向 軻，劉庚寅，魏方輝，趙 偉，羅 來，譚陳誠

XIANG Ke，LIU Geng-Yin，WEI Fang-Hui，ZHAO Wei，LUO Lai，TAN Chen-Cheng

（湖南省地質(zhì)調(diào)查院，長沙410116）（Hunan Institute of Geological Survey，Changsha 410116，Hunan，China）

洞庭盆地地處長江中游荊江段南側(cè)，湖南省北部，其地貌特征可用“丘崗環(huán)繞、平原為主、河湖發(fā)育”來簡單概括。作為長江中游最大的第四紀(jì)沉積盆地之一，洞庭盆地?fù)碛胸S富的濕地資源，同時(shí)特定的地理位置決定了其對長江洪水的巨大調(diào)蓄作用。前人對洞庭盆地近現(xiàn)代以來的自然地理、生態(tài)環(huán)境特征與演化等進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究[1-4]，為區(qū)內(nèi)防洪減災(zāi)、環(huán)境恢復(fù)等工作的開展提供了重要的科學(xué)依據(jù)。此外，為科學(xué)預(yù)測盆地及湖泊的發(fā)展趨勢，重塑地質(zhì)環(huán)境演化過程，前人對第四紀(jì)以來洞庭盆地的構(gòu)造-沉積特征，多指標(biāo)約束的古氣候變化也進(jìn)行了大量研究[5-12]。

植物的孢子和花粉因其外壁耐腐蝕、產(chǎn)量大、分布廣等特性，能在第四紀(jì)沉積物中大量連續(xù)保存，常被用于恢復(fù)古植被，并作為氣候代用指標(biāo)重建古氣候演變[13-15]。前人對洞庭盆地第四紀(jì)氣候演變的研究主要依據(jù)孢粉分析，形成的認(rèn)識不盡相同（表1）。蔡述明等根據(jù)洞庭盆地沅江、安鄉(xiāng)等地5個(gè)鉆孔的巖相序列和孢粉特征，認(rèn)為洞庭盆地第四紀(jì)的氣候變化可大致劃分為四個(gè)時(shí)期：早更新世早期氣候?yàn)闈駸岵⒂兄饾u向干冷變化趨勢，晚期為溫性氣候；中更新世早期寒溫，晚期逐漸變暖；晚更新世逐漸由溫暖趨向濕熱；晚更新世晚期至全新世由暖性逐漸趨向濕熱[6]。楊達(dá)源等根據(jù)對洞庭湖區(qū)6個(gè)鉆孔巖芯的孢粉組合、粘土礦物組合、粒度結(jié)構(gòu)特征，以及荊江地區(qū)階地沉積的化學(xué)成分分析，提出洞庭盆地第四紀(jì)氣候演化的總體過程為：早更新世早期溫濕，晚期涼濕；中更新世早期偏涼，晚期濕熱；晚更新世早期溫和，晚期冷偏濕；全新世總體為暖濕[7]。柏道遠(yuǎn)等根據(jù)對洞庭盆地中南部漢壽縣兩護(hù)村的第四紀(jì)綜合研究鉆孔ZKC1的孢粉組合、化學(xué)蝕變指數(shù)（CIA）的分析，厘定洞庭盆地氣候演化過程為：上新世末期為暖干；早更新世為涼干→暖濕間涼干→冷干間溫濕→暖較濕；中更新世早期為冷干，中期為暖稍濕，晚期為暖濕；晚更新世早期為寒冷，中期為溫較濕，晚期為寒冷；全新世為暖稍濕→暖稍干[10]。

筆者參與的湖南1∶5萬常德市等四幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目在洞庭盆地西南部的韓公渡羅家鋪村施工了一口第四紀(jì)綜合研究鉆孔（CZ04），并進(jìn)行了系統(tǒng)的孢粉、磁性地層、磁化率、沉積物粒度、地球化學(xué)等樣品的分析測試和研究。本文對CZ04孔的孢粉分帶和組合特征進(jìn)行了分析研究，并據(jù)此探討了洞庭盆地第四紀(jì)植被演替過程、氣候變化過程及特定時(shí)期的古地理環(huán)境特征，以期為區(qū)內(nèi)第四紀(jì)古環(huán)境研究補(bǔ)充新的資料。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

第四紀(jì)洞庭盆地以雪峰隆起為南界，西臨武陵隆起，東抵幕阜山隆起；北與江漢盆地在西段相接，在東段以華容（次級）隆起相隔。洞庭盆地內(nèi)部自北西向南東由澧縣凹陷、臨澧凹陷、太陽山隆起、安鄉(xiāng)凹陷、赤山隆起、沅江凹陷等次級構(gòu)造單元組成[16]。

表1洞庭盆地第四紀(jì)氣候變化Table 1 Climatic change of Dongting Basin in the Quaternary

CZ04孔所在的安鄉(xiāng)凹陷主要受4條傾向凹陷內(nèi)部的邊界正斷裂控制。西面為太陽山基底隆起和中更新世沖積層組成的山地、丘陵和崗地，地勢總體向盆地逐漸過渡；東面（南段）為狹窄的赤山隆起，隆起帶上為古近紀(jì)－白堊紀(jì)紅層及中更新世沉積物組成的丘崗地貌[17]。凹陷總體為湖積－沖積低平原，地表高程一般為28～32 m，呈北西高，南東低的特點(diǎn)。安鄉(xiāng)凹陷及周緣第四紀(jì)地層依照地貌單元差異可被總體劃分為抬升區(qū)和凹陷區(qū)兩種類型[18]（表2）。凹陷內(nèi)部第四紀(jì)沉積厚度一般為100～220 m，總體上北部厚度小、南部厚度大，赤山隆起西側(cè)目平湖一帶沉降最為強(qiáng)烈，厚度達(dá)300 m[17]（圖1）。

2 鉆孔沉積序列

CZ04孔位于安鄉(xiāng)凹陷西南部，為施工于凹陷區(qū)內(nèi)的鉆孔?？字械谒募o(jì)沉積總厚201.63 m，下伏基巖為古近紀(jì)棗市組紫紅色泥質(zhì)粉砂巖。根據(jù)巖性特征及沉積層序，參考以往洞庭湖地區(qū)第四紀(jì)地層劃分方案，將CZ04孔地層自下而上劃分為早更新世華田組（Qp1ht）和汨羅組（Qp1m），中更新世洞庭湖組（Qp2d），中更新世—晚更新世坡頭組（Qp2－3p），全新統(tǒng)（Qh）等5個(gè)地層單位（圖2）。

圖1安鄉(xiāng)凹陷及周邊第四紀(jì)地質(zhì)地貌簡圖（據(jù)文獻(xiàn)[12]略修改）Fig.1 Quaternary geological－geomorphologic sketch of Anxiang Sag and its periphery

表2安鄉(xiāng)凹陷及周緣第四紀(jì)巖石地層單位劃分[18]Table 2 Division of Quaternary lithostratigraphical units in the Anxiang Sag and its periphery

華田組（Qp1ht）根據(jù)沉積層序和巖性特征，華田組可分為兩段。下段厚度為30.75 m。底部為薄的磚紅色粘土質(zhì)粉砂層、灰綠色粉砂質(zhì)粘土層；下部由灰色、灰黃色礫石層、砂質(zhì)礫石層、礫質(zhì)粗砂層、粉砂層、粘土質(zhì)粉砂層等組成；上部為由雜色粉砂質(zhì)粘土層、雜色粘土層組成的兩個(gè)下粗上細(xì)的韻律，顏色有橘黃、灰黃、絳紅、淺灰、淺紫紅等，不同顏色的粘土常相間、交錯(cuò)而成條帶狀、團(tuán)塊狀等構(gòu)造，產(chǎn)孢粉化石。從上述巖性特征看，華田組下段沉積環(huán)境大致經(jīng)歷了河漫灘—河流—半深湖的演變。

上段厚度為21.95 m。以薄層粉砂層的出現(xiàn)與下段分界。下部為雜色粘土質(zhì)粉砂層、粉砂質(zhì)粘土層、雜色粘土層組成的多個(gè)下粗上細(xì)的韻律，粉砂層顏色為灰綠、紫紅、棕紅等，粘土層顏色為棕紅、橘黃、淺灰、青灰、絳紅、灰黃、紫紅、棕黃等；上部為一層顏色相對單一的深灰色粘土層及雜色粘土層，雜色粘土層顏色有紫紅、棕黃、灰綠、灰黃、灰色等。該段地層產(chǎn)孢粉化石。沉積環(huán)境大致經(jīng)歷了前三角洲—半深湖的演變。

汨羅組（Qp1m）據(jù)巖性特征可分為三段。下段厚度為18.99 m。下部為由淺灰、淺灰黃色粗砂層、細(xì)至中砂層、粘土質(zhì)粉砂層、含粉砂粘土層組成的由粗變細(xì)的基本序列；中部為由淺灰綠、淺灰黃色細(xì)砂層、粉砂層、粉砂質(zhì)粘土層組成的兩個(gè)由粗變細(xì)的沉積序列；上部為淺灰綠色含粗砂粘土層、含粉砂粘土層。該段中上部地層產(chǎn)孢粉化石。沉積環(huán)境大致經(jīng)歷了三角洲平原—三角洲前緣—前三角洲的演變。

中段厚度為23.08 m。為由灰色、灰黃色、灰綠色砂質(zhì)礫石層、含礫粗砂層、中至粗砂層、粉至細(xì)砂層、粉砂質(zhì)粘土層等組成的四個(gè)由粗變細(xì)的沉積序列?？傮w形成于辮狀河環(huán)境，單個(gè)序列表現(xiàn)為完整或部分的河道—心灘—泛濫平原沉積環(huán)境的變化。

上段厚度為20.98 m。下部為深灰色、灰色、灰黃色粗砂層、礫質(zhì)粗砂層、含炭中至粗砂層，見碳化木；上部為由灰色、棕黃色粗砂層、含炭粘土質(zhì)中至粗砂層、粉砂質(zhì)粘土層組成的總體由粗到細(xì)的沉積序列。該段地層除底部含礫段外均產(chǎn)孢粉化石。沉積環(huán)境大致經(jīng)歷了河道—心灘—泛濫平原的演變。

洞庭湖組（Qp2d）可分為三段。下段厚度為21.17 m。為由深灰色、灰色、灰黃色砂質(zhì)礫石層、礫質(zhì)粗砂層、粘土質(zhì)粉砂層、粉砂質(zhì)粘土層等組成的兩個(gè)由粗到細(xì)的基本層序。粘土質(zhì)粉砂層、粉砂質(zhì)粘土層產(chǎn)孢粉化石?；緦有蛳虏勘憩F(xiàn)為洪水期的河道滯留沉積，上部表現(xiàn)為片流沉積。沉積環(huán)境總體為沖—洪積扇的扇中。

中段厚度為11.48 m。下部為灰色、深灰色礫質(zhì)粗砂層、粗砂層夾少量粉砂質(zhì)粘土層；上部為深灰、淺灰粉砂質(zhì)粘土層夾含細(xì)礫粘土層，發(fā)育有水下重力流沉積，產(chǎn)孢粉化石。洞庭湖組中段沉積環(huán)境總體為沖—洪積扇的扇中—扇緣。

上段厚度為36.2 m。為灰色、深灰色礫質(zhì)粗砂層、礫石層夾少量粘土、粉砂質(zhì)粘土層，沉積環(huán)境為沖—洪積扇的扇中段。其頂部發(fā)育水平紋層的粉至細(xì)砂層、含粉砂粘土層，反映緩流的河漫灘沉積。

坡頭組（Qp2－3p）厚度為12.13 m。主要為一套棕黃、黃灰色粘土層，含少量鐵錳質(zhì)結(jié)核、鐵錳質(zhì)薄膜，底部為粉至細(xì)砂層，該組產(chǎn)孢粉化石，為漫灘－湖沼環(huán)境沉積。

圖2 CZ04孔綜合柱狀圖Fig.2 Compositive stratigraphic column of the borehole CZ04

全新統(tǒng)（Qh）厚度為4.90 m。主要為一套褐色、棕黃色、深灰色、灰色粘土、粉砂質(zhì)粘土層，含少量鐵錳質(zhì)結(jié)核，產(chǎn)孢粉化石，為低洼湖沼環(huán)境沉積。

3 鉆孔孢粉組合分析

3.1 材料與方法

本次在CZ04鉆孔的取樣深度范圍為0.8～200.2 m。共采集和分析了孢粉樣品169件，其中186.8～200.2 m、137～148.93 m、109.5～129.94 m、58.2～77 m、17.03～53.23 m五段由于沉積物以粗砂—砂礫層為主，未獲得或僅獲零星樣品，其余連續(xù)取樣段取樣間距為0.33～0.94 m，個(gè)別沉積物稍粗段間距約5 m。所取孢粉樣的巖性以粘土、粉砂質(zhì)粘土、粘土質(zhì)粉砂和粉—細(xì)砂為主。孢粉樣處理及鑒定分析在中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)每件樣品取100 g，采用氫氟酸處理法和重液浮選法，后制活動(dòng)玻片觀察、鑒定，依據(jù)現(xiàn)代孢粉屬種類型命名和統(tǒng)計(jì)。

3.2 孢粉主要類型

本次分析的169件樣品單件統(tǒng)計(jì)出的孢粉數(shù)最少10粒，最多762粒。文中的分析與討論主要基于統(tǒng)計(jì)出的孢粉粒數(shù)相對較多的樣品，其中44%的樣品統(tǒng)計(jì)出的孢粉數(shù)大于100粒。按植物自然分類，169件孢粉樣經(jīng)鑒定和統(tǒng)計(jì)共有61科80屬，另有分類位置不明的蕨類孢子三縫孢子（Trilites）和單縫孢子（Monolites）（表3）。其中包括熱帶、亞熱帶分子鐵杉屬、陸均松屬、常綠櫟類、栲屬、楓香樹屬、瘤足蕨科、水龍骨科等，溫帶分子云杉屬、落葉櫟類、樺屬等，指示干旱環(huán)境的車桑子屬、麻黃屬、藜科、蒿屬等，指示中高山環(huán)境的鐵杉屬、漆樹科等。

3.3 孢粉組合特征

使用Tilia 2.6.1軟件對孢粉進(jìn)行含量百分比統(tǒng)計(jì)計(jì)算并繪制孢粉百分比含量圖，根據(jù)孢粉百分含量在鉆孔不同深度的變化及其各科屬組合特征，參考Coniss聚類分析結(jié)果，自下而上劃分出如下13個(gè)孢粉組合帶（圖3）。

孢粉帶I發(fā)育于孔深186.8～170.88 m段，屬華田組下段上部。本帶分析樣品23個(gè)。木本植物花粉的百分含量平均為18.9%，以松屬、落葉櫟類、樺屬為主；中旱生草本花粉的百分含量平均為67.5%，喜干的藜科、蒿屬占絕對優(yōu)勢；濕生草本谷精草屬在此帶也有出現(xiàn)，含量最高為6.4%；蕨類孢子平均僅占1.2%。此帶草本植物花粉含量占比全孔最高，木本植物花粉含量占比全孔最低。

表3 CZ04鉆孔第四紀(jì)孢粉類型Table 3 Quaternary Pollen and spores from the borehole CZ04

孢粉帶II發(fā)育于孔深170.88～148.93 m段，屬華田組上段。本帶分析樣品23個(gè)。木本植物花粉的百分含量平均為29.5%，仍以松櫟為主，出現(xiàn)楓香樹屬等熱帶、亞熱帶樹種；中旱生草本花粉的百分含量平均為55.9%，以禾本科、藜科、蒿科為主；蕨類孢子僅占3.5%。161.4 m和159 m埋深的兩塊樣中木本植物花粉增至60%左右，草本相應(yīng)大幅減少。

孢粉帶III發(fā)育于孔深137～129.94 m段，屬汨羅組下段上部。本帶分析樣品8個(gè)。木本植物花粉的百分含量平均為32.4%，其中喬木仍以松櫟為主，但常綠櫟類占比有所增加，灌木花粉的百分含量平均為13.1%，較前兩帶明顯增加，主要有車桑子屬、薔薇科、麻黃屬等；中旱生草本花粉的百分含量平均為50.5%，同帶II一樣仍以禾本科、藜科、蒿科為主；濕生草本香蒲屬在該帶中部突增至15.3%后又消失；蕨類孢子占比7.3%。

孢粉帶IV發(fā)育于孔深109.5～106.86 m段，屬汨羅組中段頂部。本帶分析樣品5個(gè)。木本植物花粉的百分含量平均為31.8%，下部以松櫟為主，闊葉喬木類型豐富，上部松屬占絕對優(yōu)勢；中旱生草本花粉的百分含量平均為38.1%，下部以藜科為主，上部以禾本科為主；蕨類孢子占比9.4%。

孢粉帶V發(fā)育于孔深106.86～95.2 m段，屬汨羅組上段下部。本帶分析樣品20個(gè)。木本植物花粉的百分含量平均為34.4%，下部以落葉櫟類為主的闊葉樹種占優(yōu)勢，上部以松屬、鐵杉屬為主的針葉樹種占優(yōu)勢；中旱生草本花粉的百分含量平均為40.2%，由下而上總體經(jīng)歷了先增（最高達(dá)81.5%）后減的過程，藜科、蒿屬、禾本科、玄參科、鳶尾科、百合科均較發(fā)育；蕨類孢子占比9.1%。

孢粉帶VI發(fā)育于孔深95.2～86.8 m段，屬汨羅組上段上部。本帶分析樣品12個(gè)。木本植物花粉的百分含量平均為57.8%，較前5帶占比有了明顯增大，針葉喬木以松屬、鐵杉屬為主，且喜熱的羅漢松科整個(gè)鉆孔僅在此帶有出現(xiàn)（不足1%），闊葉樹以楓香樹屬、常綠櫟類、胡桃屬為主；中旱生草本花粉的百分含量平均為15%，蕨類孢子占比24.2%，鳳尾蕨科、水龍骨科等熱帶、亞熱帶蕨類發(fā)育。

孢粉帶VII發(fā)育于孔深86.8～79.5 m段，屬汨羅組頂部－洞庭湖組底部。本帶分析樣品6個(gè)。木本植物花粉的百分含量平均為41.2%，以落葉闊葉樹種落葉櫟、楓香樹屬為主，針葉樹種稍少于闊葉樹種，以松屬為主，底部見溫帶分子云杉屬；中旱生草本花粉的百分含量平均為32.9%，主要為禾本科、十字花科、藜科等；蕨類孢子占比17.6%，主要為分類位置不明的單縫孢子、三縫孢子。

孢粉帶VIII發(fā)育于孔深79.5～77 m段，屬洞庭湖組下段中部。本帶分析樣品7個(gè)。木本植物花粉的百分含量平均為77%，底部以常綠櫟類、楓香樹屬等闊葉喬木為主，往上逐步演替為以松屬、鐵杉屬等針葉喬木為主，針葉喬木最高占比達(dá)75.3%；中旱生草本花粉平均僅占8.9%；蕨類孢子占比12.7%，主要為水龍骨科和分類位置不明的單縫孢子。

孢粉帶IX發(fā)育于孔深58.2～53.23 m段，屬洞庭湖組中段上部。本帶分析樣品12個(gè)。木本植物花粉的百分含量平均為75.4%，下部以水青岡屬、胡桃屬等落葉闊葉喬木為主，同時(shí)還有常綠櫟類、松屬等，往上以松屬、鐵杉屬等針葉喬木為主，含少量云杉屬；中旱生草本花粉平均僅占5.6%；蕨類孢子占比17.2%，主要為水龍骨科和其它單縫孢子。

孢粉帶X發(fā)育于孔深17.03～12.53 m段，屬坡頭組下部。本帶分析樣品11個(gè)。木本植物花粉的百分含量平均為84.8%，其中松屬占絕對優(yōu)勢（占比50.1%～77.9%），此外還有少量常綠櫟類等；中旱生草本花粉平均僅占4.3%；蕨類孢子占比9.2%。

孢粉帶XI發(fā)育于孔深12.53～8.2 m段，屬坡頭組中部。本帶分析樣品13個(gè)。孢粉含量大幅降低。木本植物花粉的百分含量平均為30.3%，以落葉櫟類、樺屬等落葉闊葉喬木為主，松屬、鐵杉屬等針葉喬木含量相對較低；中旱生草本花粉的百分含量平均為46.3%，主要以藜科、蒿屬、百合科為主；蕨類孢子占比13.4%，以分類位置不明的單縫孢子和三縫孢子為主。

孢粉帶XII發(fā)育于孔深8.2～4.9 m段，屬坡頭組上部。本帶分析樣品9個(gè)。較前帶孢粉含量顯著增加。木本植物花粉的百分含量平均為64%，底部僅37.2%，以松櫟為主，常綠櫟類、落葉櫟類等闊葉樹種多于針葉樹種，往上松屬占比迅速增大（57.7%～79.1%）；中旱生草本花粉的百分含量平均為14.9%，主要以蒿屬、十字花科、百合科為主；蕨類孢子占比19.9%，以鳳尾蕨科、分類不明的單縫孢子和其它三縫孢子為主。

孢粉帶XIII發(fā)育于孔深4.9～0 m段，屬全新統(tǒng)。本帶分析樣品13個(gè)。木本植物花粉的百分含量平均為53.6%，松屬在該帶下部占絕對優(yōu)勢，最高占比72.5%，往上減少至幾乎沒有；中旱生草本花粉的百分含量平均為10.9%；蕨類孢子種類豐富，平均占比33.5%，為全孔最高，在該帶上部最高達(dá)70.4%；水生草本幾乎消失，僅埋深1.6 m的樣中香蒲屬含量達(dá)13.4%。

此外，鉆孔底部埋深200.2 m處有一個(gè)樣品，木本植物花粉占比29.9%，以胡桃屬和落葉櫟類等落葉闊葉樹種為主，另有松屬等；中旱生草本花粉占比61.4%，藜科、蒿屬占絕對優(yōu)勢。

帶III與帶IV之間，埋深126.8 m的樣品僅含10粒孢粉，不具統(tǒng)計(jì)意義。埋深120 m的樣品，木本植物花粉占比70.8%，以常綠櫟類和松屬為主，此外還有落葉闊葉樹種楓香樹屬、樺屬、胡桃屬等；中旱生草本花粉占比12.2%，以玄參科為主。

帶VIII與帶IX之間有一埋深64.3 m的樣品，木本植物花粉占比81.4%，以鐵杉屬和松屬為主，此外有胡桃屬、楓香樹屬等落葉闊葉樹種；中旱生草本花粉占比僅4.6%；蕨類孢子占比11.9%，主要為水龍骨科。

帶IX與帶X之間有三個(gè)樣品，埋深分別為30.5 m、30.8 m、31.2 m，埋深較靠近，經(jīng)統(tǒng)計(jì)木本植物花粉的百分含量平均為80.4%，松屬占絕對優(yōu)勢（61%～66.5%），另有少量鐵杉屬，更少量云杉屬等；中旱生草本花粉的百分含量僅3.5%；蕨類孢子平均占比15.1%，主要為水龍骨科和其它分類位置不明的單縫孢子。

4 討論

4.1 古植被類型及古氣候特征

運(yùn)用將今論古的方法，參考現(xiàn)代產(chǎn)生相似類型孢粉的母體植物的生態(tài)條件，孢粉分析常被用于古植被、古氣候的恢復(fù)。已有的研究表明，樹身高大的喬木相比低矮的灌木和草本植物，生長過程需要更多的有效水分[19]；落葉闊葉林常見于溫帶地區(qū)，往赤道方向會(huì)逐漸增添一些常綠樹種，并逐漸過渡為常綠－落葉闊葉混交林，而常綠闊葉林主要見于中亞熱帶及以南地區(qū)[13]；針葉林既有溫性的也有暖性的，具有廣闊的溫度適應(yīng)范圍，其對冷暖的指示意義需綜合考慮具體組成樹種的生境[13]；灌叢能夠適應(yīng)干旱的環(huán)境，但對溫度的適應(yīng)較廣，因此對冷暖指示意義不大[13，20]；草本植物總體出現(xiàn)于變冷變干的氣候條件[21]；蕨類植物一般喜溫暖潮濕，多分布于熱帶、亞熱帶、暖溫帶[20，22]。但并非所有花粉和孢子種類都與氣候條件有關(guān)[23]，如水生植物主要生長于隱域性的沼澤、水邊等特殊環(huán)境下，因此其含量變化與地帶性氣候條件關(guān)系不大[24]。

根據(jù)CZ04鉆孔13個(gè)孢粉帶的組合特征，結(jié)合無孢粉樣品段的CIA等氣候代用指標(biāo)[18]，可將洞庭盆地第四紀(jì)植被演替和氣候變化劃分為10個(gè)階段。

4.1.1 第一階段：草原植被；溫偏干—冷干

對應(yīng)鉆孔深度201.63～170.88 m的華田組下段，含孢粉帶I。鉆孔底部的單個(gè)樣品孢粉組合表現(xiàn)為草原植被類型，草原上有覆蓋率較低的落葉闊葉樹占優(yōu)勢的針闊葉混交林，反映溫偏干的氣候條件。華田組下段下部的無樣品段，CIA等指標(biāo)反映冷干的氣候條件[18]。華田組下段上部的孢粉帶I顯示為草原植被類型，草原上生長有稀疏的以松櫟為主的針闊葉混交林，反映涼偏干的氣候條件；其中濕生草本谷精草屬的出現(xiàn)，指示草原上存在小范圍的沼澤。

4.1.2 第二階段：疏林草原；溫略干夾溫偏濕

對應(yīng)鉆孔深度170.88～148.93 m的華田組上段及孢粉帶II。帶II孢粉組合顯示總體為疏林草原植被類型，原上生長有稀疏的針闊葉混交林。雖仍為草本植物花粉占主要優(yōu)勢，但相較帶I，木本植物相對增多，其中落葉喬木加入了熱帶、亞熱帶分子；草本植物占比相對減少，其中旱生的蒿屬減少、中生的禾本科增多。161.4 m和159 m埋深的兩件樣品中花粉含量變化顯著，暗示氣候有過向濕潤變化的大幅波動(dòng)?？傮w反映氣候條件為溫略干夾溫偏濕，較帶I更為暖濕。

4.1.3 第三階段：疏林草原；冷干—涼偏干

對應(yīng)鉆孔深度148.93～129.94 m的汨羅組下段，含孢粉帶III。汨羅組下段下部粗砂巖段無樣品控制，CIA等指標(biāo)反映冷干的氣候條件[18]。孢粉帶III整體為長有稀疏的針闊葉混交林的疏林草原類型，早期常綠櫟與針葉樹同時(shí)發(fā)育，同期草本主要為禾本科、十字花科，可能反映了早期溫略干的氣候條件；晚期薔薇科、麻黃屬等灌木更為發(fā)育，反映涼偏干的氣候條件；中期濕生草本的出現(xiàn)及消失可能代表著原上濕地短暫的存在。帶III與帶II有著相似的孢粉組合特征，但相比帶II，楓香樹屬等熱帶、亞熱帶分子有所減少，溫度相對更低。

4.1.4 第四階段：落葉常綠闊葉林、針闊葉混交林—

草原、針闊葉混交林；暖濕夾溫略干

對應(yīng)鉆孔深度129.94～86.8 m的汨羅組中段—上段，含孢粉帶IV、V、VI。

汨羅組中段為無樣品段，CIA等指標(biāo)反映暖濕氣候條件[18]。帶III、帶IV間埋深120 m的樣品，其孢粉組合特征表現(xiàn)為含針葉樹的落葉常綠闊葉林，常綠闊葉樹占比達(dá)26.8%，代表溫暖濕潤的氣候條件。

帶IV草本不及之前3個(gè)孢粉帶的絕對優(yōu)勢，其前期為針闊葉混交林—草原植被，闊葉樹中常綠樹種占比大于落葉樹種，后期松屬發(fā)育，闊葉樹種減到幾近沒有，蕨類發(fā)育，植被類型演替為針葉林—草原植被，反映的氣候條件為溫略干—涼略干。

帶V草本平均占比和帶IV相當(dāng)，總體經(jīng)歷了先增后減的過程，植被類型先后經(jīng)歷了針闊葉（落葉闊葉樹種占優(yōu)勢）混生的森林加草原、草原、針闊葉（針葉樹種占優(yōu)勢）混生的森林加草原，整體氣候特征為溫略干。

帶VI孢粉組合顯示為針闊葉混交林植被類型，草本植物花粉占比相較帶IV、帶V有了大幅降低，闊葉樹中以落葉樹種為主，同時(shí)含常綠櫟等常綠樹種，并有少量熱帶分子陸均松屬。反映溫濕的氣候條件。

該階段草本植物較前減少，到了后期木本喬木明顯增多，既有中高山分子鐵杉，也有落葉闊葉楓香樹屬與常綠闊葉常綠櫟類，還出現(xiàn)了對濕度要求較高的陸均松屬，林下喜溫濕的蕨類較為發(fā)育。反映氣候濕度明顯增大，盆地周緣地形高差也有所增大，可能與早更新世晚期洞庭盆地的整體聯(lián)通有關(guān)[25]。

4.1.5 第五階段：針葉落葉闊葉林加林下草原；溫涼偏干

對應(yīng)鉆孔深度86.8～79.5 m的汨羅組頂部－洞庭湖組底部及孢粉帶VII。

帶VII段中部取樣間隔較寬，同時(shí)包括洞庭湖組與汨羅組之間的短暫沉積間斷，但無樣品控制段的上下孢粉組合有同樣的特征。代表的植被類型為針葉落葉闊葉林加林下草原，草本植物占比較帶VI有了明顯增大，針葉林占比明顯減小，常綠闊葉樹減到很少幾乎沒有，反映溫涼偏干的氣候條件。

4.1.6 第六階段：落葉常綠闊葉林、混有落葉闊葉的

針葉林；熱濕→涼濕（熱—冷旋回）

對應(yīng)鉆孔深度79.5～58.2 m的洞庭湖組下段中上部—中段下部，含孢粉帶VIII。

帶VIII孢粉組合顯示的植被類型初期為亞熱帶落葉常綠闊葉林，常綠櫟為主的常綠闊葉林占比最高達(dá)36.7%；繼而針葉喬木占比快速攀升，闊葉樹種衰減，植被類型演替為針闊葉混交林（闊葉樹中落葉樹種占比占優(yōu)勢）—針葉林（針葉樹占比70%以上）。此帶總體經(jīng)歷了熱暖潮濕—溫略濕—涼濕的氣候變化。

帶VIII與帶IX之間有一埋深64.3 m的樣品，顯示植被類型為混有落葉闊葉的針葉林，反映涼濕的氣候條件。

4.1.7 第七階段：含針葉林的常綠落葉闊葉林、含云

杉的針葉林；溫濕偏暖→冷濕（熱—冷旋回）對應(yīng)鉆孔深度58.2～17.03 m的洞庭湖組中段上部—洞庭湖組上段，含孢粉帶IX。

帶IX孢粉組合顯示初期為含針葉林的常綠落葉闊葉林，落葉闊葉樹種最高占比達(dá)39.2%；隨著水青岡屬等落葉闊葉樹、以常綠櫟為主的常綠闊葉樹的迅速減少，松屬大幅增加，植被類型演替為含少量云杉的針葉林。此帶發(fā)育少量蕨類，鐵杉含量占比為全孔最高，早期到晚期均為優(yōu)勢樹種。反映了溫濕偏暖—冷濕的氣候條件。

帶IX與帶X之間3個(gè)樣品代表的植被類型為整體反映冷濕氣候條件的含云杉的針葉林，林下發(fā)育少量蕨類。

4.1.8 第八階段：暖濕

對應(yīng)鉆孔中洞庭湖組頂部—坡頭組底部的沉積缺失段，該段沉積缺失系中更新世末抬升剝蝕所致[17]，參考抬升區(qū)同期沉積馬王堆組網(wǎng)紋粘土形成的古氣候條件，推測該階段氣候特征為暖濕。

4.1.9 第九階段：針葉林、疏林草原、針葉林；涼偏

濕→溫偏干→涼濕

對應(yīng)鉆孔深度17.03～4.9 m的坡頭組及孢粉帶X、XI、XII。

帶X孢粉組合顯示為含少量闊葉樹種的針葉林，整體可能反映涼偏濕的氣候條件。

帶XI孢粉組合顯示為長有稀疏的針闊葉混交林的疏林草原，陸生草本植物占明顯優(yōu)勢，闊葉樹中落葉樹種占比占優(yōu)勢，針葉樹種占比稍低于闊葉樹種，反映溫偏干的氣候條件。孢粉含量降至孢粉帶VI以來最低，可能跟沉積環(huán)境為漫灘—比較封閉的淺水湖泊有關(guān)。

帶XII孢粉組合顯示初期為針闊葉混交林—草原植被類型，闊葉樹中常綠樹種占比大于落葉樹種；隨后為針葉林占絕對優(yōu)勢的針葉林，較初期草本急劇減少，針葉樹迅速增長，蕨類有一定程度的發(fā)育，反映溫略干—涼濕的氣候條件。

4.1.10 第十階段：針葉林、次生植被；涼濕→溫略干

對應(yīng)鉆孔深度4.9～0 m的全新統(tǒng)及孢粉帶XIII。

帶XIII蕨類平均占比為全孔最高。早期延續(xù)帶XII的植被類型，為反映涼濕氣候條件的針葉林；中期植被類型為較稀疏的針葉林，針葉樹種減少，鳳尾蕨科、石松科等蕨類發(fā)育，反映溫略干的氣候條件；至1.6 m及以上孢粉含量急劇減少，針葉喬木更是急劇減少至幾乎沒有，僅發(fā)育蕨類孢子及草本花粉，可能為人為作用下的次生植被類型[26]。僅1.6 m處發(fā)育的水生草本可能代表草原上短期存在濕地。

綜上，根據(jù)CZ04孢粉組合特征并結(jié)合CIA等資料分析，恢復(fù)洞庭盆地第四紀(jì)期間氣候演變過程為：早更新世為冷干→溫干→冷干→暖濕，中更新世為溫涼偏干→熱濕→涼濕→溫濕偏暖→冷濕→暖濕，晚更新世為涼偏濕→溫干→涼濕，全新世總體為涼濕→溫略干。這一結(jié)論與《中國區(qū)域地質(zhì)志·湖南志》劃分的湖南省第四紀(jì)氣候地層指示的氣候演變過程基本吻合[11]（表4）。

4.2 古地理環(huán)境指示意義

CZ04孔孢粉的含量變化及特征指示孢粉的分布特點(diǎn)不同程度反映了洞庭盆地第四紀(jì)的古地理環(huán)境特征及其變遷。

（1）自孢粉組合帶VIII上部開始，陸生木本植物（喬木和灌木）的孢粉含量明顯增加，其中以松屬為主的針葉喬木占比增長顯著。這一特征很可能與盆地的總體擴(kuò)張過程有關(guān)。松屬花粉因產(chǎn)量高、具氣囊、遷移能力極強(qiáng)而具有超代表性。表土花粉分析認(rèn)為，非松林植被中松的含量一般可達(dá)30%，最高值可達(dá)55.5%[27]。因此，當(dāng)?shù)匦螚l件更利于花粉的搬運(yùn)（包括通過水系的搬運(yùn)和通過空氣的散布等）時(shí)，比如山、湖間有間隔作用的丘陵、崗地發(fā)生沉降，湖盆沉積物所含孢粉中的松屬較別的科屬可能表現(xiàn)出更明顯的增長。此外，花粉的氣候響應(yīng)面模型揭示出，松屬花粉在高溫中濕和低溫高濕區(qū)各有一個(gè)豐度高值，分別代表較濕潤、偏暖的環(huán)境和低溫、偏濕的高山環(huán)境[28]。因此，當(dāng)氣候整體濕度明顯增大時(shí)，松屬花粉也可能隨之表現(xiàn)出明顯的增長。同時(shí)，松屬花粉含量占比越大，一般來說其用于校正花粉數(shù)量代表性的R值越小越接近于1（R=植物花粉的百分比/植物在植被中的百分比），即越接近松屬在原地植被中的實(shí)際數(shù)量占比[21]，鉆孔中帶VIII上部及以上松屬花粉的高含量應(yīng)可排除其全為外來花粉的可能性。自早更新世到中更新世早期，安鄉(xiāng)凹陷西面的周家店斷裂伸展活動(dòng)，凹陷持續(xù)沉降，同期其凹陷西緣即太陽山隆起東緣構(gòu)造抬升，處于剝蝕的山地環(huán)境[17]；中更新世中期，斷陷活動(dòng)進(jìn)一步向西擴(kuò)展，凹陷西緣太陽山外圍的剝蝕丘陵、崗地轉(zhuǎn)為沉積環(huán)境，洞庭湖盆地?cái)U(kuò)張達(dá)最盛[11]。盆地的擴(kuò)張使得湖—山更為靠近，更多的山地植物孢粉到達(dá)盆區(qū)沉積，氣候濕度也隨盆地?cái)U(kuò)張明顯增大，松屬花粉在相對高濕度的氣候條件下，靠水載和風(fēng)載，更顯出了數(shù)量的優(yōu)勢。

（2）鐵杉屬的高含量由帶VIII上部延續(xù)至帶IX，同樣與上述古地理環(huán)境演化過程相吻合?，F(xiàn)代鐵杉為亞熱帶中高山分子，一般分布于中山向亞高山帶過渡的森林，處亞高山針葉林與落葉闊葉林之間[29]。鐵杉花粉的氣囊形態(tài)并不利于其花粉通過空氣進(jìn)行散播，一般距鐵杉林500 m之外的地區(qū)鐵杉花粉的數(shù)量就很稀少了[21]。CZ04孔中鐵杉屬的分布特征暗示中更新世早期偏晚時(shí)候—中更新世中期，受盆—山耦合機(jī)制控制，隨著盆地的擴(kuò)張和沉降，鄰近沉積區(qū)存在與其地形差異顯著的山地，鐵杉屬等中高山分子可能被發(fā)自山上的河流攜至盆區(qū)沉積。

（3）帶IX中鐵杉屬顯示出遞減的趨勢，并于帶X或更早（缺乏樣品記錄）降至相對低的水平，可能與中更新世晚期構(gòu)造反轉(zhuǎn)，安鄉(xiāng)凹陷及其西緣整體抬升，凹陷西緣再度成為剝蝕區(qū)有關(guān)。而松屬花粉自帶VIII末期以后一直保持較高的含量可能與松屬分布的海拔范圍更廣及洞庭湖擴(kuò)張后湖陸風(fēng)等湖泊氣候?qū)χ苓叺挠绊懜黠@有關(guān)。

5 結(jié)論

（1）安鄉(xiāng)凹陷CZ04鉆孔第四紀(jì)沉積物可劃分出13個(gè)孢粉組合帶。

（2）CZ04孔孢粉組合特征及其它地質(zhì)資料反映出洞庭盆地第四紀(jì)氣候經(jīng)歷了以下演變過程：早更新世為冷干→溫干→冷干→暖濕，中更新世為溫涼偏干→熱濕→涼濕→溫濕偏暖→冷濕→干熱，晚更新世為涼濕→溫干→涼濕，全新世總體為涼濕→溫略干。

（3）鐵杉屬及松屬自洞庭湖組下段中部開始的總體含量增加，可能與中更新世中期安鄉(xiāng)凹陷西緣沉降及湖盆擴(kuò)張有關(guān)。

室內(nèi)工作和成文過程中得到了柏道遠(yuǎn)教授級高工的大力支持和悉心指導(dǎo)，在此表示誠摯感謝。