],因此本文对其余准确鉴定的34个类群进行共存分析,包括枫杨属(Pterocarya)、 胡桃属(Juglans)、 山核桃属(Carya)、 榛属(Corylus)、 鹅耳枥属(Carpinus)、 枫香属(Liquidambar)、 栎属(Quercus)、 青冈属(Cyclobalanopsis)、 水青冈属(Fagus)、 石栎属(Lithocarpus)、 榆属(Ulmus)、 榉属(Zelkova)、 大戟科(Euphorbiaceae)、 冬青属(Ilex)、 杜鹃花科(Ericaceae)、 桦木属(Betula)、 椴树科(Tiliaceae)、 栗属(Castanea)、 芸香科(Rutaceae)、 柿树科(Ebenaceae)、 木犀科(Oleaceae)、 朴属(Celtis)、 莎草科(Cyperaceae)、 禾本科(Poaceae)、 蓼科(Polygonaceae)、 罗汉松科(Podocarpaceae)、 松属(Pinus)、 油杉属(Keteleeria)、 杉科(Taxodiaceae)、 菱属(Trapa)、 香蒲属(Typha)、 眼子菜科(Potamogetonaceae)、 水龙骨科(Polypodiaceae)和紫萁科(Osmundaceae)。
本文最终定量重建了8个气候参数( 表1),包括年平均气温(MAT)、 年平均降水量(MAP)、 最热月平均气温(WMT)、 最冷月平均气温(CMT)、 平均最大月降水量(MMaP)、 平均最小月降水量(MMiP)、 平均最热月降水量(MWP)以及气温年较差(DT)。本文主要收集了化石类群对应的最近亲缘类群在中国分布范围的气候资料,资料来源为《中国地面气候标准值1971～2000》 1) 1)中国气象局气象信息中心气象资料室. 中国地面气候资料(1971～2000),2004. 9～75 以及Müller[48]的Handbuch Ausgewhlter Klimastationen der Erde(5. ergnzte und verbesserte Auflage)。
分析结果表明,MAT、 WMT和CMT分别为17.0～18.5℃、 26.5～28.4℃和3.3～7.7℃； MAP、 MMaP、 MMiP和MWP分别为979.0～1722.0mm、 176.2～265.0mm、 7.0～31.6mm和165.5～232.5mm； DT为18.2～21.5℃( 图7和 8)。
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图 7 嵊县组第3沉积层孢粉植物群共存区间(Ⅰ) 1.枫杨属(Pterocarya);2.胡桃属(Juglans);3.山核桃属(Carya);4.榛属(Corylus);5.鹅耳枥属(Carpinus);6.枫香属(Liquidambar);7.栎属(Quercus);8.青冈属(Cyclobalanopsis);9.水青冈属(Fagus);10.石栎属(Lithocarpus);11.榉属(Zelkova);12.榆属(Ulmus);13.大戟科(Euphorbiaceae);14.冬青属(Ilex);15.杜鹃花科(Ericaceae);16.桦木属(Betula);17.椴树科(Tiliaceae);18.栗属(Castanea);19.芸香科(Rutaceae);20.柿树科(Ebenaceae);21.木犀科(Oleaceae);22.朴属(Celtis);23.莎草科(Cyperaceae);24.禾本科(Poaceae);25.蓼科(Polygonaceae);26.罗汉松科(Podocarpaceae);27.松属(Pinus);28.油杉属(Keteleeria);29.杉科(Taxodiaceae);30.菱属(Trapa);31.香蒲属(Typha);32.眼子菜科(Potamoge￣ tonaceae);33.水龙骨科(Polypodiaceae);34.紫萁科(Osmundaceae) Fig.7 Coexistence intervals for the palynoflora from the 3rd sedimentary layer of the Shengxian Formation(Ⅰ) |
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图 8 嵊县组第3沉积层孢粉植物群共存区间(Ⅱ) Fig.8 Coexistence intervals for the palynoflora from the 3rd sedimentary layer of the Shengxian Formation(Ⅱ) |
嵊县组大多发育在喜马拉雅期的火山-沉积盆地中,这些盆地大多呈北西向叠置在白垩纪形成的北北东向断(拗)陷构造盆地及火山构造盆地之上[49]。因此,该孢粉植物群的孢粉来源应为盆地内及周边山地的植被。
当前研究区孢粉组合中,木本植物平均含量54.17 ％ ～76.81 ％ ,又以乔木占优势,反映了晚中新世当地以森林为主的植被面貌( 图9)。其中,榆属(Ulmus)、 榉属(Zelkova)以及具柔荑花序的栎属(Quercus)(包括常绿型和落叶型)、 水青冈属(Fagus)、 枫香属(Liquidambar)、 胡桃属(Juglans)、 枫杨属(Pterocarya)、 山核桃属(Carya)和鹅耳枥属(Carpinus)的高含量表明落叶阔叶树种生长较多； 相当数量常绿型栎属(Quercus)等常绿分子的出现,表明有相当数量的常绿阔叶树种生长； 松属(Pinus)在当前孢粉组合的裸子植物中占优势,虽然松属花粉的产量大,且传播距离远,属于超代表类型[20, 22, 50, 51, 52]。但是,在样品采集层位有松属的球果及针叶化石以原地或近原地埋藏状态产出[7, 53],说明研究区当时有松属植物生长； 当前孢粉组合中,水生草本植物菱属(Trapa)和盘星藻(Pediastrum)等淡水藻类广泛而大量的出现以及蓼科(Polygonaceae)、 香蒲属(Typha)等分子的出现,说明当时湖泊、 池塘、 沼泽等淡水水体在研究区普遍存在,气候湿润； 以禾本科(Poaceae)分子占优势的草本植物花粉和以水龙骨科(Polypodiaceae)为主的蕨类植物孢子在当前孢粉组合中广泛出现,说明当时草本植物生长较盛,并生长有蕨类植物。《中国植被》[34]一书提到,竹类植物生态适应广,从河谷平原到丘陵和山地都有分布,绝大多数的竹种主要分布在热带和亚热带,许多种类混生于阔叶林中,尤其是在亚热带和热带混生于各种常绿阔叶林内形成显著的层片； 竹类主要是无性繁殖,通过具有强大分生繁殖能力的营养体(地下茎)的分生来实现,在竹林群落地段往往一些植株以无性繁殖就可以组成以单优势种构成的群落。现今我国竹林分布区主要在热带和亚热带地区,以长江以南海拔100～800m的丘陵山地以及河谷平地分布较广,生长最盛；所在地年平均气温14～26℃,最冷月平均气温3～23℃,年降雨量一般为1000～2000mm[34]。本文所恢复年平均气温17.0～18.5℃,最冷月平均气温3.3～7.7℃,年平均降水量979.0～1722.0mm,为适宜竹类生长的气候区间,同时,Wang等[36]通过报道产自本文样品采集层位的竹类化石,并结合竹类化石在中国的分布,说明中新世时竹类化石已经在中国西南至东南有广泛分布且具有多样性。因此,结合竹类植物的生长特性,该层位的竹类化石记录和本文所恢复的气候条件,推测研究区晚中新世应该生长有竹类植物。
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图 9 本文样品采集地点孢粉组合所反映的植被组成概况 计算图中百分含量时,同时除去藻类和水生草本植物 Fig.9 The profile of vegetation composition reflected by the present palynological assemblage. Both algae and aquatic herbs were excluded when the percentages were calculated |
另外需要说明的是,樟科(Lauraceae)植物的花粉由于其结构的特点很难在地层中保存或很容易在样品的化学处理过程中被腐蚀[54]。虽然当前孢粉组合中几乎未见樟科花粉,但结合前人对该层位樟科润楠属(Machilus)[9]及樟属(Cinnamomum)[2]化石记录的报道,说明当地植被中有常绿的樟科树种生长。
综上所述,推论晚中新世浙东天台-宁海地区植被类型丰富,以具有一定垂直地带性的森林植被为主,自山麓随海拔的升高,由以栎属(常绿型)等常绿树种为主的常绿阔叶林,逐渐向常绿、 落叶阔叶混交林以及落叶阔叶林过渡； 研究区有松属和竹类植物生长,草本植物生长较盛,并生长有一定量以水龙骨科为主的蕨类植物。同时,湖泊、 池塘及沼泽等平静的淡水水体在研究区内广泛分布,水中生长着丰富的菱属等水生植物和盘星藻等淡水藻类。
现今浙江的植被类型为典型的中亚热带常绿阔叶林,同时具有一定的垂直地带性[33, 34]。本文所恢复浙江东部晚中新世的古植被与现今的植被类型较为相似。
需要指出的是,花粉具有远距离、 大范围传播的能力,导致花粉的来源相对植物大化石更加广泛[45]； 另一方面,花粉产量、 花粉的沉积环境以及埋藏环境也会影响花粉在植被重建过程中的代表性[24, 55]。因此,本文旨在通过上述分析恢复晚中新世时浙江东部整体的植被面貌,为进一步的研究提供参考。
5.2 古气候定量重建首先,本文将所得气候参数区间与样品采集地点附近气象站收集的现今多年平均气候值1)对比(表2):年平均气温,本文区间17.0～18.5℃,略高于现今数值范围16.4～16.5℃； 最热月平均气温,两者的范围几乎一致,本文26.5～28.4℃,现今27.1～28.4℃； 最冷月平均气温,本文数值范围3.3～7.7℃较现代数值4.3～5.8℃略宽； 气温年较差,本文区间18.2～21.5℃较现代区间21.3～24.1℃略小,但十分相近； 年平均降水量,本文区间979.0～1722.0mm较宽,包含现代区间1442. 5～1454.6mm； 平均最大月降水量,本文区间176.2～265.0mm,与现代区间186.1～231.1mm几乎一致； 平均最小月降水量,本文区间7.0～31.6mm,小于现代区间47.1～53.3mm,但差别不大； 平均最热月降水量,本文区间165.5～232.5mm较现代区间159.4～197.2mm略宽。基于上述对比,结合所重建的研究区古植被表明,晚中新世研究区的气候温暖湿润,整体上与该区的现代气候相近。
1)中国气象局气象信息中心气象资料室. 中国地面气候资料(1971～2000),2004. 9～75
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表 2 本文与前人对嵊县组植物群定量重建古气候结果及研究区现代气候值的对比 (Δ为各参数最大值与最小值的差值,反映各参数值分辨率高低) Table 2 Contrast between the results in this article and the modern climate data as well as quantitatively reconstructed paleoclimatic parameters based on the flora of the Shengxian Formation by predecessors(Δ represents the difference between the maximum and the minimum,reflecting the resolution of each parameter) |
同时,前人对该植物群的大化石应用不同的方法进行了古气候的定量重建(见 表2)。
李相传[13]选取了浙江中新世嵊县组植物群中58个植物大化石类群,利用共存分析法重建了当时当地的7个气候参数(见 表2)。通过与本文的结果进行比较发现,不同的参数上述两者所得结果的差异表现不同。本文所恢复的最冷月平均气温的上限(7.7℃)低于李相传[13]所得结果的下限(8.6℃)； 本文所得气温年较差的下限(18.2℃)大于李相传[13]所得结果的上限(17.4℃)； 其余各参数区间的宽度两者相近,且相对应的参数区间或者为包含与被包含的关系,或者大部分的数值范围相互重合。本文分析,上述两者的最冷月平均气温和气温年较差范围产生了较大的差值,可能主要是由于李相传[13]在研究过程中参与共存分析的类群(58个)多于本文(34个)造成的。而参与分析类群数量的不同,主要是由于孢粉和植物大化石受埋藏条件的影响不同,以及很多新生代花粉类群难以鉴定造成的。
李明涛[56]利用“特有种气候分析法”恢复了浙江天台中新世的年平均气温及年平均降水量(见 表2)。通过对比,本文所恢复的年平均气温范围包含在李明涛[56]所恢复的范围之内,且后者范围远大于本文； 本文所恢复的年平均降水量较李明涛[56]所恢复的区间略宽,差别不大。以上结果可能主要是由于李明涛[56]所得结果是将3个特有种分析的结果叠加产生,参与分析的类群少于本文(34个),所以其结果的分辨率较本文低。
任文秀等[8]对浙江宁海晚中新世下南山组(现多使用“嵊县组”一名[35])23属植物大化石利用共存分析的原理定量重建了当时当地的5个气候参数(见 表2)。通过比较,本文所恢复年平均气温的下、 上限值(17.0℃,18.5℃)均接近任文秀等[8]所恢复的上限值(19.74℃),而远大于其下限值(9.91℃)； 本文所恢复的最热月平均气温的下限(26.5℃)高于任文秀等[8]所恢复的上限值(26.44℃)； 任文秀等[8]所恢复的最冷月平均气温区间-3.2～5.19℃整体低于本文3.3～7.7℃,仅部分数值范围重合(即3.3～5.19℃)； 本文所恢复的年平均降水量范围979.0～1722.0mm略大,包含任文秀等[8]所得数值1117. 7～1546.4mm； 本文所恢复的气温年较差的下限值(18.2℃)与任文秀等[8]所恢复的(18.31℃)十分接近,但后者所恢复的相应的上限值(30.68℃)大于本文结果(21.5℃)(见表2)。
相较于本文,任文秀等[8]是将参与分析的各类群的地理分布范围进行叠加而得到共存的地理分布区,再收集该区内的气象站相关的气候资料得到各气候参数的共存区间。因而,其结果与本文的差异应该主要是由于具体方法的不同使得对气象站的选择不同而产生的。
需要说明的是,影响共存分析结果的因素很多,除了上述由于孢粉自身的特点所产生的误差,以及所选方法,参与分析类群的数量不同以外,新生代孢粉型的最近亲缘类群通常只能够鉴定到属或科一级； 最近亲缘类群的现代分布区的确定,以及对分布区内气象站的选择和相关气象站气候数据的完整性和可靠性等因素,都会影响共存分析的可靠性和分辨率[24, 25, 57]。即便如此,对孢粉类群应用共存分析法[24],同时结合古植被重建[58, 59, 60, 61],能够较好地揭示研究区当时的古气候特征。
6 结论本文通过分析采自浙江东部宁海县黄泥塘村、 大路下村和天台县家湖村的上中新统嵊县组第3沉积层的孢粉样品,得到以下几点结论:
(1)嵊县组第3沉积层孢粉组合以栎属(Quercus)—松属(Pinus)—禾本科(Poaceae)—菱属(Trapa)为主要特征。该孢粉组合中木本被子植物占优势,出现一定数量的草本被子植物和相当数量的裸子植物,同时水生草本和淡水藻类广泛出现。
(2)基于孢粉组合,结合植物大化石的报道,推论晚中新世研究区的植被类型丰富,以具有一定垂直地带性的森林植被为主: 自山麓随海拔的升高,由常绿阔叶林,逐渐向常绿、 落叶阔叶混交林及落叶阔叶林过渡； 同时,研究区有松属和竹类植物生长,草本植物生长茂盛,并生长有一定量的蕨类植物。盆地内广泛分布着湖泊、 池塘及沼泽等平静的淡水水体,水生草本及淡水藻类大量生长。该植被类型与现今浙江东部兼具一定垂直地带性的典型中亚热带常绿阔叶林较为相似。
(3)通过对当前孢粉组合应用共存分析法,定量恢复了晚中新世研究区的8个气候参数,即年平均气温(MAT),最热月平均气温(WMT),最冷月平均气温(CMT)分别为17.0～18.5℃,26.5～28.4℃,3.3～7.7℃； 年平均降水量(MAP),平均最大月降水量(MMaP),平均最小月降水量(MMiP)和平均最热月降水量(MWP)分别为979.0～1722.0mm,176.2～265.0mm,7.0～31.6mm和165.5～232.5mm； 气温年较差(DT)为18.2～21.5℃。通过与研究区现代气候值对比,表明晚中新世该区气候温暖湿润,整体上与该区的现代气候相近。
(4)通过将本文恢复的气候参数与前人利用嵊县组植物大化石恢复的定量气候值进行对比表明,结合古植被的重建,对孢粉类群应用共存分析法定量重建古气候,能够较好地揭示古气候的特征。
致谢 感谢兰州大学西部环境与气候变化研究院刘佳博士在孢粉鉴定及论文修改过程中给予的宝贵帮助,以及彭卫博士在孢粉样品处理过程中提供的实验帮助。感谢审稿专家和编辑杨美芳老师给予的宝贵意见和建议。
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, Jin Peihong①, Dong Chong①, Xu Xiaohui①, Li Ruiyun①, Ma Fujun①, Wang Qiujun①, Miao Yunfa②, Sun Bainian①
Abstract
11 samples were collected from the 3rd sedimentary layer of the Shengxian Formation in Tiantai-Ninghai area, Zhejiang Province of China, including 4 samples from Huangnitang Village, Ninghai County, 4 samples from Daluxia Village, Ninghai County, and 3 samples from Jiahu Village, Tiantai County(the three sampling locations are within the range of 29°08'~29°10'N, 121°14'~121°16'E) .The geologic age of the layer of sampling belongs to the Late Miocene.All the samples are mainly greyish or greyish brown mudstone or pelitic siltstone of lacustrine facies, while some samples contain much diatomites.Through chemical treatment, except sample HNT-11, DLX-1 and DLX-2, abundant and well-preserved fossil spore-pollen were found in the rest of 8 samples.Then 39 palynomorphs were identified which belong to 23 families, and the palynological assemblage which is featured by Quercus-Pinus-Poaceae-Trapa was determined.By combining the macrofossil records from the same layer, the forest with a certain vertical zonality was recovered: with the elevation increasing, from the piedmont, evergreen broad-leaved forest into a mixed evergreen and deciduous broad-leaved forest, further into a deciduous broad-leaved forest, there were also pine trees and bamboos, while herbs flourished and a certain amount of ferns grew there.Placid freshwater bodies were likely widespread in the area, in which Trapa and Pediastrum as well as other aquatic herbs and freshwater algae flourished.From the above, this type of vegetation is similar to the typical mid-subtropical evergreen broad-leaved forest concurrently with a certain vertical zonality which exists in Zhejiang Province nowadays.The palaeoclimatic parameters of the research area were obtained by applying the Coexistence Approach: mean annual temperature(MAT)from 17.0℃ to 18.5℃, mean temperature of the warmest month(WMT)from 26.5℃ to 28.4℃, mean temperature of the coldest month(CMT)from 3.3℃ to 7.7℃, mean annual precipitation(MAP)from 979.0mm to 1722.0mm, mean maximum monthly precipitation(MMaP)from 176.2mm to 265.0mm, mean minimum monthly precipitation(MMiP)from 7.0mm to 31.6mm, mean precipitation of the warmest month(MWP)from 165.5mm to 232.5mm, difference in temperature between the coldest and warmest month(DT)from 18.2℃ to 21.5℃, indicating that in the Late Miocene, the climate in Tiantai-Ninghai area was warm and humid, similar to its modern climate.