《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》:Neogene uplift of the Chiribiquete tabletop mountains in the Colombian Amazon and its paleobiogeographic implications
编辑推荐:
Colombian Guayana Shield的Chiribiquete山脉通过地质数据、沉积物分析和地形研究,揭示其早新生代(约7000万年前)已有雏形,晚新生代因安第斯造山运动导致抬升加剧,形成桌山地貌,影响区域生物地理格局。
作者名单:Helanlin Xiang、Martin Roddaz、Elton Luiz Dantas、Roberto Ventura Santos、Diana Ochoa、Vladimir Torres、Guillermo Rodriguez Forero、Taylor Craft、José Ricardo Sandoval、Andrés Mora、Richard Ott、Carina Hoorn
荷兰阿姆斯特丹大学生物多样性与生态系统动态研究所,阿姆斯特丹 1098 XH
摘要
奇里比克特山脉(位于哥伦比亚亚马逊地区)是一系列类似台地(tepui)的山脉。本研究通过区域地质数据、对山脉内部及周边的沉积物分析以及地形研究,探讨了地表抬升的时间过程。研究发现,奇里比克特山脉西侧存在源自安第斯山脉的早中新世河流-湖泊沉积物,而东侧则主要为亚马逊克拉通的河流沉积物。早中新世沉积物与奇里比克特山脉的奥陶纪基底岩石之间的叠置现象,结合来源数据表明,早在早中新世时期就已经存在雏形的奇里比克特山脉链。晚中新世以来,继承的基底断层的重新活动可能加剧了地表抬升。地形分析显示,奇里比克特山脉呈向南倾斜趋势,其倾斜角度大于周边早中新世沉积物。基于瓦佩斯拱形地区的约100米区域性抬升、前陆沉积物的倾斜情况以及奇里比克特山脉的局部倾斜特征,我们推断大部分地表抬升发生在晚中新世之后,这是由于安第斯山脉形成过程中的压缩作用所致。随后的区域性抬升和/或亚马逊河流系统的改变,使得早中新世沉积物被侵蚀了约50米,从而形成了河流之间的典型高地平台。因此,在早中新世时期存在一个低矮的地形屏障,而这一屏障在晚中新世时期显著增强。这表明奇里比克特山脉现今类似台地的生物群落的起源可以追溯到新近纪早期(甚至更早),为进一步的古生物地理学研究提供了重要依据。
引言
奇里比克特山脉(西班牙语称为Serranía de Chiribiquete)位于哥伦比亚东南部,也被称为“哥伦比亚圭亚那”(Estrada和Fuertes,1993年)。该山脉是圭亚那地盾的西部延伸部分,分隔了Caguán–Putumayo盆地和Vaupés–Amazonas盆地(Barrero等人,2007年;Naka等人,2012年)。该地区以其显著的地质多样性和生物多样性而闻名(Val等人,2021年;联合国教科文组织,2018年;世界自然基金会,2018年),因此于1989年被划为哥伦比亚国家自然公园(Colombia National Natural Parks,2025年)。2018年,联合国教科文组织和世界自然基金会将其命名为“奇里比克特国家公园——美洲豹的家园”,这是世界上最大的热带雨林国家公园之一,栖息着数千种物种,其中包括许多特有物种(联合国教科文组织,2018年;世界自然基金会,2018年)。此外,奇里比克特山脉向北延伸的部分——Sierra La Lindosa,保存了超过75,000幅由原住民在20,000年前创作的岩壁绘画,是人类历史的重要见证。2018年,该地区还被联合国教科文组织列为世界自然与文化遗产地(联合国教科文组织,2018年;García,2023年)。
奇里比克特山脉的地貌特征
该山脉由一个地质多样性丰富的高原组成,各个山体通过细小的断裂与主高原分离,形成了具有近乎垂直陡坡的独特“天空岛屿”。这里的物种丰富度和生物独特性极高,奇里比克特国家公园内包含了亚马逊地区66.5%的物种。其中,哥伦比亚特有物种占哥伦比亚圭亚那地盾记录的特有物种的三分之一以上,其中16种仅分布于奇里比克特山脉(Cárdenas等人,2017年)。该山脉的植被以灌木林和由Bonnetia主导的矮林为主,同时还存在生长在岩石裂缝中的裂隙植物(Estrada和Fuertes,1993年;Duivenvoorden和Cleef,1994年)。这种高物种丰富度和特有性源于其地理位置——它处于四个主要生物地理区域的交汇处:圭亚那地盾、北安第斯山脉、亚马逊平原和奥里诺科平原(国家公园系统,2016年)。尽管奇里比克特山脉具有独特的地貌特征,但其古地理历史仍知之甚少。
研究方法
本研究通过分析奇里比克特山脉周边及内部的沉积记录来探究其古地理历史,包括以下步骤:
a) 描述位于奇里比克特山脉南部(即Mesa de Araracuara)东西两侧的Agua Negra和La Tagua地点的沉积序列;
b) 对这些地点的孢粉组合进行鉴定,并为沉积序列提供准确的地层年代;
c) 确定新发现地点的沉积物地球化学成分,并分析先前研究地点的样本,以确定沉积物的来源;
d) 制作地形剖面图,量化地表抬升和河流侵蚀的程度与模式。
这些研究有助于了解奇里比克特山脉的地表抬升时间及其地形特征的形成过程。
结果与结论
我们的研究结果揭示了奇里比克特山脉地表抬升的时间,这对理解亚马逊地区的古地理和古生物地理具有重要意义,特别是其特征性台地生物群落的形成过程。
区域构造背景
南美洲西北部边界由海洋法拉隆板块(后称为纳斯卡板块)与南美洲板块的相互作用以及外来地体的增生作用形成,这一过程自约7000万年前开始导致山脉的形成(Gonzalez等人,2023年;Gonzalez等人,2025年)。根据Mora等人(2020a)和Gonzalez等人(2023年、2025年)的研究,7000万年后,海洋板块与大陆板块之间的相互作用方式发生了变化。
研究地点、岩性及古环境
研究地点的地理位置、岩性及露头高度详见表1。更多岩性细节和古环境信息见结果部分。新发现的沉积剖面与先前描述的露头及钻探参考剖面进行了对比(例如,Hoorn,1993年;Hoorn,1994a;Hoorn,1994b;D'Apolito等人,2021年;Salamanca Villegas等人,2016年)。
孢粉学样本处理
孢粉学样本的制备过程
岩性
Agua Negra沉积序列(图1;表1)最初由作者Carina Hoorn在1988年描述,孢粉形态首次由Ochoa(2007年)研究(未正式发表),Sciumbata等人(2021年)将该数据集作为河流淡水环境中热带雨林孢粉记录的范例。该沉积序列厚度为36米(图3;表S4),主要由砾石层和粗至中粒度的硅质砂组成,颜色从灰色到棕色不等。
附近中新世参考地点的年龄重新评估
位于哥伦比亚亚马逊地区Caquetá河沿岸的Mari?ame沙层最初根据委内瑞拉沿海盆地的传统孢粉地层学方法被定为早中新世(Hoorn,1994a)。后来重新鉴定该孢粉组合属于T13-Echitricolporites maristellae阶段,年龄范围为1770万至1610万年前(Jaramillo等人,2011年;Salamanca Villegas等人,2016年)。
结论
本研究揭示了奇里比克特山脉的古地理历史。新的和重新评估的沉积年龄数据表明,最古老的沉积物形成于早中新世。奇里比克特山脉西侧(La Tagua地点)的沉积物形成于受安第斯山脉影响的河流-湖泊环境中。
关于人工智能在论文撰写过程中的应用
在论文撰写过程中,作者使用了ChatGPT(OpenAI)来提升文本的清晰度和流畅性。使用该工具后,作者对内容进行了审查和编辑,并对最终发表的文章内容负全责。
作者贡献声明
作者分工:
Helanlin Xiang:撰写、审稿与编辑、初稿撰写、方法论设计、资金申请、数据分析、概念框架构建;
Martin Roddaz:撰写、审稿与编辑、初稿撰写、方法论设计、数据分析、概念框架构建;
Elton Luiz Dantas:撰写、审稿与编辑、数据管理;
Roberto Ventura Santos:撰写、审稿与编辑、数据管理;
Diana:……(其余作者信息未提供)
资助信息
本研究得到了中国国家留学基金委员会(资助编号:202306380061)和欧盟“地平线2020”研究与创新计划(Marie Sk?odowska-Curie资助协议,资助编号:101034371)的支持。
未引用参考文献
Esri,2012年
SPNN(哥伦比亚国家公园系统),2016年
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本研究结果的财务利益或个人关系。
致谢
感谢Salomon Kroonenberg对本文早期版本的严格审稿;Annemarie Philip在孢粉样本制备方面的帮助;Harry Seijmonsbergen和Thijs de Boer在ArcGIS软件使用上的支持;Román González提供的原始古地理图谱;Matthias Bernet对提高论文质量的宝贵建议;以及Jorge Gómez Tapias在区域地质学方面的指导。