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上新世
鎖定
上新世(pliocene epoch)是地質時代中第三紀的最新的一個世,它從距今530萬年開始,距今258.8萬年結束。
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上新世是英國C·萊伊爾於1833年命名的。上新世前是中新世,其後是更新世。
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上新世與中新世之間的邊界是地區性的從比較温暖的中新世轉化為比較寒冷的上新世,上新世與更新世之間的邊界一直被認為從更新世冰川的開始,但也有科學分析後認為這個邊界有點晚。
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- 中文名
- 新世
- 外文名
- pliocene epoch
- 時 間
- 530萬年前至258.8萬年前
- 命名人
- C·萊伊爾
目錄
上新世命名
上新世是英國C.萊伊爾於1833年命名的。
上新世時期,生物界的面貌接近現代,植物界已出現和現代相同的種類,如櫟、棕櫚 等。脊椎動物中的象、河馬、三趾馬為其主要 代表。這一時期形成的地層稱 “上新統” ,代表符號為 “N2” 。
對人類而言,地球迄今仍然是個得天獨厚的樂園。
過去一萬年以來,人類在農業、工業、科技以及文化上所取得的絕大多數成就都發生在一個十分温和的時期。
在地球自然系統的調節下,這個時期的地質、氣温以及環境都維持在一個相對平穩的範圍內,沒有太大的波動。
如同其它許多比較老的地質時代,上新世與其它相鄰的時代的岩牀的分界定義分明,但其精確的時間範圍還不十分準確。
上新世與中新世之間的邊界不是一個全球性的事件,而是地區性的從比較温暖的中新世轉化為比較寒冷的上新世,上新世與更新世之間的邊界一直被認為從更新世冰川的開始,但最近的分析認為這個邊界有點太晚了。
根據不同的動物上新世又可分為三個期:
上新世晚期(皮亞琴察階)(360–258.8萬年)
上新世早期(贊克爾階)(533.2–360萬年)
上新世氣候
上新世開始前後南極洲開始被冰雪覆蓋,中緯度的冰川在上新世末期前也已發展,北冰洋的冰層形成。上新世末南極洲已經終年被冰雪覆蓋。
上新世海洋
上新世古地理
巴拿馬地峽的形成對地球的氣候有很大影響,原來沿赤道的大洋暖流被切斷,大西洋開始變冷,大西洋和北冰洋的水温降低。
非洲板塊與歐洲板塊的碰撞使地中海開始形成。古地中海消失。
在地中海、印度和中國有上新世的海底岩石暴露,其它地方上新世的海底岩石一般在海岸附近可以找到。
上新世植物
上新世氣候的變化對植物帶來的變化很大,全世界熱帶種類減少,落葉森林擴展,北方被松柏林和凍土地帶覆蓋,除南極洲外在所有的大陸上草原擴張。只有在赤道地區還有熱帶森林,在亞洲和非洲熱帶大草原和沙漠出現。
上新世植物羣除包括少數藤類和裸子植物外,多數是被子植物,主要有山毛棒科、榆科、械樹科、樺木科等;其次有楊柳科、桑科、胡桃科、芸香科、無患子科、薔薇科、豆科等。最多的是棟屬、械屬和榆屬。以暖温帶的屬種佔優勢,少量北亞熱帶成分。
上新世動物
不論是海生動物還是陸地動物,上新世的動物已經相當現代化了,陸地動物還有些原始。
最早的類人的動物在上新世末出現。
草食動物和一些肉食動物變的體型巨大。
在北美洲,齧齒目動物、乳齒象和鏟齒象類,負鼠依然昌盛,而有蹄類動物則變少,駱駝、鹿和馬的數量降低。犀牛、貘和爪獸類滅絕。食肉動物中鼬鼠家族種類增多,犬科和熊科也很成功。樹懶、雕齒獸和犰狳等沿巴拿馬地峽從南美洲進入北美洲。
在歐亞大陸上齧齒動物繁榮,而靈長目的分佈範圍減小了。象、鬣齒獸和劍齒獸屬動物在亞洲繁盛。蹄兔從非洲進入亞洲,馬的分佈減少了,而爪獸類和犀牛相當成功。牛和羚羊也很繁盛,一些駱駝從北美洲進入亞洲。鬣狗和早期的劍齒虎出現。
在非洲有蹄類動物最多,靈長目動物繼續它們的進化,上新世末期南方古猿出現。齧齒動物和象的數量增加,牛和羚羊不斷有新的種類出現,後來它們的種類和數量多於豬的種類和數量。早期的長頸鹿出現了,駱駝從北美洲經過亞洲進入非洲。馬和現代的犀牛出現。食肉動物有熊、犬科動物、鼬鼠、貓科動物、鬣狗和香貓。在這麼多競爭者的壓力下鬣狗開始成為腐食動物。
在澳大利亞最主要的哺乳動物依然是有袋類動物,其中包括食草的袋熊、袋鼠和雙門齒目動物。肉食的有袋動物有袋狼和袋獅,齧齒動物進入澳洲,蝙蝠也很繁榮。單孔目的今天的鴨嘴獸出現了。在海洋中鯨是最大的哺乳動物,除鯨外海洋中的哺乳動物還有海牛、海豹和海獅。
上新世中國研究成果
上新世上新世–盆地沉積成礦研究
2017年,中國地質大學(北京)張建軍教授發佈其最近研究成果,以滇西地區户撒盆地上新世芒棒組為研究對象,通過系統收集區域地質、遙感、物探、水文等基礎研究資料,結合鑽井岩心以及周緣露頭觀察、採樣測試,開展對户撒盆地盆地基底、沉積特徵、沉積物源及砂岩型鈾成礦背景等研究。
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通過研究分析,得到以下幾點認識:
花崗岩具較高SiO_2(67.86%~72.04%),較高全鹼(Na_2O+K_2O=7.62%~8.64%),高K_2O/Na_2O比值(1.53~3.09),富集Rb、Th、U、K、P、Nd、Sm等大離子親石元素,虧損Nb、Ta、Zr、Hf、Ti等高場強元素,LREE/HREE比值為8.57~10.81,(La/Yb)N為10.34~14.35,輕、重稀土元素分餾明顯,弱Eu異常(δEu=0.31~0.58)等特徵。
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Ni-Mg~#、Mg~#-SiO_2判別圖解結合區域地質特徵,推測户撒盆地盆地基底為早期幔源物質侵入到地殼底部形成初生地殼,在後期熱事件作用下,以古老基底地殼為主和初生地殼為輔的混合地殼部分熔融形成,與印度–歐亞大陸俯衝碰撞相關,是印度–歐亞大陸由碰撞期過渡為碰撞後伸展期的岩漿活動響應,碰撞結束時間在49 Ma之前。
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系統收集前人沉積相研究成果,結合野外剖面詳盡觀察以及42口(煤田鑽孔36口,新近施工6口)鑽孔資料得出:户撒盆地芒棒組第一段–第三段沉積類型為沖積扇、辮狀河三角洲、扇三角洲、湖相等四種,可細分為10種亞相。衝擊扇相巖性以土黃色、灰黃色厚層塊狀礫岩為主,夾含礫砂岩、粉砂岩,相帶展布窄,以中部曼統–萬明小寨和小寨–皇閣寺為典型。
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辮狀河三角洲平原巖性以土黃色、灰黃色礫岩、細砂岩為主,夾含礫粗砂岩、泥岩,發育厚層褐煤,見底沖刷構造;辮狀河三角洲前緣亞相巖性以灰色、灰綠色含礫粗砂岩、細砂岩為主,夾炭質泥岩、泥岩及煤線,見水平層理、交錯層理、波狀層理及底沖刷構造;前辮狀河三角洲亞相巖性主要為灰色、灰綠色細砂岩、粉砂岩、泥岩為主,見水平層理、逆序層理。
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扇三角洲平原亞相巖性主要為灰黃色、土黃色礫岩、含礫粗砂岩為主,夾少量粉砂岩;扇三角洲前緣亞相巖性主要為灰色、灰綠色含礫粗砂岩、中砂岩為主,夾細砂岩、粉砂岩、泥岩、煤線薄層,見底沖刷構造;前扇三角洲亞相巖性主要為灰色、灰綠色細砂岩為主,夾泥岩薄層,見水平層理。
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濱淺湖相巖性主要為灰綠色、灰白色泥岩組成,見水平層理,以芒困–曼板一帶最為發育。緩坡帶物源主要來自盆地北西方向,以發育辮狀河三角洲相和沖積扇相為主;陡坡帶物源來自南東方向,以扇三角洲相為主;中部凹陷帶為來自北西和南東雙物源,以發育濱淺湖相為主。
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δEu、Th/Sc、Al_2O_3/TiO_2、以及K_2O-Rb、Co/Th-La/Sc、La/Yb-∑REE、La-Th-Sc圖解得出:芒棒組第三段碎屑沉積岩物源主要為周緣花崗岩,少量為高黎貢山羣變質岩。
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(4)沉積環境及沉積期古氣候制約着碎屑沉積岩還原介質含量以及含鈾含氧水能否下滲,推移,是砂岩型鈾礦能否成礦的影響因素之一。通過對芒棒組第二段泥岩進行地球化學組成分析,明確了其古鹽度、古氣候以及氧化還原環境。
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Rb/Sr、Mg/Ca、Fe/Mn、SiO_2/Al_2O_3、(La/Yb)N等比值説明:芒棒組第二段古氣候為温暖潮濕環境,温暖、潮濕環境下形成的含煤碎屑岩建造還原介質充足,是砂岩型鈾礦良好的容礦空間。
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(5)户撒盆地芒棒組第二段砂岩地球化學分析表明:砂岩主要為長石砂岩和雜砂岩,少量為頁岩;礦物成分主要為石英、鉀長石、斜長石和伊利石等;REE配分模式曲線一致,LREE/HREE=9.75~15.91,平均13.24,(La/Yb)N=13.06~26.41,平均19.21,輕稀土元素相對重稀土元素明顯富集,稀土元素分餾明顯。
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SiO_2/Al_2O_3=2.06~6.01,平均4.60,ICV=0.54~1.09,平均0.86,結合沉積特徵表明:樣品為被動構造環境下沉積物的再循環而成,而非強烈風化作用過程中形成的第一次旋迴沉積物。Th/U=5.44%~12.10%,平均8.48%,CIA矯正均值為69,反映了温暖、濕潤條件下的中等化學風化作用。
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A-CN-K判別圖説明交代作用降低了CIA值、且樣品源巖鉀長石比斜長石含量高。Th/Sc=4.43~25.35,平均8.18,Rb-K_2O圖解、Co/Th-La/Sc圖解和La/Yb-∑REE圖解表明樣品物源為花崗岩。
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TiO_2-(Fe2O3T+MgO)、Al_2O_3/(Cao+Na_2O)-(Fe2O3T+MgO)、La-Th-Sc以及(K_2O/Na_2O)-SiO_2構造判別圖解表明:侏羅世–早白堊世花崗岩形成於被動大陸邊緣環境,與中特提斯洋在晚侏羅世–早白堊世已經打開且長期穩定相對應。
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上新世晚上新世–中更新世古海洋學研究
近期(2022年11月前後),第四紀研究領域國際著名期刊Quaternary Science Reviews發表了西北大學地質學系、自然資源部第一海洋研究所和中國科學院地球環境研究所共同合作的最新研究成果:“Climatic and tectonic constraints on the Plio–Pleistocene evolution of the Indonesian Throughflow intermediate water recorded by benthic δ18O from IODP site U1482”。
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研究人員利用國際大洋發現計劃(International Ocean Discovery Program, IODP)第363航次在印尼穿越流主要出口帝汶海內鑽取的U1482站巖芯(圖1),建立了晚上新世–中更新世(~3.17–1.07 Ma)高分辨率(~1.53 kyr)印尼穿越流中層水(ITF intermediate water, ITF-IW)古海洋學記錄。
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印尼穿越流(Indonesian Throughflow, ITF)是全球温鹽環流在低緯海區的關鍵組成、連接熱帶西太平洋和印度洋的唯一通道。受來自太平洋大規模風力作用,印尼穿越流主要水體流入望加錫海峽,與厄爾尼諾–南方濤動(El Niño-Southern Oscillation, ENSO)以及東亞季風等氣候現象密切相關,在過去全球氣候變化中扮演重要角色。
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上新世–更新世印尼海道構造收縮改變了印尼穿越流的主要來源,很可能是觸發北半球冰蓋擴張(Northern Hemisphere Glaciation, NHG)的一個重要因素。印尼海道持續收縮對印尼穿越流中深層水體限制的優先級高於上層水體。由於沉積物樣品限制,以往印尼穿越流古海洋學研究多聚焦於上層水體,而對中深層水體相關研究僅限於最近幾個冰期–間冰期旋迴,上新世–更新世時期印尼穿越流中深層水古海洋學記錄尤為鮮見。
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研究團隊對1368個沉積物樣品展開研究,利用底棲有孔蟲氧同位素(δ18O)建立年代地層框架,獲得了印尼穿越流區域第一條高分辨率晚上新世–中更新世古海洋學記錄。文章將U1482站底棲δ18O與全球底棲有孔蟲氧同位素堆疊曲線(Prob-stack)和全球各大洋站位底棲δ18O進行對比,發現在~1.6 Ma之前U1482站底棲δ18O與其他站位δ18O變化基本一致;~1.6 Ma之後與全球底棲δ18O出現明顯差異,冰期–間冰期振幅減小,尤其在~1.6–1.2 Ma期間達不到完全冰期值。
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U1482站記錄顯示,~1.55–1.35 Ma期間印尼穿越流中層水温度逐漸降低,但南極中層水和西太平洋暖池中心都未發生類似變化;而U1482站西南邊U1461站由TEX86恢復的表層海水温度在~1.6 Ma之後出現了變冷趨勢,與U1482站中變冷相對應(圖2)。在帝汶海區,從表層、次表層到~1500 m左右的中層水變化較一致,表明在班達海內印尼穿越流表層海水和次表層海水通過垂向水體的強烈混合到達中層海水深度,使表層海水到中層水變化趨勢一致。
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U1482站水深1466 m,受印尼穿越流中層水控制,區別於全球其他深層水站位(多位於2000–3800 m)。因此其他因素比如印尼海道構造收縮導致印尼穿越流所控水團變化也會影響U1482站底棲δ18O。自晚上新世以來,澳洲西北部氣候從相對温暖、濕潤且穩定的狀態轉變為乾旱、寒冷且多變的氣候模式。~2.4 Ma U1463站Th/K和K%低值指示澳洲大陸內部變得更幹,相應地,U1482站底棲δ18O自~2.51–2.43 Ma開始逐漸變重。有研究指出~1.6–0.8 Ma期間澳大利亞西北部印度洋與太平洋建立了良好的生物地層連接,表明彼時與現今相比印尼穿越流更加不受限且可能強度更大。U1482站記錄顯示~1.6 Ma之後印尼穿越流中層水温度和鹽度都開始降低(圖2),可能對應着不受限的印尼穿越流狀態。由於U1482站底棲δ18O攜帶了來自南太平洋中層水和班達海表層水的混合信號,~1.6 Ma之後U1482站受區域氣候影響可能超過了受全球冰量變化影響,導致U1482站與全球其他站位之間底棲δ18O存在巨大差異。
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模型研究和現代海洋學觀測顯示印尼穿越流對季風系統和ENSO事件有很好的響應和反饋;前期古海洋研究也記錄了末次冰期時印尼穿越流與東亞冬季風和拉尼娜事件有密切聯繫。研究記錄顯示,~2-1.07 Ma冰期時,U1482站底棲剩餘氧同位素(δ18Oresidual)值降低對應赤道西太平洋MD97-2140站和赤道東太平洋ODP 846站間表層海水温度梯度增強,可能進一步揭示印尼穿越流與ENSO的聯繫。受到類似拉尼娜狀態影響,印尼穿越流中層水變淡,可能是造成~1.6-1.2 Ma期間U1482站底棲δ18O冰期—間冰期振幅減小的因素之一。
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除了緯向沃克環流增強,經向哈德利環流也在同一時期加強。增強的哈德利環流強化亞洲冬季風,驅使更多較淡的海水從南海通過爪哇海和蘇祿海進入到印尼海區,也可能導致U1482站底棲δ18O偏負(圖3)。
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通常認為中更新世氣候轉型發生於~1.2-0.7 Ma,主要特徵表現為冰期—間冰期反差增大和冰期旋迴從以41-kyr斜率週期為主向100-kyr偏心率週期為主轉變。U1482站底棲δ18O的100-kyr濾波在~1.6 Ma之後與100-kyr偏心率週期具有很好的對應關係(圖4;文章中圖6);相似地,北大西洋ODP 659站底棲δ18O在90-kyr和130-kyr區間的濾波自~1.5 Ma開始震盪且振幅開始增加,可能指示了中更新世氣候轉型的早期階段。除此之外,納米比亞沿岸上升流增強、赤道西太平洋海藻生產力增加和全球δ13C記錄長偏心率週期開始模糊都發生在~1.6 Ma,指示全球氣候和海洋在這一時期發生了重大變化。~1.6-1.5 Ma氣候變化代表了冰期—間冰期氣候模式、温鹽環流和低緯度陸地氣候的重要轉變,熱帶地區在其中可能起到了關鍵作用。然而這個氣候轉變卻沒有像更新世其他重要氣候轉型一樣得到重視,也就是説,~1.6 Ma氣候變化可能被低估了。該記錄為這一氣候轉變提供了新數據支撐。
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上新世地質年代
年代開始 百萬年前(GSSP) | 主要事件 | ||||
5.43–2.5億年前 | 第四紀 (260萬年前–至今) 25.3–2.6百萬年前 | 0.011430 ± 0.00013 | 人類繁榮(參照年表) | ||
1.806 ± 0.005 | 人類進化到現代狀態 | ||||
上新世 | 5.332 ± 0.005 | 人類的人猿祖先出現 | |||
23.03 ± 0.05 | - | ||||
65–25.3百萬年前 | 33.9 ± 0.1 | 大部分哺乳動物目崛起 | |||
55.8 ± 0.2 | - | ||||
65.5 ± 0.3 | - | ||||
1.37–0.65億年前 | 99.6 ± 0.9 | 恐龍的繁榮和滅絕 白堊紀-第三紀滅絕事件,地球上45%生物滅絕 | |||
2.05–1.37億年前 | 199.6 ± 0.6 | 鳥類出現 裸子植物繁榮 被子植物出現 | |||
2.5–2.05億年前 | 251.0 ± 0.4 | 恐龍出現 | |||
2.95–2.5億年前 | 299.0 ± 0.8 | 二疊紀滅絕事件,地球上95%生物滅絕 盤古大陸形成 | |||
3.54–2.95億年前 | 359.2 ± 2.5 | 昆蟲繁榮 爬行動物出現 煤炭森林 裸子植物出現 | |||
4.10–3.54億年前 | 416.0 ± 2.8 | 魚類繁榮 兩棲動物出現 昆蟲出現 種子植物出現 | |||
4.38–4.10億年前 | 443.7 ± 1.5 | 陸生的裸蕨植物出現 | |||
4.9–4.38億年前 | 488.3 ± 1.7 | 魚類出現;海生藻類繁盛 | |||
5.43–4.9億年前 | 542.0 ± 1.0 | ||||
(Proterozoic,PR) 25–18億年前 | 10–5.43億年前 | 630 +5/-30 | 多細胞生物出現 | ||
850 | 發生雪球事件 | ||||
1000 | 羅迪尼亞古陸形成 | ||||
18–10億年前 | 1200 | - | |||
1400 | - | ||||
1600 | - | ||||
36–32億年前 | 1800 | - | |||
2050 | - | ||||
2300 | - | ||||
2500 | - | ||||
38–25億年前 | - | 2800 | 第一次冰河期 | ||
- | 3200 | - | |||
- | 3600 | 藍綠藻出現 | |||
- | 3800 | - | |||
46億–38億年前 | - | 3850 | |||
- | 3950 | 古細菌出現 | |||
- | 4150 | ||||
長城紀、薊縣紀、青白口紀、震旦紀 | 4570 | 地球出現 |
- 參考資料
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- 1. 鄧綬林;劉文彰.地學辭典 :河北教育出版社 ,1992-10
- 2. 曹家欣,崔海亭. 山西榆社盆地上新世植物羣及其環境意義[J]. 地質科學,1989,04:369-375+405.
- 3. 中國科學家發表大洋鑽探新成果:建立上新世—更新世印尼穿越流中層水演化的氣候和構造約束 .網易官網.2022-11-07[引用日期2023-12-21]
- 4. 滇西地區户撒盆地上新世沉積特徵及物源分析 .知網.2017-12-22[引用日期2023-12-21]