0.   引言

孢子和花粉由于其个体小、易于保存，对恢复古植被以及古气候方面有重要的指示意义，在中新生代的古环境研究中得到广泛应用（杨振京和徐建明，2002；潘安定等，2008；杜金利等，2009；王伟铭，2011；戴璐等，2012；向轲等，2020；Shen et al.，2021）。广西壮族自治区北海地区新生代孢粉的研究工作始于20世纪70年代，主要是随着石油勘探的发展而兴起。由于北海地区被第四系或海水覆盖，多数孢粉化石研究的材料来源于钻孔。该地区孢粉的研究集中于涠洲岛及海域的北部湾盆地（Li et al.，2010；谢金有等，2012；傅宁等，2017；李君等，2020a，2020b；黄向青等，2022），北部的合浦盆地和沿岸的南康盆地仅有零星报道（杨世蓉，1993；杨荣玉，1996；张金岩等，2015）。现有的研究内容多聚焦于古近纪与烃源岩相关的层位以及第四纪全新世沉积，而对新近纪的孢粉研究相对较少。吴作基（1976）将涠洲岛新近纪的孢粉划分了3个组合带，认为中新世早期为温暖潮湿的亚热带气候，后期雨量减少，向半干旱发展，至上新世变为半干旱或干旱的气候。已有研究对北部湾盆地新近纪孢粉进行详细分析，部分学者对其建立了4个孢粉组合带，认为新近纪整体为炎热潮湿的热带气候，上新世较中新世热带性质减弱，较凉较干（中华人民共和国石油勘探公司南海分公司等，1981）；也有学者对其建立了3个孢粉组合和2个亚组合，认为新近纪由亚热带温干气候向温凉气候过渡（中华人民共和国石油公司南海分公司等，1981）。杨祖年（1982）通过对北部湾盆地新近纪孢粉的研究，建立了3个组合带，但未进行古气候方面的探讨。蒋仲雄等（1994）在北部湾盆地的新近系建立了4个孢粉组合，认为早中新世早期为偏冷偏干的温带气候，早中新世中晚期—上新世为热带—亚热带潮湿气候。之后的几十年由于油气勘探目标的原因，对新近纪的孢粉关注较少。张清如（2009）对合浦盆地的新近纪孢粉进行了研究，只列举了孢粉的鉴定结果，未进行详细的植被特征分析及古气候研究。李君等（2020a，2020b）通过北部湾盆地2个钻孔的早中新世孢粉研究，分别建立了1个孢粉组合，均代表温暖湿润的热带—亚热带气候。总的来说，北海地区新近纪孢粉成果较少，研究程度不高，在孢粉组合以及古气候演变方面尚未达成共识，需要进行更深入的研究。

为了建立北海地区新近纪的孢粉组合序列，并获得相应的区域性植被面貌和气候信息，以位于北海市福成镇的钻孔ZKA02中获取的孢粉为研究对象，通过研究该钻孔的孢粉组合，恢复古植被面貌，从而揭示新近纪的古气候变化。

1.   区域地质背景

北海市位于北部湾坳陷带，是南海北部大陆架西部的一个以新生代沉积为主的走滑拉分盆地（广西壮族自治区地质调查研究院，2017）。盆地基底由古生代和中生代褶皱和岩体组成。盆地堆积的新生代沉积地层主要为古近系—新近系，厚度较大，可达3500 m，第四系厚数几米至百余米不等。古新世—早始新世，受合浦−北流断裂的影响发生断陷；早始新世末期，在喜马拉雅运动第一幕的影响下，断裂活动加剧，发育一系列横贯盆地呈北东70°方向的阶梯式断裂带，由断陷盆地转化为断拗盆地（广西壮族自治区地质矿产局，1985；王明明等，2009）；中新世中—晚期，随着南海盆地转为后裂谷沉降阶段（许浚远和张凌云，1999），区内形成一系列北东东向、往南陷落的半地堑断陷盆地，发育河湖−滨海相沉积；晚更新世后期，出现大规模海退，盆地暴露并间歇性抬升，形成海蚀阶地。

北海地区新生代地层自下而上依次为古新统长流组、始新统流沙港组、渐新统涠洲组、中新统—上新统南康组、下更新统湛江组、中更新统北海组、上更新统望高组和全新统桂平组，地表仅出露南康组、北海组和桂平组，在北侧合浦盆地出露古近系邕宁群（图1）。

图  1  研究区地质简图（据广西壮族自治区地质调查研究院，2017修改）

Figure  1.  Geologic sketch of the study area (modified from Guangxi Institute of Geological Survey, 2017)

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2.   材料与方法

此次研究的ZKA02钻孔位于北海市福成镇，钻孔深度为125 m。该钻孔涵盖的地层由老至新为中新统—上新统南康组、下更新统湛江组和中更新统北海组（图2）。其中南康组一段分布于井段87.29~125.00 m，以灰绿色碎屑沉积为特征，主体岩性为灰绿色—青灰色黏土、砂质黏土、黏土质粉砂、细粉砂，含海绿石矿物。南康组二段分布于井段 37.74~87.29 m，岩性为浅灰色—灰色黏土、粉砂质黏土、细砂，夹数层灰黑色炭质黏土或褐煤层。湛江组位于井段 8.52~37.74 m，岩性主要为杂色（灰白色、灰黄色、褐黄色）黏土、粉砂质黏土、含黏土中细砂、砾质粗砂。北海组分布于井段0.40~8.52 m，岩性主要为黄色—棕红色粗砂质细砾、黏土质砂、砾质砂、砂质砾石层。

图  2  广西北海市ZKA02钻孔地层综合柱状图

Figure  2.  Comprehensive stratigraphic column of Borehole ZKA02 in Beihai, Guangxi

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ZKA02钻孔中南康组未见底。根据该钻孔周边5 km范围内“广西合浦煤田福成探区精查勘探”项目的钻孔信息（张家渝，1987），新近系底界位于123.5~133.1 m处，而ZKA02钻孔终孔深度125.00 m，该范围内地势平坦，推测ZKA02南康组下部剩余厚度小于10 m。该钻孔南康组携带了新近纪的绝大部分信息。对钻孔新近系部分进行了取样，采样间距为20~100 cm，共采集样品97件。孢粉样品处理采用目前最常用的酸泡−筛滤法。取适量样品用烘箱烘干后在玛瑙研钵中粉碎。根据岩性称取20~40 g（粉砂类和砂类30~40 g，黏土20~30 g）粉碎样品进行后续处理。用浓度10%的盐酸溶液浸泡3天，除去样品中的碳酸盐成分，用过滤水清洗溶液至中性。再用浓度39%的氢氟酸浸泡3~4天，除去样品中的硅质组分，用过滤水清洗至中性。之后加浓度10%的盐酸后水浴加热，并清洗至中性。最后在超声波震荡器上进行筛选（筛布直径10 μm），取直径大于10 μm的颗粒进行离心和制片。在光学显微镜下鉴定并进行统计。所有孢粉预处理、鉴定及统计工作均在中国科学院西北生态环境资源研究院油气资源研究中心完成。

3.   新近纪地层对比

相邻的北部湾盆地和雷琼盆地新近系自下而上为下洋组、角尾组、灯楼角组和望楼港组（表1），这些地层与ZKA02钻孔的南康组具有相似的岩性特征。其中ZKA02钻孔106.44~125.00 m岩性与下洋组一致，为灰绿色含砾粗砂、中细砂夹灰绿色粉砂和黏土；80.38~106.44 m主体岩性为青灰色—灰绿色黏土、粉砂质泥、泥质粉砂与细砂呈不等厚互层，局部见砂砾石夹层，与角尾组具可对比性；47.35~80.38 m岩性为灰、灰白、灰绿、紫红色中—粗砂、含砾粗砂、砂砾为主，夹粉砂和黏土，下部夹少量炭质泥及褐煤，可与灯楼角组对比；37.74~47.35 m岩性以浅灰色黏土、粉砂质黏土、泥质粉砂、粉砂为主，上部夹中细砂或含砾砂，可与望楼港组对比。

表  1  北海地区及邻区新近纪岩石地层序列对比表

Table  1.  Correlation of Neogene lithostratigraphic sequence of Beihai area and adjacent basins

地质年代			珠江口盆地	雷琼盆地	北部湾盆地	合浦盆地	北海地区
纪	世
新近纪	上新世		万山组	望楼港组	望楼港组	白沙江组	南康组
	中新世	晚	粤海组	灯楼角组	灯楼角组
		中	韩江组	角尾组	角尾组
		早	珠江组	下洋组	下洋组
注：珠江口盆地资料引自解习农等（2011）；雷琼盆地资料引自中华人民共和国石油勘探公司南海分公司等（1981）；北部湾盆地资料引自中华人民共和国石油勘探公司南海分公司等（1981）和吴孔友等（2021）；合浦盆地资料引自张金岩等（2015）

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北海地区南康组时代为中新世—上新世（广西壮族自治区地质矿产局，1997；广西壮族自治区地质调查研究院，2017）；北部湾盆地和雷琼盆地下洋组和角尾组时代分别为早中新世和中中新世（中华人民共和国石油勘探公司南海分公司等，1981）；灯楼角组和望楼港组时代分别为晚中新世和上新世（广东省地质矿产局，1996）。根据与邻区北部湾盆地和雷琼盆地的地层对比情况，将ZKA02钻孔106.44~125.00 m地层时代定为早中新世；80.38~106.44 m地层时代定为中中新世；47.35~80.38 m地层时代定为晚中新世；37.74~47.35 m地层时代归为上新世。

4.   孢粉组合分析

4.1   孢粉类型

此次共分析了ZKA02钻孔的97件孢粉样品，其中51件样品获得150~690粒不等的孢子花粉粒，平均332粒/件。少量样品中发现零星孢子花粉颗粒，由于数据极少，不具有统计意义，未计入孢粉谱分析，其他样品未见孢粉颗粒。共计鉴定出55个孢子花粉类型，利用全部孢子和花粉总数计算每个类型的百分含量。代表性孢粉类型图片见图3。

图  3  钻孔主要孢粉类型图片

a、b—凤尾蕨属；c—里白属；d、e—铃子香属；f—栾树属；g— 蔷薇属；h、i—山矾属；j、k—石韦属；l、m—水龙骨属；n—榆属；o—榛属；p—凤尾蕨属；q—环纹藻属；r、s—金粉蕨属；t、u—麻黄属；v—石韦属；w、x—松属

Figure  3.  Photos of the main spore-pollen types in Borehole ZKA02

(a and b) Pteris; (c) Hicriopteris; (d and e) Chelonopsis; (f) Koelreuteria; (g) Rosa; (h and i) Symplocos; (j and k) Pyrrosia; (l and m) Polypodium; (n) Ulmus; (o) Corylus; (p) Pteris; (q) Concentricystes; (r and s) Onychiun; (t and u) Ephedra; (v) Pyrrosia; (w and x) Pinus

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孢粉组合总体以落叶乔木花粉为主，平均含量49.2%，以榆属（Ulmus）为主，平均含量16.2％，其次为枫香属（Liquidambar；平均含量8.8%）、栎属（Quercus；平均含量7.7%）和冬青科（Aquifoliaceae；平均含量5.1%），其他类型还有桦木属（Betula）、梧桐科（Sterculiaceae）、豆科（Leguminosae）、茜草科（Rubiaceae）、山榄科（Sapotaceae）等，含量均较少。

灌木和草本花粉居次，平均含量为25.0％。灌木和草本花粉以蒿属（Artemisia；平均含量10.9%）为主，其次为禾本科（Gramineae，平均含量5.3%）和莎草科（Cyperaceae，平均含量2.4%），其他类型还有少量的藜科（Chenopodiaceae）、蓼科（Polygonaceae）、菊科（Compositae）、麻黄属（Ephedra）、桃金娘科（Myrtaceae）、眼子菜科（Potamogetonaceae）、十字花科（Brassicaceae）、锦葵科（Malvaceae）、大戟科（Euphorbiaceae）等。

针叶树花粉平均含量占12.7%，以松属（Pinus，平均含量6.0%）含量占优势，罗汉松科（Podocarpaceae）居次，平均含量为4.4％。其他常见类型还有铁杉（Tsuga）、落叶松（Larix）、杉科（Taxodiaceae）。

蕨类植物孢子平均含量为11.1％，以水龙骨科（Polypodiaceae，平均含量7.3%）为主，其他类型主要为里白科（Gleicheniaceae）、中国蕨孢（Sinopteridaceae）、水蕨科（Parkeriaceae）、卷柏科（Selaginellaceae）、骨碎补科（Davalliaceae）和凤尾蕨科（Pterisisporites）。水生藻类分子含量较低，平均含量仅占2.1％，但个别样品含量达19.6%，主要以刺甲藻科（Spiniferitaceae）为主，平均含量占1.0％，个别样品含量达15.2%。其余还有双星藻（Zygnema）、环纹藻属（Concentricystes）和拟多甲藻科（Phthanoperidinaceae）。

4.2   孢粉组合

根据孢粉母体的生态习性，将钻孔的孢粉按温度指示意义不同划分为喜热型、喜温型和广温型3类，按湿度指示意义的不同划分为旱生型、湿生型和中生型3种类型（叶得泉等，1993；雷华蕊等，2018）。ZKA02钻孔中喜热型孢粉包括：Myrtaceae、Loranthaceae、Euphorbiaceae、Liquidambar、Carya、Palmae、Rubiaceae、Aquifoliaceae、Sapotaceae、Rutaceae、Moraceae、Tsuga、Taxodiaceae、Podocarpaceae、Polypodiaceae、Gleicheniaceae、Parkeriaceae、Davalliaceae、Pterisisporites；喜温型孢粉包括：Artemisia、Gramineae、Compositae、Labiatae、Caryophyllaceae、Potamogeton、Ranunculaceae、Quercus、Ulmus、Juglans、Tilia、Trema、Betula、Salix、Oleaceae；广温型孢粉包括Chenopodiacea、Cyperaceae、Polygonaceae、Liliaceae、Rosaceae、Ephedra、Typha、Myriophyllum、Ericaceae、Malvaceae、Leguminosae、Sterculiaceae、Pinus、Larix 、Zygnemataceae、Concentricystes、Spiniferitaceae、Peridiniopsis。湿生型孢粉包括：Pterisisporites、Cyperaceae、Gramineae、Polygonaceae、Liliaceae、Typha、Myriophyllum、Potamogeton、Palmae、Salix、Sterculiaceae、Taxodiaceae、Polypodiaceae、Parkeriaceae、Zygnemataceae、Concentricystes、Spiniferitaceae、Peridiniopsis、Ranunculaceae；旱生型孢粉包括：Chenopodiacea、Compositae、Ephedra、Labiatae、Caryophyllaceae、Malvaceae、Ulmus；其余为中生型孢粉。

依据孢粉主要组分随钻孔深度含量变化特征，以及代表性科属对气候温度和湿度变化的指示，将ZKA02钻孔孢粉化石自下而上划分为4个孢粉组合（图4），较完整地记录了北海地区新近纪的区域性植被面貌演变特征。

图  4  广西北海市ZKA02钻孔新生代地层孢粉百分比图谱与孢粉组合划分

Figure  4.  Neogene spore-pollen percentage diagram and spore-pollen assemblages from Borehole ZKA02 in Beihai, Guangxi

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（1）孢粉组合Ⅰ（深度82.80~124.20 m）：Ulmus–Artemisia–Pinus组合（榆属−蒿属−松属组合）

该组合总体以落叶阔叶树花粉含量占优势为特征，平均含量36.7%；灌木和草本花粉含量居次，平均含量22.6%。针叶树花粉平均含量17.3%；水生藻类含量相对较多，平均含量7.9%。灌木和草本花粉以蒿属（Artemisia，平均含量9.7%）、禾本科（Gramineae，平均含量6.0%）为主。莎草科（Cyperaceae，平均含量2.2%）、眼子菜属（Potamogeton，平均含量1.0%）和藜科（Chenopodiaceae，平均含量1.0%）较低。其他类型还有极少量的菊科（Compositae）、桃金娘科（Myrtaceae）、唇形科（Labiatae）、十字花科（Brassicaceae）、锦葵科（Malvaceae）、蓼科（Polygonaceae）、麻黄属（Ephedra）等。蒿属/藜科（A/C）花粉含量比值范围5.38~14.43，平均9.07；禾本科/蒿属（G/A）花粉比值范围0.07~1.87，平均0.92；莎草科/（禾本科+蒿属）（C/（G+A））花粉比值0~0.17，平均0.04。钻孔120 ~110 m处有先降低再升高的波动。落叶阔叶树花粉以榆属（Ulmus）占绝对优势，平均含量24.1%。枫香属（Liquidambar，平均含量3.8%）、梧桐科（Sterculiaceae；平均含量2.5%）和冬青科（Aquifoliaceae，平均含量2.1%）含量较少。其他类型还有极少量的栎属（Quercus）、山核桃属（Carya）、茜草科（Rubiaceae）、桦木属（Betula）、豆科（Leguminosae）和樟科（Lauraceae）等。针叶树花粉以松属（Pinus）为主，平均含量8.4%；其他类型还有少量的落叶松属（Larix）、铁杉（Tsuga）和罗汉松科（Podocarpaceae）。

湿生蕨类植物孢子平均含量15.5%。以水龙骨科（Polypodiaceae）为主，平均含量7.6%。里白科（Gleicheniaceae）居次，平均含量3.7%。其他类型还见少量的水蕨科（Parkeriaceae）、骨碎补科（Davalliaceae）、凤尾蕨科（Pterisisporites）和中国蕨孢（Sinopteridaceae）。水生藻类分子中以刺甲藻科（Spiniferitaceae）含量居多，平均含量6.3%，其中个别样品含量达15.2%。拟多甲藻科（Phthanoperidinaceae）居次，平均含量1.5%。其余还有极少量环纹藻属（Concentricystes），平均含量不足1%。

（2）孢粉组合Ⅱ（深度69.00~82.80 m）：Liquidambar-Podocarpaceae-Artemisia组合（枫香属−罗汉松科−蒿属组合）

该组合落叶阔叶类花粉含量较上一组合明显增加，平均含量48.5%，占明显优势；灌木和草本花粉含量较上一组合减少，平均含量19.8%。同时，蕨类植物孢子增加，平均含量21.1%；而水生藻类分子大幅度减少，平均含量仅为1.0%。

灌木和草本花粉仍以蒿属（Artemisia，平均含量8.3%）略占优势，且较上一组合减少。禾本科（Gramineae，平均含量5.9%）和莎草科（Cyperaceae，平均2.1%）均占少量。其他类型还有藜科（Chenopodiaceae）、蓼科（Polygonaceae）、菊科（Compositae）、百合科（Liliaceae）、麻黄属（Ephedra）、唇形科（Labiatae）、桃金娘科（Myrtaceae）、眼子菜科（Potamogetonaceae）、毛茛科（Ranunculaceae）、大戟科（Euphorbiaceae）等，但含量均不足1%。蒿属/藜科（A/C）花粉含量比值位于0.87~56.00之间，平均13.93；禾本科/蒿属（G/A）花粉比值范围0.16~5.32，平均1.83；莎草科/（禾本科+蒿属）（C/（G+A））花粉比值0~0.34，平均0.07。

落叶阔叶树花粉以枫香属（Liquidambar）占绝对优势，平均含量22.7%，个别样品含量高达54.3%，较上一组合明显增加。榆属（Ulmus，平均含量7.9%）居次，但较上一组合明显减少。冬青科（Aquifoliaceae）在该组合中的平均含量为5.8%，较上一组合增加。其余类型如栎属（Quercus）、桦木属（Betula）、豆科（Leguminosae）、梧桐科（Sterculiaceae）、胡桃属（Juglans）、棕榈科（Palmae）、茜草科（Rubiaceae）、芸香科（Rutaceae）和木犀科（Oleaceae）等均见少量。针叶树花粉以罗汉松科（Podocarpaceae）花粉含量最高，平均含量13.7%，较上一组合明显增加。松属（Pinus，平均6.2%）居次，同时见极少量铁杉（Tsuga）、落叶松（Larix）和杉科（Taxodiaceae）。

蕨类孢子和藻类分子含量较少，平均含量仅占9.6%和1.0%。其中蕨类孢子仍以水龙骨科（Polypodiaceae）为主，平均含量6.8%，但较上一组合减少。同时藻类分子仅见极少量刺甲藻科（Spiniferitaceae）、拟多甲藻科（Phthanoperidinaceae）和双星藻属（Zygnema），含量均不足1%。

（3）孢粉组合Ⅲ（深度57.20~69.00 m）：Ulmus–Quercus–Polypodiaceae–Pinus组合（榆属−栎属−水龙骨科−松属组合）

该组合仍以落叶阔叶类花粉占优势，平均含量49.4%；灌木和草本居次，平均含量21.3%。而与上一组合相比，该组合针叶树花粉含量明显减少（平均含量13.2%），蕨类植物孢子较上一组合高，平均含量14.3%。

灌木和草本花粉仍以蒿属（Artemisia，平均含量7.6%）略占优势，禾本科（Gramineae，平均含量4.8%）居次。其他类型如藜科（Chenopodiaceae）、桃金娘科（Myrtaceae）、大戟科（Euphorbiaceae）、莎草科（Cyperaceae）均占少量。可见极少量的狐尾藻属（Myriophyllum）。蒿属/藜科（A/C）花粉含量比值位于1.43~9.00之间，平均4.56；禾本科/蒿属（G/A）花粉比值范围0.20~2.00，平均0.85；莎草科/（禾本科+蒿属）（C/（G+A））花粉比值0~0.23，平均0.14。

落叶阔叶树花粉以榆属（Ulmus，平均含量17.3%）占优势，较上一组合明显增加；栎属（Quercus，平均含量9.8%）居次，较前两个组合均明显增加。枫香属（Liquidambar）大幅度减少，平均含量7.4%。其余类型如桦木属（Betula）、冬青科（Aquifoliaceae）、豆科（Leguminosae）等均较上一组合略微增加或持平。针叶树花粉较上一组合减少，平均含量13.2%。仍以松属含量为主（平均含量8.1%），较上一组合略增加。罗汉松科（Podocarpaceae，平均含量2.5%）明显减少。其余见少量的铁杉属（Tsuga）和落叶松属（Larix）。

蕨类孢子仍以水龙骨科（Polypodiaceae，平均含量9.2%）占多数，较上一组合略微增加。此外出现极少量的卷柏科（Selaginellaceae）。水生藻类孢子仅见极少量双星藻属（Zygnema）、刺甲藻科（Spiniferitaceae）和拟多甲藻科（Phthanoperidinaceae）。

（4）孢粉组合Ⅳ（深度39.60~57.20 m）：Ulmus–Artemisia–Quercus组合（榆属−蒿属−栎属组合）

该组合落叶阔叶类花粉（平均含量54.5%）以及灌木和草本（平均含量32.7%）的含量均较上一组合明显增加，且仍以落叶阔叶类花粉占明显优势。针叶树花粉和蕨类植物孢子含量均明显减少，平均含量分别占4.9%和7.3%。

该组合灌木和草本花粉仍以蒿属（Artemisia，平均含量16.1%）占优势，且较上一组合明显增加。禾本科（Gramineae，平均含量5.0%）、莎草科（Cyperaceae，平均含量4.2%）和藜科（Chenopodiaceae，平均含量1.7%）均占少量，并出现极少量的麻黄属（Ephedra）和香蒲属（Typha）。蒿属/藜科（A/C）花粉含量比值位于2.40~106.30之间，平均20.56；禾本科/蒿属（G/A）花粉比值范围0.03~2.33，平均0.47；莎草科/（禾本科+蒿属）（C/（G+A））花粉比值0~0.23，平均0.08。

落叶阔叶树花粉仍以榆属（Ulmus，平均含量17.2%）最多，与上一组合持平。栎属（Quercus，平均含量11.1%）居次，较上一组合增加。其余类型如冬青科（Aquifoliaceae）、山核桃属（Carya）、茜草科（Rubiaceae）、梧桐科（Sterculiaceae）等均较上一组合略增加。而枫香属（Liquidambar）、桦木属（Betula）均略减少。针叶树花粉仍以松属含量最高，但平均含量仅占2.9%，其余仅见极少量铁杉属（Tsuga）、落叶松属（Larix）和罗汉松科（Podocarpaceae）。

蕨类孢子仍以水龙骨科（Polypodiaceae，平均含量5.8%）占多数。该组合中藻类分子含量极少，平均含量仅0.6%，较上一组合明显减少。仅见极少量刺甲藻科（Spiniferitaceae）和双星藻属（Zygnema）。

5.   古植被演替与气候变化

整个ZKA02钻孔地层中木本植物花粉占优势，其中既出现了榆粉、胡桃粉、枫香粉、山核桃粉等落叶阔叶树的花粉，同时也出现了冬青粉、桃金娘粉等常绿阔叶树的花粉以及松粉、罗汉松粉和杉粉等针叶树花粉。该钻孔的孢粉的整体特征与南海北部大陆架（包括北部湾和雷琼半岛；李响等，2019；李君等，2020b；张宗言等，2020）、南海西南莺琼盆地的孢粉特征类似（中华人民共和国石油勘探公司南海分公司等，1981；王伟铭，1992；谢金有等，2014），处于古热带植物区（王伟铭，1992）。

根据ZKA02钻孔孢粉组合呈现出的变化特征，新近纪的植被演替及其所反映的古气候和古环境变迁可分为4个阶段。

（1）早中新世—中中新世，研究区植被以孢粉组合Ⅰ为代表。主要类型为落叶阔叶混交林−湿生草甸植被，此时以落叶阔叶含量占优势，其中以榆属为主，枫香属、梧桐科和冬青科植物含量较少。灌木和草本植物中以反映中生和旱生环境的蒿为主，禾本科居次，水生湿生草本莎草科、眼子菜属含量较低。针叶树含量较少，以松属为主，见少量落叶松属、铁杉和罗汉松科。湿生蕨类植物较少，以水龙骨科为主。该段喜湿润的水生藻类分子较多，见代表海相咸水环境的刺甲藻科和拟多甲藻科，以及淡水环纹藻属，个别样品的刺甲藻化石含量可达15.2%，该段底部亦可见大量有孔虫内膜，咸水藻类和淡水藻类同时出现，说明此时为海水弱影响的滨海环境。很多研究表明蒿属/藜科（A/C）、禾本科/蒿属（G/A）和莎草/（禾本科+蒿属）（C/（G+A））等花粉含量比值可以作为气候变化的指示参数，其值越大表明气候越湿润（El-Moslimany，1990；翁成郁等，1993；唐领余等，2009）。土壤盐度、植被群落组成以及样品来源沉积物的类型等会影响不同植被区的比值，所以这些比值的绝对比值会因地区而异，但同一地区该比值变化趋势仍然可以指示气候的变化（Herzschuh，2007；Zhao et al.，2012）。如果蒿属和藜科花粉在孢粉组合中不占优势，则A/C值就不再适用（唐领余等，2009；黄壬晖等，2019）。ZKA02钻孔地层中藜科含量很低，很多样品中未发现该植物，故只能参考G/A、C/（G+A）的比值。该阶段整体比值中等，G/A和C/（G+A）均在120~110 m处出现了降低再升高的波动，说明经历了一次变干再变湿的过程。利用喜热型孢粉所占的比例可以反映气候冷暖变化，而湿生型孢粉的比例则可以反映气候的湿润程度（雷华蕊等，2018）。该组合中喜热孢粉比例为18.2%~72.6%，平均31.9%。湿生型孢粉比例为8.8%~55.7%，平均34.0%，说明气候偏温，湿润程度中等。大量研究表明，在沉积物来源稳定的前提下，近岸沉积物粒径的变化可反映气候及海平面的变化。粒度较粗说明悬浮颗粒较少，跳跃颗粒多，可以反映地面植被差，指示气候干旱，反之，细粒颗粒含量高，指示风力较小，气候湿润（Weltje，1997；万世明等，2007）。该阶段沉积物以含砾中粗砂、细砂为主夹粉砂和黏土，反映半湿润的气候。综合该阶段的植被类型特征与沉积物粒度特征，判断研究区该段气候偏温和半湿润（图4，图5），主要受中新世较强夏季季风作用的影响（Tada et al.，2016；Clift，2020）。

图  5  广西北海市ZKA02钻孔新近纪地层孢粉组合反映的气候变化与全球气候变化对比

Figure  5.  The comparison between the climate change reflected by the Neogene spore-pollen assemblages in Borehole ZKA02, Beihai, Guangxi and the global climate change

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北海地区古近纪主要为河流相和湖泊相，早中新世—中中新世期间海域扩大，研究区沉入水中，发展成滨浅海，并经历了滨海与浅海的波动。雷州半岛也由古近纪的河湖相转变为滨浅海相（李响等，2019）。受东西向断裂控制的雷琼裂谷在新近纪裂陷，形成的古琼州海峡包括了整个雷州半岛在内的浅海（赵焕庭等，2007）。东侧毗邻的珠江口盆地自晚渐新世开始由陆相沉积向海相沉积转化，并在中新世随着南海进一步扩张而海平面上升幅度及变化速率加快（朱锐等，2015；毛雪莲等，2019）。中新世，北海与北部湾地区的海水与西南方向的莺歌海盆地及与东部的珠江口连成一片（吴长林，1984），在北海与珠江口之间的雷琼裂谷低地发育潮流并开始接受北海地区以及南海两个方向的海浪潮流冲刷（赵焕庭等，2007），形成现今琼州海峡的初期地貌。

（2）中中新世末期—晚中新世早期，研究区植被以孢粉组合Ⅱ为代表。主要类型为针叶阔叶混交林−湿生草甸植被，此时仍以落叶阔叶含量占优势，较前一阶段明显增加。其中以枫香属为主，较前一阶段大幅度增加，而冬青科等常绿阔叶树减少。灌木和草本植物较前一阶段减少，其中仍以中生和旱生植物蒿属为主，禾本科居次。针叶树明显增多，其中以罗汉松属为主且明显增多。该阶段喜湿润的蕨类植物早期较多，晚期减少。水生藻类分子明显减少，仅见极少量咸水环境的刺甲藻科和拟多甲藻科，以及淡水双星藻属。G/A与C/（G+A）比值含量中等，整体较前一阶段高，反映气候较前一阶段更加湿润。钻孔中喜热孢粉比例为2.3%~83.5%，平均含量52.2%；湿生型孢粉比例为8.7%~39.0%，平均含量20.1%。喜热的孢粉比例有所上升，反映气温逐渐增高。该阶段沉积以灰色—青灰色砂、粉砂、黏土不等厚互层，为三角洲相沉积，水体相对第一阶段较浅，但细粒沉积物含量有所增加，反映气候仍为半湿润型。综合沉积物粒度和植被类型特征，认为此阶段气候为温和半湿润型（图4，图5）。

（3）晚中新世中期，研究区植被以孢粉组合Ⅲ为代表，主要类型为落叶阔叶混交林−湿生草甸植被，此时仍以落叶阔叶含量占优势，其中以榆属为主，较前一阶段明显增加，枫香属明显减少。灌木和草本植物较前一阶段略微增加，其中仍以蒿属为主，禾本科居次，且均较前两阶段略减少。针叶树早期较少，晚期增多，其中罗汉松属明显减少。蕨类植物早期较少，晚期增多，总体较前一阶段明显增加，主要是受东亚季风增强的影响（杨小强等，2022）。喜湿润的水生藻类分子略微增加，其中淡水双星藻属增多。G/A比值与C/（G+A）比值中等，但G/A比值相对平稳，整体比前一阶段偏低，而C/（G+A）较前一阶段略有增大，且波动幅度较大。钻孔中喜热孢粉比例为2.0%~62.2%，平均33.2%，湿生型孢粉比例10.1%~38.5%，平均22.8%，表明与前一阶段相比气温有所降低，但湿润程度稍微有所增加。该阶段仍为三角洲相，沉积物以浅灰色黏土、粉砂质黏土、泥质粉砂、粉砂为主，夹中细砂，整体粒度偏细，反映气候为湿润型。综合植被类型特征与沉积物特征，认为此段较前一段气候湿润，整体气候类型为温暖湿润型（图4，图5）。

（4）晚中新世晚期—上新世，研究区植被以孢粉组合Ⅳ为代表，主要类型为落叶阔叶混交林−湿生草甸植被，此时仍以落叶阔叶含量占优势，且较前一阶段明显增加。仍以榆属为主，热带雨林和亚热带低山常绿阔叶树种栎属、冬青科、豆科等植物明显增加。枫香属明显减少。灌木和草本植物较前一阶段略微增加，其中仍以蒿为主，且较前一阶段明显增加。禾本科、莎草科增加，藜减少，出现极少量的旱生麻黄属植物。针叶树明显减少，其中松属和罗汉松属均减少。蕨类植物和水生藻类分子均较前一阶段明显减少，其中藻类分子仅见极少量刺甲藻科和双星藻属。G/A和C/（G+A）比值整体偏低，说明较前一阶段气候变干。钻孔中喜热孢粉比例为19.6%~38.9%，平均26.5%；喜湿孢粉比例为12.6%~48.6%，平均21.7%，反映温度与湿润程度都较前一阶段降低。该阶段仍处于三角洲环境，沉积物以细粒的黏土和粉砂为主，含炭质层，炭质层干酪根以壳质组腐殖无定形体和底栖藻无定形体占主体。结合植被类型特征，可以看出由于受季风波动的影响（Clift，2020；Wang et al.，2021），该段较前三段气候均干旱，整体气候类型为偏温暖半干旱型（图4，图5）。

研究区的孢粉植物演化模式与南海北部大陆架植物演化趋势相似（杨祖年，1982；王伟铭，1992；赵飞等，2017；张宗言等，2022），其所反映的气候变化特征也与南海、全球气温变化具有较好的一致性（图5；Zhao et al.，2001；朱照宇等，2002；Zachos et al.，2008；张一凡等，2017；Westerhold et al.，2020；裴军令等，2021；陈平等，2022）。ZKA02钻孔反映气候温度与湿度变化的喜热型孢粉与湿生型孢粉比例变化曲线与雷州半岛、南海和全球气候变化曲线相似（图5）。早中新世早期，受南极冰盖扩张的影响（Zhao et al.，2001；裴军令等，2021），气温逐渐降低，喜热植物减少，对应Mila降温事件（Miller and Mountain，1996），此阶段气候湿度出现先增大再减小的变化，整体仍然为半湿润的气候。早中新世中期—中中新世，喜热植物增多，气温有逐渐变暖的趋势（Zachos et al.，2008），出现中中新世适宜期（MMCO）（Westerhold et al.，2020），与雷州半岛、南海及全球气候变化趋势相似，可能是受南极冰盖消融的影响（Zhao et al.，2001）。南海和全球深海氧同位素反映的气温都在中中新世中期达到最高（Zhao et al.，2001；Westerhold et al.，2020），但是研究区可能受夏季季风的影响，直到中中新世末期才达到顶峰，具有明显的滞后。此阶段气候湿度有所降低，但仍属于半湿润的气候。中中新世末期—晚中新世早期，气候温度与湿度均波动较大，整体呈现变冷变干的趋势，与北半球冰盖的形成有关（Zhao et al.，2001），喜热型与湿生型植物均有所有减少，属于温和半湿润的气候。晚中新世中期，延续了晚中新世早期波动的特征，但温度与湿度略有回升，喜热型与湿生型植物比例小幅增加，表现为温暖湿润的特征。晚中新世晚期—上新世，气温变化幅度小，稳步下降，旱生植物逐渐增多，表现为偏温暖半干旱的特征，同样由北半球冰盖的持续扩张引起的（Zhao et al.，2001）。

6.   结论

通过对北海地区ZKA02钻孔的孢粉化石数据的系统分析，自下而上划分出4个孢粉组合：早中新世—中中新世期Ulmus–Artemisia–Pinus组合（榆属−蒿属−松属组合）；中中新世末期—晚中新世早期Liquidambar–Podocarpaceae–Artemisia组合（枫香属−罗汉松科−蒿属组合）；晚中新世中期Ulmus–Quercus–Polypodiaceae–Pinus 组合（榆属−栎属−水龙骨科−松属组合）；晚中新世晚期—上新世Ulmus–Artemisia–Quercus组合（榆属−蒿属−栎属组合）。

孢粉序列揭示早中新世—中中新世发育落叶阔叶混交林−湿生草甸植被，气候偏温和半湿润；中中新世末期—晚中新世早期针叶阔叶混交林−湿生草甸植被组合，气候为温和半湿润；晚中新世中期落叶阔叶混交林−湿生草甸植被，气候变为温暖湿润型；晚中新世晚期—上新世落叶阔叶混交林−湿生草甸植被组合，气候明显干旱，为偏温暖半干旱型。古气候变化过程能较好地与全球气温变化的趋势相吻合，揭示出中新世以来夏季季风气候对研究区的影响。

致谢：感谢中国科学院西北生态环境资源研究院油气资源研究中心张明震老师在孢粉鉴定分析中提供的帮助。感谢编辑部老师和评审专家对本文提出的宝贵意见、建议。