中、晚全新世气候、沉积环境变化在桂林岩溶湿地沉积物中的记录

摘要

19世纪末以来，全球增温的趋势愈加显著，1880～2012年100多年间，全球平均表面温度明显增高，线性增加幅度趋势为0.85℃。随着全球气候变暖，日和季节尺度上，大部分陆地区域极端暖事件将增多，极端冷事件将减少，人类社会所面临的生存环境压力将日益加大。
　　岩溶区在我国分布较广，西南七省一市（云南、贵州、广西、四川、湖北、广东、湖南和重庆）分布的裸露岩溶面积约为62万km2。岩溶地区成土速率低，生态系统脆弱，对气候变化的响应尤为敏感。如2010年春季，云南、贵州大部，广西西部、四川南部及重庆均存在中度到重度气象干旱，对人民的生活造成了极为严重的影响。因此，重建岩溶区过去的气候及环境变化，对于认识当今气候及预测未来气候变化有重要意义。
　　桂林岩溶区为亚热带季风性湿润气候，同时受到东亚季风和西南季风的影响，对气候变化反应敏感，是中低纬岩溶区古气候、古环境变化研究的理想地区。但本区末次盛冰期以来的古环境重建工作研究的对象主要是石笋，全新统湖沼沉积物所记录的全新世植被、气候和环境变化的工作并不多见，缺乏能与石笋记录相比较的地质资料。因此本文选取桂林西南村和八仙岩两个岩溶湿地沉积物为研究对象，拟弥补这方面工作的不足。
　　在精确AMS14C测年的基础上，对采自广西桂林八仙岩和西南村两个岩溶湿地沉积物剖面进行了孢子、花粉、淡水藻类、有机碳同位素、有机碳、有机氮、粒度等多指标综合分析，获得了桂林岩溶区8000年以来的植被、气候及沉积环境变化记录，在此基础上探讨了桂林岩溶区中、晚全新世植被的演替规律，气候与沉积环境演化特征，人类活动对自然环境的影响。
　　对八仙岩剖面孢粉、地球化学指标的分析得到如下认识:ca.8435～4405 calyrBP，该区植被为亚热带常绿阔叶、落叶阔叶林，气候温暖湿润;其中ca.6285～4405calyr BP，林中热带、亚热带成分有所增多，TOC、TN值较上带有所上升，δ13C值有所偏负，该阶段应是研究区全新世大暖期的鼎盛期。ca.4405 calyr BP至今，植被演替为亚热带常绿阔叶、落叶阔叶林针叶混交林，气候较前一阶段相对干、凉。其中ca.4405～3590 calyr BP，常绿阔叶、落叶阔叶林大范围收缩，洼地发育泥炭沼泽，气候冷湿;ca.3590～580 calyr BP，亚热带常绿阔叶、落叶阔叶林针叶混交林有所恢复，气温有所回升;ca.580 calyr BP至今，常绿阔叶、落叶阔叶林进一步收缩。
　　八仙岩剖面所在位置ca.8435～4405 calyr BP，气候温暖湿润，但莎草科花粉与淡水藻类含量较低，洼地处于沼泽环境，ca.4405～3590calyr BP，气候冷湿，湿生植物莎草科花粉含量显著，指示水域面积有所扩张，泥炭发育，ca.3590～580 calyr BP，气候总体偏干、凉，莎草科花粉含量有所下降，指示水域面积的收缩，ca.580～0 calyr BP，莎草科花粉含量继续下降，沼泽趋于干涸。
　　对西南村剖面孢粉、地球化学指标的分析得到如下认识:ca.5390～1990 calyrBP西南村周围低山丘陵上生长着以常绿栎为主的常绿、落叶阔叶林，较高海拔处分布有少量以松为主的针叶林，气候温暖湿润。ca.1990～380 calyr BP，植被演替为亚热带常绿阔叶落叶阔叶针叶混交林，气温较前一阶段有所降低，期间存在冷暖干湿变化。ca.1990～1540 calyr BP和ca.1360～750 calyr BP两个阶段，常绿阔叶、落叶阔叶林有所恢复，气候较为温暖湿润;ca.1540～1360 calyr BP和ca.750～380 calyr BP两个阶段，针叶树松的增多，常绿栎类花粉含量的下降，说明常绿阔叶、落叶阔叶林分布范围缩小，气候较为凉、干。
　　西南村剖面所在位置在ca.5390～580 calyr BP整体上处于水动力较弱的沼泽环境。 ca.5390～3160 calyr BP，气候温暖湿润，淡水藻类含量较高，沼泽水域面积较宽，水动力较强;ca.3160～1990 calyrBP，洼地周围植被繁茂，植物残体在洼地堆积，发育了泥炭;ca.1990～1540 calyrBP和ca.1360～750 calyr BP两个阶段，气候相对温暖湿润，降水量较大，草本植物莎草科花粉与环纹藻均有较高含量，洼地水域扩张;ca.1540～1360 calyr BP和ca.750～380 calyr BP两个阶段气候较干凉，降水量减小，莎草科花粉与环纹藻含量均下降，洼地水域有所收缩。
　　八仙岩和西南村剖面孢粉、地球化学指标所反映的植被与气候变化信息是一致的:在约ca.4405 calyr BP之前，西南村与八仙岩剖面所在地区均有较多的常绿阔叶、落叶阔叶林分布，气候温暖湿润;约ca.4405～3590calyr BP，两地常绿阔叶、落叶阔叶林均迅速退缩，δ13C值均显著偏正，反映气温快速下降;这一时期，八仙岩剖面中出现较多的莎草科花粉，西南村剖面沉积物粒径有所升高，表明这是一个冷湿的气候阶段。该阶段是桂林地区重要的气候过渡期。约ca.3590～580calyrBP，八仙岩附近的低山丘陵上常绿阔叶、落叶阔叶林有所恢复，西南村剖面所在地区在ca.3160～1990 calyr BP分布有较多的常绿阔叶、落叶阔叶林，表明这一时期气温有所回升，但气候总体上向凉、干方向发展。ca.580calyr BP之后，两地常绿阔叶、落叶阔叶林进一步收缩，δ13C值迅速偏正，气候持续偏向凉、干。
　　约ca.750～580calyr BP，西南村剖面所在地区与八仙岩剖面所在地区先后出现了较多的禾本科花粉，指示人类活动对区域自然环境的影响不断深入。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 全新世气候变化研究进展

1．2．2 孢粉及地球化学指标研究进展

1．2．3 桂林地区前人的研究

1．3 科学问题的提出

1．4 研究内容与技术路线

1．4．1 主要研究内容

1．4．2 技术路线

第2章 实验材料与方法

2．1 研究区概况

2．1．1 会仙湿地(BXY1)

2．1．2 西南村(XN)

2．2 材料与方法

2．2．1 样品采集

2．2．2 测年

2．2．3 孢粉分析

2．2．4 有机碳同位素及有机碳、氮分析

2．2．5 粒度分析

第3章 八仙岩剖面研究结果

3．1 八仙岩剖面(BXY1)年代框架的建立

3．2 八仙岩剖面(BXY1)地球化学指标记录

3．2．1 地球化学指标分析结果

3．2．2 BXY1剖面地球化学指标记录的气候与环境变化

3．3 八仙岩剖面(BXY1)孢粉、藻类记录

3．3．1 孢粉、藻类分析结果

3．3．2 BXY1剖面孢粉、藻类记录的植被、气候及沉积环境变化

3．4 BXY1剖面环境变化与人类活动的关系

3．5 本章小结

第4章 西南村剖面研究结果

4．1 西南村剖面(XN)年代框架与岩性描述

4．2 西南村剖面(XN)地球化学指标记录

4．2．1 XN剖面地球化学指标分析结果

4．2．2 XN剖面地球化学指标记录的气候及环境变化

4．3 西南村剖面(XN)孢粉、藻类记录

4．3．1 XN剖面孢粉、淡水藻类分析结果

4．3．2 XN剖面孢粉、藻类记录的植被、气候及沉积环境变化

4．4 本章小结

第5章 对比分析与主要结论

5．1 西南村剖面(XN)与八仙岩剖面(BXY1)孢粉、地球化学指标的对比

5．1．1 XN剖面与BXY1剖面孢粉数据对比

5．1．2 XN剖面与BXY1剖面δ13C值的对比

5．2 桂林岩溶区8000年以来的植被及气候变化

第6章 讨论与展望

6．1 讨论

6．1．1 桂林地区的全新世大暖期

6．1．2 人类活动与石漠化

6．1．3 岩溶湿地沉积物δ13C值的指示意义

6．2 创新点

6．3 不足

6．4 展望

参考文献

致谢

简历