浙东晚中新世植物解剖学与有机地球化学综合分析

摘要

新生代是被子植物迅速演化的一个重要时期，也是环境变化和现代气候系统形成、定型的关键时期。浙江东部上中新统下南山组含有丰富的压型植物化石，为分析化石植物的解剖学以及有机地球化学特征提供了条件。目前，古植物解剖学与有机地球化学不但是研究化石植物埋藏学特征，尤其是分子埋藏学的最先进的两个方法，同时又是古环境定量研究中应用最广泛的两个方法。 从下南山组植物群中选取四种优势属种作为本文研究的主要对象：Ilex cornuta、Quercus delavayi、Cunninghamia lanceolata和Liquidambar miosinica。运用埋藏学、植物解剖学、植物生理学和有机地球化学等学科交叉研究的方法对这四种化石进行了分析，获得了浙东化石植物的分子埋藏学数据和古环境信息。 开展下南山组四种植物的热解-气相色谱/质谱(Py-GC/MS)分析，指示了四种化石植物的有机分子保存情况(从好到差)：L. miosinica≥C. lanceolata> I. cornuta>Q。delavayi。Py-GC/MS总离子色谱图(TIC)展示出四种化石及其现生对应植物的脂肪族化合物的变化，并将它们与下南山组沉积物的脂肪族同系物进行比较，表明下南山组四种植物化石脂肪族分子的保存机制属于“内源性的原位聚合”(in situ polymerization)。 利用栎属植物的气孔指数对CO2变化的敏感性，根据化石Q. delavayi的气孔指数值，分别采用气孔比率法和气孔指数法获得的浙东晚中新世的CO2浓度非常接近，分别为321ppmv和338ppmv，该结果与同时代采用其他方法或其他样品获得的结果也接近。 从下南山被子植物群中鉴定出85个叶片形态型，采用叶缘分析法(LMA)获得了浙江东部天台晚中新世的年均温为19.7～22.9℃，将该值代入本文建立的年均温和年较差的回归关系方程，计算出天台晚中新世的年较差为12.9～17.5℃，由这两个参数推测下南山植物群属于亚热带向热带过渡的植被类型。 现生和化石枫香的角质层上都含有表皮毛/毛基，利用不同地区间现生枫香叶片上表皮毛的变化建立毛基密度(个/cm2)与气候参数的关系，根据化石枫香的毛基密度(约10个/cm2)指示了天台晚中新世的气候与现在广州相似。 根据经验公式将化石枫香的稳定碳同位素值换算成晚中新世大气中的稳定碳同位素值δ13Catm，将之与大洋钻探碳酸盐岩中获得的δ13Catm比较，表明化石枫香不适合作为推算晚中新世δ13Catm的材料。采集于美国Clarkia中新统地层中的δ13C也同样指示了化石枫香不能作为推算晚中新世δ13Catm的可靠材料。校正后的化石枫香碳同位素分馏值(△bC)受环境因素的综合影响，可能来自于光照、温度等，但是与大气CO2浓度和水分没有关系或关系很小。利用枫香的△13C恢复出中新世下南山的化石L。miosinica水分利用效率(WUE)约为82μmolCO2/molH2O，Clarkia的化石L。pachyphyllum约为971μmolCO2/molH2O，均比其现生种高，且阳叶的WUE均比阴叶高，表明光照、温度是枫香WUE变化的主要影响因素。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

第一节研究背景及进展

第二节选题依据及意义

第三节本文主要工作量

第四节主要创新点

第二章地质地理概况

第一节研究区地理概况

第二节研究区地质概况

第三章研究材料与方法

第一节研究材料

第二节研究方法

第四章浙东天台化石植物及叶片解剖学参数稳定性研究

第一节下南山植物群特征及地质时代确定

第二节四种化石植物系统描述

第三节植物叶片解剖学特征稳定性研究

第五章有机地球化学和解剖学在植物埋藏学中的应用

第一节传统植物埋藏学研究

第二节解剖学和有机地化在划分阴阳叶中的应用

第三节Py-GC/MS在植物分子埋藏学中的应用

第六章浙东晚中新世古环境定量重建

第一节浙江东部古大气CO2浓度的定量重建

第二节浙江东部古温度的重建

第三节毛基密度(个/cm2)和古气候的关系

第四节稳定碳同位素与古环境重建

第七章结论与不足

参考文献

图版说明

图 版1

图版2

研究生在学期间科研成果

致 谢