唐山地區晚更新世以來的孢粉組合特征及其與鄰區的對比

李玉嵩, 陳建強, 趙 碩, 王海英, 李 欣

1)中國地質大學(北京)地球科學與資源學院, 北京 100083; 2)唐山市地震局, 河北唐山 063000

唐山地區晚更新世以來的孢粉組合特征及其與鄰區的對比

李玉嵩1), 陳建強1), 趙 碩2), 王海英2), 李 欣1)

1)中國地質大學(北京)地球科學與資源學院, 北京 100083; 2)唐山市地震局, 河北唐山 063000

通過對唐山市復興路十中舊址鉆孔更新統上部和全新統部分的60 m巖芯的沉積物及92件孢粉樣品的分析, 建立了 4個組合帶, 總結了唐山地區晚更新世以來的植被演替和氣候變化: (1)孢粉帶Ⅰ, 以針闊混交林-草原為主, 氣候溫暖濕潤; (2)孢粉帶Ⅱ, 以疏林草原為主, 氣候寒冷干旱, 為晚更新世以來環境最為惡劣的時期; (3)孢粉帶Ⅲa, 植被為針闊混交林-草原, 氣候溫暖濕潤; (4)孢粉帶Ⅲb, 發育暗針葉林-草原, 氣候寒冷濕潤; (5)孢粉帶Ⅲc, 植被為疏林草原, 氣候寒冷略干; (6)孢粉帶Ⅳ, 發育針闊混交森林, 氣候溫暖濕潤,為晚更新世以來水熱條件最佳的時期。通過與鄰區及全球冰芯、深海沉積研究成果的對比分析, 探討了華北平原晚更新世以來的氣候變化特點: MIS3的溫濕條件顯著優于MIS2和MIS4, 達到間冰期氣候, 與MIS5相似, 局部地區甚至超過MIS1; MIS2不是一個持續干冷的過程, 而是一個由濕冷逐漸轉向干冷的過程。此成果對探討華北平原第四紀地層劃分、對比和氣候演化提供了科學依據。

孢粉組合; 氣候變化; 晚更新世; 唐山地區

自 20世紀 70年代以來, 全球變化逐漸成為國際研究熱點。隨著全球變化研究的進展, 孢粉分析方法作為恢復區域古植被變化, 定量重建古氣候的一種重要方法, 被廣泛地應用于第四紀古氣候和古環境分析(Kawahata et al., 2004; Herzschuh et al., 2004; 王燕等, 2005; 毛洪亮等, 2007; Hayashi et al., 2010)。晚更新世氣候環境的變遷包含一個完整的冰期-間冰期旋回, 它為研究古氣候環境的周期性變化規律和預測未來氣候環境演變趨勢提供了最為重要和最為直接的參考(蕭家儀等, 2005; 唐領余等, 2007)。唐山市所屬的華北平原地處我國東部典型季風區內, 新構造運動比較強烈, 是一個地震多發區,同時, 唐山位于京津唐首都經濟圈內, 是國家重點防震區, 對其第四紀氣候環境的研究具有重要的現實意義。

華北平原第四紀地層、孢粉及氣候環境變化的總體研究程度較低, 尤其是城市第四紀地層及其環境演變的研究更加薄弱, 發表的成果和資料相對有限。目前, 關于晚更新世和全新世孢粉研究的主要成果有: 周昆叔等(1978, 1984)指出晚更新世晚期華北平原曾廣泛發育暗針葉林。童國榜等(1991)將華北平原東部地區20 ka BP以來的九個氣候期分別命名為墳莊冷期、寧河暖期、寧河冷期、濮陽暖期、濮陽冷期、京津暖期、青縣冷期、渤海暖期、現代冷期。孟廣蘭和王少青(1987)將渤海及其周圍區域200 ka BP以來劃分了五個冷期和五個暖期。張文卿(1999)、郭盛喬等(1999, 2000)都對河北平原南部寧晉泊南王莊的古氣候進行了研究, 張文卿探討了該區晚更新世以來的氣候變化, 但僅全新世有測年樣品控制, 剖面中下部的地層時代有待進一步確認。郭盛喬等對該區的研究主要集中在13.5～0 ka BP及2.6～0 ka BP這兩個時間段。王艷(2000a, b)對渤海灣曹妃甸 96-24鉆孔孢粉資料的研究著重指出了中全新世中期(5 ka BP)出現了一次明顯的冷期。郭盛喬等(2005)對華北平原末次盛冰期(20～16 ka BP)古氣候進行了專門討論, 指出末次盛冰期不是一個持續的干冷時期, 而是存在從涼濕-冷偏濕-冷干的波動變化過程。張俊牌等(2007)指出華北平原東部50 ka BP以來環境演變的大體模式為冷干-暖濕-冷干-暖濕。趙淑君等(2008)對北京地區中更新世以來的孢粉研究指出該區晚更新世早期氣候溫暖濕潤,晚期溫涼干旱, 但并未發現晚更新世晚期可能發育暗針葉林景觀的氣候證據。范淑賢等(2009)發現第四紀以來渤海西岸的古植被演變受氣候變化的影響,也受沉積環境的制約。這些都是華北平原第四紀環境研究的重要成果, 從中可以看出, 晚更新世以來的氣候變化研究還存在如下問題: ①時間跨度過大,測年數據較少, 分辨率不高; ②晚更新世末期(全新世)以來的研究較多, 覆蓋完整的晚更新世-全新世的研究并不多見。

以上成果為本研究奠定了良好的基礎。本文依托河北省活斷層探測與地震危險性評價項目(唐山市)(07-TSZT-05), 通過對唐山市復興路十中舊址鉆孔更新統上部和全新統部分的 60 m巖芯的沉積物及92件樣品的孢粉分析, 建立了4個組合帶, 分析了唐山地區晚更新世以來的植被演替和氣候變化,將其劃分為 6個階段, 這 6個階段總體反映了晚更新世以來氣候變化周期, 成果對探討華北平原第四紀地層劃分對比和氣候演化提供了重要依據。

唐山市及其周邊地區處于華北平原與燕山接壤處, 市區范圍大致位于東經 117°31′-119°19′, 北緯38°55′-40°28′, 現今屬暖溫帶半濕潤季風氣候, 年均溫11.1℃, 年均降水量644.2 mm。

1 十中舊址鉆孔孢粉組合及氣候演化特征

1.1 鉆孔簡介

十中舊址鉆孔位于唐山市區東南部, 原唐山市第十中學舊址(現為地震遺址)院內, GPS位置為39°36′25.0″E, 118°11′50.7″N(圖1), 是唐山市具有代表性的第四紀鉆井剖面, 本文結合項目的開展, 實施了鉆孔的鉆探、取芯和采樣(包括測年樣品、孢粉樣品、粒度分析樣品等)。該孔總進尺106.8 m, 共取得巖芯103.6 m, 平均取芯率97%。自上而下共可劃分為六個沉積旋回, 巖性特征見表1。

1.2 地質時代劃分

圖1 研究區及鉆孔位置圖Fig.1 Location of the study area and the drillhole

關于第四系的內部劃分, 本文采用閔隆瑞(2005)的劃分方案, 即劃分為更新統下部(Qp1)、更新統中部(Qp2)、更新統上部(Qp3)和全新統(Qh)。

十中舊址鉆孔共獲得熱釋光(TL)測年數據 4個,孔深20.4 m, 25.1 m, 53.2 m, 58.5 m處TL年齡分別為39.55±3.36 ka BP, 59.32±5.04 ka BP, 124.19±10.56 ka BP, 135.81±11.54 ka BP。若以128 ka BP作為晚更新世年代底界, 那么Qp3底界應在53.2 m至58.5 m之間。剖面56.4 m處為一沉積旋回底界, 且界面上下沉積物巖性、顏色皆有較大差別, 結合粒度分析研究結果(已另文討論), 表明Qp2與Qp3的界線可能在此處。從孢粉分析的結果來看, 56.4 m上下的孢粉類型也表現出較大差異。56.4～29.5 m大多為反映暖濕氣候的孢粉組合, 根據全球深海氧同位素及冰川的研究結果, Qp3早期即 MIS5, 為末次間冰期, 綜上所述, 作者認為晚更新世底界放在56.4 m處上下是最為合適的。全新統底界附近未能獲得有效的測年數據, 只能依據氣候地層學的原理推測剖面4.4 m處可能是Qp3和Qh的分界線。

1.3 孢粉類型

十中舊址鉆孔共采集孢粉樣品 135件, 采樣深度范圍為2.3～102.0 m。本文取2.3～60 m段92件孢粉樣品進行分析, 主要探討晚更新世以來的孢粉與氣候特征, 樣品平均間距為0.6 m, 32～37 m段沉積物主要為粗砂及礫石層, 顆粒較粗, 未采集樣品。全部樣品經氫氟酸溶礦處理過篩后, 獲得豐富的孢粉化石。在92件樣品中共統計鑒定到13204粒孢子花粉, 除個別樣品因濃度過低鑒定粒數在 100粒以下外, 絕大多數樣品鑒定粒數均在 100粒以上, 平均每樣143.5粒。樣品的孢粉平均濃度為 17.61粒/克, 分屬 83個孢粉類型, 以草本植物花粉為主, 平均含量為 53.17%; 喬木植物花粉次之, 平均含量37.95%; 蕨類孢子含量較少, 平均為7.39%; 灌木植物花粉極少, 平均僅占1.49%。有時見少量水生植物花粉及藻類孢囊。主要孢粉類型: ①草本植物花粉尚豐富, 有36個花粉類型, 主要有蒿屬(Artemisia)、藜科(Chenopodiaceae)、律草屬(Humulus)、菊科(Compositae)、 禾 本 科 (Gramineae)、 毛 茛 科(Ranunculaceae)、薔薇 科(Rosaceae)、五加科(Araliaceae)、茄科(Solanaceae)、唇形科(Labiatae)及唐松草屬(Thalictrum)等, 有時見少量濕生草本莎草科(Cyperaceae)及水生草本植物香蒲屬(Typha)、狐尾藻屬(Myriophyllum)等分子。②喬木植物花粉有 17個花粉類型, 主要為松屬(Pinus)、櫟屬(Quercus)、云杉屬(Picea)、樺/鵝耳櫪屬(Betula/Carpinus)、榆屬(Ulmus)、胡桃屬(Juglans)、杉科/柏科(Taxodiaceae/ Cupressaceae)及栗屬(Castanea)等。③蕨類植物孢子有 15個孢子類型, 主要為鐵線蕨/鱗蓋蕨屬(Adiantum/Microlepria)、真蕨綱(Filicale)、卷柏屬(Selaginella)、中華卷柏(S.sinensis)、蹄蓋蕨屬(Athyrium)及水龍骨科(Polypodiaceae)的分子等。④灌木植物花粉見 15種花粉類型, 主要有鹽膚木屬(Rhus)、白刺屬(Nitraria)、麻黃屬(Ephedra)等。

1.4 孢粉組合特征

根據本鉆孔孢粉組合特征, 結合鉆孔巖性特征、熱釋光年齡, 自下而上可分為四個孢粉帶(圖2,圖3)。

表1 十中舊址鉆孔地層特征Table 1 Stratigraphic features of the core at the 10th Middle School

圖2 唐山十中舊址鉆孔更新統上部和全新統總花粉圖譜Fig.2 Upper Pleistocene and Holocene palynogram of the core at the site of the former 10th Middle School, Tangshan

1.4.1 孢粉帶 Ⅰ 56.4 m ～29.5 m

本組合以草本植物花粉為主, 含量為 53.86%,主要類型為蒿屬(28.00%)、藜科(15.29%)、禾本科(5.25%), 五加科、律草屬、香蒲屬、狐尾藻屬、莎草科也有一定的分布; 喬木花粉含量占 40.12%, 主要為松屬(29.46%)、云杉屬(2.82%)、樺/鵝耳櫪屬(2.46%)和櫟屬(4.37%), 以及少量的榆屬(Ulmus)花粉; 蕨類植物孢子含量為 4.09%, 主要是真蕨綱(1.47%); 灌木植物花粉含量稀少, 平均含量不足2.00%。

本帶植物屬種類型極為豐富, 幾乎鑒定到的所有類型在本帶皆有出現。喬木植物中喜暖的胡桃、榆、栗經常出現。除松外, 闊葉樹含量略高于針葉樹含量, 因此反映當時的植被應為針闊混交林-草原,氣候溫暖濕潤。

1.4.2 孢粉帶Ⅱ 29.5 m～22.4 m

草本植物花粉含量占絕對優勢, 平均 63.99%,最高達到 73.33%, 以蒿屬(34.09%)和藜科(16.15%)花粉為主, 其次為禾本科(5.26%)、律草屬(2.16%)、五加科(1.73%)和菊科(1.28%), 還出現少量的薔薇科、毛茛科、唐松草屬、唇形科和豆科花粉等; 喬木花粉含量次之, 為30.07%, 主要為松屬(22.62%)、樺/鵝耳櫪屬(3.69%)和櫟屬(2.18%); 灌木花粉和蕨類孢子含量都較低, 分別為2.62%和3.32%。

本層段喬木植物花粉平均含量達到剖面最低值,單個樣品喬木含量更是低至 20.00%, 為所有樣品中最低。草本含量達到剖面峰值, 耐旱灌木麻黃在本帶出現頻繁, 表明氣候比較干燥。從剖面整體來看,本時段是唐山地區晚更新世以來環境最為惡劣的時期, 植被類型為疏林草原, 氣候寒冷干旱。

1.4.3 孢粉帶Ⅲ 22.4 m～4.4 m

本帶為剖面中孢粉最為豐富的一段, 一般在 30粒/克, 最高可達69.54粒/克。組合中草本植物花粉含量較高, 平均含量為 50.40%, 其中禾本科(8.83%)、蒿屬(21.77%)和藜科(10.77%)為主要分子,同時含有少量的律草屬(1.74%)和五加科(1.11%);喬木花粉含量較低, 平均 36.56%, 以松屬(23.86%)和云杉屬(5.56%)花粉為主, 以及少量的樺/鵝耳櫪屬(2.07%)和櫟屬(3.00%); 蕨類植物孢子含量大幅上升至 11.33%, 為本剖面最高的一段, 主要包括鐵線蕨/鱗蓋蕨屬(5.71%)和真蕨綱(2.94%); 灌木花粉含量稀少, 平均不到2.00%, 有少量的鹽膚木屬、白刺屬等。

圖3 唐山十中舊址更新統上部和全新統鉆孔孢粉分類圖譜Fig.3 Detailed Upper Pleistocene and Holocene palynogram of the core at the site of the former 10th Middle School, Tangshan

本層段整體來看, 喬木花粉含量呈緩慢逐漸下降趨勢, 草本含量逐漸上升, 但喬木成分變化較大,喬木植物中闊葉樹含量和針葉樹含量呈現出明顯的規律性變化, 因此又可將本組合帶劃分為三個亞帶。

亞帶Ⅲa 22.4 m～18.8 m

孢粉組合總體特點是喬木含量達40.66%, 喬木植物中榆、樺、櫟等落葉闊葉樹經常出現, 且含量較高, 針葉樹除松外僅見云杉。榆屬含量達到1.21%,櫟屬含量1.69%, 據許清海等(2007)對中國北方幾種主要花粉類型與植被定量關系的研究, 表明榆屬和櫟屬花粉均對植被有一定的指示意義, 而且花粉含量明顯低于植被蓋度, 當花粉含量高于1%時, 基本可斷定周圍存在該植物。草本植物含量下降至 50%以下, 蕨類孢子含量大幅上升, 表明該時段植被類型為針闊混交林-草原, 氣候溫暖濕潤。

亞帶Ⅲb 18.8 m～14.2 m

該亞帶突出特點是喬木、草本等的含量與上段相比變化不大, 但喬木植物的成分發生了較大變化,云杉含量大幅上升, 平均為 10.08%, 最高可達14.36%。榆屬含量降至1%以下。許清海等(2007)的研究表明云杉花粉對植物有較強的指示意義, 花粉百分比與植被蓋度之間的相關系數(R)達到 0.94, 可見此時段唐山地區曾大面積發育過以云杉為主的暗針葉林-草原景觀, 氣候寒冷濕潤。

亞帶Ⅲc 14.2 m～4.4 m

本組合中喬木花粉含量下降至 33.34%, 且幾乎所有喬木種類含量均較上段有所下降。蕨類孢子含量為10.67%, 草本含量上升至54.76%, 表明氣候雖向冷干方向發展, 但未達到干旱的程度。本段為剖面中與孢粉帶Ⅱ最為相似的一段, 喬木花粉含量均降至 30%左右, 草本植物中除蒿和藜外, 禾本科和律草屬都有較高的含量。但與孢粉帶Ⅱ相比, 本組合中草本含量較低, 蕨類孢子含量較高, 云杉含量也遠遠高于孢粉帶Ⅱ(孢粉帶Ⅱ基本未見云杉), 因此推測本時段比孢粉帶Ⅱ代表的時期更冷, 但未達到孢粉帶Ⅱ的干旱程度。植被類型為疏林草原, 氣候寒冷略干。

1.4.4 孢粉帶Ⅳ 4.4 m～2.3 m

孢粉組合中喬木花粉含量占優勢, 平均含量達49.23%, 為本剖面最高, 以松屬(32.19%)和云杉屬(6.97%)花粉為主, 樺/鵝耳櫪屬(3.56%)、櫟屬(3.24%)也占有一定的含量, 還有少量的胡桃屬(Juglans)、栗屬(Castanea)花粉等; 草本花粉含量次之, 平均含量37.73%, 主要包括禾本科(6.36%)、蒿屬(15.08%)、藜科(9.61%)花粉等, 及少量菊科、毛茛科、薔薇科、五加科、茄科和律草屬; 蕨類孢子含量一般在 10%左右, 以鐵線蕨/鱗蓋蕨屬(5.72%)和真蕨綱(2.33%)孢子為主; 灌木植物花粉含量較低, 平均只有2.15%, 主要是鹽膚木屬(1.27%)。

本層段中喬木植物含量基本呈直線上升趨勢,草本植物含量呈直線下降趨勢。喬木植物平均含量首次大于草本植物含量, 草本植物含量降到 50%以下, 表明本層段為本地區晚更新世以來氣候最為溫暖濕潤的時期, 植被類型為針闊混交林。

1.5 古植被與古氣候特征

根據十中舊址鉆孔的孢粉組合特征, 唐山地區的氣候演化自晚更新世以來可以劃分出6個階段(表2), 反映了唐山地區晚更新世以來的氣候演變過程。

2 對比與討論

為進一步認識唐山地區晚更新世以來的古氣候環境演變規律和特點, 作者將本研究結果與鄰區及全球冰芯、深海沉積的研究結果進行了對比(圖 4),進而嘗試探討華北平原晚更新世以來的古氣候特點。

表2 十中舊址鉆孔孢粉組合和氣候類型Table 2 Sporo-pollen assemblages of the core at the former 10th Middle School and climatic features indicated

圖4 華北平原晚更新世以來孢粉組合與氣候變化對比圖Fig.4 A comparison of sporo-pollen assemblages and climatic changes in North China plain since Late Pleistocene

末次間冰期

從本研究的結果來看, 唐山地區進入末次間冰期在130 ka BP左右, 期間整體氣候溫暖濕潤, 但似乎末期比初期更加暖濕, 自下而上有逐漸增溫的趨勢。在本時段內的110～70 ka BP, 河北平原東部發生了晚更新世以來的第一次海侵(張樹山等, 1996),本鉆孔的孢粉圖式上也較好的印證了這一點。關于華北平原末次間冰期氣候的詳細研究并不多見, 從肖景義等(2008; 2010)對邯鄲HZ_S孔的研究結果來看, 邯鄲地區末次間冰期末期水熱條件優于初期,與本研究的結果一致。趙淑君等(2008)對北京平原的研究指出 MIS5階段時北京地區從早期到晚期具有降溫趨勢, 前人對古里雅冰芯(姚檀棟等, 1997)及深海沉積(Emilian, 1955)的研究結果也表明末次間冰期總體上是個逐漸降溫的過程, 與本研究結果不符。這種差異可能是由于測年誤差及研究精度不同造成的, 同時也表明華北地區末次間冰期氣候演化是一個極復雜的過程, 還需要進一步深入研究。

末次冰期

唐山地區末次冰期大致開始于 70 ka BP, 整體上呈現冷干的氣候特征, 其中:

MIS4 MIS4是唐山地區晚新世以來氣候最為干旱的一個時期。在此時段的孢粉組合中, 草本含量達到峰值, 喬木植物中松和樺占了絕對比例, 眾所周知, 松和樺皆為超代表性植物, 其對植被的指示意義并不高, 可見 MIS4時唐山地區的喬木植物是非常稀少的。與同樣為寒冷氣候的MIS2相比, 雖然二者喬木花粉含量相當, 草本植物的成分也差不多, 但MIS2的喬木植物中云杉含量很高, 而且蕨類孢子含量大大高于 MIS4, 因此作者推測唐山地區MIS2干旱程度不及MIS4。在此時段中的70～60 ka BP, 同處于華北平原的寧晉泊地區發育藜-蒿-律草-禾本科等組成的干草原(張文卿, 1999)。北京周口店新洞石筍氧同位素測年和測溫結果也證明在 67 ka BP, 年平均氣溫降低至 7.3℃(陳躍等, 1986)。邯鄲HZ_S孔孢粉分析的結果也表明此時植被類型單調,氣候寒冷干旱(肖景義等, 2008; 2010)。由以上可知MIS4時華北平原不同地區的氣候特點是一致的。與古里雅冰芯及深海氧同位素對比的結果表明, 唐山地區此時段寒冷干旱的氣候特征是對全球冷干氣候背景的響應。

MIS3 該時段為晚更新世以來的又一暖期, 本研究結果表明在40～30 ka BP唐山地區在全球冰期的背景下氣候又轉向暖濕, 且暖濕程度較高, 與 MIS5階段相似。張文卿(1999)對寧晉泊的研究發現,南王莊LN孔18.2～13.0 m段發育有多層古土壤, 且含有亞熱帶植物花粉, 表明該時期曾發育闊葉林或針闊混交林, 作者認為該段可與本鉆孔 22.4～18.8 m段對比, 二者屬同一時期。陳躍等(1986)對北京周口店新洞石筍同位素測溫結果表明在 57 ka BP, 年均溫又上升至 14℃, 比現在的年均溫還高出 2℃。同時, 華北平原東部沿海發生了晚更新世以來的第二次海侵事件, 稱滄州海進, 且為第四紀以來最強的一次(河北省地質礦產局, 1987)。河北省黃驊市關家堡孔(HG1)所含微體化石, 清楚地揭示了華北平原 4萬年以來兩次大的突發性升溫事件, 第一次由冷變暖起始于 40 ka BP, 即滄州海進期, 當時的年平均溫度要比現在高出7℃左右(林景星等, 1998)。不同的是全球深海氧同位素及南極冰芯的記錄表明, MIS3雖具有比MIS2和MIS4溫暖的氣候特點, 但其暖熱程度要顯著低于MIS1和MIS5, 是在冰期背景下的一個次級暖期。綜上所述, 華北平原在MIS3階段表現出與全球不同的氣候特點, 為溫暖濕潤的間冰期氣候, 環境特征與MIS5相似, 局部地區水熱條件甚至優于冰后期。

MIS2 此時期唐山地區為冷濕逐漸轉向冷干的過程, 整體來看, 本階段植被類型中蕨類孢子始終占有一定的含量, 喬木植物中除松和樺外, 其它喬木植物也經常出現, 與MIS4相比, 本時期植被類型更加多樣, 反映濕潤環境的植物常常出現, 因此作者認為唐山地區 MIS2的氣候條件是優于 MIS4的。本鉆孔的18.8 m～14.2 m段為突出的云杉高帶,指示曾發育暗針葉林-草原景觀, 時間大概在 30～20 ka BP, 氣候冷濕。20～11 ka BP, 喬木含量逐漸下降, 氣候轉向冷干。對MIS2華北平原氣候的研究較多: 寧晉泊南王莊 LN孔的孢粉圖譜中, 13.0 m～10.75 m和10.75 m～7.50 m為全新世之前的兩個連續的冷期, 前一冷期寒冷干旱。后一冷期中曾有一段出現過沉水植物眼子菜科(Potamogetonaceae)等花粉, 且缺少旱生植物, 時間在15～11 ka BP, 反映了濕涼的氣候特征, 而后又轉向干涼(張文卿, 1999)。周昆叔等(1978; 1984)曾明確指出晚更新世晚期華北平原曾廣泛發育暗針葉林。郭盛喬等(2005)對寧晉泊地區隆堯南王莊剖面9.0 m～7.8 m段進行了系統的孢粉、碳酸鹽、有機碳、有機氮的采樣及測試, 詳細分析了末次盛冰期華北平原的氣候特點, 指出20～16 ka BP是一個涼濕-冷偏濕-冷干的波動變化過程。在渤海西岸, 許清海等(1993)等對孟村孔和黃驊縣羊二莊孔進行的研究發現該區23～20 ka BP以及15～12 ka BP都曾出現過大量的水生濕生草本植物。遲振卿等(1999)對河北陽原平頂村剖面的研究中也發現晚更新世晚(末)期曾發育有暗針葉林。王艷(2000b)、王燕等(2003)、趙淑君等(2008)、肖景義等(2008, 2010)、姚軼峰等(2007)的研究中未發現本時段濕潤的特點, 可能是由于研究精度的不同產生的?？傊? MIS2華北平原應該是曾廣泛發育暗針葉林景觀的, 但由于不同學者的研究精度及測年方法的不同, 該時段的絕對年齡仍有所爭議, 綜合來看,作者認為應該在20 ka BP左右。

冰后期

目前, 華北平原全新世以來氣候演變規律前人已進行了很細致的研究, 發表的成果較多, 但本鉆孔該段地層沉積厚度較薄, 孢粉樣品稀少, 無法進行詳細分析。整體來看, 孢粉組合反映的是溫暖濕潤的間冰期氣候, 水熱條件為晚更新世以來最佳,且氣候變化趨勢可與冰芯記錄與深海氧同位素曲線作良好對比。

3 結論與存在問題

通過對唐山市復興路十中舊址鉆孔系統的測年及孢粉分析, 總結了唐山市晚更新世以來的植物演替和氣候變化, 將其劃分為 6個階段, 并通過與鄰區及冰芯和深海沉積記錄的對比, 嘗試探討華北平原晚更新世以來不同于全球背景的氣候特點, 主要結論如下:

1、MIS5唐山地區為一逐漸升溫的暖濕期, 符合華北平原其它地區及全球濕熱的氣候背景, 但變化過程不盡相同, 有待更多證據支持。MIS4是唐山地區晚更新世以來最為惡劣的時期, 是對全球冷干氣候背景的響應。MIS3的氣候環境與MIS5相似。MIS2為一由濕冷逐漸轉向干冷的時期, 前期發育暗針葉林-草原景觀。MIS1為晚更新世以來水熱條件最佳的時期, 氣候溫暖濕潤。

2、華北平原MIS3的氣候環境條件要遠遠優于MIS2和 MIS4, 與 MIS5相似, 局部地區甚至超過MIS1。MIS2不是一個持續干冷的過程, 而是一個由濕冷逐漸轉向干冷的過程, 這可能是由于在我國冬季風強盛、全球持續干冷的氣候背景下, 華北平原區夏季風有一個逐漸減弱的過程。

3、由于本研究依托唐山活斷層探測項目, 測年數據多分布于推測的 Qp3底界上下, 上部測年數據較少。同時研究區晚更新世以來曾發生多次大規模地震運動, 地層分布受到斷層活動影響, 一定程度上影響本研究的精度。

致謝: 孢粉分析鑒定由中國地質科學院水文地質環境地質研究所童國榜教授和童松梅女士協助完成,熱釋光測年由中國地震局地殼應力研究所王煥貞教授等完成, 在此一并表示誠摯的謝意。

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Sporopollen Assemblages in Tangshan Area since Late Pleistocene with a Correlation to those in Adjacent Areas

LI Yu-song1), CHEN Jian-qiang1), ZHAO Shuo2), WANG Hai-ying2), LI Xin1)
1) School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083;
2) Tangshan Seismological Bureau, Tangshan, Hebei 063000

Based on a study of 92 samples collected from the 60-meter deep core of an Upper Pleistocene and Holocene deposit at the site of the former 10th Middle School on Fuxing Road of Tangshan City, the authors have established four sporo-pollen complex zones.Plant successions and climate changes in Tangshan area since Late Pleistocene are summarized as follows: (1) Along sporopolen zone I, the vegetation was mainly from mixed coniferous and broad-leaf forest to grassland, and the climate was warm and moist.(2) Along sporopolen zoneⅡ, sparse woods-grassland represented the vegetation at that time, the climate was cold and dry, and this stage was the most terrible period since Late Pleistocene.(3) Along sporopolen zone Ⅲa, it was warm and moist, and the vegetation was from mixed coniferous and broad-leaf forest to grassland.(4) Along sporopolen zone Ⅲb, dark coniferous forest and grassland were developed, and the climate was cold and moist.(5) Along sporopolen zoneⅢc, the vegetation was sparse woods-grassland, and the climate was cold and somewhat dry.(6) Along sporopolen zone Ⅳ, mixed coniferous and broad-leaf forest was developed, the climate was warm and moist, and this stage was a period with the best hydrothermal condition since Late Pleistocene.A comparison is also made with the achievements obtained in adjacent areas, global ice cores and deep sea sediments so as to investigate thecharacteristics of climate change in North China plain since Late Pleistocene.The hydrothermal condition of MIS3 was much better than that of MIS2 and MIS4 and reached an interglacial climate similar to that of MIS5, with local areas even exceeding that of MIS1.The climate of MIS2 varied from cold-moist to cold-dry instead of being always cold and dry.The results obtained in this paper provide an important basis for the study of Quaternary stratigraphic division and correlation as well as climate changes in North China plain.

sporo-pollen assemblages; climate changes; Late Pleistocene; Tangshan area

P532; Q913.84

A

10.3975/cagsb.2011.02.06

本文由河北省城市活斷層探測與地震危險性評價項目(唐山市)(編號: 07-TSZT-05)資助。

2011-01-10; 改回日期: 2011-03-15。責任編輯: 閆立娟。

李玉嵩, 男, 1983年生。在讀博士研究生。第四紀地質學專業。

陳建強, 男, 1957年生。教授, 博士生導師。主要從事地層及古生物學研究。E-mail: chenjq@cugb.edu.cn。