洞庭盆地安乡凹陷CZ04孔第四纪孢粉记录及其古环境意义

时间：2024-05-22

向轲，刘庚寅，魏方辉，赵伟，罗来，谭陈诚

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

（湖南省地质调查院，长沙410116）（Hunan Institute of Geological Survey，Changsha 410116，Hunan，China）

洞庭盆地地处长江中游荆江段南侧，湖南省北部，其地貌特征可用“丘岗环绕、平原为主、河湖发育”来简单概括。作为长江中游最大的第四纪沉积盆地之一，洞庭盆地拥有丰富的湿地资源，同时特定的地理位置决定了其对长江洪水的巨大调蓄作用。前人对洞庭盆地近现代以来的自然地理、生态环境特征与演化等进行了较系统的研究[1-4]，为区内防洪减灾、环境恢复等工作的开展提供了重要的科学依据。此外，为科学预测盆地及湖泊的发展趋势，重塑地质环境演化过程，前人对第四纪以来洞庭盆地的构造-沉积特征，多指标约束的古气候变化也进行了大量研究[5-12]。

植物的孢子和花粉因其外壁耐腐蚀、产量大、分布广等特性，能在第四纪沉积物中大量连续保存，常被用于恢复古植被，并作为气候代用指标重建古气候演变[13-15]。前人对洞庭盆地第四纪气候演变的研究主要依据孢粉分析，形成的认识不尽相同（表1）。蔡述明等根据洞庭盆地沅江、安乡等地5个钻孔的岩相序列和孢粉特征，认为洞庭盆地第四纪的气候变化可大致划分为四个时期：早更新世早期气候为湿热并有逐渐向干冷变化趋势，晚期为温性气候；中更新世早期寒温，晚期逐渐变暖；晚更新世逐渐由温暖趋向湿热；晚更新世晚期至全新世由暖性逐渐趋向湿热[6]。杨达源等根据对洞庭湖区6个钻孔岩芯的孢粉组合、粘土矿物组合、粒度结构特征，以及荆江地区阶地沉积的化学成分分析，提出洞庭盆地第四纪气候演化的总体过程为：早更新世早期温湿，晚期凉湿；中更新世早期偏凉，晚期湿热；晚更新世早期温和，晚期冷偏湿；全新世总体为暖湿[7]。柏道远等根据对洞庭盆地中南部汉寿县两护村的第四纪综合研究钻孔ZKC1的孢粉组合、化学蚀变指数（CIA）的分析，厘定洞庭盆地气候演化过程为：上新世末期为暖干；早更新世为凉干→暖湿间凉干→冷干间温湿→暖较湿；中更新世早期为冷干，中期为暖稍湿，晚期为暖湿；晚更新世早期为寒冷，中期为温较湿，晚期为寒冷；全新世为暖稍湿→暖稍干[10]。

笔者参与的湖南1∶5万常德市等四幅区域地质调查项目在洞庭盆地西南部的韩公渡罗家铺村施工了一口第四纪综合研究钻孔（CZ04），并进行了系统的孢粉、磁性地层、磁化率、沉积物粒度、地球化学等样品的分析测试和研究。本文对CZ04孔的孢粉分带和组合特征进行了分析研究，并据此探讨了洞庭盆地第四纪植被演替过程、气候变化过程及特定时期的古地理环境特征，以期为区内第四纪古环境研究补充新的资料。

1 区域地质背景

第四纪洞庭盆地以雪峰隆起为南界，西临武陵隆起，东抵幕阜山隆起；北与江汉盆地在西段相接，在东段以华容（次级）隆起相隔。洞庭盆地内部自北西向南东由澧县凹陷、临澧凹陷、太阳山隆起、安乡凹陷、赤山隆起、沅江凹陷等次级构造单元组成[16]。

表1洞庭盆地第四纪气候变化Table 1 Climatic change of Dongting Basin in the Quaternary

CZ04孔所在的安乡凹陷主要受4条倾向凹陷内部的边界正断裂控制。西面为太阳山基底隆起和中更新世冲积层组成的山地、丘陵和岗地，地势总体向盆地逐渐过渡；东面（南段）为狭窄的赤山隆起，隆起带上为古近纪－白垩纪红层及中更新世沉积物组成的丘岗地貌[17]。凹陷总体为湖积－冲积低平原，地表高程一般为28～32 m，呈北西高，南东低的特点。安乡凹陷及周缘第四纪地层依照地貌单元差异可被总体划分为抬升区和凹陷区两种类型[18]（表2）。凹陷内部第四纪沉积厚度一般为100～220 m，总体上北部厚度小、南部厚度大，赤山隆起西侧目平湖一带沉降最为强烈，厚度达300 m[17]（图1）。

2 钻孔沉积序列

CZ04孔位于安乡凹陷西南部，为施工于凹陷区内的钻孔。孔中第四纪沉积总厚201.63 m，下伏基岩为古近纪枣市组紫红色泥质粉砂岩。根据岩性特征及沉积层序，参考以往洞庭湖地区第四纪地层划分方案，将CZ04孔地层自下而上划分为早更新世华田组（Qp1ht）和汨罗组（Qp1m），中更新世洞庭湖组（Qp2d），中更新世—晚更新世坡头组（Qp2－3p），全新统（Qh）等5个地层单位（图2）。

图1安乡凹陷及周边第四纪地质地貌简图（据文献[12]略修改）Fig.1 Quaternary geological－geomorphologic sketch of Anxiang Sag and its periphery

表2安乡凹陷及周缘第四纪岩石地层单位划分[18]Table 2 Division of Quaternary lithostratigraphical units in the Anxiang Sag and its periphery

华田组（Qp1ht）根据沉积层序和岩性特征，华田组可分为两段。下段厚度为30.75 m。底部为薄的砖红色粘土质粉砂层、灰绿色粉砂质粘土层；下部由灰色、灰黄色砾石层、砂质砾石层、砾质粗砂层、粉砂层、粘土质粉砂层等组成；上部为由杂色粉砂质粘土层、杂色粘土层组成的两个下粗上细的韵律，颜色有橘黄、灰黄、绛红、浅灰、浅紫红等，不同颜色的粘土常相间、交错而成条带状、团块状等构造，产孢粉化石。从上述岩性特征看，华田组下段沉积环境大致经历了河漫滩—河流—半深湖的演变。

上段厚度为21.95 m。以薄层粉砂层的出现与下段分界。下部为杂色粘土质粉砂层、粉砂质粘土层、杂色粘土层组成的多个下粗上细的韵律，粉砂层颜色为灰绿、紫红、棕红等，粘土层颜色为棕红、橘黄、浅灰、青灰、绛红、灰黄、紫红、棕黄等；上部为一层颜色相对单一的深灰色粘土层及杂色粘土层，杂色粘土层颜色有紫红、棕黄、灰绿、灰黄、灰色等。该段地层产孢粉化石。沉积环境大致经历了前三角洲—半深湖的演变。

汨罗组（Qp1m）据岩性特征可分为三段。下段厚度为18.99 m。下部为由浅灰、浅灰黄色粗砂层、细至中砂层、粘土质粉砂层、含粉砂粘土层组成的由粗变细的基本序列；中部为由浅灰绿、浅灰黄色细砂层、粉砂层、粉砂质粘土层组成的两个由粗变细的沉积序列；上部为浅灰绿色含粗砂粘土层、含粉砂粘土层。该段中上部地层产孢粉化石。沉积环境大致经历了三角洲平原—三角洲前缘—前三角洲的演变。

中段厚度为23.08 m。为由灰色、灰黄色、灰绿色砂质砾石层、含砾粗砂层、中至粗砂层、粉至细砂层、粉砂质粘土层等组成的四个由粗变细的沉积序列。总体形成于辫状河环境，单个序列表现为完整或部分的河道—心滩—泛滥平原沉积环境的变化。

上段厚度为20.98 m。下部为深灰色、灰色、灰黄色粗砂层、砾质粗砂层、含炭中至粗砂层，见碳化木；上部为由灰色、棕黄色粗砂层、含炭粘土质中至粗砂层、粉砂质粘土层组成的总体由粗到细的沉积序列。该段地层除底部含砾段外均产孢粉化石。沉积环境大致经历了河道—心滩—泛滥平原的演变。

洞庭湖组（Qp2d）可分为三段。下段厚度为21.17 m。为由深灰色、灰色、灰黄色砂质砾石层、砾质粗砂层、粘土质粉砂层、粉砂质粘土层等组成的两个由粗到细的基本层序。粘土质粉砂层、粉砂质粘土层产孢粉化石。基本层序下部表现为洪水期的河道滞留沉积，上部表现为片流沉积。沉积环境总体为冲—洪积扇的扇中。

中段厚度为11.48 m。下部为灰色、深灰色砾质粗砂层、粗砂层夹少量粉砂质粘土层；上部为深灰、浅灰粉砂质粘土层夹含细砾粘土层，发育有水下重力流沉积，产孢粉化石。洞庭湖组中段沉积环境总体为冲—洪积扇的扇中—扇缘。

上段厚度为36.2 m。为灰色、深灰色砾质粗砂层、砾石层夹少量粘土、粉砂质粘土层，沉积环境为冲—洪积扇的扇中段。其顶部发育水平纹层的粉至细砂层、含粉砂粘土层，反映缓流的河漫滩沉积。

坡头组（Qp2－3p）厚度为12.13 m。主要为一套棕黄、黄灰色粘土层，含少量铁锰质结核、铁锰质薄膜，底部为粉至细砂层，该组产孢粉化石，为漫滩－湖沼环境沉积。

图2 CZ04孔综合柱状图Fig.2 Compositive stratigraphic column of the borehole CZ04

全新统（Qh）厚度为4.90 m。主要为一套褐色、棕黄色、深灰色、灰色粘土、粉砂质粘土层，含少量铁锰质结核，产孢粉化石，为低洼湖沼环境沉积。

3 钻孔孢粉组合分析

3.1 材料与方法

本次在CZ04钻孔的取样深度范围为0.8～200.2 m。共采集和分析了孢粉样品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五段由于沉积物以粗砂—砂砾层为主，未获得或仅获零星样品，其余连续取样段取样间距为0.33～0.94 m，个别沉积物稍粗段间距约5 m。所取孢粉样的岩性以粘土、粉砂质粘土、粘土质粉砂和粉—细砂为主。孢粉样处理及鉴定分析在中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室完成。

实验室内每件样品取100 g，采用氢氟酸处理法和重液浮选法，后制活动玻片观察、鉴定，依据现代孢粉属种类型命名和统计。

3.2 孢粉主要类型

本次分析的169件样品单件统计出的孢粉数最少10粒，最多762粒。文中的分析与讨论主要基于统计出的孢粉粒数相对较多的样品，其中44%的样品统计出的孢粉数大于100粒。按植物自然分类，169件孢粉样经鉴定和统计共有61科80属，另有分类位置不明的蕨类孢子三缝孢子（Trilites）和单缝孢子（Monolites）（表3）。其中包括热带、亚热带分子铁杉属、陆均松属、常绿栎类、栲属、枫香树属、瘤足蕨科、水龙骨科等，温带分子云杉属、落叶栎类、桦属等，指示干旱环境的车桑子属、麻黄属、藜科、蒿属等，指示中高山环境的铁杉属、漆树科等。

3.3 孢粉组合特征

使用Tilia 2.6.1软件对孢粉进行含量百分比统计计算并绘制孢粉百分比含量图，根据孢粉百分含量在钻孔不同深度的变化及其各科属组合特征，参考Coniss聚类分析结果，自下而上划分出如下13个孢粉组合带（图3）。

孢粉带I发育于孔深186.8～170.88 m段，属华田组下段上部。本带分析样品23个。木本植物花粉的百分含量平均为18.9%，以松属、落叶栎类、桦属为主；中旱生草本花粉的百分含量平均为67.5%，喜干的藜科、蒿属占绝对优势；湿生草本谷精草属在此带也有出现，含量最高为6.4%；蕨类孢子平均仅占1.2%。此带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钻孔第四纪孢粉类型Table 3 Quaternary Pollen and spores from the borehole CZ04

孢粉带II发育于孔深170.88～148.93 m段，属华田组上段。本带分析样品23个。木本植物花粉的百分含量平均为29.5%，仍以松栎为主，出现枫香树属等热带、亚热带树种；中旱生草本花粉的百分含量平均为55.9%，以禾本科、藜科、蒿科为主；蕨类孢子仅占3.5%。161.4 m和159 m埋深的两块样中木本植物花粉增至60%左右，草本相应大幅减少。

孢粉带III发育于孔深137～129.94 m段，属汨罗组下段上部。本带分析样品8个。木本植物花粉的百分含量平均为32.4%，其中乔木仍以松栎为主，但常绿栎类占比有所增加，灌木花粉的百分含量平均为13.1%，较前两带明显增加，主要有车桑子属、蔷薇科、麻黄属等；中旱生草本花粉的百分含量平均为50.5%，同带II一样仍以禾本科、藜科、蒿科为主；湿生草本香蒲属在该带中部突增至15.3%后又消失；蕨类孢子占比7.3%。

孢粉带IV发育于孔深109.5～106.86 m段，属汨罗组中段顶部。本带分析样品5个。木本植物花粉的百分含量平均为31.8%，下部以松栎为主，阔叶乔木类型丰富，上部松属占绝对优势；中旱生草本花粉的百分含量平均为38.1%，下部以藜科为主，上部以禾本科为主；蕨类孢子占比9.4%。

孢粉带V发育于孔深106.86～95.2 m段，属汨罗组上段下部。本带分析样品20个。木本植物花粉的百分含量平均为34.4%，下部以落叶栎类为主的阔叶树种占优势，上部以松属、铁杉属为主的针叶树种占优势；中旱生草本花粉的百分含量平均为40.2%，由下而上总体经历了先增（最高达81.5%）后减的过程，藜科、蒿属、禾本科、玄参科、鸢尾科、百合科均较发育；蕨类孢子占比9.1%。

孢粉带VI发育于孔深95.2～86.8 m段，属汨罗组上段上部。本带分析样品12个。木本植物花粉的百分含量平均为57.8%，较前5带占比有了明显增大，针叶乔木以松属、铁杉属为主，且喜热的罗汉松科整个钻孔仅在此带有出现（不足1%），阔叶树以枫香树属、常绿栎类、胡桃属为主；中旱生草本花粉的百分含量平均为15%，蕨类孢子占比24.2%，凤尾蕨科、水龙骨科等热带、亚热带蕨类发育。

孢粉带VII发育于孔深86.8～79.5 m段，属汨罗组顶部－洞庭湖组底部。本带分析样品6个。木本植物花粉的百分含量平均为41.2%，以落叶阔叶树种落叶栎、枫香树属为主，针叶树种稍少于阔叶树种，以松属为主，底部见温带分子云杉属；中旱生草本花粉的百分含量平均为32.9%，主要为禾本科、十字花科、藜科等；蕨类孢子占比17.6%，主要为分类位置不明的单缝孢子、三缝孢子。

孢粉带VIII发育于孔深79.5～77 m段，属洞庭湖组下段中部。本带分析样品7个。木本植物花粉的百分含量平均为77%，底部以常绿栎类、枫香树属等阔叶乔木为主，往上逐步演替为以松属、铁杉属等针叶乔木为主，针叶乔木最高占比达75.3%；中旱生草本花粉平均仅占8.9%；蕨类孢子占比12.7%，主要为水龙骨科和分类位置不明的单缝孢子。

孢粉带IX发育于孔深58.2～53.23 m段，属洞庭湖组中段上部。本带分析样品12个。木本植物花粉的百分含量平均为75.4%，下部以水青冈属、胡桃属等落叶阔叶乔木为主，同时还有常绿栎类、松属等，往上以松属、铁杉属等针叶乔木为主，含少量云杉属；中旱生草本花粉平均仅占5.6%；蕨类孢子占比17.2%，主要为水龙骨科和其它单缝孢子。

孢粉带X发育于孔深17.03～12.53 m段，属坡头组下部。本带分析样品11个。木本植物花粉的百分含量平均为84.8%，其中松属占绝对优势（占比50.1%～77.9%），此外还有少量常绿栎类等；中旱生草本花粉平均仅占4.3%；蕨类孢子占比9.2%。

孢粉带XI发育于孔深12.53～8.2 m段，属坡头组中部。本带分析样品13个。孢粉含量大幅降低。木本植物花粉的百分含量平均为30.3%，以落叶栎类、桦属等落叶阔叶乔木为主，松属、铁杉属等针叶乔木含量相对较低；中旱生草本花粉的百分含量平均为46.3%，主要以藜科、蒿属、百合科为主；蕨类孢子占比13.4%，以分类位置不明的单缝孢子和三缝孢子为主。

孢粉带XII发育于孔深8.2～4.9 m段，属坡头组上部。本带分析样品9个。较前带孢粉含量显著增加。木本植物花粉的百分含量平均为64%，底部仅37.2%，以松栎为主，常绿栎类、落叶栎类等阔叶树种多于针叶树种，往上松属占比迅速增大（57.7%～79.1%）；中旱生草本花粉的百分含量平均为14.9%，主要以蒿属、十字花科、百合科为主；蕨类孢子占比19.9%，以凤尾蕨科、分类不明的单缝孢子和其它三缝孢子为主。

孢粉带XIII发育于孔深4.9～0 m段，属全新统。本带分析样品13个。木本植物花粉的百分含量平均为53.6%，松属在该带下部占绝对优势，最高占比72.5%，往上减少至几乎没有；中旱生草本花粉的百分含量平均为10.9%；蕨类孢子种类丰富，平均占比33.5%，为全孔最高，在该带上部最高达70.4%；水生草本几乎消失，仅埋深1.6 m的样中香蒲属含量达13.4%。

此外，钻孔底部埋深200.2 m处有一个样品，木本植物花粉占比29.9%，以胡桃属和落叶栎类等落叶阔叶树种为主，另有松属等；中旱生草本花粉占比61.4%，藜科、蒿属占绝对优势。

带III与带IV之间，埋深126.8 m的样品仅含10粒孢粉，不具统计意义。埋深120 m的样品，木本植物花粉占比70.8%，以常绿栎类和松属为主，此外还有落叶阔叶树种枫香树属、桦属、胡桃属等；中旱生草本花粉占比12.2%，以玄参科为主。

带VIII与带IX之间有一埋深64.3 m的样品，木本植物花粉占比81.4%，以铁杉属和松属为主，此外有胡桃属、枫香树属等落叶阔叶树种；中旱生草本花粉占比仅4.6%；蕨类孢子占比11.9%，主要为水龙骨科。

带IX与带X之间有三个样品，埋深分别为30.5 m、30.8 m、31.2 m，埋深较靠近，经统计木本植物花粉的百分含量平均为80.4%，松属占绝对优势（61%～66.5%），另有少量铁杉属，更少量云杉属等；中旱生草本花粉的百分含量仅3.5%；蕨类孢子平均占比15.1%，主要为水龙骨科和其它分类位置不明的单缝孢子。

4 讨论

4.1 古植被类型及古气候特征

运用将今论古的方法，参考现代产生相似类型孢粉的母体植物的生态条件，孢粉分析常被用于古植被、古气候的恢复。已有的研究表明，树身高大的乔木相比低矮的灌木和草本植物，生长过程需要更多的有效水分[19]；落叶阔叶林常见于温带地区，往赤道方向会逐渐增添一些常绿树种，并逐渐过渡为常绿－落叶阔叶混交林，而常绿阔叶林主要见于中亚热带及以南地区[13]；针叶林既有温性的也有暖性的，具有广阔的温度适应范围，其对冷暖的指示意义需综合考虑具体组成树种的生境[13]；灌丛能够适应干旱的环境，但对温度的适应较广，因此对冷暖指示意义不大[13，20]；草本植物总体出现于变冷变干的气候条件[21]；蕨类植物一般喜温暖潮湿，多分布于热带、亚热带、暖温带[20，22]。但并非所有花粉和孢子种类都与气候条件有关[23]，如水生植物主要生长于隐域性的沼泽、水边等特殊环境下，因此其含量变化与地带性气候条件关系不大[24]。

根据CZ04钻孔13个孢粉带的组合特征，结合无孢粉样品段的CIA等气候代用指标[18]，可将洞庭盆地第四纪植被演替和气候变化划分为10个阶段。

4.1.1 第一阶段：草原植被；温偏干—冷干

对应钻孔深度201.63～170.88 m的华田组下段，含孢粉带I。钻孔底部的单个样品孢粉组合表现为草原植被类型，草原上有覆盖率较低的落叶阔叶树占优势的针阔叶混交林，反映温偏干的气候条件。华田组下段下部的无样品段，CIA等指标反映冷干的气候条件[18]。华田组下段上部的孢粉带I显示为草原植被类型，草原上生长有稀疏的以松栎为主的针阔叶混交林，反映凉偏干的气候条件；其中湿生草本谷精草属的出现，指示草原上存在小范围的沼泽。

4.1.2 第二阶段：疏林草原；温略干夹温偏湿

对应钻孔深度170.88～148.93 m的华田组上段及孢粉带II。带II孢粉组合显示总体为疏林草原植被类型，原上生长有稀疏的针阔叶混交林。虽仍为草本植物花粉占主要优势，但相较带I，木本植物相对增多，其中落叶乔木加入了热带、亚热带分子；草本植物占比相对减少，其中旱生的蒿属减少、中生的禾本科增多。161.4 m和159 m埋深的两件样品中花粉含量变化显著，暗示气候有过向湿润变化的大幅波动。总体反映气候条件为温略干夹温偏湿，较带I更为暖湿。

4.1.3 第三阶段：疏林草原；冷干—凉偏干

对应钻孔深度148.93～129.94 m的汨罗组下段，含孢粉带III。汨罗组下段下部粗砂岩段无样品控制，CIA等指标反映冷干的气候条件[18]。孢粉带III整体为长有稀疏的针阔叶混交林的疏林草原类型，早期常绿栎与针叶树同时发育，同期草本主要为禾本科、十字花科，可能反映了早期温略干的气候条件；晚期蔷薇科、麻黄属等灌木更为发育，反映凉偏干的气候条件；中期湿生草本的出现及消失可能代表着原上湿地短暂的存在。带III与带II有着相似的孢粉组合特征，但相比带II，枫香树属等热带、亚热带分子有所减少，温度相对更低。

4.1.4 第四阶段：落叶常绿阔叶林、针阔叶混交林—

草原、针阔叶混交林；暖湿夹温略干

对应钻孔深度129.94～86.8 m的汨罗组中段—上段，含孢粉带IV、V、VI。

汨罗组中段为无样品段，CIA等指标反映暖湿气候条件[18]。带III、带IV间埋深120 m的样品，其孢粉组合特征表现为含针叶树的落叶常绿阔叶林，常绿阔叶树占比达26.8%，代表温暖湿润的气候条件。

带IV草本不及之前3个孢粉带的绝对优势，其前期为针阔叶混交林—草原植被，阔叶树中常绿树种占比大于落叶树种，后期松属发育，阔叶树种减到几近没有，蕨类发育，植被类型演替为针叶林—草原植被，反映的气候条件为温略干—凉略干。

带V草本平均占比和带IV相当，总体经历了先增后减的过程，植被类型先后经历了针阔叶（落叶阔叶树种占优势）混生的森林加草原、草原、针阔叶（针叶树种占优势）混生的森林加草原，整体气候特征为温略干。

带VI孢粉组合显示为针阔叶混交林植被类型，草本植物花粉占比相较带IV、带V有了大幅降低，阔叶树中以落叶树种为主，同时含常绿栎等常绿树种，并有少量热带分子陆均松属。反映温湿的气候条件。

该阶段草本植物较前减少，到了后期木本乔木明显增多，既有中高山分子铁杉，也有落叶阔叶枫香树属与常绿阔叶常绿栎类，还出现了对湿度要求较高的陆均松属，林下喜温湿的蕨类较为发育。反映气候湿度明显增大，盆地周缘地形高差也有所增大，可能与早更新世晚期洞庭盆地的整体联通有关[25]。

4.1.5 第五阶段：针叶落叶阔叶林加林下草原；温凉偏干

对应钻孔深度86.8～79.5 m的汨罗组顶部－洞庭湖组底部及孢粉带VII。

带VII段中部取样间隔较宽，同时包括洞庭湖组与汨罗组之间的短暂沉积间断，但无样品控制段的上下孢粉组合有同样的特征。代表的植被类型为针叶落叶阔叶林加林下草原，草本植物占比较带VI有了明显增大，针叶林占比明显减小，常绿阔叶树减到很少几乎没有，反映温凉偏干的气候条件。

4.1.6 第六阶段：落叶常绿阔叶林、混有落叶阔叶的

针叶林；热湿→凉湿（热—冷旋回）

对应钻孔深度79.5～58.2 m的洞庭湖组下段中上部—中段下部，含孢粉带VIII。

带VIII孢粉组合显示的植被类型初期为亚热带落叶常绿阔叶林，常绿栎为主的常绿阔叶林占比最高达36.7%；继而针叶乔木占比快速攀升，阔叶树种衰减，植被类型演替为针阔叶混交林（阔叶树中落叶树种占比占优势）—针叶林（针叶树占比70%以上）。此带总体经历了热暖潮湿—温略湿—凉湿的气候变化。

带VIII与带IX之间有一埋深64.3 m的样品，显示植被类型为混有落叶阔叶的针叶林，反映凉湿的气候条件。

4.1.7 第七阶段：含针叶林的常绿落叶阔叶林、含云

杉的针叶林；温湿偏暖→冷湿（热—冷旋回）对应钻孔深度58.2～17.03 m的洞庭湖组中段上部—洞庭湖组上段，含孢粉带IX。

带IX孢粉组合显示初期为含针叶林的常绿落叶阔叶林，落叶阔叶树种最高占比达39.2%；随着水青冈属等落叶阔叶树、以常绿栎为主的常绿阔叶树的迅速减少，松属大幅增加，植被类型演替为含少量云杉的针叶林。此带发育少量蕨类，铁杉含量占比为全孔最高，早期到晚期均为优势树种。反映了温湿偏暖—冷湿的气候条件。

带IX与带X之间3个样品代表的植被类型为整体反映冷湿气候条件的含云杉的针叶林，林下发育少量蕨类。

4.1.8 第八阶段：暖湿

对应钻孔中洞庭湖组顶部—坡头组底部的沉积缺失段，该段沉积缺失系中更新世末抬升剥蚀所致[17]，参考抬升区同期沉积马王堆组网纹粘土形成的古气候条件，推测该阶段气候特征为暖湿。

4.1.9 第九阶段：针叶林、疏林草原、针叶林；凉偏

湿→温偏干→凉湿

对应钻孔深度17.03～4.9 m的坡头组及孢粉带X、XI、XII。

带X孢粉组合显示为含少量阔叶树种的针叶林，整体可能反映凉偏湿的气候条件。

带XI孢粉组合显示为长有稀疏的针阔叶混交林的疏林草原，陆生草本植物占明显优势，阔叶树中落叶树种占比占优势，针叶树种占比稍低于阔叶树种，反映温偏干的气候条件。孢粉含量降至孢粉带VI以来最低，可能跟沉积环境为漫滩—比较封闭的浅水湖泊有关。

带XII孢粉组合显示初期为针阔叶混交林—草原植被类型，阔叶树中常绿树种占比大于落叶树种；随后为针叶林占绝对优势的针叶林，较初期草本急剧减少，针叶树迅速增长，蕨类有一定程度的发育，反映温略干—凉湿的气候条件。

4.1.10 第十阶段：针叶林、次生植被；凉湿→温略干

对应钻孔深度4.9～0 m的全新统及孢粉带XIII。

带XIII蕨类平均占比为全孔最高。早期延续带XII的植被类型，为反映凉湿气候条件的针叶林；中期植被类型为较稀疏的针叶林，针叶树种减少，凤尾蕨科、石松科等蕨类发育，反映温略干的气候条件；至1.6 m及以上孢粉含量急剧减少，针叶乔木更是急剧减少至几乎没有，仅发育蕨类孢子及草本花粉，可能为人为作用下的次生植被类型[26]。仅1.6 m处发育的水生草本可能代表草原上短期存在湿地。

综上，根据CZ04孢粉组合特征并结合CIA等资料分析，恢复洞庭盆地第四纪期间气候演变过程为：早更新世为冷干→温干→冷干→暖湿，中更新世为温凉偏干→热湿→凉湿→温湿偏暖→冷湿→暖湿，晚更新世为凉偏湿→温干→凉湿，全新世总体为凉湿→温略干。这一结论与《中国区域地质志·湖南志》划分的湖南省第四纪气候地层指示的气候演变过程基本吻合[11]（表4）。

4.2 古地理环境指示意义

CZ04孔孢粉的含量变化及特征指示孢粉的分布特点不同程度反映了洞庭盆地第四纪的古地理环境特征及其变迁。

（1）自孢粉组合带VIII上部开始，陆生木本植物（乔木和灌木）的孢粉含量明显增加，其中以松属为主的针叶乔木占比增长显著。这一特征很可能与盆地的总体扩张过程有关。松属花粉因产量高、具气囊、迁移能力极强而具有超代表性。表土花粉分析认为，非松林植被中松的含量一般可达30%，最高值可达55.5%[27]。因此，当地形条件更利于花粉的搬运（包括通过水系的搬运和通过空气的散布等）时，比如山、湖间有间隔作用的丘陵、岗地发生沉降，湖盆沉积物所含孢粉中的松属较别的科属可能表现出更明显的增长。此外，花粉的气候响应面模型揭示出，松属花粉在高温中湿和低温高湿区各有一个丰度高值，分别代表较湿润、偏暖的环境和低温、偏湿的高山环境[28]。因此，当气候整体湿度明显增大时，松属花粉也可能随之表现出明显的增长。同时，松属花粉含量占比越大，一般来说其用于校正花粉数量代表性的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），即越接近松属在原地植被中的实际数量占比[21]，钻孔中带VIII上部及以上松属花粉的高含量应可排除其全为外来花粉的可能性。自早更新世到中更新世早期，安乡凹陷西面的周家店断裂伸展活动，凹陷持续沉降，同期其凹陷西缘即太阳山隆起东缘构造抬升，处于剥蚀的山地环境[17]；中更新世中期，断陷活动进一步向西扩展，凹陷西缘太阳山外围的剥蚀丘陵、岗地转为沉积环境，洞庭湖盆地扩张达最盛[11]。盆地的扩张使得湖—山更为靠近，更多的山地植物孢粉到达盆区沉积，气候湿度也随盆地扩张明显增大，松属花粉在相对高湿度的气候条件下，靠水载和风载，更显出了数量的优势。

（2）铁杉属的高含量由带VIII上部延续至带IX，同样与上述古地理环境演化过程相吻合。现代铁杉为亚热带中高山分子，一般分布于中山向亚高山带过渡的森林，处亚高山针叶林与落叶阔叶林之间[29]。铁杉花粉的气囊形态并不利于其花粉通过空气进行散播，一般距铁杉林500 m之外的地区铁杉花粉的数量就很稀少了[21]。CZ04孔中铁杉属的分布特征暗示中更新世早期偏晚时候—中更新世中期，受盆—山耦合机制控制，随着盆地的扩张和沉降，邻近沉积区存在与其地形差异显著的山地，铁杉属等中高山分子可能被发自山上的河流携至盆区沉积。

（3）带IX中铁杉属显示出递减的趋势，并于带X或更早（缺乏样品记录）降至相对低的水平，可能与中更新世晚期构造反转，安乡凹陷及其西缘整体抬升，凹陷西缘再度成为剥蚀区有关。而松属花粉自带VIII末期以后一直保持较高的含量可能与松属分布的海拔范围更广及洞庭湖扩张后湖陆风等湖泊气候对周边的影响更明显有关。