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再上青藏高原(上) 精选

已有 4659 次阅读 2018-6-12 20:51 |个人分类:科学考察|系统分类:科研笔记| 青藏高原, 南木林, 柳区, 高山栎

 


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西藏南木林新生代地层剖面

   为了执行国家自然科学基金委与英国自然环境研究会(Natural Environment Research Council, NERC)联合资助的项目——《古近纪和新近纪早期植被和生物多样性演变》,20185月,我再一次来到了青藏高原。有了去年的小试锋芒,此番再上青藏高原从容和自信了许多。一个星期前,苏涛先期带着队伍去日喀则的适应高原并办理各种手续,我到达的日喀则的第二天便开始了野外工作。

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图1. 西藏南木林欧布堆村

西藏南木林中新世的植物群是这个工作的一个重点。这个植物群位于西藏南木林县欧布堆村(图1),1976年李浩敏和郭双兴首次报道了西藏南木林的化石植物群(李浩敏,郭双兴,1976),其后Bob Specie等人在2000年前后,重新采集南木林植物群的化石和地层中的火山灰,并利用CLAMP重建了南木林的古气候,进行了绝对地质年代的测定,之后根据湿静态能(moist static energy, MSE)平衡的原理, 推算出西藏南木林15 Ma以前的海拔高度为(4689±895) m, 与现在西藏南木林海拔(4600 m)对照, Spicer等(2003)认为欧布堆村在这15 Ma就已经达到了现在的高度并且一直保持着现在的高度。这篇Nature 论文使得这个偏远的小山村闻名遐迩,成了地球科学的研究的热点。这篇nature的论文在研究青藏高原的古高程的研究中有重要的影响,目前已经被引用了560多次(google scholar)。

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图2. 山坡上的点地梅(Androsace

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图3. 报春(Primula)


图4. 桦木科为代表的落叶种类化石


图5. 杨,雪松,茶藨子等植物的化石


图6. 西藏东南部海拔3400米处分布的落叶阔叶


现在的欧布堆村海拔4200米,举目望去除了村旁有几株种植的杨树外一片荒芜,山坡上的草本植物匍匐在地上,报春和点地梅在绽放,顽强地传达着春天即将到来的信息(图23)。而在1500万年前,这里完全是另一副景象。这里有茂密的森林,从发现的化石看,这里有桦木、鹅耳栎、榛子和槭树组成的落叶阔叶林(图4,5,),林间偶尔还有雪松相伴,林下有茶藨子等小灌木(图5)。这样的群落组成与现状滇西北的海拔3000-4000米之间的落叶阔叶林非常相似(图6)。雪松的种子是顽坳性种子,种子成熟以后立刻就要萌发,否则就会死亡,而雪松种子一般在10月份成熟。在季风气候下,10月份雨季已经结束。苏涛等人推测季风气候导致的冬春季干旱是雪松在中国境内灭绝的原因(Su et al., 2013)。在南木林发现雪松表明那个时候,冬季还不是那么的干旱。


图7. 高山栎的化石


图8. 西藏东南部高山栎和落叶阔叶了组成的植被

在产出这片落叶阔林化石的地层上部,还有一层以高山栎(Quercus sect. Heterobalanus)为优势化石层,这是典型的硬叶常绿阔叶林的代表(图7,8)。在这层高山栎化石之上,还有一些草本的化石。我们再次来的这个小村庄的目的就是要弄清楚,在1500万年以前是在这里发生了什么,使得群落发生演替,硬叶常绿阔叶林替代了落叶阔叶了,而又是什么原因使得这个地方的森林最终完全消失。水分和温度是影响植物生长的两个主要因素,现在喜马拉雅山挡住了印度洋的暖湿气团,使得高原内部降雨稀少,而在1500万年以前呢?喜马拉雅山是从什么时候起到这种阻挡作用的?这些都是我们试图通过这次工作要回答的问题。

剖面上下两端的两层植物化石,仿佛是故事的开头和结尾, 我们需要沿着剖面采集了孢粉,生物标志和大植物化石的样品重现中完整的情节,温度、水分、区域地质构造,谁主导了植被的演变?或者是它们联手导演了这一切的发生?

我主要负责采集植物化石的样品,产落叶阔叶林那个层位从山脚一直延续到山顶。山底的那个产地在一个陡坡上,几乎没有立锥之地,我们先在陡坡上开出一小块平台,才能开始工作。山顶那个点,地势平缓,能够坐下躺倒,但是要爬200米左右的“小坡”。我虽然说头疼,失眠,胃口不好,心慌气短等高原反应的症状我都没有,但是在高原力弱体乏却是显而易见的。要放在低海拔200米的小山坡对于我来说也不是难事,但是在海拔4200米的地方再要爬一个200米的小山坡,确实不小的挑战。我气喘吁吁三步一歇,五步一停,花了将近一个小时才到达目的地。随着一件件化石的发现,我逐渐忘记了疲劳。高原气候变化无常,一分钟之前烈日当头,一分钟以后狂风大作,几乎能把人吹飞,忽而又是雪花飘飘。一日工作结束之后,把化石搬运下山也是不小的挑战。当然,这些工作都是学生们在赶。他们虽说是年轻,但是高原也消耗他们的不少体力。虽然说下山不费力,陡峭的山坡让我下山的路变得步步惊心,有些时候不得不手脚并用,我花了几乎和上山一样多的时间才下到山底。

我们在这里花了一个多星期的时间采集了各种样品,然后转战柳乡。柳乡在行政区划上属拉孜县,就位于318国道旁。柳乡附近出露的蛇绿岩和柳区砾岩(图8910),使得这里成为研究青藏高原形成演变的一个热点区域。上个世纪七十年代,常承法先生在青藏高原野外考察和室内研究的基础上,首次提出这些沿雅鲁藏布江分布的蛇绿岩是印度板块和欧亚板块缝合带,认为这条蛇绿岩带清楚地勾勒出印度版纳运动的边界,可能是迄今为止在陆地上认出的最清楚的板块边界(常承法、郑錫澜,1973)。“柳区砾岩”就位于在蛇绿岩的南侧,这就是印度板块和欧亚板块碰撞之后伴随造山带的后期演化所形成一套具有重要大地构造意义的的山前磨拉石构建(方爱民等,2004)。在文献上多次读到蛇绿岩和柳区砾岩,在野外亲眼目睹这些岩石的时候,对于孤陋寡闻的我来说,还是有几分的激动,我很羡慕那些能够读懂大地言语的地质学家,他们从通过这些精美的石头重复出几千万前发生在这里的故事。


图8. 柳乡附近的蛇绿岩


图9 柳区砾岩

图10. 柳区砾岩


图11. 在柳区砾岩中发现的化石

所谓磨拉石构建是指在板块碰撞,造山作用下快速堆积形成的巨厚砂砾岩。在5500万年以前,印度板块和欧亚板块在这里(柳区)碰撞,开启了青藏高原隆升的隆升的过程。板块碰撞使得大量岩石被搬运到这里,形成了“柳区砾岩”。然而,就是在这种剧烈动荡的环境下,仍有森林顽强在生长着,从发现的化石看,这里曾经分布着一片郁郁葱葱的热带森林(图11)。

当把所有的采集到的样品交付给中铁快运的时候, 我一直悬着的心终于落地了。考察过程虽然说有一些小波折,个别队员出现过高山反应,但是总体上说考察过程非常顺利。为了减缓家人和好友的当心,我用朋友圈报告每天考察的进展和状况,看到大家的点赞和关注,心里暖洋洋的,也有好友对我“高龄”仍上高原表现出担心。我也不禁问自己,我为什么要坚持再上青藏高原,研究组的同事和学生完全能够承担野外考察的工作,说整个工作没有我,照样能够顺利进行,也许我的存在还增加了苏涛(考察队的负责人)的心理负担。但是我既然还在岗位,就不能尸位素餐,我们的工作要求从第一手材料做起,我在岗位就应该要带这个头。另外,心中挥之不去的青藏高原情节也是“驱动因数”,每每到野外工作的时节实在难以平复心中的躁动。经过去年的小试锋芒,我觉得除了体力单薄,步履不如从前外,各种高原应该都未出现在我身上。真希望明年,后年还能够再逞“匹夫之勇”。Bob Spicer有过多次青藏高原考察的经历,他曾经多次对自己说这是最后一次青藏之行,又多次“食言”,他说:“You can leave Tibet but Tibet will never leave you”。是呀,我今天离开了青藏高原,但是她却永驻我心中。

 

参考文献

李浩敏, 郭双兴,1976. 西藏南木林中新世植物群. 古生物学报, 1976, 15 (4): 598—609

Spicer et al. 2003. Constant elevation of southern Tibet over the past 15 million years. Nature, 421: 622624

Su Tao et al, 2013.The intensification of the East Asian winter monsoon contributed to the disappearance of Cedrus (Pinaceae) in southwestern China, Quaternary Research 80: 316-325

常承法,郑锡澜. 1973 中国西藏南部珠穆朗玛峰地区构造特征. 地质科学,8( 1) : 1 12

 方爱明等,2004. 藏南柳区砾岩中古植物化石群的时代及其在大地构造上的意义,自然科学进展,14:1419-1427

 

 

 




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