（海洋地质专业论文）巽他陆架近四万年以来的古植被及其古环境意义.pdf

摘要 摘要 南海南部巽他陆架是当今低纬度区最大的陆架，在冰期出露之后，巽他陆架 曾否生长植被，生长的是什么植被，前后有何差异，反映了气候怎样的变化，这 是古气候再造和气候模型中不可回避的，但迄今为止所知甚少的问题。原因之一 是出露的陆架一般不易保存冰盛期时的沉积。 根据1 9 9 6 年1 2 月到1 9 9 7 年1 月中德联合的“太阳号”1 1 5 航次在南海南 部巽他陆架上采集的一系列柱状样，分别在陆坡、外陆架和内陆架上选取五个， 进行孢粉分析，同时对冰盛期时的样品进行植硅石和碳同位素分析，在陆坡柱状 样上也进行了粗分辨率的藻类分析。在上述分析结果基础上，参照孢粉传播机制 和源区分析，得到巽他陆架四万年来植被、气候和沉积环境的变化历史。 在氧同位素3 期时，巽他古陆海平面较低，古陆部分出露，出露的陆架平原 上覆盖了茂盛的热带低地雨林、低山雨林，雨林下生长了蕨类植物和草本植物， 而以树蕨为主的蕨类植物以及沼生草本植物生长在古巽他河道流域周边的沼泽 和湿地上，红树林沿巽他古陆上的海岸线分布。说明当时气候温暖湿润。 在末次冰盛期时，陆架上红树林逐渐消失，根据其消失的时间可以得到从 2 3 1 4 ck a 开始，海平面下降，海岸线后退，巽他古陆进一步出露。再到2 1 1 4 ck a 红树林几乎完全从巽他内陆架上消失，巽他陆架完全出露，在广阔的平原上发育 了以棕榈、苦苣苔、茜革和木犀等的热带低地雨林和低山雨林，同样的由于古陆 的广泛出露，在巽他河流域周围的沼泽和湿地上发育了喜湿蕨类植物、棕榈以及 沼生草本植物如芦苇等为主的湿生植被，生存空间扩大，覆盖度加大，而海岸线 的后退使红树林从陆架上消失。热带低地雨林所占组分的减少说明气温相对之前 降低，但湿度较高，并不如前人所得到的在末次冰盛期时变干的迹象。 到末次冰消期时，红树林再次出现在陆架上，并迅速拓展，反映了海平面进 一步上升，陆架逐渐被再次淹没，在未被淹没的陆架上依然覆盖有冰消期时的植 被，但冰盛期过后，气温升高，导致热带低地雨林更为繁茂，从红树林的逐渐拓 摘要 展得到，在1 4 7 1 4 ci ( a 海水到达巽他内陆架，再到1 1 6 1 4 ck a 巽他陆架完全被淹 没。在1 3 9 k a ，陆坡上柱状样孢粉纪录显示热带低地雨林大量拓展，而低山雨林 减少，反应了此时气温突然回升。 全新世( 1 2 41 4 c | 【a 至今) ，巽他陆坡的孢粉记录反映了周边岛屿如婆罗洲 等的植被，此时林线上升，热带低地雨林更加繁茂，而低山雨林和高山雨林的生 长空间减少，雨林下依然覆盖有湿生的草本植物和蕨类植物，红树林则沿海岸线 分布，到此时现代生态环境确立。但在早全新世的1 0 2 7k a 期间，蕨类植物含 量大量降低，反应了气候变干。 本文首次再造了冰盛期巽他陆架上的植被，低山雨林在陆架平原上的出现反 映温度变凉，而树蕨和沼生草本植物的生长反映潮湿气候。红树林带的反复迁移 为冰期旋回中的海侵海退提供了证据。 关键词：巽他陆架，冰盛期，孢粉，海平面，植被 i i a b s t r a c t a b s t r a c t t h es u n d as h e l f , s o u t h e r ns o u t hc h i n as e a ，i nt h el a r g e s tl o wl a t i t u d es h e l fi n t h ew o r l d w e a t h e rt h es h e l fw a sc o v e r e db yv e g e t a t i o na n dw h a tk i n d so fv e g e t a t i o n g r e wo ni th a sb e e nav e x e d ，y e tu n a v o i d a b l eq u e s t i o ni nr e c o n s t r u c t i n gc l i m a t e c o n d i t i o n sf o rt h el a s tg l a c i a lm a x i m u m t h i si s p a r t l ye x p l a i n e db yt h ep o o r p r e s e r v a t i o no ft h el g md e p o s i t so nt h ee x p o s e dc o r t i n e n t a ls h e l f a l a r g eo fs e d i m e n tc o r e sw e r er e c o v e df r o mt h es u n d as h e l fd u r i n gs o n n e115 c r u i s ei n19 9 6 f i v ec o r e sf r o mt h ec o n t i n e n t a ls l o p ea n dt h es u n d as h e l fw e r e s a m p l e df o rp a l y n o l o g i c a la n a l y s i s ，a n dt h es a m p l e sf r o mt h el a s tg l a c i a lm a x i m u m w a sa n a l y s e d ，a l s of o rp h y t o l i t h sa n dc a r b o ni s o t o p e i n a d d i t i o n ，h e m i p e l a g i c s e d i m e n t so ft h ec o n t i n e n t a ls l o p e sw e r es t u d i e df o rp h y t o p l a n k t o n t h er e s u l t sf r o m t h ea b o v ea n a l y s ew e r eu t i l i z e dt or e c o n s t r u c tt h ev e g e t a t i o n ，c l i m a t ea n de n v i r o n m e n t c h a n g e so nt h ec o n t i n e n t a ls h e l fo v e rt h el a s t4 0k a ，t a k i n gi n t oa c c o u n tt h es o u r c e a r e aa n dd i s p e r s e dm e c h a n i s mo f p o l l e ng r a i n d u r i n gt h em i s3 ，t h es e al e v e lw a sl o w , s ot h es u n d al a n dw a sp a r t l ye x p o s e d t h ee m e r g e ds h e l fw a sc o v e r e db yl o w l a n dr a i n f o r e s ta n dl o wm o u n t a i nf o r e s t h e r b s a n df e m sg r e wu n d e rt h ef o r e s t s m o s to ff e m sw e r ec y a t h e aa n dh e r b si n c l i n e dt o l i v ei nw e tc o n d i t i o n sc o v e r e dt h es w a m pm o n gt h es u n d ar i v e r m a n g r o v e sg r e w a l o n gt h ec o a s t a l lo f t h e s ei n d i c a t eaw a r l t la n dw e tc l i m a t ei nt h em i s3 d u r i n gt h el g m ，t h em a n g r o v e sg r a d u a l l yv a n i s h e df r o mt h es h e l f j u d g i n g f r o mt h em a n g r o v ed i s a p p e a r a n c e ，t h es e al e v e lb e g a nt of a l la t2 3 k a ，a n dt h ee x p o s e d s h e l fb e c a m em o r ee x t e n d e d m o n g r o v e sd i s a p p e a r e d c o m p l e t e l yf r o mt h ei n n e rs h e l f a r o u n d21 ck a t h el o w l a n dr a i n f o r e s ts u c ha s p a l m a e 。m 口t l o t u s ，m a c 盯吼g 口 d i p t e r o c a r p a c e a ea n da n a c a r d i a c e a e ，a l s ot h el o wm o n t a n er a i n f o r e s t m a i n l yo f c a s t a n o p s i s , q u e r c u s ，e l a e o c a r p a c e a e ，m y r t a c e a ew e r ed i s t r i b u t e di nt h ew i d es h e i f i i i a b s t r a c t a l o n gw i t ht h ee x p a n s i o no fs u n d al a n d ，t h el a r g es u n d ar i v e rs y s t e mf u r t h e r d e v e l o p e d ，a n dt h ef e m s ( m o s t l yc y a t h e a ) ，h e r b s ( w e tc o n d i t i o n st y p e ss u c ha s p h r a g m i t e s ) a n dp a l m a ec o v e t i n go nt h es w a m po ft h es u n d ar i v e r m a n g r o v e s d i s a p p e a r e dw i t ht h er e t r e a to fc o a s t l i n e d u r i n gt h i st i m et h er e d u c e dl o w l a n d r a i n f o r e s ts h o u l db ear e s p o n s et ot h ec l i m a t i cc o o l i n go ft h el g m ，b u tt h eh i g h q u a n t i t i e so ff e ma n dt h el o w l a n dr a i n f o r e s ti m p l yt h a tt h es u n d as h e l fw a sn o td r y d u r i n gt h el a s tg l a c i a t i o n s i nt h el a s td e g l a c i a t i o n ，m a n g r o v e sr e a p p e a r e da n d s u b s e q u e n t l yd e v e l o p e d s w i f t l yi nt h es h e l f , i n d i c a t i o nt h er i s i n gs e al e v e l t h es h e l fi sp a r t l yd r o w n e da g a i n o nt h eu n d r o w n e dl a n d ，h o w e v e r ，t h e r ew e r en os u b s t a n t i a l c h a n g e so ft h ev e g e t a t i o n t h ei n c r e a s e dp e r c e n t a g eo ft h el o w l a n dr a i n f o r e s ta f t e rt h el g m s u g g e s t sar i s e i n t e m p e r a t u r e a si n d i c a t e db yt h eo c c u r r e n c eo fm a n g r o v e s ，t h es e a w a t e rr e a c h e dt h e i n n e rs h e l fa t1 4 7 1 “k aa n dt h es h e l fw a sd r o w n e dc o m p l e t e l ya t 11 6 1 4 ck a a t 13 9 k a ，a ni n c r e a s eo fl o w l a n dr a i n f o r e s ta n dd e c r e a s eo fl o wm o n t a n er a i n f o r e s t i n d i c a t e da r a p i dr i s ei nt e m p e r a t u r e f o rt h eh o l o c e n e ，t h ep o l l e na s s e m b l a g e si nt h es h e l fr e f l e c tt h ev e g e t a t i o no f t h e s u r r o u n d i n ga r e a ss u c ha sb o r n e o w i t ht h et e m p e r a t u r er i s e ，l o wm o n t a n er a i n f o r e s t r e d u c e di na r e a , w h i l et h el o w l a n dr a i n f o r e s tb e c o m i n gm o r e f l o u r i s h i n g 。h e r b sa n d f e m ss t i l ls p r e a du n d e rt h ef o r e s t ，a n dt h em a n g r o v e sw e r eg r o w i n g a l o n gt h ec o a s t a d r yc l i m a t ee v e n ti ss u g g e s t e db yt h ed e c r e a s eo ff e m t h ep r e s e n tw o r kf o rt h ef i r s tt i m ep r o v i d e dar e c o n s t r u c t i o no f v e g e t a t i o no nt h e l g ms u n d a s h e l f , w h e r et h el o wm o u n t a i nr a i nf o r e s t i m p l i e sac o o l i n gi n t e m p e r a t u r ea n dt h ed i s t r i b u t i o no ft r e ef e r n sa n dh e r bi n c l i n e dt ol i v ei nw e t c o n d i t i o n ss u g g e s tah u m i dc l i m a t e t h em i g r a t i o no fm a n g r o v ep r o v i d e de v i d e n c e f o rt h es e at r a n s g r e s s i o na n d r e g r e s s i o n k e yw o r d s ：s u n d as h e l f , t h el a s tg l a c i a l m a x i m u m ，p a l y n o l o g y ，s e e ll e v e l ， v e g e t a t i o n i v 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名；移鼍硒 0 。 易年1 月2 d 日 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：学位论文作者签名： 年月 日年 月日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 签名：渺 o 【的6 年1 月劢e t 引言 引言 “t h ef a r t h e rb a c k w a r dy o uc a nl o o k ，t h ef a r t h e rf o r w a r dy o ua r el i k e l yt os e e s i rw l s c h u r c h i l l ( 1 8 7 4 1 9 6 5 ) 更新世以来最大的环境变化要算北半球大冰盖的形成，冰期时大量的水汽 固结成冰，引起大规模的海退，使得许多大陆架出露海面，间冰期时冰雪融化， 又引起大范围的海进，大陆架沉入海底。作为世界上最大的浅海陆架之一的巽 他陆架，在冰期时的变化对气候有重大影响。由于经常的海平面波动，巽他陆 架第四纪多次出露，反复的出露和淹没造就了宽阔的陆架，并且由于其在晚第 四纪时构造稳定( l a m b e c ke ta 1 ，2 0 0 2 ) ，坡度极缓，少量的海面变化可以引起大 幅度的岸线迁移，故能够保存海退时的高分辨率占环境纪录。 巽他陆架周边的岛屿如印度尼西亚群岛、爪哇岛等同其它热带赤道地区的 北澳大利亚、南美和非洲一样，在末次冰盛期时山地植被带下降，温度降低( v a n d e rk a a r s ，1 9 9 1 ；孙湘君等，2 0 0 1 ，2 0 0 2d a me ta 1 ，2 0 0 1 ；c o l i v a u xe ta 1 ，1 9 9 6 ) ， 同时在末次冰盛期降雨量广泛下降，气候明显变干( v a nd e rk a a r sa n dd a m ，1 9 9 8 ； d a me ta 1 ，2 0 0 1 ；v a nd e rk a a r se ta 1 ，2 0 0 1 ；c o l i v a u xe ta 1 ，1 9 9 6 ；c a r a t i n ie ta 1 ，1 9 8 8 ； h o p e & t u l i p ，1 9 9 4 ；m a r t i n e ze ta 1 ，1 9 9 9 ) 。而相邻的澳大利亚大浅滩萨胡( s a h u l ) 陆架在冰期时出露，生长了大量的禾本科，仅见少量的山地雨林和热带低地雨 林以及蕨类孢子( v a nd e rk a a r s ，1 9 9 1 ) ，反映了气候的干燥。 巽他陆架，又称“亚洲大浅滩 ，作为低纬度区最大的陆架，在冰期出露之 后，是否生长植被，生长的是什么植被，前后有何差异，反映了气候怎样的变 化，这些古气候再造和气候模型中不可回避，但迄今为止所知甚少的问题。 一般认为出露的陆架难以保存冰盛期时的沉积，故冰期时巽他陆架上的植 被面貌长期以来是一个谜，已知的植被状况多属推测。c l i m a p 将南海南北陆 引言 架都划归为稠密的森林区( 1 9 7 6 ) ，f r e n z e l 等( 1 9 9 2 ) 将巽他陆架归为热带稀树 干草原，另外也有人根据气候推测，末次冰盛期时巽他陆架应是季节林和热带 稀树干草原( v a nd e rk a a r s ，1 9 9 1 ) 。该区所在的“西太平洋暖池地区”又被推测 冰期时应属干旱气候( d ed e c k k e re ta 1 ，2 0 0 2 ) 。而根据南海南部陆坡的孢粉剖 面，推断巽他陆架冰期时被低地雨林覆盖，反映出潮湿气候( 李逊，孙湘君， 1 9 9 9 ；孙湘君等，1 9 9 9 ) 。 1 9 9 6 年1 2 月到1 9 9 7 年1 月中德联合的“太阳号一1 1 5 航次( s t a t t e g g a re ta 1 ， 1 9 9 7 ) 所采集的南海南部巽他陆架高分辨率材料，第一次提供了研究陆架植被 的样品。十分可贵的是这些柱状样已经具有比较准确的年龄数据，以及海平面 变化和陆架古形态的重建，使得从陆架到陆坡追踪晚第四纪气候植被演变成为 可能。另外可以对南海北部1 1 4 4 孔孢粉与植被和海平面变化的关系提出的概念 模式( 罗运利和孙湘君，2 0 0 5 ) ，在巽他陆架进行检验。更重要的是巽他陆架坡 度更小，连海退期都有高分辨率纪录，可望对于氧同位素3 期( m i s3 ) 的千年 尺度海平面变化，对1 4 k a 左右的快速上升，找到可能的反应。此外，既然古巽 他陆架上游处于现在的岛屿高山，而高地的植被是第四纪气候变化的敏感参数， 故对孢粉来源和搬运途径进行了分析之后，冰期时的林线下降也可望在海洋沉 积的孢粉记录中找到线索。 应当指出，晚第四纪海面变化的系统记录主要来自热带的三处珊瑚礁，然 而，珊瑚礁的纪录都比较缺乏冰后期海面上升的早期信息( 指2 1 1 4 k a ，c a l e n d a r y e a r s ) ：塔希提和胡安半岛的纪录是从1 3 1 4k a 才开始的，巴巴多斯在该期也有大 段空l 刍( h a n e b u t he ta 1 ，2 0 0 0 ) 。而巽他陆架的优势在这里便显示出来，因为它恰 恰就完整地记录了冰盛期及其接下来冰消期的信息。能够补充完善已经在南海 表层水温记录中发现的冰盛期结束后在格陵兰冰芯纪录的( g i s p 2 ) 气候突然转 暖阶段( k i e n a s te ta 1 ，2 0 0 1 ；s t e i n k ee ta 1 ，2 0 0 1 ) 的纪录。 2 引言 总之，本次工作不但将讨论冰期前后巽他古陆上是否生长植被，又是何种 生态类型的植被，以及陆架到陆坡晚第四纪气候植被的演变，而且将探讨冰盛 期以及接下来的冰消期的气候，进而探讨低纬度区古气候。论文的结构安排如 下：第一章将简要介绍现代巽他陆架独特地理位置的地质概况，冰期时的巽他 陆架以及论文的研究重心；第二章阐述论文研究的材料以及使用的方法；第三 章将叙述五个柱状样的孢粉、沟鞭藻、植硅石有机碳以及碳同位素分析结果； 第四章将探讨巽他陆架柱状样的古植被，根据不同时段海平面下降上升导致陆 架出露和淹没情况的基础上，讨论其花粉来源，进而恢复古环境，讨论巽他陆 架的古环境意义。第五章将在以上讨论的基础上进行横向比较，讨论低纬度地 区在冰盛期以及冰消期时的植被与气候问题。第六章进行总结。 第1 章巽他陆架 1 1 巽他陆架地质概况 第1 章巽他陆架 巽他陆架，又称为亚洲大浅滩，面积是1 8 1 舻k m 2 ，是世界上最大的浅海 陆架之一。它的西部有绵长的马来西贬一泰国半岛，西南部和南部有印度尼西亚 活动的火山岛带，东南部有婆罗洲，把巽他陆架和深海盆地隔开( f a i r b r i d g e ， 1 9 6 4 ) ，同时巽他陆架在东部以南海做边界，使南海成为一个半封闭海盆( 图 1 1 ) 。巽他陆架有三个大洋通道：又窄又浅的通往印度洋的马六甲海峡：宽的 卡里曼丹海峡，它穿过爪哇海西部通到西太平洋；最后一个是具有陆架边缘和 陆坡特点的与南海深水区相连的广阔通道。其基底由四个性质不同的、相互间 以走滑断裂为界的地块或陆块拼贴而成。 巽他陆架和整个南海一样，其水流与气候受控于东亚东北西南季风气候 ( w a n ga n dw a n g ，1 9 9 0 ；1 9 9 4 ) ，夏季在西南季风的驱动下，热带印度洋表层流 从马六甲海峡和婆罗海峡进入巽他陆架，雨通过台湾海峡和巴士海峡流入太平 洋。冬季，东北季风经过台湾海峡和巴士海峡，驱动寒冷的热带和亚热带太平 洋流通过巽他陆架，经过马六甲海峡和婆罗海峡流入印度洋( 图1 2 ) 。 晚第四纪时巽他陆架构造稳定( x j i aa n dl i e w , 1 9 9 6 ；l a m b e c ke ta 1 ，2 0 0 1 ) ，不 像东南亚岛屿那样变化剧烈；陆架宽广，从沿海平原到陆架外缘的坡度小，少 量的海面变化可以引起大幅度的岸线迁移；陆源碎屑物供应充分，尤其冰期时 有大河( “古巽他河 ) 注入，保证有大量的沉积物堆积。而一般陆架区，由 于低海面时的侵蚀作用，难以保存冰期海退时的沉积，因此难以保存陆架上末 次冰期的纪录，而巽他陆架得天独厚地保存了海退时的高分辨率古环境纪录， 4 第1 章巽他陆架 ( a ) 1 e1 骶( b ) t m ( c ) 1 畔e时e r e1 伊e 朗li a 地理位置：b g o l l 5 航次站位捌面( 烹线为航敬削面，浅灰色为冰期时出露的巽 他古陆) ：c 沉积物柱状样位置( 圆圈处为本次研究的柱状样，虚线指示北巽他古湃道流向) 第1 章巽他陆架 2 0 2 0 1 51 5 1 0 1 0 5 5 00 1 0 0 1 0 51 1 01 1 51 2 01 2 51 0 01 0 51 1 01 1 5 1 2 01 2 5 图1 2 巽他陆架现代表层水环流( w a n ga n dw a n g ，1 9 9 0 ) 在这里从陆相到海相明显的环境转型和陆架上古河道系统的变化在深海沉积物 中都有很好的纪录，故巽他陆架是研究冰盛期植被和由于海平面变化而引起海 岸线环境变化的理想场所。 巽他陆架位于全球表层水温最高的海区一西太平洋暖池( 2 8 0 c ) ( y a he t a 1 ，1 9 9 2 ) ( 图1 3 ) 一的西部( w p w p ) ，而西太平洋暖池是全球海面热源中心， 对流最强烈，产生了跨越赤道的侧向季风( 1 a t e r a lm o n s o o n ) ，经向热量梯度导 致的横向季风( t r a v e r s em o n s o o n ) 以及冷的东太平洋和暖的西太平洋之间的沃 尔克环流( w a l k e rc i r c u l a t i o n ) ( w e b s t e re ta 1 ，1 9 9 8 ) ，也是气候异常如季风爆发、 厄尔尼诺、南方涛动等的发源地之一，因此，研究暖池对预测气候变化具有重 大意义，已成为当今海洋科学领域重要的研究前沿( 汪品先，1 9 9 8 ) 。同时巽他 陆架交替性出露和淹没，无疑对西太平洋暖池的发育具有重要影响。 6 第l 章巽他陆架 ( a ) ( b ) 图1 3 西太平洋暖池及其由此辐散的大气环流( 据、c b s i e r n m 1 9 9 9 和y a he t a l 1 9 9 2 修改) 巽他陆架正好位于欧亚板块和澳大利亚板块以及太平洋和印度洋的交界处 ( b e n z i e ，1 9 9 8 ) ，生物地理上处在“东印度三角( e a s t n d l e st r i a n g l e ) ”内，是 全球海洋生物和陆地生物多样性最高的地区( 圈1 4 ) ，也是生物进化中心a 埘g g s ， 1 9 9 此地在末次冰期时广泛出露成为一个“大陆地”，使亚洲大陆和婆罗洲、 爪瓦、苏门答腊岛连成一片生物能够自由穿行也可能是一个原因。在陆地生 第l 章巽他陆架 物地理学t 著名的“华莱士线( w a l l a c e l i n e ) ”( d a v i de la 1 2 0 0 2 ) 就处于巽 他陆架东部，使东南亚生物群与东部的澳大利亚生物群硒“线”相望( 图l5 ) 。 其实两者的界跟相当复杂，学术界还提出了“h u x l e y sl i n e 、w e b e r sl i n e ”和 “l y d e k k e r sl i n e ”等界线都是划分不同的生物分布区的不同模式( w h i f f i n , 2 0 0 2 ) ，反映了此地区生物地理的复杂性。此外，作为太平洋和印度洋两太洋的 变汇区巽他陆架一带的海洋生物从基因层面看也有所谓。海洋华莱士线” ( b a r b e re te l ，2 0 0 0 ) 。因此，巽他j ；i 架所在的东南亚“海洋大陆”( m a r i t i m e c o n t i n e n t ) 及其邻区是当代地球系统中基因流的中心( 汪品先，2 0 0 5 ) 。 圉14 东南亚旗大利亚地区的生物地理分界线( 据w h i c h ，2 0 0 2 修改) 和 “东印度三角”( w a n 8 2 0 0 4 ) 1 2 冰期巽他陆架的海平面变化 121 冰期低海面 在8 0 - 1 8 千年前的末次冰期，海片面下降导致导致巽他陆架广泛出露成为 8 第1 章巽他陆架 个“巽他古陆”又称为“亚洲大浅滩”( f a i r b r i d g e ，1 9 6 4 ) ，当时婆罗海峡被关 闭，故巽他陆架季风驱动袭层环流关闭( w a n g e ta l ，1 9 9 ) 。出露的陆架上发育 了恬跃的河流系统( h a i l e ，1 9 6 9 ；t j i a , 1 9 8 0 ) ，即北巽他河，东巽他河和泰河。北 巽他河比相邻平原低4 0 米，海底中心峡谷宽l o 到5 0 米( d a s h e l a l 。1 9 7 2 ) ，它 的下部河道经过n a t u n a 岛后向北转向，上都河道的主要分水岭向现在陆架周围 高地( 如马来西亚、印度尼西亚、婆罗洲) 的中心山脉延伸( p a u l s e n 1 9 9 8 ) 。 1 5 古巽他河河系分布圈( e o n g , 2 0 0 1 ) 122 冰消期海平面回升 在s o1 1 5 等航次的基础上，德国学者对巽他陆架的变迁作了高分辨率的研 究。尤其对末次冰消期的海平面回升过程做了详细的追踪。 末次冰消期开始，冰盖消融海平面缓慢回升在2 10 - 1 90 k ab p 期间( 值 日历年，下同) 以0 1 0 n v l 0 0 y 的速度从现在海平面之下一1 1 6 升高到一1 1 4 m 第i 章巽他陆架 ( h a n e b u t hc ta l ，2 0 0 0 ) ( 如图16 ) ，接下来的1 9 0 - 1 46 k ab p ，海平面以 0 4 1 m 1 0 0y 的速度从1 1 4 升高到一9 6 m 。此后出现了海平面太幅度增高期， 1 4 6 1 4 3 k a 8 1 , 海平面以5 3 3 m 1 0 0y 的速度从一9 6 m 升高到8 0 m ；1 4 3 1 3l k a s p , 海平面以1 3 3 n d l 0 0y 的速度从一8 0 m 升高到6 4 m ；至此，整个巽他陆架被淹没， 而从1 3 1 一i l k a ，只有越南陆架的两个数据点指示海平面在7 0 0 年里升高8 m 。故 1 3l k a 是海平面波动幅度变化最大的时代( t t a n e b u t hnn ，2 0 0 0 ：h a n e b u t ha n d s t a t 【e g g e r , 2 0 0 3 ) 。 图1 6 巽他陆架海平面曲线( h 锄c b m h e la l ，2 0 0 0 ) 德国作者( h a n e b u t he ta l ，2 0 0 2 ，2 0 0 3 ；h a n e b u t h s t a r e g g e r , 2 0 0 4 ) 通过对 柱状样和浅地层剖面相结合的分析，得出了近五万年来巽他陆架的层序地层学 剖面如图l7 所示。本文研究的五个沉积柱状样中，四个属于其陆架剖面( 1 8 3 2 3 ， 1 8 3 1 3 ，1 8 3 0 2 和1 8 3 0 0 ) 。 第l 章翼他陆桨 和l 四邮b 川 第1 章巽他陆架 图1 7 巽他陆架( a ) s o n n e1 1 5 柱状样及剖面位置： ( b ) 陆架中部层序地层剖面( r s t ：海退体系域：l s t ：低水位体系域；t s t ：海侵体系域； h s t ：高水位体系域：点线是指平滑后的海平面曲线) ； ( c ) 本次研究点沉积相( 据h a n e b u t he ta 1 ，2 0 0 2 ，2 0 0 3 ；h a n e b u t h & s t a t t e g g e r , 2 0 0 4 修改) 1 。3 冰盛期的气候问题 南海处在典型的亚洲季风区，其现代表层环流由季风驱动( 图1 2 ) ：冬季风 盛行时，西太平洋中、高纬度的低温表层海水向南经台湾海峡或巴士海峡进入 南海后向西南方向流动，同时由中国大陆直接南下的冬季风可直达赤道甚至印 尼海域，从而使得南海海水温度明显降低，表层水呈现出明显的梯度变化：夏季 风盛行时，温暖的热带印度洋表层水经过马六甲海峡进入南海向东北方向流动， 整个南海的表层水温比较均一，没有明显的温度梯度。但是，在末次冰期南海 表层环流格局却不是这种情形，因为海平面下降了大约1 2 0 米，而南海与爪哇海 相连的卡里马塔( k a d m a t a ) 海峡深度仅3 0 余米，与印度洋连接的马六甲海峡深 度只有1 0 来米，这样南海西南部的海槛全部出露，同印度洋的联系被切断而成 了一个半封闭的袋状海湾( 汪品先，1 9 9 5 ) 。南海西南部海槛的出露便也阻断了 夏季西南季风驱动的印度洋暖水的流入，于足便形成了与现今不同的海表水环 流模式：夏季为顺时针方向，冬季为逆时针方向。此时太平洋富营养温带水的加 入对南海表层水产生了明显的影响，使得表层海水温度场，特别是冬季温度场， 以及南海海水的营养状况发生了明显的变化，也就使得南海的冰期一间冰期的 冬季温差和冰期的冬、夏季温差均超过同纬度的大洋，即具有环境放大效应 ( w a n ga n dw a n g ，1 9 9 0 ；w a n ge ta 1 ，19 9 5 ) 。 然而包括南海南部在内的“西太平洋暖池 区，在盛冰期是否有过于今大 不相同的气候变化，至今仍有争议，争论无非是湿度与温度两个问题。 热带地区海水表层温度变化对理解热带地区在全球气候变化中的地位至关 重要，太平洋地区从末次冰盛期到全新世温度变化范围是1 - 6 c 不等( m i xe ta 1 ， 1 2 第1 章巽他陆架 1 9 9 9 ；l e ae ta 1 ，2 0 0 0 ) ，热带印度洋温度变化在1 5 2 5 c 之i b j ( s o n z o g l f ie ta 1 ， 1 9 9 8 ) ，在巽他陆坡上利用f p 1 2 e 转换函数法与u 3 7 k 都计算出表层水温变化为 2 5 左右( p e l e j e r oe ta 1 ，1 9 9 9 ms t e i n k ee ta 1 ，2 0 0 1 ) 。尽管不同转换函数和u 3 7 k 计算出的结果存在差异，但都说明热带赤道地区在末次冰盛期的温度都有所下 降。 南海南部冰盛期气候是否变干，长期以来一直存在很大的争议，截然不同 的两种观点都有它们的论据。 ( 1 ) 由于西太平洋暖池区现在的海：陆面积是4 1 ：1 ，冰期低海面时降至1 6 ： 1 ，故水气来源大为减少( 图1 8 ) ，据此d ed e c k k e r ( 2 0 0 2 ) 认为冰期时暖池区变 干。v a nd e rk a a r se ta 1 ( 2 0 0 1 ) 根据印度尼西亚和澳大利亚之间的班达海的炭屑 证据也推断在3 0 l l k ab e 之间气候变干，并且人类是导致火灾增加的主要原 因。由印度尼西亚和北澳大利亚的孢粉材料也得到冰期时降雨量减少，气候变 干的结论( k e r s h a we ta 1 ，2 0 0 2 ) 。 ( 2 ) 而由巽他陆坡1 7 9 6 4 和1 7 9 6 2 柱状样的孢粉资料得到，冰盛期存在大量热 带低地雨林( s u n e t a l ，2 0 0 0 ：李逊和孙湘君，1 9 9 9 ) ，反映了气候温暖湿润。 陆坡上1 7 9 6 2 柱状样的c 2 9n 。a l k a n e s 波动在3 3 7 到2 7 1 o ，c 3 ln 。a l k a n e s 波动在 3 3 9 到2 8 4 o ( 胡建芳等，2 0 0 3 ) ，也说明柱状样以c 3 植物为主，无气候变干 的迹象。在南美洲，b a k e re ta 1 ( 2 0 0 1 a ；2 0 0 1 b ；2 0 0 3 ) 根据其孢粉记录也得到热带 玻利维亚的a l t i p l a n o 地区冰期时变冷变湿，甚至降雨量增力f l ( b a k e re ta 1 ，2 0 0 1 a ， 2 0 0 1 b ) 。 植被对于气候变化最为灵敏。本文对巽他海区孢粉分析的结果，对于澄清 不同认识应当有所助益。 第1 章嬖他陆架 潍 、越蟋 = 沙；逢釜。 圈18 现在( 上) 和冰盛期时( 下) 东南亚和印度西太平洋暖池的冬夏海陆分布对比 与海流格局变化( d e d e c k k 目na i 。2 0 0 2 ) ( 再色为陆地白色为海洋，谈匹域内的坶洋与陆地面积比由现代韵4i 倍降至冰盛期i6 倍) 第2 章材料和方法 第2 章材料和方法 2 1 研究站位和材料简介 本课题所选择的柱状样，均系1 9 9 6 年1 2 月到1 9 9 7 年1 月德国“太阳号” ( s o n n e ) 1 1 5 航次( s t a t t e g g e r e ta 1 ，1 9 9 7 ) ，采自南海南部陆架。s 0 1 1 5 航次在 该区陆架到陆坡总共采集柱状样5 0 个通过有孔虫、稳定同位素、沉积学分析 与a m sc - 1 3 测年，在海平面升降和沉积环境变迁上进行了高分辨率研究 ( h a n e b u t h e t a l ，2 0 0 0 ，2 0 0 2 ，2 0 0 3 ，2 0 0 4 ；s t e i n k e na 1 ，2 0 0 3 等) ，独缺孢粉资料。 为了避免“一孔之见”的局限，我们选取了五个柱状样进行分析，其中陆坡一 个( s 0 1 8 2 8 7 ) ，陆架4 个( s o1 8 3 0 0 ，s 0 1 8 3 0 2 ，s 0 1 8 3 1 3 ，s 0 1 8 3 2 3 ) ( 图2l ： 表1 ) ，各站的具体站位和地层情况分述如下： 藤 图2 i 研究站位图( 黑点为柱状样站位虚线示古河道水流方向) 第2 章村料和疗法 表2i 本文研究的沉鞔牲状样 站号 纬度f n ) 经度( e )水深( n 1 ) t e 长( c m ) 底；| | f 年龄( a ) 5 6 6 4 。0 9 无记录 1 8 2 8 7 柱状样( 5 。3 9 n 1 1 0 。3 9e ，5 9 8 米水深) 采自上陆坡，桂长5 6 6 c m ， 沉积物为远洋泥岩，浅地层剖而如图2 2 。根据沉积速率采取5 c m 间隔取样，共 取得样品1 1 2 个，平均分辨牢约1 4 6 年。 目2 21 8 2 8 7 枉状样浅地层剖面幽 a l m s “c 测年由德国基尔大学用浮游有孔虫g l o b i g e r i n o i d e sr a b e r 测得。一 共有6 个钡4 年数据( 表22 ) ，参照底栖有孔虫氧同位素曲线按沉积速率外推， 底部年龄为1 6 5 0 0 年。可见在1 6 0 0 0 - 1 4 0 0 0 a 时沉积速率最高( o6m k a ) 全新 世最低( o3 m k a ) ( 图23 ) 。由1 0c m 处得到”c 年龄为3 6 4 5 a bp 得知3 0 0 0 a 之后的沉积物缺失可能是由于采样过程中实际的裘层样品末得到，或者是侵 第2 章材料和方法 蚀作用阻止了沉积物的形成( h a n e b u t he ta 1 ，2 0 0 3 ) 。 表2 2 沉积柱状样a m sc 1 4 测年数据 ( 校正年龄为日历年；部分据h a a c b u t hc ta 1 ，2 0 0 3 s t e i n k cc ta 1 ，2 0 0 1 ) 站位样品深度c m测年材料c 1 4 年龄( a )校正年龄( a ) 1 8 2 8 7l o浮游有孔虫g r u b e r3 2 6 5 士2 53 5 7 0 1 4 0浮游有孔虫g r u b e r7 4 0 5 + 4