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地球保存最完整"天书"? 详解黄土高原三大疑问
华夏经纬网   2008-02-14 08:54:21   
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  黄沙滚滚漫天飞舞,黄土高原在现代人眼中,是物产匮乏、土地贫瘠的代名词,然而在科学家眼里,黄土高原是一个无与伦比的宝库。

  黄土高原在历史上究竟是什么样的自然景观?是森林区?还是像现在这样光秃的荒草区?黄土高原是怎么形成的?高原上的黄土是土生土长,还是来自异国他乡?她又经历了怎样的变迁……中科院南京地质古生物研究所、中科院南京地理与湖泊研究所、兰州大学西部环境教育部重点实验室的专家唐领余、李春海、安成邦、汪卫国等人,利用植物“孢粉文字”破译出了黄土高原的历史变迁,还原出黄土高原4万年来的“变脸”过程。

  种种疑问———疑问一:黄土高原曾是森林区?

  黄土高原历史上究竟是什么自然景观?是森林区?还是像现在这样光秃的荒草区?有人认为黄土高原历史上就不是森林区,而属草原带。但大量事实证明:黄土高原历史上确是森林和森林草原地区,这是在黄土高原上进行过大量认真考察研究的科学家的共识。例如,我国古生物学家杨钟健于1929年到晋西陕北考察时,根据大量考证和调查材料断定当地原为森林地带,并对晋西陕北破坏森林后到处是荒山秃岭、沟壑纵横的情景很感慨地说:“这样摧残森林是可怕的。”1955年中国科学院黄河中游水土保持考察队在考察报告中明确指出:“从残存的原生植被来看,可以肯定,本区在农耕以前原始植被是属于森林和森林草原”。这一科学结论为大量历史资料所证实。

  疑问二:高原上的黄土从何而来?

  关于黄土的来源,长期以来,中外学者有过不同的争论。一种认为是这一地区盛行的偏北风把新疆、宁夏北部、内蒙古乃至远在中亚沙漠中的大量粉沙刮到黄土高原地区堆积下来,因为黄土高原与黄土底部的基岩成分不一样。黄土下部地貌形态多样,起伏比较大,但上部沉积黄土厚度大体相似,并有从东到西逐渐变薄的趋势,同黄土来源于西部的方向是一致的,这说明黄土是从别处搬过来的;但有不少科学家发现,黄土层的底部有一砾石层,而这浑圆的砾石层却是典型的河流沉积物,于是他们认为,黄土的原籍在黄河的上游,是河流把黄土冲刷下来形成的;还有一种观点认为黄土既不是风成的,也不是水成的,它是在原来的基础上不断风化形成的,是土生土长的;也有一种综合性观点,认为黄土高原既来自西北、中亚,由大风刮来,又有绵绵流动的河流携带而来,还有本地土生土长的基岩风化的,是在这三种力的共同作用下形成的。

  1966—1999年间,发生在我国的持续两天以上的沙尘暴竟达60次。中科院刘东生院士认为,黄土高原应该说是沙尘暴的一个实验室,这个实验室积累了过去几百万年以来沙尘暴的记录。中国西北部沙漠和戈壁的风沙漫天漫地洒过来,每年都要在黄土高原上留下一层薄薄的黄土。

  就像人们对黄土高坡吟唱不已一样,人们对黄土高原的来源也争论不休。

  疑问三:黄土高原是地球保存最完整的“天书”?

  地球上,历史痕迹的变化都或多或少可能通过地质现象来保存,但是这样的“天然记录”多是片断性的,不连续和不全面的,而黄土高原却是个“异类”。专家说,黄土高原的形成和青藏高原的隆升,加快了侵蚀和风化的速度,在高原周围的低洼地区堆积了大量卵石、沙子和更细的颗粒。每当大风骤起,在西部地区便形成飞沙走石、尘土弥漫的景象。被卷起的沙和尘土依次沉降,颗粒细小的粉尘最后降落到黄土高原区域,形成了一条荒凉地带。

  印度板块向北移动与亚欧板块碰撞之后,印度大陆的地壳插入亚洲大陆的地壳之下,并把后者顶托起来。从而喜马拉雅地区的浅海消失了,喜马拉雅山开始形成并渐升渐高,青藏高原也被印度板块的挤压作用隆升起来。

  然而东西走向的喜马拉雅山挡住了印度洋暖湿气团的向北移动,久而久之,中国的西北部地区越来越干旱,渐渐形成了大面积的沙漠和戈壁。这里就是堆积起了黄土高原的那些沙尘的发源地。体积巨大的青藏高原正好耸立在北半球的西风带中,240万年以来,它的高度不断增长着。青藏高原的宽度约占西风带的三分之一,把西风带的近地面层分为南北两支。南支沿喜马拉雅山南侧向东流动,北支从青藏高原的东北边缘开始向东流动,这支高空气流常年存在于3500—7000米的高空,成为搬运沙尘的主要动力。与此同时,由于青藏高原隆起,东亚季风也被加强了,从西北吹向东南的冬季风与西风急流一起,在中国北方制造了一个黄土高原。

  专家说,从学术角度来讲,青藏高原隆升带来的干旱,使黄土高原成为地球上唯一一本保存完整的陆相沉积而成的“天书”。

  谜底揭晓

  植物孢粉推断:黄土高原最初并不姓“黄”

  中科院南京地理与湖泊研究所的李春海副研究员告诉记者,古植物的孢子和花粉大量散布在黄土中。由于植物的孢粉外壁坚固,能够在地层中长时段埋藏而不腐烂,无论它飘落到哪里,就保存在哪里。李春海说,毫不夸张地说,孢粉的土壤保存年代可以达到上亿年。

  李春海介绍,为了解黄土高原的“变脸”过程,专家们特意到黄土高原西部甘肃静宁县、秦安县、定西县等地采集黄土高原6个典型地质剖面的黄土标本,从中获得了700余块孢粉样本和209块表土孢粉样本,这近千份孢粉样本大约记录了公元前4.6万年至今黄土高原植被变迁过程。通过对碳14的测量,在6个典型剖面中共测得年代34个。经过分析,专家们发现,从黄土高原采集的20克样品中最多分离出孢粉颗粒达到1112粒左右,最少的则不足50粒,显示着4万多年来,环境和植被出现了巨大的变化过程。

  李春海说,从孢粉的分析来看,发现了松、云杉、冷杉、铁杉、栎、菊科等数十种植物孢粉的记录,专家们认为黄土高原在最初的时候并不姓“黄”,在4.6万年的历史中,有一多半的时间,黄土高原是森林和草原的成分相互消长,在这段时间里,黄土高原经历过多次快速的“变脸”———历经过草原、森林草原、针叶林以及荒漠化草原和荒漠等多次转换。

  -相关资料

  黄土高原

  黄土高原是中国四大高原之一,亦为世界著名的大面积黄土覆盖的高原,是中华民族古代文明的发祥地之一。高原横跨青、甘、宁、内蒙古、陕、晋、豫7省区大部或一部,面积约30万平方千米。高原由西北向东南倾斜,海拔多在1000—2000米。除许多石质山地外,大部分为厚层黄土覆盖。经流水长期强烈侵蚀,逐渐形成千沟万壑、地形支离破碎的特殊自然景观。黄土高原面积广阔,土层深厚,地貌复杂,水土流失严重,均为世所罕见。

  高原上主要山脉太行山、吕梁山和六盘山把高原分隔成3部分:①山西高原。吕梁山以东至太行山西麓,有许多褶皱断块山岭和断陷盆地,山岭多呈北东走向,主峰海拔均超过2000米,山地下部多为黄土覆盖。②陕甘黄土高原。吕梁山和六盘山(陇山)之间黄土连续分布,厚度很大,其堆积顶面海拔一般在1000—1300米。地层出露完整,地貌形态多样,是中国黄土自然地理景观最典型的地区。③陇西高原。六盘山以西,高原海拔约2000米,黄土厚度逐渐增大,成为波状起伏的岭谷地形。

  -相关链接

  黄土高原是这样形成的

  黄土高原在秦汉以前是森林和森林草原地带是确凿无疑的。但由于长期以来的人为破坏,使大面积的森林逐渐消失而成为今日的荒山秃岭。大规模破坏森林的方式包括战争破坏、营造宫殿、樵采、毁林开荒等。其中以毁林开荒对森林的破坏最为严重和彻底。

  自秦汉以来黄土高原经历了三次滥伐滥垦高潮,第一次是秦汉时期的大规模“屯垦”(边防军有组织大垦荒)和“移民实边”开垦。这次大“屯垦”使晋北陕北的森林遭到大规模破坏。第二次是明王朝推行的大规模“屯垦”,使黄土高原北部的生态环境遭到空前浩劫。据考证,明初在黄土高原北部陕北(延安、绥德、榆林地区)和晋北大力推行“屯田”制,竟强行规定每位边防战士毁林开荒任务。从这里我们不难看出,明代推行“屯田”制对环境破坏之严重。第三次大垦荒是清代,清代曾推行奖励垦荒制度,垦荒范畴自陕北、晋北而北移至内蒙古南部,黄土高原北部和鄂尔多斯高原数以百万亩计的草原被开垦为农田,使大面积的土地沙化,水土流失加剧。

  100多年来,许多科学家致力于这一问题的研究,提出了几十种假说。但近二三十年,更多的科学家赞同黄土风成学说。按照黄土风成学说的解释,黄土高原是这样形成的:在蒙古、中亚和我国西北一带的荒漠地区,气候干燥,温差很大,由于热胀冷缩的作用,使岩石、砂砾等被“加工粉碎”成细小的沙子和粉尘。强劲的西北风将以百万吨计的细沙和粉尘旋入天空,随风南下。于是粗粒的先沉降下来聚成沙漠,细粒的则被飘移至秦岭北麓。经过二三百万年的搬运堆积,终于形成了黄土高原。

  科学在不断发展,近年来科学家发现许多现象是黄土风成学说无法解释的。譬如,黄土中粗粉沙含量由西北向东南递减,黏土的含量却从西北向东南递增,这种自西北向东南的有规律的排列呈叠瓦阶梯状的分布过渡,而不是平面模糊过渡。这种叠瓦阶梯状的分布过渡更像是洪水的杰作等等。(张成)

来源:科技日报

转自中新网

 

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