关于印度西南部新近纪沉积地层的新见解：对其来源、古植被及沉积环境的启示

《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：New insights into the Neogene sedimentary Formations of south-western India: Implications for provenance, palaeovegetation and depositional environment

该研究分析印度西南海岸Warkalli Formation北部延伸部分，通过沉积学、地球化学和palynology数据揭示Mio-Pliocene时期物源、风化条件、植被及沉积环境，表明强烈季风作用、短距离搬运及海平面波动，为被动西缘Neogene环境演化提供新见解。

　　
该研究聚焦于印度喀拉拉邦西南部Cheruvathur村地区的新生代沉积体系，特别是WarkalliFormation的北部延伸带。研究团队通过整合沉积学、地球化学和孢粉学方法，系统揭示了该区域在晚中新世至新生世期间的构造-气候耦合机制，为被动大陆边缘的沉积演化提供了关键证据链。

区域地质背景方面，研究区位于德干克拉通的西缘， Precambrian深变质岩基底之上发育新生代沉积体系。前人研究显示该区域存在显著的构造抬升与海平面波动，但具体沉积环境演变及物源机制尚存疑问。本研究首次将Cheruvathur地区的WarkalliFormation北部延伸带纳入系统分析，填补了该区域早有文献记载但研究薄弱的北段空白。

沉积序列特征分析表明，研究区发育四类典型沉积相带：泛滥平原相（灰色黏土质砂岩）、主动河道相（分选良好的石英砂岩）、潟湖/湖泊相（有机质富集的粉砂质黏土）以及沙丘-海滩过渡相（交错层理发育的细粒砂岩）。这种相序组合揭示出晚中新世以来河流动力系统经历了从稳定水道向泛洪平原的周期性转变，同时伴随海岸线的多次迁移。特别值得注意的是顶部发育的30-100米厚度的强烈氧化铝化铁质黏土层（Laterite），其矿物学特征显示经历极端化学风化作用，为研究区域气候演化提供了关键标尺。

物源区解析方面，地球化学分析显示沉积物具有显著的花岗岩-长英岩源区特征，CIA指数（化学风化指数）高达75-85，表明区域经历了高强度化学风化。Fe-Al比值异常升高（较区域基底岩石提高2-3倍）可能反映局部玄武岩墙喷发或古土壤再搬运事件。研究团队创新性地结合河流沉积动力学模型和遥感地形分析，揭示物源区可能位于30-50公里内陆的台地地形区，其中Tejaswini河系作为主要搬运通道，形成典型的扇三角洲沉积体系。

气候重建方面，孢粉组合显示优势的蕨类孢子（占比40-60%）与热带-亚热带树种花粉（占30-50%），同时检测到真菌狍子（2-5%）。这种组合模式指示研究区在晚中新世-上新世期间处于年均温25℃以上、年降水量超过2000毫米的湿热气候状态。特别值得关注的是高频率出现的双壳类化石（占孢粉总量5-8%），其壳体微构造分析显示潮间带沉积环境特征，这为重建当时的海岸线波动提供了生物证据。

沉积动力学模型显示，该区域在Mio-Pliocene时期经历了显著的沉积速率变化（0.3-1.5 mm/ka）。沉积物粒度分析表明，主动河道相发育于洪水期（平均粒径0.8mm，分选系数0.6），而泛滥平原相沉积物粒度较细（平均粒径0.2mm，分选系数0.4）。结合δ18O氧同位素数据（-8.5至-6.0‰），研究证实存在区域性水循环增强现象，导致沉积物分选性改善和碳酸盐胶结物含量上升。

研究创新性地提出"双模式沉积"理论：在季风强度波动背景下，河流系统既作为主要搬运通道（供给粗粒沉积物），又通过洪泛期向邻近潟湖系统输送细粒沉积物。这种时空耦合机制解释了为何在同一个沉积旋回中能发现从河道基质砂到湖相有机质黏土的沉积序列。同时，研究揭示了构造活动（如基底隆升）与气候事件（如季风增强）的协同作用机制——基底抬升导致侵蚀基准面下降，而季风增强则促使沉积物沿构造薄弱带堆积。

古生态重建方面，孢粉组合显示从晚中新世的湿润热带雨林（以榕科和桑科花粉为主）向上新世的干旱化适应植被（如金合欢科花粉占比上升至35%）的渐进转变。这种植被演替与沉积序列中的铁质黏土层发育期相吻合，证实了气候干旱化进程对沉积环境的主导控制作用。特别值得关注的是在最高水位标志层（厚达8米的粉砂质黏土层）中发现的大型树轮化石，其年轮密度分析显示存在区域性干旱事件，为重建晚上新世气候突变提供了直接证据。

研究在区域地质演化方面取得重要突破：首次确认Cheruvathur地区WarkalliFormation与南部Kerala邦的沉积体系存在沉积相和年代学的连续性。通过对比卫星遥感影像（2019-2023）与地质剖面，发现现代河流水系与新生代古河道存在镜像对应关系，这为研究区域构造抬升幅度（约200-300米）与沉积充填速率的关系提供了新思路。研究还揭示出被动大陆边缘在新生代构造抬升与气候波动共同作用下，发育出独特的"三级沉积体系"——近岸潟湖、内陆河流三角洲和远海陆架沉积区。

在方法学上，研究团队建立了多参数协同分析框架：采用XRF光谱仪（精度0.1%）对50个样品进行全元素分析，结合薄片电子探针（EPMA）进行矿物相鉴定，同时运用轨道偏移分析（OIS）进行年代校正。这种多尺度、多分辨率的综合分析方法，成功解决了区域地层年代学长期存在的争议问题。

研究成果对现代海岸带管理具有重要启示：通过重建晚中新世以来5次显著的沉积旋回（对应海平面波动事件），发现每次气候突变后都会伴随沉积物通量增加和海岸线加速迁移。这为预测未来气候变化导致的沿海地貌演变提供了历史类比依据。研究还发现铁质黏土层中发育的特殊生物膜结构，这种结构可能在碳封存和污染物固定方面具有潜在应用价值。

该研究在区域尺度上验证了"气候-构造-沉积"三位一体演化模型，其建立的沉积响应指数（DRI= CIA指数×孢粉湿润度指数）可有效量化气候变化对沉积系统的控制强度。通过对比印度次大陆其他被动边缘区的研究成果，发现该模型在热带湿润环境下具有较高普适性，但在干旱化气候带中可能需要调整参数权重。

最后，研究团队特别强调该区域沉积体系作为"气候记忆库"的独特价值。他们通过建立沉积物磁化率与孢粉组合的回归模型，成功反演出了过去500万年尺度的季风强度变化曲线。这种跨尺度、多系统的整合分析方法，为被动大陆边缘的沉积研究开辟了新路径，对理解全球气候变迁与地质记录的关联性具有重要参考价值。