RPP:孢粉記錄揭示華南地區中始新世重大環境轉變
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2020-04-26 17:59
我國華南地區是受東亞季風影響顯著的濕潤季風區,環境格局與世界同緯度其他地區的干旱沙漠形成強烈對比,季風的建立標志著華南新生代環境的重大轉變。最近一項研究揭示了東亞季風至少在4000多萬年前的中始新世就已經在華南地區建立。然而,東亞季風建立前,華南具有怎樣的氣候環境,東亞季風是否在中始新世之前就已經在華南建立,影響華南古近紀氣候環境格局演變的主要因素是什么?這些科學問題目前尚不清楚,因而有必要對華南古近紀不同時期的環境格局以及環境格局演變的機制進行更深入的研究。
針對上述科學問題,中國科學院青藏高原研究所新生代環境團隊方小敏研究員等人,通過研究華南地區7個盆地(圖1)古近紀地層孢粉,發現華南地區的氣候和植被在中始新世時期發生了重大轉折:古新世到早始新世的孢粉組合中耐旱的麻黃粉屬和鳳尾蕨孢含量較高,指示當時氣候偏干旱;中始新世到漸新世的孢粉組合中則出現豐富的喜濕熱的熱帶、亞熱帶常綠樹種和落葉闊葉林以及針葉樹種,旱生植物種類幾乎消失,植被為亞熱帶常綠落葉闊葉混交林,屬溫暖濕潤的亞熱帶氣候。在系統整理孢粉記錄和動植物化石、巖性等證據的基礎上,科研人員繪制了古新世、早始新世、中始新世、晚始新世和漸新世5個不同時段的古近紀環境格局圖(圖2),并詳細對比不同時段,進一步確定了華南環境格局的重大轉變主要發生在中始新世。
利用共存分析法,科研人員重建的中始新世氣候參數與現今華南氣候參數基本相似:年均溫為16.5~23.5℃,年均降水量為1035~1724 mm,氣溫和降水具有明顯的季節性變化特性,屬亞熱帶季風氣候。通過對比華南中始新世氣候參數與現代不同季風區的21個地點的氣候參數(圖3),發現華南中始新世的年均溫、年均降水量和氣溫、降水的季節變化特征與現今中國南方(東亞季風區)的氣候特征最為類似,而與受“熱帶輻合帶”擺動影響形成的熱帶季風氣候特征截然不同。由此推斷,華南中始新世的氣候主要受東亞季風影響。此外,通過對比華南古近紀孢粉植物群與全球氣候變化和青藏高原隆升等構造事件(圖4),推斷東亞冬季風增強與始新世中后期的全球變冷有關,東亞夏季風在華南的建立主要與這一時期印度與歐亞板塊碰撞和青藏高原中南部隆升有關。該研究成果對認識華南地區古近紀植被與氣候格局的形成演化具有重要意義,為理解東亞季風早期起源演化提供了重要信息。
該研究成果近期以“ A major environmental shift by the middle Eocene in southern China: Evidence from palynological records”為題,在線發表于國際古植物學和孢粉學期刊Review of Palaeobotany and Palynology。中國科學院青藏高原研究所博士生謝宇龍為第一作者,吳福莉研究員和方小敏研究員為共同通訊作者。該研究得到了中國科學院A類戰略性先導科技專項“泛第三極環境變化與綠色絲綢之路建設”(XDA20070201)、“第二次青藏高原綜合科學考察研究”專項(2019QZKK0707),“青藏高原地球系統”基礎科學中心項目(CTPES,No. 41988101-01)、國家自然科學基金項目(41620104002)等項目的聯合資助。
全文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034666719302854
圖1 研究區地理位置
圖2 華南古近紀環境格局圖 (a)古新世;(b)早始新世;(c)中始新世; (d)晚始新世;(e)漸新世
圖3 華南中始新世氣候參數與現代不同季風區氣候參數對比
圖4 華南古近紀孢粉記錄與深海氧同位素揭示的全球氣候變化及青藏高原隆升等構造事件的對比