晚新生代,特别是7-8 Ma以来陆地生态环境演替过程、规律、机制,是地球系统科学的前沿课题之一。迄今由于很少跨越晚第三纪/第四纪长尺度、高分辨率、生态环境意义明确的环境记录,对晚第三纪以来,特别是早更新世陆地生态环境的演变过程、规律,亚洲季风系统的演化、重大生态环境事件影响因素等问题尚无明确的认识。中国黄土是开展陆生生物生态演替及环境变化研究的理想载体。本项目拟以蜗牛化石为主要研究手段,在前期建立的7-2.6Ma和1.2Ma以来黄土蜗牛化石组合系列的基础上,继续对西峰剖面L33-L15地层开展较高分辨率的生物地层研究,整合建立黄土高原7Ma以来完整的蜗牛化石组合演化序列,研究生态种类的演化特征、组合特点、周期转型;揭示冬、夏季风在不同阶段的演变过程、趋势、幅度、及可能的影响因素,为研究晚第三纪以来东亚地区气候生态环境研究中一些关键的科学问题提供我国中纬度陆相记录的生物学证据和新认识。
Mollusk fossil;Loess Plateau;Early Pleistonce;Paleoenvironment;
晚新生代以来陆地生态环境演替过程、规律、机制的研究是地球系统科学的前沿课题之一。中国黄土沉积是开展晚新生代以来气候环境变化研究的理想地质记录。本研究以蜗牛化石为主要研究手段,在前期建立的7-2.6Ma和1.2Ma以来蜗牛化石组合系列的基础上,继续开展西峰黄土剖面L33-L15地层较高分辨率的陆生蜗牛化石研究。完成S24-S15(~1.75-1.30 Ma)地层的研究,结合前期的工作成果,建立黄土高原1.75Ma来完整的蜗牛化石组合演化序列,揭示出1.75Ma来黄土高原气候演变的特点。蜗牛化石组合的研究显示1.75-1.30Ma气候环境变化具有总体比较平缓的特征,指示了冬、夏季风两者都较弱;在L15沉积期蜗牛化石数量发生急剧的降低,揭示东亚冬、夏季风强度发生明显的改变,预示着黄土高原中更新世气候转型应发生在~1.2Ma前后,持续至~0.6Ma。蜗牛化石的研究结果同样揭示出~1.75-1.30 Ma时期黄土高原的气候变化具有高频率、低幅度的特点,~1.3-0.6 Ma气候变化幅度逐渐增强,~0.6Ma之后表现为低频率、高幅度的特征。在~1.2Ma,0.9Ma和0.6Ma黄土高原的气候环境发生显著的转变,分析认为与北极冰盖的扩展和青藏高原的隆升导致的全球气候变冷有关。本项目还在系统分析西峰~175Ma以来的蜗牛化石序列的基础上,探讨了1)黄土高原~1.2Ma和~0.9Ma气候转型时期的气候环境状况,根据蜗牛化石组合丰度和种类丰富度的变化,对L15和L9黄土沉积时期的气候环境状况作了比较, 得出二者沉积时环境存在着大的差异,L15地层形成于极端寒冷的气候条件下,应该是荒漠草原环境的产物;而L9地层形成时黄土高原的气候环境比较温和,应该是草原环境,夏季风能够持续影响到黄土高原中部;2)探讨了1.3-1.0Ma(S15-S9)地层中8层丰富蜗牛卵化石的出现及所反映的气候环境事件,研究表明在暖的间冰期或弱间冰期向冷的冰期过渡时期,在蜗牛生长孵化阶段易发生极端天气变化,如频繁的干旱,霜冻等,影响蜗牛群落的发生和发展。大量的蜗牛卵化石在1.3-1.0Ma的出现,表明这一时期气候系统在转型过程中易发生不稳定的大气环流变化,导致极端气候事件频繁地出现。