巧家盆地第四紀孢粉特征及其古氣候意義

楊坤美, 向 芳, 臺梓含 , 王運生 , 由文智, 喻顯濤

(1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室(成都理工大學)，成都 610059;2.地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家重點實驗室(成都理工大學)，成都 610059)

巧家盆地位于西南橫斷山脈東側(cè)，是第四紀氣候變化的敏感區(qū)域，且該區(qū)發(fā)育了典型的干熱河谷，是研究西南地區(qū)氣候變化的重點區(qū)域。近幾十年來，國內(nèi)外學者對巧家及鄰區(qū)第四紀氣候及干熱河谷的發(fā)育進行過一定程度的探討。前人對巧家盆地或西南地區(qū)第四紀氣候的研究多從湖相沉積物[1]、石筍[2]、孢粉[3-4]等角度出發(fā)，并取得一系列成果。但基于超深厚層取樣困難，對巧家盆地或西南地區(qū)古氣候的研究大都局限于某一特定的地質(zhì)時代，而對該區(qū)第四紀連續(xù)沉積剖面的古氣候研究相對缺乏。在干熱河谷的研究上，則多以高原隆升[5]、季風運動[6]、植被[7]、黃土[8-9]、孢粉[10]、動物化石[10]、階地[11]、元素和礦物[12]等為載體，研究西南地區(qū)干熱河谷形成的地質(zhì)年代，但存在極大的爭議，在時間尺度上跨越了上新世、更新世和全新世。

巧家盆地內(nèi)的第四紀沉積物厚度大、埋藏深，是研究第四紀氣候變化的良好載體。孢粉具有產(chǎn)量高、易于保存、對植被和氣候反應(yīng)直接等特點，通過對孢粉的分析鑒定可重建沉積物沉積時的古植被、古環(huán)境和古氣候[13-17]。Shen H.D.等[18]、張華等[19]、李永飛等[20]、譚金鳳等[21]從表土花粉組合特征來研究花粉與植被的關(guān)系，為西南地區(qū)古植被、古環(huán)境重建提供了基礎(chǔ)資料。本文基于對巧家盆地第四紀鉆孔和典型階地剖面的調(diào)查，開展第四紀孢粉研究，探討第四紀以來的氣候變化和干熱河谷的發(fā)育時間，可為西南地區(qū)古氣候和干熱河谷的研究提供類比。

1 研究區(qū)概況

圖1 研究區(qū)位置Fig.1 Location of the study area

巧家盆地(圖1)位于四川盆地、川西高原、云貴高原交匯地，受區(qū)域性斷裂的影響，盆地東側(cè)為近SN走向的小江斷裂帶北緣，在小江斷裂帶的走滑活動過程中，局部拉張斷陷形成了巧家盆地的雛形，隨后經(jīng)歷了坡洪積、河流沉積、湖泊沉積等過程，堆積了大量松散的第四紀沉積物。盆地西側(cè)為南→北流向的金沙江，河道較為平直，并在寬廣的谷坡上發(fā)育了4級河流階地[22-23]。

巧家盆地在第四紀期間是針葉、常綠闊葉、落葉闊葉混交林植物群過渡的敏感地帶[24]，也是長江上游干熱河谷研究的熱點地區(qū)?，F(xiàn)代巧家盆地內(nèi)氣候類型為亞熱帶季風氣候，年平均氣溫>20 ℃，最熱月均溫為27.4 ℃，最冷月均溫為12.2 ℃，極端最高氣溫42.7 ℃，≥10 ℃的年積溫為7 299 ℃；干濕季節(jié)分明，年降水量為790 mm，干季降水量僅占全年降水量的10%，蒸發(fā)量大，十分干燥[25]。氣候和植被均呈垂直地帶性變化，從河谷地區(qū)開始，隨著海拔高度增加，氣候類型從亞熱帶、溫帶到寒溫帶；植被類型則依次為河谷灌叢草坡、云南松林、濕性常綠闊葉林、華山松林、華山松灌叢草坡、箭竹叢、高山草甸[26]。

2 樣品采集和分析

為研究巧家盆地自形成以來的植被演替及古氣候變化特征，課題組于2019年采集了巧家盆地內(nèi)QK9鉆孔的完整巖心樣品。該鉆孔位于巧家縣城西側(cè)，坐標位置為26°54′52″N、102°55′19″E，海拔高度為835 m，鉆至玄武巖基巖，基巖之上堆積約728.2 m厚的第四紀沉積物(圖2)，臺梓含[27]根據(jù)不同沉積相的沉積物特征將QK9鉆孔沉積剖面劃分為4個沉積相類型、11個沉積層，自下而上分別為：①沖洪積相、②河流相、③沖洪積相、④湖泊相、⑤河流相、⑥沖洪積相、⑦河流相、⑧沖洪積相、⑨湖泊相、⑩沖洪積相、?坡洪積相。此外，在巧家盆地內(nèi)，蓮塘工地附近可見T4階地，坐標位置為26°52′26″N、102°56′51″E，海拔高度為829 m；階地剖面以礫石為主，夾多層灰黃色砂層，在下部紫紅色泥中采樣T4-BF-1；階地向南另一剖面可見下部灰黑、灰綠色黏土，采樣T4-BF-2。

圖2 巧家盆地鉆孔剖面及孢粉、年齡樣品位置Fig.2 Drilling profile and sampling location of sporopollen and dating samples in Qiaojia Basin

本文選取QK9鉆孔及T4階地共11個孢粉樣品，開展孢粉學研究。孢粉樣品巖性以泥、泥質(zhì)粉砂、粉砂為主，具體的采樣位置和樣品巖性如表1、表2所示。樣品由中國地質(zhì)科學院地質(zhì)研究所孢粉分析實驗室完成測試分析和鑒定。孢粉分析采用孢粉標準分析方法(SY/T 5915-2000)[28]進行處理，在實驗室內(nèi)稱取70～90 g粒度(直徑)約0.5 mm的樣品，經(jīng)過HCl酸處理、HF酸處理、煮酸、過篩、離心，最后制成玻片在生物顯微鏡下進行鑒定和統(tǒng)計，使用Olympus光學顯微鏡在40×10倍鏡下對孢粉進行鑒定和統(tǒng)計。在QK9鉆孔的⑧沖洪積相沉積層上部采集碳酸鹽作為測試年齡樣品，QK9-Ca-012(深度241.2 m，圖2)，在中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所鈾系年代學實驗室，采用Neptune Plus型多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(MC-ICP-MS)進行鈾系年齡測定。

表1 QK9鉆孔孢粉樣品信息Table 1 Pollen sample information of QK9 borehole

表2 階地孢粉樣品信息Table 2 Pollen sample information of terraces

3 地層沉積年代

巧家盆地是受拉分作用形成的斷陷盆地，自斷陷盆地形成之后，接受第四系沉積。賀蕊[11]測得巧家最高一級古階地年齡約為1.59 Ma，其形成年代應(yīng)與QK9鉆孔巖心的第一套河流相沉積年代相對應(yīng)，即推斷在1.59 Ma前，巧家盆地第②層河流相已開始沉積。由此可大致確定①沖洪積相沉積層的形成時間為1.59 Ma之前，即巧家盆地在早更新世中期開始形成。這也與張欣[23]的研究中認為大約1.6 Ma之前小江斷裂和則木河斷裂產(chǎn)生了強烈的左旋走滑活動，使得巧家所在地塊迅速下降形成斷陷盆地的結(jié)論相一致。

對⑧沖洪積相沉積層上部QK9-Ca-012碳酸鹽樣品進行鈾系年齡測定，測得年齡為401 ka。鈣質(zhì)膠結(jié)物主要是上部土壤淋濾在本層沉淀的結(jié)果，形成時間一般晚于沉積物實際沉積年齡，所以⑨最大湖泊相沉積層開始形成于中更新世晚期(0.4 Ma B.P.)。臺梓含[27]通過金沙江巧家段重礦物特征對物源進行研究，認為在0.5 Ma之前，云南高原的隆升導致了巧家南流古水系倒轉(zhuǎn)北流，金沙江貫通后，巧家段與三峽段同屬貫通后的長江水系，同一水系沿岸的階地可能具有相近的地質(zhì)年代；且臺梓含等[29]對宜賓地區(qū)長江沿岸T5階地的研究發(fā)現(xiàn)，水系貫通后的宜賓段T5階地與向芳等[30]劃定的三峽段T5階地年齡相近，論證了貫通后同一水系的階地地質(zhì)年代具有相似性。從向芳等[30]對三峽段階地年齡的研究中可知T4階地的年齡為0.3～0.5 Ma，因此認為金沙江貫通后的巧家盆地T4階地的年齡可能為0.3～0.5 Ma，與⑧沖洪積相沉積層近乎同期形成；且金沙江巧家-蒙姑段T1-T3級階地為堆積階地，上覆于湖相沉積之上[31]。因此，巧家-蒙姑段T3階地的形成可大致代表巧家盆地最大湖泊的消亡。蘇懷等[8]通過地貌外推法認為晚更新世早期(0.12 Ma B.P.左右)，巧家T3階地形成；與向芳等[30]通過ESR及前人數(shù)據(jù)綜合所得的三峽段T3階地的形成時間0.09～0.11 Ma B.P.相似，即推斷巧家盆地最大湖泊消亡于0.12 Ma B.P.左右。⑨湖泊相沉積層上部的沖洪積相沉積層、坡洪積相沉積層則形成于0.12 Ma B.P.至今。

從②河流相沉積層底部至⑧沖洪積相沉積層上部QK9-Ca-012，沉積物較厚，河流相、沖洪積相交替發(fā)育，間有湖泊相沉積，缺少文獻資料及年齡測試結(jié)果，為此根據(jù)二者間的年齡差(1.19 Ma)和沉積物深度差(464 m)計算出②層至⑧層大致的沉積速率(0.39 m/ka)。盡管不同沉積相的沉積速率不一致，得出的結(jié)果或有較大的誤差，但在沒有較為準確地質(zhì)年齡的前提下，通過沉積速率計算出的年齡，可為鉆孔不同沉積相的地質(zhì)年代劃分提供參考。本文關(guān)于第四紀年代劃分均沿用曹伯勛[32]的方案，0.73 Ma B.P.為中國早更新世和中更新世的界限，根據(jù)沉積速率計算得出0.73 Ma B.P.的沉積大致位于QK9-050與QK9-061之間。

基于上述討論，可以得出11個孢粉樣品所處的大致年代，即早更新世中期(1.59 Ma以前)有QK9-003；早更新世晚期(1.59～0.73 Ma B.P.)有QK9-014、QK9-017、QK9-037、QK9-050；中更新世早期(0.73～0.4 Ma B.P.)有QK9-061、QK9-064；中更新世晚期(0.4～0.13 Ma B.P.)有T4-BF-1、T4-BF-2、QK9-073；晚更新世(0.13～0.011 Ma B.P.)有QK9-083。

4 孢粉特征

孢粉分析測試共統(tǒng)計陸生植物花粉3 058粒，平均每個孢粉樣品鑒定了278粒，單件樣品孢粉最多489粒，最少8粒；共發(fā)現(xiàn)并鑒定了74個科或?qū)俚牡谒募o植物孢粉，其中植物孢粉種類中包括木本植物花粉、草本植物花粉、蕨類孢子，分別為39、15、20個科或?qū)?，鑒定的典型孢粉如圖3所示。對巧家盆地QK9鉆孔、T4階地的孢粉按其母體植物類型及植物對水分的需求，可劃分為針葉喬木、闊葉喬木、灌木、中旱生草本、濕水生草本、蕨類、藻類植物(表3)。

根據(jù)鏡下孢粉鑒定統(tǒng)計分析結(jié)果，按植物的生態(tài)類型特征歸納整理，篩除檢出量過低且不具特殊氣候分析意義的孢粉種類，選取主要的和具有典型代表性的43個植物孢粉種類[喬木+灌木：松、云杉、冷杉、油杉、鐵杉、杉科、樺、鵝耳櫪、榿木、榆、胡桃、櫟(含落葉櫟類、常綠櫟類)、椴、?？啤ⅫS連木、無患子科、金縷梅料、胡禿子、杜鵑花科；草本：禾本科、藜科、菊科、菊、蒿、唇形科、莎草科；蕨類：中華卷柏、鐵線蕨、鱗蓋蕨、桫欏、鳳尾蕨、金粉蕨、金毛狗、膜蕨科、水龍骨科、水龍骨、單縫孢、石韋、瓦韋、蹄蓋蕨科；藻類：環(huán)紋藻、盤星藻]，并運用孢粉專業(yè)作圖軟件(Tilia)繪制孢粉數(shù)量的比率圖式(圖4)。巧家盆地11個孢粉組合中，除QK9-037、QK9-061、T4-BF-2外，其余8個孢粉組合中木本植物占50.00%～94.83%,平均為74.42 %，有絕對優(yōu)勢，以松、云杉、落葉櫟、椴為主；其次為蕨類植物孢子，占3.45%～34.16%，平均為18.25%，以水龍骨、單縫孢為主。在所有孢粉組合中，草本植物孢粉數(shù)量的比率偏低，除QK9-003和QK9-061分別占35.71%、37.50%，其余組合中草本所占比率≤10.00%。

圖3 巧家盆地第四紀典型孢粉Fig.3 Quaternary typical sporopollen plate in Qiaojia Basin(A)松屬(Pinus); (B)云杉屬(Picea); (C)鐵杉屬(Tsuga); (D)榆屬(Ulmus); (E)櫟屬(Quercus); (F)胡桃屬(Juglans); (G)禾本科(Gramineae); (H)蒿屬(Artemisia); (I)水龍骨屬(Polypodium);(J)水龍骨科(Polypodiaceae); (K)單縫孢屬(Monoletes); (L)鳳尾蕨屬(Pteris)

表3 巧家盆地QK9鉆孔、T4階地第四紀孢粉類型Table 3 Quaternary sporopollen types from QK9 borehole and T4 terrace in Qiaojia Basin

圖5 巧家盆地的孢粉濃度和木本植物、草本植物、蕨類植物孢粉的比率變化圖Fig.5 Sporopollen concentration and ratio variation of woody plants, herbaceous plants and ferns in Qiaojia Basin

5 討 論

5.1 孢粉反映的古植被古氣候特征

孢粉具有產(chǎn)量高、易于保存、對植被和氣候反應(yīng)直接等特點，是揭示古植被、古氣候變化的重要指標之一[13-14]。典型的植被類型往往能指示氣候特征，例如松含量的增多指示溫度升高和降水減少，當松屬占鑒定統(tǒng)計的孢粉數(shù)量的比率>50%時，氣溫-2.5～19.5 ℃，降水372～1 761 mm，是暖干氣候的代表性植物；又由于松具有超代表性，當松屬比率<30%時，不能指示樣地有松林存在[33-34]。云杉、冷杉為耐陰耐寒樹種；落葉櫟喜溫涼、耐干旱；榆耐干冷、不耐濕；樺、落葉櫟類落葉闊葉樹孢粉增加，反映氣候趨向更溫暖；藜科、蒿屬為典型旱生植物；單縫孢、水龍骨、膜蕨科等為喜濕植物等[4,35-38]。

臺梓含[27]通過金沙江沿岸巧家段物源的研究表明，在0.5 Ma B.P.之前為南流古水系；受云南高原隆升的影響，巧家古水系南流受阻，并在古水系支流的溯源侵蝕下被襲奪，水系倒轉(zhuǎn)北流，金沙江貫通。T4階地為金沙江貫通后形成的。因此推測貫通前的孢粉沉積，除松屬類雙氣囊孢粉的比率較低時(<30%)可能是由大氣環(huán)流帶來的外地孢粉，其余孢粉應(yīng)為近源沉積的孢粉，代表著研究區(qū)的植被，對研究區(qū)古氣候的研究具有指示意義；而當金沙江貫通后，河流可帶來遠源沉積的孢粉，不代表研究區(qū)生長有該植物。因此本文在分析T4階地和⑨湖泊相的古氣候時，將剔除遠源河流帶入的孢粉。

孢粉數(shù)量的比率是一個相對指標，對于明顯超代表性和低代表性的花粉，僅根據(jù)孢粉數(shù)量的比率確定植被類型可能是不足為信的。孢粉濃度受孢粉總數(shù)和濃度系數(shù)的共同影響，孢粉濃度圖式所得孢粉數(shù)量相互間是獨立的，彌補了孢粉數(shù)量的比率中各類孢粉相互制約的缺陷，將二者結(jié)合分析推斷古植被與古氣候應(yīng)該更為可靠[39-40]。巧家盆地的孢粉濃度和木本植物、草本植物、蕨類植物孢粉數(shù)量的比率如圖5所示。

巧家盆地11個孢粉樣品中，②河流相沉積層采集相對連續(xù)的孢粉樣，根據(jù)孢粉組合特征和聚合特征，將QK9-014、QK9-017劃分為同一孢粉組合帶；T4-BF-2、T4-BF-1兩個孢粉樣品均采自T4階地，由于樣品巖性和孢粉鑒定結(jié)果均相差較大，故將其劃為同一孢粉組合帶中的兩個小分帶進行敘述。其余孢粉樣品在各個沉積相內(nèi)僅采集了一個孢粉樣品，且有部分沉積相內(nèi)不具備采集孢粉樣品的條件而未采集孢粉樣品，孢粉的沉積背景各異，不同沉積相測得的孢粉組合不宜劃分于同一孢粉帶內(nèi)。綜上，將11個孢粉組合自下而上劃分為9個孢粉組合帶，各孢粉組合帶特征所反映的植被類型及氣候特征分述如下。

孢粉帶Ⅰ：僅有1個孢粉樣品(QK9-003)，松屬-藜科-蒿屬孢粉組合。本帶只鑒定出14粒孢粉，孢粉總濃度僅為1粒/g，非常貧乏。在孢粉組合中，木本植物占多數(shù)(占總數(shù)量的50.00%)，其次為草本植物(35.71%)和蕨類植物(14.29%)。木本植物花粉均為松屬(50.00%)；草本植物花粉主要有藜科(14.29%)、蒿屬(14.29%)、禾本科(7.14%)等；蕨類植物孢子主要有中華卷柏(7.14%)、鱗蓋蕨(7.14%)等。該帶為坡洪積相。王開發(fā)等[14]在研究第四紀孢粉中提出坡積物因堆積速度較快，孢粉含量一般不高，堆積物孢粉以當?shù)劓叻圩V為主。孢粉測試結(jié)果顯示該帶孢粉濃度極低，植被以暖干型松屬為主，可見旱生的藜科、蒿屬，反映QK9-003沉積期間植被稀疏，氣候表現(xiàn)為暖干。

孢粉帶Ⅱ：含2個孢粉樣品(QK9-014、QK9-017)，松屬-單縫孢-水龍骨-膜蕨科孢粉組合。共鑒定出962粒孢粉。孢粉總濃度平均為 1 972粒/g，濃度較高，指示植物生長處于一個較為濕潤的環(huán)境下。在孢粉組合中木本植物(平均85.4%)占優(yōu)勢，其次為蕨類植物(平均12.07%)和草本植物(平均2.49%)。木本植物花粉以暖干型松屬(平均78.95%)為主，可見落葉櫟(平均1.79%)、云杉(平均0.74%)、樺(平均0.74%)等落葉闊葉樹孢粉；蕨類植物孢子主要有單縫孢(平均4.78%)、水龍骨(平均2.59%)、膜蕨科(平均2.50%)等；草本植物花粉主要有禾本科(平均1.14%)、莎草科(平均0.72%)等。單縫孢、水龍骨、膜蕨科等喜濕植物比Ⅰ帶明顯增多，反映了孢粉帶Ⅱ沉積時代氣候環(huán)境為溫暖偏濕。帶內(nèi)QK9-017較之QK9-014，樺、落葉櫟類落葉闊葉樹孢粉增加，反映氣候趨向更溫暖。

孢粉帶Ⅲ：僅有1個孢粉樣品(QK9-037)，單縫孢-松屬-蒿屬-桫欏科-鳳尾蕨屬-鱗蓋蕨-水龍骨科孢粉組合。共鑒定340粒孢粉，孢粉總濃度為37粒/g，相對不豐富。在孢粉組合中蕨類植物(72.35%)占多數(shù)，其次為木本植物(17.65%)和草本植物(10.00%)。木本植物花粉主要有松(13.24%)、落葉櫟(1.18%)、杉科(0.88%)、榿木(0.88%)；草本植物花粉主要有蒿(7.65%)；蕨類植物孢子主要有單縫孢(58.82%)、桫欏(3.82%)、鳳尾蕨(3.53%)、鱗蓋蕨(2.65%)、水龍骨科(2.06%)等。松屬較之Ⅱ帶從76.11%急劇減少到13.24%，指示著溫度的降低。喬木、灌木等中型、大型植物顯著減少，喜生于山坡林下、溪邊、石縫的蕨類植物和旱生草本植物蒿屬花粉明顯增加，且孢粉總濃度偏低，說明研究區(qū)此時環(huán)境較惡劣，不適合大型植物的生長，氣候偏濕潤，即該孢粉譜特征反映了此時氣候冷偏濕潤。

孢粉帶Ⅳ：僅有1個孢粉樣品(QK9-050)，松屬-水龍骨-單縫孢-落葉櫟-云杉-榆孢粉組合。共鑒定出281粒孢粉，孢粉總濃度為15 828粒/g，孢粉非常豐富。在孢粉組合中木本植物(65.48%)占多數(shù)，其次為蕨類植物(34.16%)，草本植物稀少。木本植物花粉主要有松(41.28%)，喜冷、喜溫涼的針葉喬木、落葉喬木，如云杉(4.63%)、落葉櫟(10.32%)、榆(3.20%)、冷杉(1.42%)、鐵杉(1.42%)、胡桃(1.07%)等增多。當落葉櫟達到10% 時，年平均溫度為 2.4～15.8 ℃；但落葉櫟對環(huán)境的適應(yīng)性較強，對生境要求不嚴格，在年降雨量為615～1 836 mm的范圍內(nèi)均能生長[37]。耐干冷、不耐濕型榆較之Ⅰ～Ⅲ帶增多，指示著該帶濕度的降低。單縫孢(12.81%)等喜涼潤的蕨類孢子含量迅速降低，水龍骨(16.7%)仍占一定的比例；罕見草本植物孢粉。該孢粉譜特征反映了此時植被類型為典型的針闊葉混交林，林下生長有喜涼潤的蕨類植物，即該孢粉譜反映了總體氣候環(huán)境為冷偏干。

孢粉帶Ⅴ：只有1個孢粉樣品(QK9-061)，松屬-藜科-單縫孢的孢粉組合。孢粉總量和孢粉濃度均極低，只鑒定出8粒孢粉，孢粉總濃度為2粒/g，非常貧乏，可見當時氣候較為惡劣。在孢粉組合中草本植物(37.50%)和蕨類植物(37.50%)稍占優(yōu)勢，其次為木本植物(25.00%)。木本植物花粉主要為松(25.00%)；草本植物花粉主要有藜科(25.00%)、蒿(12.50%)；蕨類植物孢子有喜濕單縫孢(25.00%)和生長于林下陰處的金毛狗(12.50%)。木本植物花粉以暖干型松屬為主，說明研究區(qū)此時整體環(huán)境偏暖干。

孢粉帶Ⅵ：僅有1個孢粉樣品(QK9-064)，松屬-水龍骨-云杉-單縫孢-禾本科-鐵杉孢粉組合。共鑒定出457粒孢粉，孢粉總濃度為4 505粒/g，孢粉豐富。孢粉組合中以木本植物(63.89%)為主，其次為蕨類植物(28.45%)和草本植物(7.66%)。木本植物花粉主要有松(37.20%)、云杉(12.91%)、鐵杉(3.28%)；蕨類植物孢子主要有水龍骨(18.60%)、單縫孢(6.56%)；草本植物花粉主要有禾本科(5.91%)。較之Ⅲ～Ⅴ帶，蕨類植物相對較少，喜冷針葉喬木、落葉喬木孢粉增多，特別是耐寒喜濕潤樹種云杉(12.91%)相對偏多，為所有孢粉帶中的最高值。廖君[36]根據(jù)瀘沽湖及前人花粉數(shù)據(jù)集的研究認為，當云杉花粉的比率>5%時，當?shù)貙?yīng)的年平均氣溫為-5.0～5.8 ℃，年降雨量為 210～705 mm。徐仁等[41]在中國更新世云杉、冷杉植物群中發(fā)現(xiàn)云杉、冷杉現(xiàn)生長在滇西海拔高度為3 km左右的山上。研究區(qū)該帶云杉孢粉的比率高達 12.91% ，按氣溫隨海拔高度的升高而遞減的規(guī)律可知，云杉繁盛時期，巧家盆地氣候比現(xiàn)在低8 ℃左右，說明當時溫度降低，濕度有所增加，總體環(huán)境表現(xiàn)為冷偏濕。

T4階地為金沙江貫通后形成的，鑒定出來的孢粉含有遠源沉積孢粉，如鐵杉、鵝耳櫪、榆、胡桃、黃杞、栗等鮮見于近源沉積孢粉中，而在貫通后的階地相出現(xiàn)或呈現(xiàn)一定量的富集現(xiàn)象。且李永飛等[20]和肖霞云等[42]分別在金沙江中上游附近麗江老君山、鶴慶古湖孢粉研究中檢測出較為豐富的鐵杉、鵝耳櫪、榆等第四紀孢粉。由此推測T4階地沉積中鐵杉、鵝耳櫪、榆等多為河流攜帶至研究區(qū)沉積的遠源孢粉，不能指示研究區(qū)的氣候，因此在貫通后的孢粉分析中不考慮這幾種孢粉。

孢粉帶Ⅶ1：T4-BF-2，鳳尾蕨-松-單縫孢-水龍骨科孢粉組合。共鑒定出74粒孢粉，孢粉總濃度為6粒/g，孢粉稀少。在孢粉組合中以蕨類植物(68.92%)為主，其次為木本植物(28.38%)、草本植物(2.70%)。蕨類植物孢子主要有鳳尾蕨(27.03%)、單縫孢(21.6%)、水龍骨科(12.16%)、金粉蕨(2.70%)、膜蕨科(2.70%)；木本植物花粉主要有松(24.32%)；草本植物花粉主要有藜科(1.35%)、菊(1.35%)。蕨類植物占總孢粉數(shù)的68.92%，僅次于QK9-037的72.35%，且喜生于密林石縫旁的鳳尾蕨和喜涼潤的水龍骨科也在該孢粉樣品中達到最大值；松屬低于30%，指示溫度降低，同時也表明研究區(qū)此時可能并不生長有松屬植物，該孢粉譜特征說明此時研究區(qū)氣候涼潤。

孢粉帶Ⅶ2：T4-BF-1，共鑒定出58粒孢粉，孢粉總濃度為9粒/g，孢粉稀少。在孢粉組合中木本植物(94.83%)占絕對優(yōu)勢，松的比率高達93.10 %，可見零星的蕨類植物(3.45%)和草本植物(1.72%)。木本植物花粉主要有松(93.10%)、云杉(1.72%)；蕨類植物孢子主要有單縫孢(1.72%)、蹄蓋蕨科(1.72%)；草本植物花粉有蒿(1.72%)。孢粉濃度極低而松含量極高，指示其可能為外來花粉。該孢粉譜特征可能說明，此時研究區(qū)植被覆蓋率很低，氣候冷干。

孢粉帶Ⅷ：僅有1個孢粉樣品(QK9-073)，松屬-水龍骨-單縫孢-水龍骨科-榆-落葉櫟孢粉組合。共鑒定出471粒孢粉，孢粉總濃度為3 377粒/g，孢粉很豐富。本帶為貫通后的湖泊相沉積，如前文所述，本帶將不考慮鐵杉、鵝耳櫪、榆等河流攜帶至研究區(qū)沉積的遠源孢粉。在孢粉組合中以木本植物(73.67%)為主，其次為蕨類植物(23.99%)、草本植物(2.34%)。高大喬木、灌木類花粉占據(jù)主要地位，主要有喜暖干的松屬(44.59%)，落葉櫟(5.10%)、胡桃(3.18%)等喜溫涼類落葉闊葉樹較之孢粉帶Ⅵ再次增多；蕨類植物主要有水龍骨(7.86%)、單縫孢(6.58%)、水龍骨科(5.31%)等喜濕性蕨類植物。反映此時總體環(huán)境可能表現(xiàn)為溫暖偏濕潤。

孢粉帶Ⅸ：僅有1個孢粉樣品(QK9-083)，松屬-云杉-單縫孢-冷杉-水龍骨科孢粉組合。共鑒定出393粒孢粉，孢粉總濃度為173粒/g，孢粉較豐富。在孢粉組合中木本植物(76.59%)占絕對優(yōu)勢，木本花粉依舊以松屬(54.20%)為主，云杉(8.65%)、冷杉(4.33%)等耐寒喜濕針葉喬木增多，且云杉花粉的比率>5%，代表著一次冷事件，氣候相對寒冷。與此同時，該帶存在一定量的蕨類孢子(17.56%)，而草本植物稀少(5.85%)，反映了此時氣候相對濕潤，適合大型植物和喜濕蕨類植物生長，此時的總體氣候環(huán)境應(yīng)為冷偏濕。

巧家盆地的孢粉記錄揭示自盆地形成以來，即早更新世中期以來的氣候變化表現(xiàn)為：早更新世中期(QK9-003)的氣候為暖干；早更新世晚期(QK9-014、QK9-017、QK9-037、QK9-050)的氣候變?yōu)闇嘏珴?冷偏濕-干冷；中更新世早期(QK9-061、QK9-064)的氣候變?yōu)榕?冷偏濕；中更新世晚期(T4-BF-2/T4-BF-1、QK9-073)的氣候變?yōu)闆鰸?冷干-溫暖偏濕；晚更新世(QK9-083)的氣候為冷偏濕。

5.2 巧家盆地干熱河谷的形成時間

西南橫斷山區(qū)金沙江沿岸受焚風、山谷風及人類活動等影響多發(fā)育干熱河谷[5,9,43]。巧家位于金沙江下游，是該區(qū)最具代表性的干熱河谷之一(圖6)。國內(nèi)外學者從不同角度研究了包括巧家盆地在內(nèi)的中國西南地區(qū)干熱河谷形成的地質(zhì)年代，提出的地質(zhì)年代跨越了上新世、更新世和全新世(表4)。干熱河谷主要植被類型為稀樹灌草叢組成的“河谷型”薩瓦納植被，植物種類比較單一，普遍具多毛、多刺、葉小等適應(yīng)干旱環(huán)境的形態(tài)特征，以扭黃茅、香茅、龍須草等禾本科為主，沿河谷呈帶狀分布；禾本科草叢之上散生稀疏的車桑子、余甘子、四川楷木等矮小喬木、灌木；局部峽谷陽坡可見云南松林[43-46]。由于干熱河谷具有的獨特植被組合特征，因此本文從第四紀連續(xù)沉積的孢粉及所代表的古氣候特征去探討該區(qū)干熱河谷的形成時間。

圖6 金沙江干熱河谷分布Fig.6 Distribution of dry-hot valleys in Jinsha River(據(jù)張榮祖[43]資料改繪)

受山地海拔高度的影響，區(qū)域植被會出現(xiàn)垂直分帶現(xiàn)象，針葉樹常分布于海拔較高處，闊葉樹多分布于中低海拔，蕨類植物常生長于林下、石縫旁、小溪旁；而草本植物則常見于低海拔相對干旱且土壤貧瘠之處[9,47]。因此研究區(qū)孢粉組合特征所反映的植被面貌為：山地高海拔分布有暖干或冷干型的松、云杉；中低海拔分布有落葉櫟、胡桃等喜溫涼、半濕性常綠闊葉樹，林下生長有喜溫涼潮濕環(huán)境的水龍骨孢、單縫孢等蕨類植物；低海拔相對干旱且土壤貧瘠之處零星生長有禾本科、藜科和蒿等草本植物，區(qū)域植被垂直分帶明顯。而現(xiàn)代巧家地區(qū)典型的干熱河谷山地植被垂直分帶結(jié)構(gòu)由河谷往上表現(xiàn)為：稀樹灌木草叢-扭曲云南松林-云南松林與半濕性常綠闊葉林-高山櫟林與灌叢[43]。因此，QK9巖心和T4階地所記錄的是以松、水龍骨、單縫孢等喬木、蕨類植物為主的偏濕潤、暖干或冷干的氣候，與典型的干熱河谷以扭黃茅、香茅、龍須草等草本植物為主、罕見蕨類植物的既干又熱的氣候截然不同，表明干熱河谷在研究區(qū)采集的11個孢粉樣品沉積期間尚未出現(xiàn)，而可能是出現(xiàn)在QK9-083之后的全新世期間，這與周麟[10]對元謀地區(qū)植物孢粉及動物化石分析得出的干熱河谷形成時間相近。

表4 中國西南地區(qū)干熱河谷形成時代Table 4 The formation age of dry-hot valley in southwest China

6 結(jié) 論

巧家盆地鉆孔巖心和階地孢粉記錄揭示了早更新世以來至晚更新世期間的古植被古氣候變化。孢粉組合結(jié)果表明，在早更新世中期為松屬-藜科-蒿屬孢粉組合，且孢粉濃度極低，氣候相對暖干；進入早更新世晚期，草本植物花粉比例劇減，孢粉組合中以松屬或蕨類植物為主，氣候變得濕潤，后期喜冷針闊葉樹種明顯增多，氣候轉(zhuǎn)冷，總的氣候變化表現(xiàn)為溫暖偏濕-冷偏濕-干冷；中更新世早期，研究區(qū)從孢粉總數(shù)和孢粉濃度都極低的草原演變到以木本植物為主的針闊葉混交林，氣候變化經(jīng)歷了暖干-冷偏濕的變化過程；中更新世晚期，氣候經(jīng)歷了涼潤/冷干-溫暖偏濕的變化過程，前期階地孢粉呈現(xiàn)出古植被古氣候差異較大，氣溫偏涼，后期落葉闊葉樹增多，草本植物相對中更新世早期減少，蕨類植物占一定比例，氣候變得溫暖且濕潤；自120 ka B.P.晚更新世以來，云杉、冷杉相對繁盛，氣候冷偏濕，代表著一次冷事件。

QK9巖心和階地孢粉所記錄植物群中不具有典型的干熱河谷植被，而是以喜生于偏濕潤或暖干、冷干氣候條件下的松、水龍骨、單縫孢等喬木、蕨類植物，表明直至研究區(qū)采集的年代最新的晚更新世QK9-083坡積物樣品沉積結(jié)束前，尚未出現(xiàn)干熱河谷。