內蒙古輝騰錫勒全新世中晚期環(huán)境變遷的孢粉記錄

趙志麗，王永，遲振卿，關友義，姚培毅

(中國地質科學院 地質研究所，北京 100037)

內蒙古輝騰錫勒全新世中晚期環(huán)境變遷的孢粉記錄

趙志麗，王永，遲振卿，關友義，姚培毅

(中國地質科學院 地質研究所，北京 100037)

通過對內蒙古中部輝騰錫勒湖泊沉積特征及孢粉組合特征的綜合分析，重建了該地區(qū)全新世中晚期以來氣候環(huán)境變化過程。研究結果表明，該地區(qū)5390 a以來氣候總體上由溫濕轉變?yōu)槔涓桑唧w可以分為5個階段:5390～3970 a，以溫暖偏濕氣候為主;3970～3300 a，氣候仍為溫和偏濕;3300～2380 a，A/C比值明顯降低，標志著全新世大暖期結束，涼偏干氣候顯著;2380～1160 a，氣候轉為涼濕，為大暖期結束后一個特殊濕潤時期;1160 a以來氣候向溫涼偏干轉變。

孢粉組合;環(huán)境變遷;全新世;沉積環(huán)境

0 引言

內蒙古中部地區(qū)地處東亞季風尾閭區(qū)，是中國北方干旱區(qū)與半干旱—半濕潤區(qū)的過渡地帶，對氣候變化響應敏感［1］。該區(qū)發(fā)育了許多湖泊，是研究內蒙古中部環(huán)境演化的天然野外實驗室。湖泊花粉是研究區(qū)域氣候和環(huán)境變化理想的代用指標之一［2］，利用該指標反演氣候、環(huán)境變化的研究成果頗多［3～5］。本文對烏蘭察布市察右中旗輝騰錫勒的淺井剖面進行了孢粉分析，獲得了比較豐富的孢粉。利用較高分辨率孢粉記錄重建內蒙古中部輝騰錫勒湖地區(qū)5390 a以來的植被和氣候變化歷史，為認識內蒙古中部地區(qū)全新世中晚期氣候變化和時空分布規(guī)律提供重要的基礎資料。

1 區(qū)域自然環(huán)境概況

輝騰錫勒蒙古語意為“寒冷的高原”，該區(qū)位于內蒙古中部烏蘭察布盟察右中旗和卓資縣交界處。地理坐標為東經112°33'～112°42'，北緯 41°05'～41°12'，是陰山山脈大青山的東部延伸，山體在這里被熔巖臺地所覆蓋，地勢平坦，海拔約2000 m。由于受西伯利亞和蒙古高原冷空氣的影響，年均溫－1.3℃，年降水量385 mm，有“小青藏高原”之稱。由于地勢高而平坦，且降水量大，蒸發(fā)量小，輝騰錫勒玄武巖臺地上發(fā)育了眾多封閉的小型湖泊［6～7］。

2 剖面及研究方法

本文對眾多封閉的小型湖泊中一個已干涸湖泊進行淺井揭露，淺井剖面深度190 cm，巖性可以分為三段:表層 (0～12 cm)為灰黑色富含腐殖質的黏土層，中上部 (12～105 cm)為灰色黏土質粉砂，下部 (105～190 cm)為灰黑色黏土夾灰色粉砂質黏土。對其中50 cm和160 cm處有機質含量高的層位進行AMS14C測年 (由北京大學加速器質譜實驗室測定)，獲得年齡分別為2910±35 a BP和4860±40 a BP(見表1)，按內插和外延推算出各界線的年代，其中剖面底部 (190 cm處)約為5390 a BP。

表1 內蒙古輝騰錫勒剖面AMS14C測年Table 1 Radiocarbon dates of Huitengxile profile，Inner Mongolia

3 孢粉組合分析

對190 cm剖面以2～5 cm間距共采集孢粉樣品44個，所有樣品中均含有很豐富的孢粉，孢粉濃度一般大于80000粒/g，最高可達600000粒/g。平均每樣統(tǒng)計414粒，最多為576粒，表層樣品濃度較低，統(tǒng)計185粒。

3.1 孢粉的組合特征

輝騰錫勒湖淺井剖面共分析出孢粉化石18218粒，分屬于53個科屬。孢粉組合中草本植物花粉含量遠高于喬木植物花粉，其平均含量分別為68.3%及26.8%;灌木植物花粉及蕨類植物孢子很少，平均含量分別為3.3%，0.3%;見少量水生植物花粉 (平均含量1.2%)。喬木植物花粉以松 (Pinus)及落葉櫟 (Quercus)占優(yōu)勢，其次還有樺木(Betula)、胡桃 (Juglans)、榆 (Ulmus)、云杉 (Picea)等。灌木植物花粉主要有榛(Corylus)、麻黃 (Ephedra)、白刺 (Nitraria)等。草本植物花粉豐富，主要有藜科(Chenopodiaceae)、蒿 (Artemisia)、禾本科 (Gramineae)、菊科 (Compositae)、蓼科(Polygonaceae)、毛茛科 (Ranunculaceae)、蚤綴 (Arenaria)及莎草科 (Cyperaceae)等。水生草本植物主要為莎草科 (Cyperaceae)、狐尾藻 (Myriophyllum)、盤星藻 (Pediastrum)及香蒲 (Typha)等成分，蕨類植物孢子主要為卷柏 (Sellaginella)及真蕨綱 (Filicale)等。

依據(jù)花粉含量的波動，整個剖面可分5個孢粉帶:上部 (0～42 cm)以藜科、莎草科、毛茛科含量高為特征;下部 (42～190 cm)以樺木、落葉櫟、榛及麻黃花粉為主。根據(jù)麻黃、禾本科等含量變化可分出若干孢粉帶 (見圖1)。

孢粉帶Ⅰ:5.39～3.97 ka BP，190～110 cm。本階段各樣品的孢粉濃度很高，主要成分以草本為主，可達67.2%，喬木26.3%，灌木4.5%。其中松14.1%，樺5.8%，鵝耳櫪1.9%，落葉櫟3.4%，水生草本1.9%，少量榆、胡桃。榛3.1%，麻黃1.1%，少量桑科。蒿53.4%，藜科5.1%，禾本2.5%，毛茛2.2%，少量菊科、紫箢、唐松草、蓼科等。狐尾藻1.9%，盤星藻3.1%。

孢粉帶Ⅱ:3.97～3.30 ka，110～72 cm。本階段喬木 26.2%，灌木 3.8%，草本68.4%，水生草本1.4%，松13.3%，樺5.8%，鵝耳櫪3.4%，落葉櫟2.9%，少量榆、胡桃。榛2.7%，少量?？啤⒙辄S。蒿51.2%，藜科7.0%，禾本1.8%，毛茛科3.2%，唐松草1.1%，少量菊科、紫箢、蓼科、莎草科等。狐尾藻1.3%，盤星藻很少。

圖1 輝騰錫勒剖面孢粉組合特征Fig.1 Percentage diagram of Sporopollen in Huitengxile lake

孢粉帶Ⅲ:3.30～2.38 ka，72～42 cm。孢粉濃度及孢粉數(shù)均有所升高，但主要是旱生草本濃度的增加。特別是藜和禾本科含量增加，而蒿含量減少，毛茛科含量也有一定的增加。喬木22.4%，灌木1.8%，草本75.1%，水生草本0.5%，松12.4%，樺5.4%，鵝耳櫪2.6%，落葉櫟1.3%，少量榆、胡桃。榛1.3%，少量麻黃、白刺。蒿49.8%，藜科13.0%，禾本2.4%，毛茛科3.9%，唐松草1.0%，莎草科2.7%，少量唇形科、菊科、紫箢、蓼科、大戟科等。僅見少量狐尾藻、真蕨綱。

孢粉帶Ⅳ:2.38～1.16 ka，42～19 cm。本階段孢粉濃度略有下降，孢粉總數(shù)顯著降低，主要是草本濃度的降低，蒿的含量仍有下降趨勢，藜科也降低。松有明顯的升高，樺、榆、胡桃也相對增加。喬木39.4%，灌木1.3%，草本58.5%，水生草本0.3%，松31.7%，樺5.9%，鵝耳櫪0.5%，落葉櫟0.3%，少量榆、胡桃、榛，少量麻黃。蒿36.9%，藜科14.2%，禾本0.8%，毛茛科1.6%，唐松草0.3%，少量唇形科、菊科、紫箢、蓼科、蚤綴、莎草科等。見少量狐尾藻。

孢粉帶Ⅴ:1.16 ka以來，19～0 cm。該階段木本急劇降低，喬木19.9%，灌木2.7%，草本顯著升高至76.2%。松15.6%，樺3.1%，鵝耳櫪0.6%，落葉櫟0.2%。蒿40.8%，藜科21.7%，禾本0.7%，毛茛科1.5%，唐松草0.3%，蓼科3.4%，蚤綴1.9%、唇形科1.5%，少量百合科、菊科、莎草科等。

3.2 氣候與湖面水位變化

由于輝騰錫勒湖位于玄武巖臺地上，屬于封閉湖泊，因此該地區(qū)降水量滲透到地下的量很少，湖泊水位的變化可以直接反映區(qū)域內的降水與蒸發(fā)量。該湖淺井剖面5個孢粉組合帶揭示了輝騰錫勒地區(qū)氣候變化的5個主要時期。

5390～3970 a BP:該帶孢粉總數(shù)較高，孢粉種屬也比較多，A/C比值平均為10.5，水生藻類盤星藻的含量高達3.1%，說明此期氣候相對濕潤。沉積物巖性為灰色、深灰色粉砂質黏土，指示了淺湖相特征。

3970～3300 a BP:本階段統(tǒng)計的各樣品的孢粉總數(shù)仍然較高，孢粉濃度比前帶稍有降低，巖性特征與第一階段相同，仍然指示淺湖相特征。A/C比值有所降低，平均仍為7.3。喜暖濕且屬低代表性的鵝耳櫪［8］在本階段含量達到整個剖面峰值 (3.4%)，說明此期氣候雖稍有變化，湖面有所下降，形成比第一階段更淺的湖泊，但仍屬于相對暖濕的氣候環(huán)境。

3300～2380 a BP:A/C比值明顯減小，但平均仍可達到3.8，屬低代表性的莎草科在干旱地區(qū)多出現(xiàn)在河灘地及湖盆周圍的沼澤草甸［9］，本階段莎草科含量高達2.7%，說明湖泊變淺，指示該階段氣候明顯開始變干。喬木花粉含量稍微降低，闊葉喬木 (樺、鵝耳櫪、落葉櫟)的含量維持著上一階段的水平，說明氣候較上一階段變涼。

2380～1160 a BP:本階段松的含量明顯增加，闊葉喬木 (樺、榆、胡桃)的含量也相對增加，沉積物巖性較均一，為灰色黏土質粉砂，沉積物顆粒較細，為典型的湖相沉積，表明湖泊維持較高湖面。A/C比值為2.6，說明該地區(qū)在2380 a(42 cm)前后環(huán)境有較大的變化，湖泊短期擴張，氣候較涼。此階段氣候比前階段有明顯改善，環(huán)境濕潤，植被為茂盛的典型草原。

1160 a BP以來:孢粉濃度和喬木含量明顯降低，草本含量明顯增加，雖然A/C比值平均可達2.4，但耐旱的白刺及麻黃均達到整個剖面的最高，表明氣候相對惡化，向溫涼偏干轉變。

4 小結與討論

從整個剖面草本植物種屬的變化來看，從5390 a BP至今，蒿屬和中生草本植物含量總體呈下降趨勢，而藜科、麻黃等旱生草本植物含量總體呈上升趨勢，反映了干燥程度的變化規(guī)律總體為早期溫濕，晚期冷干。

5390～3300 a BP總體上為一溫暖濕潤時期，恰好對應著全新世大暖期的中晚階段。同樣是在輝騰錫勒玄武巖臺地上的調角海子在4650～3800 a BP許多孢粉類型達到第二峰值，成為僅次于全新世氣候最適宜鼎盛期的植被繁盛期［10-11］;黃旗海在6800～3000 a BP這一時期介形類化石豐度急劇下降，并伴隨著介殼δ18O的下降，反映了湖區(qū)降水量和有效濕度的明顯升高［12］;岱海在6.7～3.5 ka BP期間各種指標均指示了流域植被豐富、湖泊生產力繁盛的環(huán)境狀況，應是岱海地區(qū)全新世氣候的適宜期［13］。

3300～2380 a BP在中國許多地方表現(xiàn)為冷干氣候［14］，該湖區(qū)的孢粉分析結果也顯示此階段氣候相對于上一階段轉為涼干。內蒙古輝騰錫勒地區(qū)孢粉比值A/C的明顯降低發(fā)生在3300 a BP前后，以后再也未恢復到3300 a BP以前的水平，標志著該區(qū)全新世大暖期的結束。調角海子剖面第三期小型埋藏古冰楔就形成于3300～3100 a BP［15］;楊志榮對調角海子全新世低溫波動進行研究后發(fā)現(xiàn):3100～2400 a BP為全新世一個較強的氣候冷干波動時期［11］;非洲大陸地區(qū)湖泊水位的階段性變化特點也表明距今3000～4000 a前多數(shù)湖泊為中水位或低水位，而目前的湖泊主要為低水位［16］;在青藏高原北部，A/C值在3.0～4.3 ka BP之后開始降低，可能反映了全新世大暖期在高原北部的同時期結束，環(huán)境向干旱轉

變［17］。

在整體趨向干旱化的進程中，2380～1160 a BP為一相對濕潤期。據(jù)史培軍［18］研究，鄂爾多斯地區(qū)2500～1500 a BP發(fā)育了一期古土壤層，證明此時期確實存在濕潤氣候;蒙古國中部Ugii Nuur湖高分辨率的孢粉記錄也指示2340～1600 a BP氣候較涼濕［19］;蒙古國中北部Telmen湖的階地、硅藻、紋泥、孢粉等資料表明2710～1260 a BP有效濕度增加［20］;與輝騰錫勒湖相鄰的岱海在1700～1350 a BP氣溫有所回升，降水也有所增加，森林植被得到一定恢復［21］。

1160 a BP以后氣候向著溫涼偏干轉變。好魯庫1200 a BP以來，燒失量和有機碳的低值也表明此時期為干旱或冷干的環(huán)境［22］;內蒙古察素齊在1350～0 a BP時期植被為典型草原景觀，氣候溫和半干旱［23-24］。

總的來說，輝騰錫勒湖孢粉分析得出的環(huán)境變遷在大的時間尺度上與區(qū)域其他湖泊的記錄大體一致，即中全新世為暖濕時期，晚全新世為涼干或冷干時期，而大時間尺度中包含的個別冷波動事件可能是受小環(huán)境具體氣候因素的影響比較大。

致謝:孢粉鑒定由童國榜老師完成，在此表示衷心的感謝。

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ENVIROMENTAL CHANGES RECORDED BY POLLEN SINCE MID TO LATE HOLOCENE IN HUITENGXILE LAKE，LNNER MONGOLIA

ZHAO Zhi-li，WANG Yong，CHI Zhen-qing，GUAN You-yi，YAO Pei-yi
(Institute of Geology，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100037，China)

Sedimentary features and sporopollen assemblages from Huitengxile Lake located in central Inner Mongolia Autonomous Region were used to reconstruct the processes of climatic and environmental changes during mid to late Holocene.The results showed that the climate on the whole shifted from warm and humid to cold and arid over the last 5390 a，and that could be divided into 5 stages in detail:① from 5390 a to 3970 a，the climate was warm and humid;② from 3970 a to 3300 a，the climate was moderate and humid;③ from 3300 a to 2380 a，the obvious drop of A/C ratio indicated the end of Megathermal，the climate was cool and arid;④ from 2380 a to 1160 a，the climate varied to cool and humid，which was a special humid period after Megathermal.⑤Since 1160 a，it has been mild cool and arid.

sporopollen assemblage;environmental changes;Holocene;sedimentary environment

Q913.84

A

1006-6616(2011)01-0103-08

2010-12-07

國家自然科學基金項目 (40302027，40572100)，地質所基本科研業(yè)務項目 (J0718)和中國地質調查局國土資源大調查項目 (1212010610703，1212010911027)資助。

趙志麗 (1984-)，女，在讀碩士研究生，從事古環(huán)境方向的研究。E－mail:zzllcj@163.com。