（第四纪地质学专业论文）苏北盆地兴化孔晚更新世以来的古植被和古气候记录.pdf

硕士论文：苏北盆地兴化孔晚更新世以来的古植被和古气候记录 摘要 苏北盆地处于典型的季风区域中，是连接陆一海的关键性区域，盆地内连续 巨厚的湖泊沉积是研究古气候、古环境的理想材料。本文选择处于苏北盆地内的 兴化进行打钻，整个钻孔深度为3 5 0 m 。本文主要对上段2 5 m 的样品进行孢粉学 研究。 本文在进行孢粉组合划带时，采用了数理分带与常规划带相结合的方法，将 孢粉谱划分为3 个孢粉带和若干个亚带。 根据孢粉分析结果，恢复了该区晚更新世以来的古植物和古气候。初步结论 如下： ( 1 ) 根据本文中的两个“c 年龄和木本百分比曲线与s p e c m a p 曲线对比的结 果，推测兴化孔约从6 4 m 5 5 m 进入全新世，1 2 6 4 m 6 4 5 5 m 是术次冰期的 堆积物，兴化孔中2 5 0 2 m1 2 6 4 m 之间的堆积物是末次问冰期的堆积。 ( 2 ) 木本百分比曲线与s p e c m a p 曲线有着良好的对应关系，可以清楚地划分 出阶段1 ( 冰后期) 、2 ( 末次冰期极盛期) 、3 ( 末次冰期间冰阶) 、4 ( 末次冰期 早冰阶) 和5 ( 末次间冰期) 。阶段5 又可分出a , b ，c ，d ，e 5 个亚阶段。 ( 3 ) 古植被 苏北搞地晚更新世以来的古植被演替过程是：含落叶阔叶树种的常绿i nh 1 - 林 森林一森林草原一含常绿树种的落叶阔叶牝森林森林草原_ + 含常绿 树种的落叶阔叶林一植被稀疏带_ 含落叶阔叶树种的常绿阔叶林_ + 含常 绿阔叶树种的落n tj t 司叶林p 常绿、落叶阔叶混交林冷落叶阔叶树的常绿闭 叶林 ( 4 ) 古气候 1 ) 末次间冰期 苏北盆地末次间冰期早中期暖湿程度较高，后期较弱，在暖湿的背景上存在 着较强的气候不稳定事件，本文检索出两次降温过程，年代分别是1 1 5 1 0 7k a b p 和9 3 6 8 5 1k ab p ，年均温在8 c 以下，降水量在6 0 0 m m 左右。另外，与 现今的气温相比较，相当于m 1 s 5 e 阶段的气温比现在高1 左右。 2 ) 末次冰期 术次冰期对应孢粉组合带2 ，该带是孢粉贫乏带，所有的木本植物、草本植 物花粉以及蕨类孢子几乎全部消失，表明苏北搞地这段时期的气候条件比较恶 劣，是一个相对寒冷干燥的时期，中间有一次气候变温的波动。 3 ) 全新世 苏北搞地全新世的最暖期约发生在7 8 6 8 k ab p ，持续时间约一千年，这 段时间可能是该区全新世大暖期的鼎盛期，年均温比现今高1 左右。 该区在全新世可能发生过两次海侵，第一次海侵大约发生8 5k ab p ，第二 次海侵大约发生在1 7 k ab p 左右。从藜科花粉含量上分析，第二次海侵规模远 小于第一次的海侵。 关键词：苏北盆地兴化孔孢粉分析晚更新世 硕士论文：苏北盆地避化孔晚更新世以米的古植被和古气候记录 a b s t r a c t n o r t h e r nj i a n g s ub a s i n1 i e si nt h et r a n s i t i o n a la r e af r o mo c e a nt ot e r r e n e t h e c l i m a t eo ft h i sa r e ai si n f l u e n c e ds i g n i f i c a n t l yb yt h ee a s t a s i a nm o n s o o n w i t hi t s s u c c e s s i v ea n dt h i c kl a c u s t r i n es e d i m e n t s i th a sb e c o m eaf e r t i l e g r o u n d f o r p a l e o c l i m a t ea n dp a l e o e n v i r o n r n e n tr e s e a r c h a3 5 0 一m c o r ew a sc o l l e c t e df r o m x i n g h u a , t h ec e n t r a lp a r to f n o r t h e r nj i a n g s ub a s i n w ec h o o s et h eu p p e r2 5 mf o rt h e s c r o p o l l e na n a l y s i s b e c a u s ei tc o u l d p r o v i d e c o n t i n u o u s p a l e o c l i m a t ec h a n g e i n f o r m a t i o ns i n c ei a t ep l e i s t o c e n e w i t ht h ec o m b i n a t i o no fn u m e r i c a lt e c h n i q u ea n dr o u t i n em e t h o d t h es c r o p o l l e n a s s e m b l a g e sw a s d i v i d e di n t ot h r e es p o r e p o l l e nz o n e sa n ds e v e r a ls u b z o n e s b a s e do nt h er e s u l to fs c r o p o l l e na n a l y s i s ，w er e c o n s t r u c t e dt h ep a l e o v e g e t a t i o n a n dp a l e o c l i m a t ef o rt h i sa r e as i n c el a t ep l e i s t o c e n e 订1 ep r i m a r yc o n c l u s i o n sa r ea s f o l l o w s ： ( 1 ) o nt h eb a s i so ft w o ”cd a t i n g sa n dt h er e s u l to fc o m p a r i n gt h ep e r c e n t a g ec u r v e o fa r b o r e a lw i t ht h es p e c m a pc u r v e ，w ec o n c l u d e dt h a tt h ed e p t h so f6 4 m 一5 ，5 m 、 1 2 ，6 4 m 6 4 5 5 ma n d2 5 。0 2 m 1 2 6 4 mc o r r e s p o n dt ot h ep e r i o d so fh o l o c e n e 、i a s t g l a c i a la n d l a s ti n t e r g l a c i a l ，r e s p e c t i v e l y ( 2 ) n l ep e r c e n t a g ec u r v eo fa r b o r e a l i sw e l lr e l a t e dt ot h es p e c m a p ，a n dw ea l s o c a nd i s t i n g u i s hf i v es t a g e sf r o mi t s t a g e 一1 ( 1 a t eg l a c i a lp e r i o d ) ；s t a g e - 2 ( 1 a s tm a x i m u m g l a c i a lp e r i o d ) ；s t a g e 一3 ( i n t e r s t a d i a lp e r i o d ) ；s t a g e 4 ( e a r l ys t a d i a lo f l a s tg a l c i a lp e r i o d ) a n ds t a g e 一5 ( 1 a s t i n t e r g a l c i a lp e r i o d ) t h es t a g e 一5 c a nb ef u r t h e rd i v i d e di n t of i v e s u b s t a g e s ：abcde ( 3 ) p l a e o v e g e t a t i o n t h es u c c e s s i o nc o u r s eo fp a l e o v e g e t a t i o ni nn o r t h e r nj i a n g s ub a s i ns i n c et h el a t e p l e i s t o c e n ei s ：e v e r g r e e nb r o a d l e a v e df o r e s tw i t hd e c i d u o u sb r o a d l e a v e dt r e e s 、 f o r e s to rf o r e s tg r a s s l a n d 、d e c i d u o u sb r o a d ，l e a v e df o r e s tw i t he v e r g r e e nb r o a d 1 e a v e d t r e e s 、f o r e s to rf o r e s t g r a s s l a n d 、d e c i d u o u s b r o a d l e a v e df o r e s tw i t he v e r g r e e n b r o a d l e a v e dt r e e s 、v e g e t a t i o ns p a r s e n e s sz o n e s 、e v e r g r e e nb r o a d - l e a v e df o r e s tw i t h d e c i d u o u sb r o a d ，l e a v e dt r e e s 、d e c i d u o u sb r o a d - l e a v e df o r e g lw i t h e v e r g r e e d b r o a d 1 e a v e dt r e e s 、m i x e df o r e s to f e v e r g r e e na n dd i c i d u o u sb r o a d 1 e a v e d 、e v e r g r e e n b r o a d 1 e a v e df o r e s tw i t hd e c i d u o u sb r o a d l e a v e dt r e e s ( d ) t h er u l eo f c l i m a t ec h a n g e 1 、l a s ti n t e r g l a c i a lp e r i o d i tw a sw a r ma n dw e ti nt h ee a r l ya n dm i d d l es t a g ea n db e c a m ea t t e n u a t e di nt h e l a t es t a g ew i t hs o m ei n t e r v e n i n gc o l de v e n t sd u r i n gt h i sp e r i o d i nt h i sp a p e r ，w e i n d e n t i f i e dt w oc o i l i n ge v e n t sa t1 15 1 0 7 k a b pa n d9 3 6 8 5 1 k a b p r e s p e c t i v e l y a n d d u r i n gt h e s ec o i l i n gp e r i o d s ，t h et e m p e r a t u r ei sb e l o w8 。c ，t h ep r e c i p i t a t i o n i sa b o u t6 0 0 m m i na d d i t i o n t e m p e r a t u r ec o r r e s p o n d i n gm i s 5 ei s 1 h i g h e r t h a n t o d a y 2 ) i a s g l a c i a lp e r i o d t h es c r o p o l l e ni nt h el a s tg l a c i a lp e r i o dc o r r e s p o n d i n gt os p o r e p o l l e nz o n e 2i s r e l a t i v e l y s c a r c e a l lt h ea r b o r e a lh e r ba n df e r n a l m o s t l yd i s a p p e r e d ，w h i c h i n d i c a t e st h a tt h ec l i m a t eo fn o r t h e r nj i a n g s ub a s i nf o rt h i s p e r i o d i s v e r y l i 硕士论文：苏北雒地兴化孔蜕更新世咀来的古植被耳n 古气候记录 a t r o c i o u s ，f e a t u r e db ye x e t r e m e l yc o l da n dd r yc l i m a t e 3 ) h o l o c e n e t h ew a r m e s tp e r i o do fn o r t h e r nj i a n g s ub a s i na r ea b o u t7 8 6 8 k ab p w h i c h l a s t s1 k a a n dd u r i n gt h i sp e r i o dt h eh o o c e n eo p t i m u mo ft h i sr e g i o nr e a c h e da m a x i m u m t h e t e m p e r a t u r eo f t h i sp e r i o d i s1 w a r m e rt h a n 【；o d a y i th a p p e n e d t w o t r a n s g r e s s i o nd u r i n gt h eh o l o c e n e t h e f i r s tt r a n s g r e s s i o ni sa ta b o u t8 5k a b pa n dt h es e c o n di sa ta b o u t l 7 k ab p b a s e do nt h e p e r c e n t a g e o fp o l l e n c h e n o p o d i a c e a e ，w ei n f e r e dt h a tt h es e c o n dt r a n s g r e s s i o ni s o nam u c hl a r g e r s c a l et h a nt h ef i r s to n e k e y w o r d s ：n o r t h e r nj i a n g s ub a s i n x i n g h u ac o r es c r o p o l l e na n a l y s i s l a t ep l e i s t o c e n e i 学位论文独创性声明 本人郑重声明： l 、坚持以“求实、创新”的科学精神从事研究工作。 2 、本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。 3 、本论文中除引文外，所有实验、数据和有关材料均是真实的。 4 、本论文中除引文和致谢的内容外，不包含其他人或其它机构已经发表 或撰写过的研究成果。 5 、其他同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了声明并表示了谢意。 作者签名： 日期： 学位论文使用授权声明 本人完全了解南京师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保 留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版：有权 将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅：有 权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索：有权将学位论文的标题和摘要 汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。 作者签名： 日期： 顺士论文：苏北盆地兴化孔晚更新世以来的古植被和古气候记录 第一章前言 】、国外研究进展 全球环境正面临一个十分严峻的形势，全球气候变暖、酸雨危害、臭氧层空 洞、荒漠化加剧、生物多样性锐减等等问题引起了全世界的重视。为此，全球变 化成为一个十分迫切的研究课题。晚更新世包括一个完整的冰期间冰期旋回， 为研究地球表面环境的周期性变化规律以及预测未来气候变化的提供了条件和 依据，因此对于第四纪古环境和全球气候变化研究而言，晚更新世气候变化研究 是古气候研究的一个关键时段，国外第四纪学者对晚更新以来全球及区域性环境 演变研究投入了大量的工作，取得了很多重要成果。首先，来自g r i p 冰芯中的 气候记录证明在末次间冰期内存在着较强的气候不稳定事件( t a y i o r k c 1 9 9 3 ：d a n s g a a r dw ，1 9 9 3 ) ，也就是末次间冰期曾被一些短期的冷事件打断。随 后，人们开始在全球更大的范围内寻找证据，c o n i j o ( 1 9 9 4 ) 等认为在m i s5 e 中 期，即1 2 5 1 2 2 k a b p 期间北大西洋亚极地区域的海水表层水温降低了2 c 。此 外，欧洲湖泊的孢粉记录也显示末次问冰期时的气候出现较大的不稳定事件 ( t h o u v e n yn ，1 9 9 6 ；f i e l dm ，1 9 9 4 ) 。格陵兰的g i s p 2 和g r i p 冰芯还揭示了术次冰 期内发生的气候突变事件和短3 【月的冷暖交替过程，在这些波动中最为强烈的是 d a n s g a a r d o e s c h g e r ( d a n s g a a r dw ，1 9 9 3 ) 暖事件和h e i n r i e h ( b o n dg b r o e c k e r w ，1 9 9 3 ) 冷事件。在北半球中低纬度区域，北大西洋( c h a p m a nmr ，1 9 9 8 ) 、地 中海( c a c h oi ，1 9 9 9 ) 和西北太平洋( ? a d ar ，1 9 9 9 ) 的海洋记录与欧洲( t h o u v e n y n ，1 9 9 4 ) 和北美( b e n s o nlw ，1 9 9 8 ) 的孢粉记录及中国的黄土记录( p o r t e rs c ，a n zs ，1 9 9 5 ) 都显示有h e i n r i c h 和d a n s g a a r d o e s c h g e r 事件的响应，欧洲中 部地区的德国西南部f u r a m o o s 的高分辩率的孢粉记录反映出了末次间冰期中的 d o i s l 、d o i s l l 一直到d o i s 2 4 共1 5 个d a n s g a a r d o e s c h g e r 暖事件( u l r i c hc m u l l e r , 2 0 0 3 ) 。在末次冰期向全新世的转暖过程中，出现了一个快速的冷事件， 这就是最初发现于北大西洋及其相邻区域y o u n g e rd r y a s 事件，后来全球很多地 方都发现此次事件的记录，不过，目前就此事件还存在着分歧，主要表现在两个 方面：( 1 ) 该事件是否具有全球性? ( 2 ) 该事件的起止及持续时间。概括和总 硕士论文：苏北盆地兴化孔晚更新世以来的古植被和古气候记录 结国外在这方面工作的特点如下：( 1 ) 十分注重年代测定和提高演变序列的时间 分辨率。( 2 ) 加强了新技术和新方法的应用；( 3 ) 重视跨多学科的综合性研究： ( 4 ) 随着资料的积累，已经开始由单点研究发展到区域的或全球的空间复原； ( 5 ) 模式模拟研究及对过去环境演变机制的探讨正受到重视。 孢粉学是研究高等植物和隐花植物花粉和孢子的植物学分支学科。化石孢粉 粒最初是在1 9 世纪中期被发现的，在1 9 世纪末期，c a w e b e r 等人在晚冰期以 来的泥炭沉积中发现孢粉并实现相对高精度鉴定，从而开创了用孢粉再造过去时 期植被最初的探索。2 0 世纪初期，瑞典植物学家波斯特对泥炭沉积中不同深度 的孢粉类型进行了定量计算，并且用百分数予以表示开创了依据孢粉粒定量统 计分析进行古植被研究的先河。自此以后，孢粉学的研究逐渐发展成为一门具有 完整理论体系和多种分析方法的独立学科，并在植物的系统发育及其地理分稚的 关系，植物种群扩散、迁移，植物区系的形成、发展，植物的进化、植被演替及 追索人类影响环境的过程，气候历史、地层划分对比、沉积物年代的确定、石油 煤炭地质、蜜蜂孢粉学和犯罪学等领域得到越来越广泛的应用。近些年来，随着 全球变化研究的开展，孢粉学已进入一个由点到面，由低分辨率到高分辨率，山 定性到定量以至模型化研究的新阶段。总结国外第四纪孢粉工作者在这一方面的 成果和研究进展主要体现在研究方法的改进；植物对气候变化的响应的研究和空 间分布图式的研究( 任国玉，1 9 9 4 ) 。 ( 1 ) 研究方法的改进 自从7 0 年代以来，欧美学者十分重视现代花粉的分析和研究。现在，欧洲 和北美己建立了现代花粉数据库，分别包含1 1 0 0 和2 5 0 0 个以上样品的孢粉谱系 f i u n t l e yb ，1 9 9 0 ) 。这些工作为解释和重建古植被和吉气候环境奠定了基础。 另外国外学者已经重新强调花粉沉积速率这一分析方法。随着同位素等多种测年 方法精度的不断提高，使孢粉分析的时间分辨率从百万年的大尺度到百年以下的 小尺度都有能得以实现。根据花粉组合资料定量估计过去古气候变量的技术也得 到了很快的发展，如指示种方法、类比方法、转换函数以及气候一花粉响应面方 法( b r a d l e y rs ，1 9 8 5 ；w e b bt ，b r y s o n r a ，1 9 7 2 ；h o w es ，w e b bt 1 9 8 3 ) 。 2 硕士论文：苏北盆地兴化孔晚更新世以来的古植被和古气候记录 ( 2 ) 植物对气候变化的响应的研究 由于植物生长周期和传播途径等因素的影响，植被对气候迅速变化的响应存 在着时间滞后问题，研究不同种植物对气候变化响应敏感性的差异己成为近年国 外研究的一个重要方面，因为它不仅对利用孢粉手段恢复古气候环境，而且对全 球变化研究中建立地球系统综合模式均有重要意义。 ( 3 ) 空间分布图式研究 在大量单点上分析工作的基础上，欧美学者已经开展了对空间分布图式的研 究( h u n t l e yb ，1 9 9 0 ) 。这种化石孢粉资料空间分布图式的研究对于了解过去植 被的迁移响应和动态，对于分析宏观环境演变机制等均具有十分重要的意义。 2 、国内研究进展 中国幅员广大，地域辽阔，从温带到热带，从海洋到高原，到处都有第四纪 沉积物的分布( 刘嘉麒，1 9 9 5 ) ，而且由于不同的生物区系，不同的地质环境复 杂的地貌形态，加之活跃的构造运动，造成了中国第四纪沉积物的广泛性和多样 性。全球在第四纪时期发生的各种变化，出现的各种事件几乎都可以在中国找到 记录。利用这些有利的条件，我国第四纪工作者对不同地区、不同环境之下的信 息载体同时进行了不同程度的研究，取得了很多的成果。中、晚更新世以来的环 境研究成果主有要：汪训一( 1 9 8 5 ) 等结合桂林洞穴发育特征的研究，对桂林洞穴 沉积物的氧、碳同位素特征进行了初步的研究，指出有望通过洞穴沉积物的同位 索记录来揭示过去气候的变化过程；此后，陈跃( 1 9 8 6 ) 等通过对北京周口店和 桂林地区的石笋的研究，提供了7 6 万年至5 5 力年北京地区古温度的变化过程： 李平( 1 9 9 4 ) 等通过对福建宁化天鹅洞一石笋的研究揭示了该地区2 5 万年至3 万年的气候变化过程；我国以冰芯为信息载体的气候研究也取得了很多重要的成 采，祁连山敦德冰芯( 卫克勤，1 9 9 4 ) 研究揭示了3 5 万来的气候变化过程；最 近通过对西昆仑山冰帽一深3 0 8 m 的冰芯的研究获得了1 5 万年以来的氧同位索 记录( 孙鸿烈，1 9 9 6 ) ，该记录与v o s t o k 冰芯和g i s p 2 冰芯完全可以一一对应： 西宁黄土堆积记录反映了最近1 3 万年来的高原季风气候变化( 鹿化煜等，2 0 0 1 ) ， 硕士论文：苏北盆地必化孔晚更新世以来的古植被和古气候记录 古里雅冰芯记录显示在1 2 5k a b p 青藏高原开始进入末次间冰期，而且末次间冰 期( 7 5 - - 1 2 5k a b p ) 阶段内的气候变化是非常剧烈的，其中m i s 5 e ( 1 2 5 1 1 5k a b p ) 阶段内至少发生了6 次大的降温事件( 王有清，2 0 0 2 ) ；在古里雅冰芯中同时 还发现了类似格棱兰末次冰期旋回d o 暖事件及h e i n r i c h 冷事件的气候突变， y o u n g e r d r y a s 事件在古里雅冰芯记录中也非常明显( 姚檀栋等，1 9 9 7 ) 。南京汤 山洞穴的石笋研究不仅发现了h e i n r i c h 事件，而且首次发现了末次冰期东亚夏季 风活动区气候变化同样存在着d o 旋回( 汪永进等，2 0 0 0 ) 。经过多年的努力， 我国在第四纪不同时段古气候研究方面取得丰硕成果，获得了一批珍贵的数据资 料，但从整个研究来看，可能还存在许多不足之处，具体表现在：( 1 ) 研究点的 分布不均。( 2 ) 研究手段、包括精确的测年方法、古气候变化信息的提取和解译 还远远不够。( 3 ) 缺少多学科交的渗透和综合研究，未能就我国气候变化机制或 气候变化的动力模型提出深入的研究成果。( 4 ) 常规性的研究较多，而针对我国 气候变化特点的研究较少( 李彬等，1 9 9 8 ) 。 第四纪孢粉学研究在我国徐仁、孙湘君、李文漪、刘金陵、王丌发等孢粉学 家的艰苦努力下，在古植被、古气候、现代过程研究方面作了大量的工作并取得 了可喜的成果。随着同位素等多利懊9 年方法精度的不断提高，化石孢粉样品的时 间分辨率不断提高，在黄土高原1 0 万年尺度的孢粉记录分析已达到了小于千年 的分辨率( 孙湘君，1 9 9 5 ，1 9 9 6 ) 在内蒙古调角海子钻孔的研究己达到百年的 分辨率( 宋长青，1 9 9 6 ) 。另外，为了准确解译化石孢粉的生态学意义和传播机 制，近期以来我国学者开展了大量现代表土花粉在沉积物中分布及气候因子和植 被之问关系的研究。自从数理统计方法引入定量古气候研究以来，可利用转换函 数等多种数学方法来定量恢复古气候，定量方法的应用使孢粉所揭示的气候变化 能够与氧同位素等其它定量数据进行对比，从而使第四纪孢粉学研究迈上新的台 阶。近年来，国内许多学者在进行考古研究时，也利用孢粉分析( 孔昭宸，1 9 9 1 ： 王守春1 9 9 2 ) 。另外，在诬非、印度和东亚季风区，孢粉手段己应用于古季风 的研究( c a m p o e v ，1 9 8 6 ；安芷生等，1 9 9 3 ；l e z i n e a m ，1 9 9 4 ；羊向东等，1 9 9 6 ) 。 我国孢粉定量化、模型化的研究工作还刚刚起步，离世界先进水平还有一定的差 硕士论文：苏北盆地必化孔晚更新世以米的古植被和古气候记录 距。 3 、选题依据和意义 1 ) 选择苏北盆地地区开展研究的理由 全球变化是当今人们所面临的重大问题，也是研究的热点，对过去全球变化 的认识为我们预测未来全球变化的趋势提供了可靠的依据。在过去全球变化研究 中，我国第四纪工作者对中国大陆西部的黄土、湖泊沉积物、冰心以及海洋沉积 物等信息载体进行了很多的研究并己取得了大量的成果。比较而言，我国对大陆 东南部的研究则显得比较薄弱，未见有系统性的成果。苏北茹地是苏北南黄海盆 地的陆上部分，处于典型的季风区域之中，是连接陆一海的关键性区域。盈地内 沉积了连续的巨厚的晚新生代以来的地层，连续沉积地层内蕴藏着丰富的古气候 环境演变信息，是进行古气候环境变迁研究的理想材料，而且研究这些地区对认 识青藏高原的抬升、对我国气候的影响和东亚季风的形成与变化规律具有重要的 意义。为了较好的探讨典型季风区域内的古气候环境演化的过程与特征，所以选 取了苏北缸地沉降中心附近的兴化地区进行钻孔取心，以获取连续的沉积物材料 用来进行科学研究。 2 ) 晚更新世以来古环境与古气候重建的必要性 晚更新世时期以来古环境与古气候重建是开展古环境、古气候演化研究的关 键时期，这是因为：( 1 ) 自晚更新世以来，从西部高原到东部近海，我国大陆地 貌格局已接近现代状况，并一直延续至今；( 2 ) 晚更新世以来地质较新，与当今 人类生存和活动的环境最为密切，地质体中保存的环境信息也最完整；( 3 ) 晚更 新世环境变迁包括一个完整的冰期间冰期旋回，为研究环境的周期性变化规律 提供了条件；( 4 ) 晚更新世以来古环境、古气候的重建在世界范围内得到广泛研 究，有利于区域对比。 3 ) 孢粉分析是研究古气候和古环境的有效手段 化石花粉和孢子是过去环境条件的指示者，是生态环境演化过程中保存的 直接可靠的生物学证据，对于恢复古气候和古环境有着很大的价值。对此，有几 点理由( p d 摩尔，1 9 8 7 ) ：第一是孢子和花粉比植物的许多其他部分更容易保存。 f i j 士论文：苏北盆地兴化孔晚更新世以来的古植被和古气候记录 第二个重要的特点是它们的个体小，往往是悬浮在开放的扰动的大气气流中，被 携带到一定的距离，使之能大范围的沉积保存。第三个有价值的特点是它们的构 造和纹饰可作为高精度分辨的目标。第四个有用的特点是它们在许多沉积物中的 含量丰富，易于分离、富集。由于以上特点，虽然近一个世纪以来，第四纪的研 究方法不断创新，但迄今为止，孢粉分析一直做为第四纪研究的重要手段，被广 泛地应用在第四纪古植被和古环境的定量恢复工作中，它对认识一个地区植被的 演化史以及该地区冷暖干湿状况的时空变化特征，对认识季风变迁的过程，规律 以及未来变化趋势等都具有重要的意义。 兴化钻孔的工作目的，在于认识新生代以来苏北盆地的古环境演变，本文是 作为该项研究的一个子项目，主要对钻孔上部2 5 m 进行孢粉学研究，其目的在 于( 1 ) 了解该地区晚更新世以来的古植被状况，建立植被的演化序列。( 2 ) 反 演该研究区晚更新世以来的气候变化序列。 5 硕士论文：苏北盆地必化孔晚更新世以来的古植被和古气候记录 第二章研究区的地理概况和钻孔 第一节苏北盆地的自然地理环境 1 、地理位置 苏北盆地是苏北南黄海盆地的陆上部分，位于江苏中北部，一般指苏北灌溉 总渠以南，京杭大运河里运河段以东，新通扬河以北地区，包括里下河平原和滨 海平原两个部分，面积约3 2 8 0 0 平方公里( 周宏春，1 9 8 9 ) 。兴化钻孔位于江苏省兴 化市南面的周庄镇和陈堡镇之间的颜家庄村口( 1 1 9 6 5 1 7 e ，3 2 。4 5 7 n ) 。钻孔 位置图见图2 1 。 图2 一l 苏北盆地兴化孔位置图 硕士论文：苏北盆地兴化孔髋更新世以来的古植被和古气候记录 2 、地质地貌 江苏省的地层和地质构造，可以响水、淮安( 清江) 、盱眙一线为界，分为 南、北二区。北区，同我国华北广大地区的地层和地质构造基本一致，形成于太 古代，构造比较稳定，是华北古陆( 或地台) 的组成部分。南区，同云南省东北 部以东的长江流域的地层和地质构造基本一致，形成于元古代，构造已不如北区 稳定，是扬子古陆( 或准地台) 的组成部分。本区位于响水、淮安( 清江) 、盱 眙一线以南，是扬子古陆的组成部分，其南北以苏南隆起和鲁苏地块为界，西至 郯庐断裂，东与南黄海南部坳陷相接，全区由南北两个次拗陷区，即洪泽湖一盐 城坳陷与金湖东台坳陷和界于其间的建湖隆起三部分组成。该区地处淮河流 域下游，里下河浅洼平原的西部边缘地形以平原为主，低丘平岗比重不大，地 势西南稍高，东北偏低。 3 、气候特征 地表各地的气候特征是由它的纬度位最、海陆位置、地形条件和大气环流等 因素决定的。江苏省地居中纬度，全省介于北纬3 0 。4 57 3 5 。0 7 之间，一年 四季太阳高度角的大小和冬夏二季昼夜长短的变化，都居适中的地位，形成了寒 暑变化显著、四季分明的气候特征，是我国南方的热带、亚热带气候向北方的暖 温带、温带气候的过渡地带。一般的说，以苏北灌溉总渠一线为界，以北的徐淮 地区属暖温带湿润、半湿润季风气候，以南的广大地区属亚热带湿润季风气候。 本文研究区处在亚热带北缘与暖温带的交界处，本区气候受季风影响显著，冬季 盛行干冷的偏北风，夏季多刮湿热的东南风，一年四季中，冬长夏次春秋短，春 季冷暖多变，夏季炎热多雨，秋季天高气爽，冬季冷、干：全年平均气温为1 4 9 ，其中1 月份平均温度为1 6 。c ，7 月份平均温度为2 7 7 ，气温年较差为 2 6 2 。c ；年平均降水量在1 0 3 2 5 m m 左右，全年降水主要集中在5 9 月间：本 区的蒸发量般大于降水量，据有关数据显示，1 9 5 3 1 9 8 5 年年均蒸发量为 l 3 2 2 7 m m 。但由于该区的地表水丰富，尽管蒸发量超过降水量，也不会造成干旱： 无霜期一般在2 3 0 天左右，晚霜或晚霜冻出现在春季；日照时间长，据省气象情 况资料室所载，1 9 5 3 1 9 8 5 年年均日照2 2 0 7 9 2 小时，占全年可照时数4 4 2 9 1 硪士论文：苏北盆地兴化孔蜕更新世以来的古植被和古气候记录 小时的5 0 。 4 、植被类型 江苏省位于我国东部沿海的中纬度，在气候上，由北而南跨有暖温带、北亚 热带和中亚热带等季风气候带。气候上的这种南北过渡、递变规律，表现在l h 然 植被类型的地理分布上，南北之间也具有相应明显差异。根据中国现代植被的分 区，在苏北灌溉总渠以北的广大地区，属于与暖温带季风气候相适应的落叶阔叶 林类型：由此向南，逐渐递变为与北亚热带季风气候相适应的落叶阔叶与常绿阔 叶混交林类型。本文的研究点兴化位于苏北灌溉总渠以南的地区，该地区的植被 类型属于与北亚热带季风气候相适应的落叶阀叶与常绿阔叶混交林类型，但现存 的植被大多为农作物，主要有水稻、麦、玉米，乔木类仅人工栽培零星的柳、刺 槐、榆、杨、乔木桑、苦楝、柏树、桧柏、侧柏、中国槐、杏、李、桃、枣、柿、 石榴、银杏、毛栗等。 第二节钻孔概况 兴化钻孔位于江苏省兴化市西南角的周庄镇附近的颜家庄村口，整个钻孔钻 进深度为3 5 0 m ，本文主要对兴化i l 上段2 jm 进行孢粉分析研究。整个钻孔以湖 相沉积为主，岩芯以不同颜色的粘土、粉砂质粘土等不同岩性的沉积物组成。工 作钻孔区段剖面图见图2 2 。 l 、研究区钻孔岩芯岩性描述及剖面图 o 10 3 m 。灰褐色粉砂质粘土，较为疏松含有少量铁锈斑，除此外舍有少昔植物草根 及贝壳碎片。 1 0 3 1 7 m ，深灰色粉砂质粘土，较紧密，含有少量铁锈斑。 1 7 3 1 7 m ，青灰色，粘土质粉砂，混杂棕色的粉砂团块。 31 7 3 5 8 m 青灰色，粘土质粉砂，粉砂含量比上一层略减少，含少量贝壳碎片。 35 8 4 4 m ，灰黑色粘土，含大量贝壳碎片，表面干燥后出现白色碳酸钙结品，含较多 铁、锰结核，直径从大于3 m m 到不足l m m 不等。 4 4 4 7 7 m ，灰黄色、灰色粘土，含少量铁质结 4 7 7 。5 4 9 m ，灰色粉砂质粘土，混有棕色粘土质粉砂团块，并含有较多锰质结核大小 不一。 5 ，4 9 6 2 3 m ，灰黑色粘土较致密，含少量铁锈斑。 6 2 3 77 9 m ，灰黑色与灰绿色混杂，粘士岩性任致密，颜色较杂，呈晕染状有极 少量铁质结核。 7 7 9 8 8 5 m ，黄灰色粘土，含较多的铁质结核，并从上至下减少。 硕士论文：苏北盆地兴化孔晚更新世以来的吉植被和古气候记录 8 8 5 9 2 7 m ，灰色粘土，含铁质结核及较多的贝壳碎片。 9 2 7 i 0 2 1 m 灰黄色粘土，粉砂质粘土含较多铁质结核，并向下铁质增多，呈团块 状，粉砂含量也增多。 1 0 2 1 i 0 8 5 m ，黄绿色粉砂质粘土，含铁质结核。 1 0 8 5 1 1 6 2 m ，黄灰色粘土，含有少量贝壳碎片和钙质结核。 1 1 6 2 1 4 4 6 m 灰黄色粉砂质粘土，混有灰绿色粉砂质粘土及棕黄色粉砂质粘土，其 中，上部含较多铁锰结核，向下减少：局部含有钙质结核；向下粉砂含量增多，渐变为粘土 质粉砂。 1 4 4 6 1 5 3 5 m ，黄灰色粘土质粉砂、粉砂。 1 5 3 5 1 5 6 2 m 棕黄色粉砂质粘土。 1 5 6 2 1 68 8 m ，青灰色粉砂质粘土粉砂含量比上略高。 1 68 8 1 9 4 5 m ，灰色、青灰色粘土，从上到下均含有较多铁锰结核，大小不一最大 大于5 m m 。 1 9 4 5 2 2 3 5 m ，黄灰色粘土较致密，向下渐变为青灰色粘土。 2 2 3 5 2 3 1 5 m ，黄灰、青灰色粘土，含很多铁锰结核及少量钙质结核。 2 3 1 5 2 4 5 3 m ，青灰色粘土、黄灰色粘土，局部混有粉砂团块，含有少量钙质结核。 2 4 5 3 2 4 7 2 m ，青灰、灰黄色粘土质粉砂、粉砂，含有少量钙质团块，粉砂不均匀， 局部富集成团块。 2 47 2 2 5 2 m ，深青灰色、灰绿色粘土，含很多钙质团块。 0 5 i 纠 7 ：l 封 驻l 誊 ：司 硕士论文：苏北盆地兴化孔娩更新世以来的古植被和古气候记录 岩性 图2 2 苏北盆地兴化孔上段2 5 m 岩性图 肿比山l l 口 黻 循m幅螂竹m侣雠饽舭嘶引眦弛狲嚣狲“獬巧拼 度d _ _ 1 1_广1r|1t_二jr1_1、1_ 深“0，”：拍0 硕士论文：苏北盆地兴化孔晚更新世以来的古植被和古环境记录 第三章孢粉学研究方法与1 4 c 年龄 第一节孢粉学研究方法 1 、野外考察和样品采样 ( 1 ) 了解区域第四纪地层的基本概况 在进行第四纪地层采样时，要先对区域第四纪地层概况有全面的了解。例如 区内第四纪地层出露的情况，岩性岩相变化和特征，地层齐全或缺失，哪些地层 或岩性具有区域特征，哪些地层过去做过孢粉分析而很少获得满意结果，哪些地 层必须采样，又有哪些地层还要补做其它方法分析研究。 ( 2 ) 选择岩性 进行采样时，除了解区域第四纪地层基本概况外，还要特别重视岩性的选择。 因为不同的岩性所含的孢粉数量相差很大，例如一些暗灰色、狄黑色、黑色的地 层，一般含有丰富的孢粉，采样时应对这类色调的地层加密采集；那些红色、砖 红色及含钙质较多的黄色、褐黄色、棕黄色、杂色等，反映在强氧化或氧化条件， 或在干旱、半干旱的气候下形成的沉积物，一般少含或缺失孢粉。 2 、实验室分析 实验室分析是孢粉学研究方法中一个不可缺少、带有关键性的步骤。其最终 目的是通过各种机械的、化学的方法，使孢粉粒从样品中分离出来，并使之集中， 以便观察、鉴定和统计。为了达到孢粉粒脱离地层样品，需要进行较复杂的分析 过程。常规的处理方法是酸碱处理和两次重液浮选法，具体步骤如下： ( 1 ) 取样：在野外采回的样柱上，笔者用固定容积的小方盒进行取样，共 取样品6 2 块，再将样品放入烧杯中。 ( 2 ) 滴h c l ：在每块样品中加入几滴浓h c l 进行检测样品中是否含钙， 有气泡产生的样品中含c a ，无气泡产生的样品中不含c a ，含钙的样品需进一步 加入适量浓h c l ( 一般为样品的2 3 倍) ，放置一段时间( 2 个半小时左右) ，直 至样品中气泡消失。在样品中加水，进行水洗至中性。 ( 3 ) 煮碱：吸去所有样品中的清水( 注意不振荡底层物质) ，然后加入量为 样品量的3 - 4 倍、浓度为1 0 的无水n a 2 c 0 3 溶液，煮沸1 5 分钟，再加满水，静 硕士论文：苏北盆地兴化孔晚更新世以来的古植被和古环境记录 置1 2 小时随后每隔4 小时换一次水，直至悬液不再浑浊，p h 值为中性为止。 ( 4 ) 过滤：样品经过水洗后，再用1 0 0 p - 的筛子过滤，去除较大的植物碎片， 静置后待其澄清。 ( 5 ) 离心：吸去上层悬浮清液( 注意不振荡底层物质) ，把沉淀物倒入5 0 m l 并与烧杯有相应编号的离心试管中，用l d 5 - 2 a 型离心机，以2 0 0 0 r p m 速度离心 5 分钟，弃掉上层清液。 ( 6 ) 向离心管中加入重液。重液由h i 和k i 以约1 ：l 的比例混合，并加 入适量z n 配制而成，重液密度为2 0 9 c m 3 , 用玻璃棒搅拌使样品和重液充分混合， 将含混合好的样品的离心管以2 0 0 0 r p m 的速度离心2 0 分钟，把上层重液倒入原 来相应编号的烧杯中。重复此步骤，浮选两次。 ( 7 ) 在烧杯中加入浓度为千分之五的醋酸溶液，使烧杯中液体的体积为加 乙酸前样液体体积的3 - 4 倍左右，搅匀后静置1 2 小时以上，使浮选的孢粉充分 沉淀于杯底。 ( 8 ) 细心地用小吸管吸去烧杯上层的溶液至剩约1 3 烧杯量为底液，把底 液分多次倒入相应编号的、容量为1 0 m l 的小离心管中以2 0 0 0 r p m 速度离心5 分 钟，倒掉上层澄清液，直至烧杯中的液体全部离心完毕。 (