晚新生代以来中国西北植被演化及反映的干旱化过程

（ ０ ０ ０ ２ ９ ；② 中国科学院大学，北京 ㊀１ ０ ０ ０ ４ ９ ； ① 中国科学院地质与地球物理研究所，新生代地质与环境重点实验室，北京 ㊀１
摘要 ㊀㊀ 亚洲内陆干旱化是全球新生代大陆环境变化中最引人 瞩 目 的 重 大 事 件 之 一，一 直 是 古 气 候 研 究 的 热 点。 但到目前为止，亚洲内陆干旱化的起源、演化及其机制 仍 存 在 争 议。本 文 系 统 整 理 了 具 详 细 定 年 的 ３ ０条 孢 粉 序 列，利用生物群区化方法，重建了晚新生代以来 我 国 西 北 植 被 的 时 空 演 化 历 史，探 讨 了 干 旱 化 过 程。 结 果 显 示： ６ ２ ８ Ｍａ ，我国西北植被以森林为主，气候湿润；约 ２ ７ ２ ４ Ｍａ ，出现草原，开始呈 现 干 旱 化 趋 势；约 ２ ３ １ ８ Ｍａ 约３ 荒漠扩张；约 ８ Ｍａ 以来，大部分森林被荒漠、草原替代，干旱 程 度 显 著 增 强。 上 述 干 旱 化 历 史 与 全 球 变 冷、青 藏 高原隆升及副特提斯海退缩在时代上有 一 定 的 关 联 性。 因 此 认 为，亚 洲 内 陆 干 旱 化 的 起 源 可 能 与 青 藏 高 原 隆 升 及副特提斯海的退缩有关，而之后干旱化过程受全球变冷影响逐步加强，约 ８ Ｍａ 以来的急剧干旱化可能与北半球 高纬变冷的关系更为密切。 主题词 ㊀㊀ 生物群区 ㊀ 植被演化 ㊀ 干旱化 ㊀ 晚新生代 ㊀ 全球变冷 ㊀ 高原隆升 中图分类号 ㊀㊀ ㊀ Ｐ ５ ３ ４ ６ ２ ，Ｐ ５ ３ ４ ６ ３ ，Ｑ ９ １ ３ ８ ４ ，Ｐ ５ ３ ２㊀㊀㊀㊀ 文献标识码 ㊀㊀ Ａ
经度 ／ ʎ Ｅ １ ０ ３ ． ０ ０ ９ １ ． ５ ０ ９ ７ ． ５ ３ １ ０ １ ． ８ ７ ９ １ ． ７ ５ ９ １ ． ７ ５ ８ ９ ． ６ ２ ８ ４ ． ６ ７ ８ ５ ． ４ ６ ８ ６ ． ３ ３ ８ ３ ． ０ ５ ８ ８ ． ３ ８ ８ ６ ． ６ ８ １ ０ ７ ． ７ ０ １ ０ ７ ． ７ ４ １ ０ ７ ． ７ ３ １ １ ３ ． ０ ０ １ １ ２ ． ４ ０ １ ０ ７ ． ９ ７ １ ０ ７ ． ２ ０ １ ０ ６ ． ０ ３ １ １ ２ ． ８ ５ １ ０ ５ ． ５ ７ １ ０ ７ ． ７ ０ １ ０ ３ ． ７ ４ １ ０ ０ ． ０ １ １ １ ７ ． ６ ３ ８ ３ ． ０ ０ １ ０ ８ ． ３ ５ １ １ ６ ． ５ ７
５ ２ ９ ］ ， 干旱气候的 加强出 现 在 约 ２ ０ Ｍａ 、 现干旱环境 ［２ ０ ３ ３ ］ １ ４ Ｍａ 、７ Ｍａ 和２ Ｍａ等 多 个 时 期 ［３ 。这些干旱化 ， ５ ， ３ ４ ， ３ ５ ］ 的起源和演化， 可 能 与 青 藏 高 原 隆 升 ［２ 、副 特 ， ２ ５ ， ２ ６ ， ３ ６ ］ 提斯海消亡 ［９ 、全 球 变 冷 及 北 极 冰 盖 形 成 演 ， ３ ７ ３ ９ ］ 化 ［２ ４ 有 关。 以 上 结 果 表 明， 尽管已有研究取
２ ㊀ 数据和方法
２ １ ㊀ 数据来源 ㊀㊀ 本文系统收集和整理了我国及周边区域晚新生 代以来的孢粉序列。为了获得 有效、可靠 的植被 演 ） 孢 化序列，我们在数据选择 上 采 取 了 如 下 标 准：１ 粉序列必须具有较准确的年代控制，如磁 性地层 年 代、裂变径迹定年等，排 除 那 些 只 有 生 物 地 层 或 岩 相地层定年的孢粉数据，为较高精 度的古 植 被演 化 及干旱化过程的区域对比研究奠定基 础；２ ） 孢粉数 据必须具有详细的孢粉谱信息，保 证生物 群区 化 结
㊀４期
祝淑雅等：晚新生代以来中国西北植被演化及反映的干旱化过程
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确，在地层中又容易保 存，是 重 建 古 气 候 的 重 要 手 段之一 究
［ ４ １ ］
果的可靠性。 ０条 孢 粉 基于上述标 准，本 次 研 究 共 选 取 了 ３ ，数 据 信 息 见 序列，孢 粉 点 位 的 空 间 分 布 见 图 １ 表１ 。这些孢粉序 列 主 要 分 布 于 黄 土 高 原、青 藏 高 原及新疆 等 区 域，研 究 时 段 主 要 集 中 于 晚 渐 新 世 以来。 ２ ２ ㊀ 数据处理
８ ７ ６ ］ ㊀㊀ 本次 研究所 收集的 ３ ０条孢 粉序 列中 ［４ ，有
。 虽 然， 以往也有空间集成的古植被研
［ ４ １ ， ４ ２ ４ ５ ］
，但这些研究多是定性的描述，且以“ 世”
为单位，时段划分较粗 略，缺 乏 对 古 植 被 时 空 演 化 的详细研究。而详 细 时 间 序 列 的 古 植 被 集 成 研 究， 对于干旱环境的演化认识是极为关键的。 本文 基 于 东 亚 具 准 确 年 代 控 制 的 ３ ０条 孢 粉 序 列，重建了晚新生代以 来 我 国 植 被、尤 其 是 西 北 内 陆植被的时空 演 化，并 以 此 来 探 讨 其 干 旱 化 过 程。 相对以往的工作，本次研 究 的 进 步 之 处 在 于：１ ） 利
［ ４ ， １ ２ ， １ ３ ］
得了亚洲 内 陆 干 旱 化 起 源 和 演 化 历 史 的 框 架 性 认 识， 但是由于不 同 区 域、不 同 沉 积 记 录 所 反 应 的 干
， ９ ， ２ ２ ， ２ ６ ， ４ ０ ］ ，要全面认识亚洲 旱化过程可能存在差异 ［２
也 进 一 步 指 出， 以内陆
干旱为特征的非带状环境格局至少出现于中新世早 期。近年来， 黄土高原粉尘沉积序列的研究表明， 亚 早中新世（ 约２ ５ 洲内陆 干 旱 化 至 少 在 晚 渐 新 世 － ２ ２ Ｍａ ）开 始 形 成
［ ３ ， ４ ］
内陆的干旱化历史，需从大的区域 开展环 境序 列的 集成研究。 陆地植被对气候变化反应 灵敏，且 气候意 义明
１ ４
采样点 临夏盆地毛沟 青藏高原中部错鄂 青藏高原北玉门老君庙 西宁谢家 柴达木盆地西部 Ｋ Ｃ １ 钻孔 柴达木盆地西部 Ｓ Ｇ ３ 钻孔 青藏高原中部伦坡拉 天山北部独山子 天山北部金沟河 天山北部塔西河 天山南部库车塔吾 罗布泊 Ｌ ｓ ２钻孔 准噶尔克孜勒托尕依 关中石家湾 甘肃灵台文王沟 甘肃灵台小石沟 榆社盆地 ９ ６ Ｉ Ｖ钻孔 榆社盆地小白 黄土高原中部西峰 黄土高原中部朝那 六盘山东部寺口子 山西张村 天水盆地燕湾 云南鹤庆深钻 云南昭通 Ｚ Ｔ钻孔 云南大理大松坪 天津东部 Ｇ ２钻孔 尼泊尔西瓦利克 － 贝尔加湖 Ｂ Ｄ Ｐ ９ ６ １钻孔 南海 １ １ ４ ８站
原隆起等一系列重大科学问题
。
许多学者基于不同地质记 录，对亚洲 干旱 环 境 的起源和演化做了大量研究，并 取得重要 进 展。基
０ １ １ ］ 于孢粉、岩 性 等 地 质 记 录 对 我 国 环 境 的 研 究 ［１
揭示， 古近纪我国干旱环境大致呈东西带状分布， 新 近纪的干 旱 区 则 显 示 出 与 现 今 大 致 相 似 的 宏 观 格 局。精 细 的 区 域 研 究
表１ ㊀ 孢粉数据信息表 Ｔ ａ ｂ ｌ ｅ１ ㊀Ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ｅ ｄｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｂ ｏ ｕ ｔ ｔ ｈ ｅｐ ａ ｌ ｙ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ
序号 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １ ０ １ １ １ ２ １ ３
㊀
第３ ６卷 ㊀ 第 ４期 ２ ０ １ ６年 ７月
第㊀四㊀纪㊀研㊀究 Ｑ Ｕ Ａ Ｔ Ｅ Ｒ Ｎ Ａ Ｒ Ｙ ㊀Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ Ｓ
Ｖ ｏ ｌ ． ３ ６ ， ㊀Ｎ ｏ ． ４ Ｊ ｕ ｌ ｙ ，２ ０ １ ６
： １ ０ ． １ １ ９ ２ ８ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ ７ ４ １ ０ ． ２ ０ １ ６ ． ０ ４ ． ０ ４ ｄ ｏ ｉ
－ － － 文章编号 ㊀㊀ １ ０ ０ １ ７ ４ １ ０ （ ２ ０ １ ６ ） ０ ４ ８ ２ ０ １ ２
晚新生代以来中国西北植被演化 及反映的干旱化过程
祝淑雅 ㊀ 吴海斌 ㊀ 李 ㊀ 琴 ㊀ 张春霞 ①③ ①② ①②③ 于严严 ㊀ 孙爱芝 ㊀ 郭正堂
０ ０ １ ０ １ ） ③ 中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心，北京 ㊀１ ①② ①② ①③ ①③
的古植 被；２ ） 根据最新的 ２ ０ １ ２年 标 准 极 性 柱 年
７ ］ ，对各剖面的年代序列进行统一，实现具较准 龄 ［４
确年龄控制的空间对比。这为更全面地认识亚洲内 陆干旱化提供证据。
０ １ ２年 标 准 极 性 比，我 们 将 磁 性 地 层 统 一 更 新 至 ２ 柱年龄。各极性控制点间的样品 年龄，则通过 线性 ０条 孢 粉 序 列，因 原 文 献 内插 的 方 法 获 得。 其 余 １ 中只提供了基于磁性地层年代获得的孢粉随时间变 化序列，未提供详细的 原 始 磁 性 地 层 信 息，所 以 无 法对其年代进行更新；这部分孢粉 序列仍 使用 原文 献中的年代数据（ 表１ ） 。相对于以往的标准极 性柱 ０ １ ２年标准极性柱各极性年龄在新近纪以来 年龄，２ 的变 化 不 超 过 ０ １ Ｍａ ，３ ６ Ｍａ以 来 的 古 近 纪 极 性 年 ５ Ｍａ 。由于本文探讨的植被演 化时 龄变化不超过 ０ 间分辨率为 １ Ｍａ ，且 集 中 于 新 近 纪 以 来，因 此 上 述 变化对本研究的精度影响不大。 在孢 粉数据质 量控制方 面：首先，通 过数字 化 方法获得 文 献 中 孢 粉 谱 上 各 种 属 的 百 分 含 量；其
６ ］ 用生物群区化方法 ［４ ， 定量化重建 了晚新 生 代以 来
２ ０条具有 详 细 的 磁 性 地 层。 由 于 这 些 磁 性 地 层 年
７ ］ ９ ９ ５年 的 标 准 极 性 柱 年 龄 ［７ ， 有的是 龄有 的 是 １ ８ ］ ２ ０ ０ ４年 的 标 准 极 性 柱 年 龄 ［７ ， 与最新的 ２ ０ １ ２年 标 ７ ］ 准极性柱年 龄 有 所 不 同 ［４ 。为了准确进行时间对
４ ２ ０ ］ １ ０ Ｍａ 、８ ７ Ｍａ 和３ ６ Ｍａ 逐步增 强 ［１ 。我 国 西 北
１ ㊀ 引言
㊀㊀ 亚洲内陆干旱化是与我国西部人类生存环境和 社会可持续发展联 系 紧 密 的 重 大 科 学 问 题 演化的研究 热 点 之 一
［ ２ ４ ］ ［ １ ］
准噶尔盆地、塔里木盆地及周边地 区的沉 积记 录也 ４ Ｍａ ）已 经 形 揭 示， 干旱气候在晚渐新世（ 约 ２
１ ， ２ ２ ］ ３ ， ２ ４ ］ 成 ［２ ， 在约 ７ Ｍａ和 ４ ２ Ｍａ有 加 强 的 过 程 ［２ ；
， 其起
始时间、演变过程及驱动机制是新 生代北 半 球环 境 ， 涉及全球变冷和青藏高
［ ３ ９ ］
西宁盆地沉积记录和蒙古黄土粉尘沉积序列进一步 表明， 在始新世 － 渐新世交 界 处 （ 约３ ４ Ｍａ ） 就可能出
图１ ㊀ 新生代以来东亚孢粉数据空间点位分布图 Ｆ ｉ ｇ １ ㊀Ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆ ｐ ｏ ｌ ｌ ｅ ｎｓ ｉ ｔ ｅ ｓ ｉ ｎＥ ａ ｓ ｔ Ａ ｓ ｉ ａｓ ｉ ｎ ｃ ｅｔ ｈ ｅＣ ｅ ｎ ｏ ｚ ｏ ｉ ｃ
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第 ㊀㊀ 四 ㊀㊀ 纪 ㊀㊀ 研 ㊀㊀ 究
２ ０ １ ６年
， 此后干旱程度在约 １ ４ Ｍａ 、
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
㊀㊀ 第一作者简介：祝淑雅 ㊀ 女 ㊀２ ６岁 ㊀ 硕士研究生 ㊀ 第四纪地质学专业 ㊀Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ：ｚ ｈ ｕ ｓ ｈ ｕ ｙ ａ ＠ｍ ａ ｉ ｌ ． ｉ ｇ ｇ ｃ ａ ｓ ． ａ ｃ ． ｃ ｎ 批准号： ４ １ １ ２ ５ ０ １ １ 、 ４ １ ５ ７ ２ １ ６ ５ 、４ １ ４ ３ ０ ５ ３ １和 ４ １ ４ ７ ２ ３ １ ９ ） 和中国科学 院 战 略 性 先 导 科 技 专 项 项 目—应 对 气 候 变 化 的 ㊀ 国家自然科学基金项目（ 碳收支认证及相关问题（ 批准号： Ｘ Ｄ Ａ ０ ５ １ ２ ０ ７ ０ ０ ） 共同资助 － － － － ２ ０ １ ６ ０ ３ １ ７收稿，２ ０ １ ６ ０ ５ ２ ０收修改稿