第四紀冰期間冰期旋回在中國表現

第四紀冰期—間冰期旋回在中國的表現地科一趙蕾目錄一、概述二、中國第四紀氣候變化特征三、海陸變遷及邊緣海性質的改變四、黃土沉積五、冬、夏季風環(huán)流的彼此消長與自然帶的變遷六、第四紀冰期時的生物界七、人類活動對自然環(huán)境的影響第四紀(2．5MaBP)氣候的一個重要特征就是冰期一

間冰期旋回。目前我們正處于間冰期中，氣候溫暖。這個

間冰期地質學家稱為全新世，是從11．5kaBP開始的，至

今已延續(xù)了1萬年以上。而在此之前是距我們最近的一次

冰期，稱為末次冰期。末次冰期冰盛期(LGM)出現于

21kaBP。那時的全球平均溫度比現代(指工業(yè)化前)低

4～7℃，個別地區(qū)低10~C以上，例如南極可能低10~C，格

陵蘭低21℃。末次間冰期(LIG)即上次間冰期出現于

(130±1)kaBP到(116±1)kaBP，那時的溫度峰值可

能比現代高?。根據近740ka的南極冰芯資料，100ka旋

回占顯著優(yōu)勢，特別在近430ka非常突出。海平面、黃

土磁化率及深海60資料[41也提供了類似的冰期一

間冰期旋回的證據。一、概述冰期iceage具有強烈冰川作用的地史時期。又稱冰川期。冰期有廣義和狹義之分，廣義的冰期又稱大冰期，狹義的冰期是指比大冰期低一層次的冰期。大冰期是指地球上氣候寒冷，極地冰蓋增厚、廣布，中、低緯度地區(qū)有時也有強烈冰川作用的地質時期。大冰期中氣候較寒冷的時期稱冰期，較溫暖的時期稱間冰期。大冰期、冰期和間冰期都是依據氣候劃分的地質時間單位。大冰期的持續(xù)時間相當地質年代單位的世或大于世，兩個大冰期之間的時間間隔可以是幾個紀，有人根據統計資料認為，大冰期的出現有1.5億年的周期。冰期、間冰期的持續(xù)時間相當于地質年代單位的期。在地質史的幾十億年中，全球至少出現過3次大冰期，公認的有前寒武紀晚期大冰期、石炭紀-二疊紀大冰期和第四紀大冰期。冰川活動過的地區(qū)，所遺留下來的冰磧物是冰川研究的主要對象。第四紀冰期冰磧層保存最完整，分布最廣，研究也最詳盡。在第四紀內，依冰川覆蓋面積的變化，可劃分為幾個冰期和間冰期，冰蓋地區(qū)約分別占陸地表面積的30％和10％。但各大陸冰期的冰川發(fā)育程度有很大差別，如歐洲大陸冰蓋曾達北緯48°，而亞洲只達到北緯60°。

盡管因青藏高原的隆起，我國第四紀環(huán)境演變表現出強烈的區(qū)域性特征，但第四紀周期性的冰期—間冰期全球變化在我國仍有顯著表現，即使在強烈隆起、環(huán)境演變異乎尋常的青藏高原也不例外。我國第四紀環(huán)境的變遷還與全球的冰期-間冰期相關聯(區(qū)域性與全球性的關聯).李四光東部冰川研究,劉東生黃土-古土壤序列與深海氧同位素有良好的對比性,并一直追溯至氧同位素階段61,相應于1.8MaBP.0.9MaBP以來,9個黃土-古土壤組合與深海氧同位素9個氣候旋回一致.黃土-古土壤組合序列,還檢測出0.4、0.1MaBP偏心率周期、23KaBP和19KaBP的歲差周期、41KaBP地軸傾斜周期。Heinrich事件,D-O旋回，YoungerDryas事件。

由于中國環(huán)境的特殊性，我國的冰期—間冰期變化并不像歐洲和北美那樣以巨大的冰蓋擴張與消融為特色，而是表現為顯著的海陸變遷與冬、夏季風的盛衰，及與之相應的一系列自然地理過程和景觀的變化。間冰期的情況與現代相近冰期可以20kaBP前后冰期最盛的環(huán)境為代表：氣候變冷，海平面下降，導致1∕3的邊緣海成為陸地；冬季風強度增大，夏季風強度減弱，相應的干旱區(qū)與黃土堆積區(qū)擴大、永久凍土擴張，自然地帶顯著向南推移。北半球第四及冰期對比：二、中國第四紀氣候變化特征（一）第四記古氣候概述1.第四紀古氣候第四紀氣候以全球變冷為最突出特征，表現為冰川作用的盛衰和氣候的移動，即冰期和間冰期的更替。地四紀冰期鼎盛時，全球大陸有20%～30%的面積為冰川覆蓋，據R.F.弗林特估計，總面積達44.38×10平方公里，而現在僅有10%的面積被冰川覆蓋。第四紀古氣候變遷的主要因素是溫度的降低，但氣溫的下降值與維度和海拔高度有關。冰期時，高緯地區(qū)溫度降低最大，中緯度地帶的氣溫比現在平均低8～12℃，低緯地區(qū)降低最小。在相同緯度地區(qū)，大陸氣候區(qū)，氣溫下降值大，海洋氣候區(qū)，下降值小。第四紀全球溫度并非直線下降，而是波動式的周期性變化，因此，表現為冰期與間冰期的周期性交替。冰期時各大陸的氣候條件及冰川規(guī)模并不相同。位于海洋性氣候區(qū)的歐洲和北美，溫度低，濕度大，有利于冰川的形成和發(fā)展；在大陸氣候控制下的亞洲大陸北部，氣溫雖然非常低，但濕度小，屬與干寒氣候，不利與冰川的形成和發(fā)展。中緯度大陸內部，冰期時因反氣旋強盛，濕度小，降水稀少，風力作用占優(yōu)勢，因而形成的是大面積的沙漠和黃土，即現代中緯的沙漠黃土帶，冰川不發(fā)育。冰期發(fā)展的各個階段，氣候條件也有所不同。初期溫度開始下降，相對濕度增高，出現濕冷氣候，冰川急速發(fā)育。當冰川發(fā)展到最盛時期，地面被冰雪覆蓋，反射加強，蒸發(fā)減弱，溫度繼續(xù)下降，濕度相應下降，降水量也隨減少，于是出現典型的干冷冰期氣候。冰期末期，溫度逐漸升高，冰川開始消融，相對濕度仍然很低，出現干涼或干溫氣候。冰期時氣候帶向低緯方向移動，在山岳區(qū)向山麓依動。2.中國東部的第四紀古氣候

我國東部的氣候雖然長期處在東亞季風控制下,但在第四記期間由于受全球性冰期與間冰期的影響,冬夏季風的極峰位置發(fā)生周期性南北移動,多次出現冷暖干濕交替現象.冰期,亞洲內陸冷高壓勢力增強,冬季風加劇,極鋒南界移至西南太平洋和南海一帶.此時我國東部正處于冷高壓的前鋒地帶,溫度低,濕度小,缺少足夠的水分,難以形成冰川,廣大地區(qū)植被稀疏,地面裸露,在盛行的西北風作用下,有利于風塵的搬運和堆積,形成大面積的黃土.有些地方冰緣現象發(fā)育,如河北陽原虎頭梁頂黃土期的融凍褶皺,九屬于晚耕新世晚期的冰緣現象.東北地區(qū)濕度略高,冰緣凍土十分發(fā)育,猛犸象,披毛犀喜冷動物群廣泛分布.間冰期,亞洲內陸變?yōu)榈蛪褐行?西伯利亞的冷高壓勢力減弱,極峰位置北移,一年之中夏季風占優(yōu)勢,太平洋暖濕氣流長屈直入到大陸內部,控制了東亞大陸的氣候變化.氣候溫暖濕潤,有利于河湖發(fā)育,植物繁茂,繁殖了喜暖的犀牛,象等動物群.這個時期南北之間的氣候差異減弱.綜上所述,我國東部在特定的季風環(huán)境中,第四紀期間的氣候是嚴寒與干燥同時出現,潮濕與溫暖同時存在,但在冰期和間冰期的最盛期更增強了他們的大陸性和海洋性,使氣候環(huán)境或更加嚴酷或更為適宜。3中國西部的第四紀古氣候

我國西部深居亞洲大陸內部,大陸性干旱氣候占統治地位,又因地勢起伏劇烈,氣候垂直分帶明顯.第四紀以來高山地區(qū)被山岳冰川覆蓋,至今高山上仍有山地冰川.青藏高原高寒地區(qū)發(fā)育了永久凍土層.喜馬拉雅山南坡,降水豐富,海洋性冰川發(fā)育,冰川到達山麓地帶.各大盆地發(fā)展成干燥沙漠氣候,形成鹽湖和沙漠.西部高山冰川作用的特征有以下幾點:古冰川分布只限于山岳地區(qū),并被大型的沙漠盆地所隔開；（2）由于冰川所在緯度及隆起高度不同,接受的降水量不同,冰川發(fā)育規(guī)模也有差異（3）古冰川類型與現今的高山冰川大體相同,主要是冰斗冰川,山谷冰川和覆蓋冰川,但古冰川規(guī)模遠比現在大；（4）高山冰川在第四紀期間從未全部消融,只有規(guī)模大小之。西部冰期與間冰期劃分及其氣候特征：（1）希夏邦馬冰期：發(fā)生在早更新世，其雪線的現代高程位于6200～7000米。(2)帕里間冰期：在海拔4000米高度分布有湖相沉積，代表涼爽到溫暖濕潤氣候。(3)聶聶雄拉冰期：發(fā)生在中更新世，冰川規(guī)模最大。(4)加布拉間冰期：發(fā)生在中更新世晚期，主要有湖相沉積，據孢粉分析，植被變化為針葉混交林—松櫟林—松，木蘭混交林。推測當時年平均溫為5～7℃，降水量1000～1500毫米。湖盆周圍有殘留的紅土風化殼。屬于溫暖濕潤氣候。(5)珠穆朗瑪冰期：發(fā)生在晚更新世，冰川遺跡保存完整，又兩次大規(guī)模發(fā)展階段。(6)冰后期：早期教溫和，晚期教冷，并有小冰期發(fā)生?，F年的年平均氣溫為0℃。

李四光教授于30年代建立的中國冰期系列，即鄱陽、大姑、廬山和大理4次冰期，已長期沿用。并將這4次冰期與阿爾卑斯山區(qū)的群智、民德、里斯和玉木冰期相對比。歐洲發(fā)現時代較老的多瑙冰期，和中國云南元謀發(fā)現距今3．5Ma的龍川冰期可以對比。（1）、中國更新世氣候變化特征（二）中國第四紀氣候變化特征（2）、中國冰后期氣候的變化第四紀的最后一次冰期結束以來，地球氣候進入冰后期，距今12000年。中國冰后期氣候波動，可劃分為三段：晚全新世（現今—2500年)中全新世(2500—7500年)早全新世(7500—12000年)。我國氣候學家竺可楨教授，根據我國歷史文獻、考古和氣象觀測資料，對中國過去5000年來的氣候變遷作了研究，劃分出4次溫暖時期與4次寒冷時期。第一溫暖期大約開始于公元前3600年，結束于距今3000年前。當時年平均氣溫比現在高2℃左右。第一寒冷期從公元前1000年到公元前850年之間，屬西周時代。

第二溫暖期發(fā)生在公元前770多年東周和春秋時代至公元初期西漢時代。溫暖時間長達700余年。第二寒冷期從公元初年起，持續(xù)到公元600年左右，屬于東漢、三國到南北朝后期。年平均氣溫比現在低1—2℃。第三溫暖期發(fā)生在公元600—1000年，屬于隋唐至宋朝初期。據記載在公元650—669和678年的冬季，都城長安(今陜西省西安市)無雪無冰。第三寒冷期在公元1000—1200年宋朝時代。公元1111年，太湖冰封，冰上可行車。福建省歷史記載有兩次因寒冷而使荔枝受損，一次是1110年，一次是1178年。南宋淳佑五年十二月(公元1245年)，記載廣州市、東莞、南海、佛山等地，“臘月初，大雪三日，積盈尺余……”。第四溫暖期發(fā)生在公元1200年至1300年，我國南、北區(qū)普遍溫暖，杭州地區(qū)無雪無冰，陜西、河南等地竹林茂盛，專門設立了“竹監(jiān)司”官府。元朝大德八年(公元1304年)，廣東南?？h志記載了有關象生活的情況。第四寒冷期明末清初以來近600年，戢國氣候雖是寒冷期，但仍有冷暖波動。公元1470年至1520年，據記載廣東省番禺、南海、潮陽等縣“有雪，梅花枯死”。海南島瓊臺縣志記載，明朝正德元年(公元1506年)萬寧縣“冬萬州大雪”等。三、海陸變遷及邊緣海性質的改變許多地質跡象表明,第四紀期間大洋面的位置并非永恒不變,它時而升高,時而降低,從而引起了多次滄海桑田的變遷。海面升降改變著海陸間的輪廓,世界上許多大陸架時隱實現,有時升出水面成為陸地,有時隱沒在海底為廣闊的淺海，這種變遷在地質歷史上層出不窮，溝通亞洲與北美大陸的白令海峽,在第四紀期間就曾多次出露水面成為兩大洲之間的陸橋,成為新舊大陸生物群交往重要通道。引起海面變遷的主要原因,一是構造運動,一是氣候波動，這兩種因素對海面變遷的影響并不完全相同,但有時互相交叉又互不易區(qū)分。冰期,大洋中的部分海水以冰川形式固結在陸地上,不能隨正常的大氣循環(huán)及地表徑流回到海洋,因此水體減少,水層減薄,導致洋面下降.間冰期,氣候轉暖,冰川消融,大量融水回到海洋,海水體積增加,水層加厚,導致海面上升.這種海面升降變化是全球性的,而非局部性的,而且具有同時性的特點,海面升降的幅度也相近似.但因各地區(qū)構造運動的干擾,同一時期海面升降的標志高度相差懸殊.就目前的研究,第四紀晚期海面下降的最低點比現今海面約低130米,海面上升達的最高點比現今海面大約高10米左右。

中國海域的海面變遷中國東部各海域自更新世以來曾發(fā)生過多次海面升降,特別是晚更新世初以來,沿海平原普遍發(fā)生過三次明顯的較大規(guī)模的海浸和海退.這些滄海桑田的變化,無論在大陸上或海底都留下了一系列遺跡。東部平原的海相層主要分布在各大河流下游及三角洲地區(qū),如華北平原,蘇北平原及長江下游平原,都有若干海相沉積埋藏在平原深處,其分布范圍可從現在海岸向內陸延伸近百公里,甚至沿河谷上塑數百公里。從微體化石分析,東部地區(qū)大體平行于海岸線排列的白洋淀—微山湖—洪澤湖—太湖等湖泊,第四紀期間都曾程度不同地經受海浸影響，我國東部諸海域的海底廣泛地遺存著陸相或濱岸相沉積層及相關的生物化石,表明這里曾經歷了數次海退而出露在海面以上成為陸地。中國沿海海平面變化波動較大，但總體呈上升趨勢。1.渤海海面的變遷渤海周圍既有構造上升區(qū),也有大范圍的下沉區(qū)，河北平原就是新生代以來的主要沉降區(qū),組成平原的第四系有陸相沉積層和海洋沉積層，晚更新世以來渤海發(fā)生至少發(fā)生過三次較大規(guī)模的海拔浸和兩次海退,其中以距今15,000年前的海退規(guī)模最大,海面下降的幅度可達-130米左右，三次海退的命名是根據海浸所達到的最遠而定的。滄州海浸：發(fā)生在晚更新世早期的一次海浸,海岸線可達滄州附近,北段可達白洋淀以東地區(qū).自西向東誰深逐漸加大,在黃驊以東的高灣至南排河一帶水深達10～20米。山東萊洲灣西岸水深達40米。

獻縣海浸：這次海浸范圍較大，海相層分布廣泛，向西可達河北獻縣一帶。海相層厚度達20余米，黃驊縣的歧口至鹽山縣城為主要沉積區(qū)，向西逐漸變薄，至獻縣附近尖滅。在山東萊洲灣一帶的博興，恒臺，該海相層也廣泛分布。黃驊海浸：此次海浸發(fā)生在全新世，海浸范圍，在遼東灣北岸達到盤山地區(qū)，渤海灣西岸可達寶堤，天津，文安，黃驊地區(qū)，萊洲灣西岸到達廣饒地區(qū)。當時的海面比現今的海面高2～4米左右。2.黃海海面的變遷第四紀期間黃海海面變化的形式各地不一，在隆起的基巖海岸有高出海面的階地，在沉降海岸平原深處埋藏有海相層，在廣闊的淺海底上有淹沒的陸相沉積及于其相關的生物化石。晚更新世，黃海同渤海一樣，經歷了

若干次海面升降過程。全新世的海浸，海水向陸地伸入100～200公里，南黃海的岸線可能位于洪澤湖～高郵湖一線，水深達30～40米。3.東海海面的變遷杭州灣以南的東海沿岸地區(qū)，第四紀以來為褶皺隆起帶，更新世海浸不明顯，全新世海浸規(guī)模擴大。更新世晚期，東海發(fā)生大規(guī)模海退，當時的海面下降到-150至-160米，大陸架變成陸地，一些大型的哺乳動物曾群居于此。第四紀冰期-間冰期的變化，引發(fā)邊緣海性質變化。自15萬年以來，渤海和華北地區(qū)產生過6次明顯的海進事件。冰期間，我國東部海岸線向東擴展了1000Km，中國海面積減少1/3，海平面下降150m.朝鮮半島與大陸相連，臺灣與大陸相連。南海海面下降100-120m。海岸線外移，造成冰期階段內陸干旱化加劇。原因是：（1）海岸線東移1000Km，水汽傳輸困難；（2）西太平洋的三大淺海灘區(qū)域中兩個(亞洲大淺灘和澳大利亞淺灘)均在西太平洋暖池范圍,屬全球表層海水溫度最高的海區(qū).面積減少,暖池效應減弱,對全球環(huán)流產生深刻影響;（3）陸地增加,減少蒸發(fā)量,也進一步影響到大陸降水,加深內陸的干旱化程度.

在冰期間南海海表層溫度較現代低2-5℃,比同緯度太平洋海表溫度低;現代南海和同緯度的太平洋開放海域的溫度無明顯差別.黑潮以高溫、高鹽度、色深藍擬黑而名。沿菲律賓東南，經赤道向北延伸，進入臺灣東岸，東海陸架，日本南岸東流，繼續(xù)向北擴展。由于是特殊的海洋暖流，會明顯影響沿岸地區(qū)的氣候變化。上圖反映不同時期黑潮東移位置不同，影響的程度也不同。在最后冰期時期，由于陸架外露，黑潮遠離東海岸線，影響減少；但在現代海流靠近，影響加強。四、黃土沉積定義：沙漠地區(qū)的地表物質中粉砂質搬運到其他地區(qū)沉積，形成厚度不一的黃土層。第四紀最具有特色的沉積物應該算是黃土。中國、歐洲、北美和南美都有大面積黃土分布。中國北方黃土廣布，總面積約38萬km2，主要分布于甘肅、陜西、山西、河南，以及河北、內蒙古等地區(qū)，是世界上黃土發(fā)育最好和分布面積最大的地區(qū)。黃土層一般厚100―200m，最厚可達300多m。黃士是在特定環(huán)境下形成的一種粉砂性（間含亞砂、亞粘）、多鈣性、多孔隙、多垂直節(jié)理的松散土狀堆積，粒級為0.05―0.001mm，組成礦物成分有石英、長石和未分解的角閃石、輝石、黑云母等碎屑，有時含哺乳動物和蝸牛等化石。原生黃土一般沒有明顯層理。（一）概述

黃土在黃土塬區(qū)保存較好，堆積厚而連續(xù)。劉東生等根據黃土性質和動物化石，把黃土地層劃分為早更新世午城黃土（Q1）、中更新世離石黃土（Q2）和晚更新世馬蘭黃土（Q3）。午城黃土一般為黃紅色，離石黃土為淡棕色，馬蘭黃土為黃灰色。習慣上把前二者稱老黃土，后者稱新黃土。在距今240多萬年以前黃土已經開始堆積。氣候干冷時，黃土堆積速度快，形成黃土堆積；氣候轉為溫濕時，黃土堆積速度減緩，成土作用加強，形成土壤層。在連續(xù)黃土剖面中，共夾有30多層古土壤層，記錄了第四紀時期古氣候波動變化的歷史。在240多萬年中至少經歷了24個氣候旋回。

黃土的堆積可以反映自然地理環(huán)境的變化，在連續(xù)沉積的黃土層內，包含著豐富的第四紀環(huán)境演變的信息。我國的黃土堆積以黃土高原最為典型。中國特有的巨厚堆積的風塵黃土，保存了過去幾百萬年以來東亞氣候的變化歷史。黃土高原的風塵堆積實際上表現為黃土層和古土壤層交互沉積的特征。當風塵堆積作用大于成土作用時形成黃土層，反之，則形成古土壤層。因此，黃土沉積與寒冷的冰期相對應，古土壤則對應于相對溫暖的間冰期。歐洲、北美洲的第四紀黃土主要分布在冰川外緣，黃土堆積表明當地在該時期屬于寒冷苔原性質的冰緣環(huán)境。中國的黃土主要分布在干旱荒漠區(qū)的外緣，表明黃土沉積時期當地屬于干寒荒漠-草原環(huán)境，而古土壤發(fā)育時期則對應溫暖的森林或森林草原環(huán)境。黃土與古土壤層的交替變化是第四紀冰期-間冰期周期變化的反映，與深海氧同位素記錄有良好的對應關系。黃土地層不僅為深海氧同位素記錄在大陸找到了對比的證據，而且揭示了青藏高原隆升對東亞季風氣候的形成和演化。（二）來源關于黃土的來源，長期以來，中外學者有過不同的爭論。其中，以“風成說”比較令人信服。認為黃土來自北部和西北部的甘肅、寧夏和蒙古高原以至中亞等廣大干旱沙漠區(qū)。這些地區(qū)的巖石，白天受熱膨脹，夜晚冷卻收縮，逐漸被風化成大小不等的石塊、沙子和粘土。同時這些地區(qū)，每逢西北風盛行的冬春季節(jié)，狂風驟起、飛沙走石，塵土蔽日。粗大的石塊殘留在原地成為“戈壁”，較細的沙粒落在附近地區(qū)，聚成片片沙漠，細小的粉沙和粘土，紛紛向東南飛揚，當風力減弱或迂秦嶺山地的阻攔便停積下來，經過幾十萬年的堆積就形成了浩瀚的黃土高原。根據黃土堆積環(huán)境的不同，可將中國黃士發(fā)育分為三個時期：早更新世，相當于第一次冰期，氣候比新第三紀干寒，發(fā)生午城黃土堆積；中更新世，發(fā)生第二次冰期，氣候進一步變干，堆積了離石黃土，范圍廣、土層厚；晚更新世第三次冰期，氣候更加干寒，堆積了馬蘭黃土，厚度雖小，但分布范圍更廣，南方稱下蜀黃土。進入全新世，氣候轉為暖濕，疏松的黃土層，經流水侵蝕，形成了溝壑縱橫、梁、峁廣布的破碎地表。（三）古氣候的標志黃土地層中反映古氣候的標志概括起來有：古土壤、湖沼相沉積、河流相沉積、黃土的顏色變化、化學元素組分含量和孢粉組合等。古土壤，它是在不同地質時期的地表，在當時的氣候條件下，經過成壤作用形成的。因此古土壤的類型、成分結構等特征都帶有形成時氣候特征留在土壤中的痕跡，這些痕跡直接記錄了當時氣候冷暖干濕等變化。

湖相沉積，黃土中常夾有湖相地層，這類地層主要出現在早更新世早期和晚更新世的早期或晚期，。這些湖沼相沉積物中碳質成分含量很高，富含生物碳及孢粉，其所含鐵元素多為還原狀態(tài)，氧化程度很低，這些特征表明上述湖沼相堆積是在濕冷氣候條件下形成的。河流相沉積物，主要為粗砂、礫卵石等，一般屬于早更新世中后期及中更新世早期。在晚更新世時，一些盆地和山前地帶的黃土中夾有不同厚度的砂卵石層，這些粗巖相沉積物說明當時黃土堆積時，曾經有過較大的豐水期，因而河流發(fā)育，水文活動積極，反映了當時濕潤的氣候條件。

黃土形成于不同的氣候條件下，因而有不同的外觀顏色。綜合黃土高原黃土剖面顏色在垂向上的變化，自下而上大體可以分為4個主要顏色段：第一段，淺紅黃色段；第二段，棕黃色段；第三段，灰黃色段；第四段，褐黃色段。黃土顏色自下而上由紅黃—棕黃—灰黃—褐黃的變化。黃土中化學元素組分的遷移是與氣候變化相關的。所謂元素的遷移，是指土壤中的化學元素的轉移和再分配，使化學元素重新分散或集中的遷移。在不同的物理化學環(huán)境中，遷移的方式、強度和結果都不相同。元素遷移除元素自身的物理化學性質如元素的組合及其結構等內因外，還有外界的物理化學環(huán)境，如溫度、壓力、氧化還原環(huán)境等外因。因此我們可以通過測定黃土史時期遷移最重要的外界因素，通過測定黃土層中元素遷移量的大小、形式及其組合關系等，反演其遷移的地質歷史時期的古氣候條件，以達到了解古氣候環(huán)境波動的目的。植物分為

孢子植物和種子植物兩大類，孢子和花粉分別是這兩類植物的繁殖器官。孢子和花粉當它們在植物的孢子囊和花藥中成熟后，借助風、水或動物等動力的作用飛離植物母體，大部分落在土壤中，經過漫長的地質年代，孢子花粉也就變成了化石。孢粉學的任務之一就是用特定的方法把不同地層中的孢粉化石分離提取出來并鑒定其類型及組合，以此恢復古植被類型、群落，生長的古地理景觀和古氣候條件。（四）古環(huán)境變遷

新生代早期，全球性氣候變暖，我國各地區(qū)包括黃土高原的早第三系地層多呈紅或淺紅色，說明當時氣候比較炎熱。早更新世早期，黃土高原內在一些第三紀末形成的古侵蝕或斷陷盆地邊緣和盆地內，形成很多河流及大小不同的湖泊，其中堆積了厚大的湖相沉積。在早更新世末期，由于氣候逐漸變得干旱起來，雨量減少使這些湖泊逐漸萎縮，乃至干涸消失，并演化成河流。中更新世開始時，由于新構造運動對環(huán)境的影響，黃土高原的氣候變?yōu)闇貪窈透蓻鼋惶娴牟▌?。這一時期河流最為發(fā)育，河水流量也與氣候變化相對應而呈增多或減少的變化規(guī)律。到晚更新世初期，干旱氣候開始顯增多或減少的變化規(guī)律。到晚更新世初期，干旱氣候開始顯著。到全新世，黃土高原則明顯地被干旱少雨的氣候所控制，北部向沙漠化方向演化。在整個第四紀時期內，黃土高原的古氣候環(huán)境的主要變化時期是中更新世早期，中更新世晚期和晚更新世末期。

黃土高原環(huán)境的變遷，有其自然的因素，這與全球氣候變化有關，但也有人的因素，如黃土高原森林的砍伐，草地的破壞，土地利用不合理造成的土壤侵蝕，導致高原自然環(huán)境惡化。

我國第四紀各個時期堆積的黃土，分布面積從早更新世到晚更新世不斷擴大，表明我國北方自然環(huán)境發(fā)展的總趨勢是由濕潤變?yōu)楦衫洹｜S土中有許多古土壤層，黃土層，是寒冷干燥的環(huán)境；土壤層，溫暖濕潤的環(huán)境。表明第四紀氣候沉積黃土時，有明顯冷暖的波動。

在古季風的通道上，在我國東部也出現了沙漠和黃土的堆積，這表明在未次冰期間冬季風的強盛。如上圖所示，在西北氣流控制下，渤海沙漠-黃土堆積群：渤海海底埋藏了黃土，和遼東半島、山東半島也出現黃土堆積。另一分支在東北氣流控制下，黃海沙漠-黃土堆積群，包括南京一帶下蜀黃土和全新世長江三角洲下部的硬黏土-黃土堆積

五、冬、夏季風環(huán)流的彼此消長與自然帶的變遷冰期時，我國并沒有像西歐、北美那樣形成大規(guī)模的冰蓋而是隨冬季風增強，夏季風減弱，與冷干環(huán)境對于，發(fā)生了顯著的永久凍土擴張與自然帶南移，干旱區(qū)擴大與黃土堆積區(qū)擴大等現象。在黃土—古土壤序列的諸理化指標中，磁化率的變化只是夏季風變化，粒度的變化主要反映風力強度（主要是冬季風）的變化。在冰期和間冰期之間的轉折時期，冬、夏季風在前年尺度上存在明顯的位相差，可能熱帶太平洋海氣系統的狀態(tài)調整滯后于高緯陸地的反應。最后冰期時我國東部地區(qū)北方的自然帶南移9—10個緯度，連續(xù)多年凍土區(qū)向南擴展到北緯44度的松遼分水嶺附近，島狀多年凍土的南界擴展到大連—北京一線的北緯39度附近，較冰期時歐洲的凍土南界偏南4—5個緯度；寒溫帶針葉林的南界可達遼東半島北部和冀北山地，針闊混交林的南界可達長江三角洲南部；南方亞熱帶森林環(huán)境南退5－8個緯度，到達北緯28度附近，但在華南低緯度地區(qū)及受復雜地形庇護的西南地區(qū)，亞熱帶、熱帶動植物并未受寒冷氣候的摧毀。冰期時隨冬季風的加強，與冷干環(huán)境相應，永久凍土擴展，自然帶南移，干旱帶和黃土堆積擴展。未次冰期，我國北方的自然帶南移9-10緯度，多年凍土向南擴展至44°N,比歐洲還偏南4-5個緯度。下圖表示，未次冰期冬季降溫大于夏季，高緯度大于低緯度。0℃等溫線從現在的秦嶺-淮河-一線，南移到南嶺附近，從北到南溫度梯度超過50℃。夏季溫度同現在5月中旬溫度

冰期時，中國高空全年維持現代冬季風環(huán)流；地面夏季風活動的北界只能到達江南丘陵和云貴高原。為此，降雨線南移。冰期時總體顯得干旱。最多也只有現今的70-80%。、與降水減少相應，未次冰期不少地區(qū)出現沙漠：賀蘭山以東-呼倫貝爾，東北平原，鄂爾多斯；賀蘭山以西連成一片。廣義上的荒漠化在北方也連成一體。東北、華北出現荒漠草原。六、第四紀冰期時的生物界1.第四紀冰期時生物的演變在第四紀時期，主要受氣候波動即冰期與間冰期多次更替的影響。有些哺乳動物隨著氣候條件的改變而發(fā)生遷徙，并為適應新的環(huán)境而發(fā)生變異；有些則不能適應氣候條件的變化以及自身的演化而絕滅；同時在新的環(huán)境中，也有新屬，新種的出現。在各大陸之間，陸生哺乳動物區(qū)系因氣候變化發(fā)生交流，最明顯的是第四紀冰期所引起的海退，各大洲之間出現陸橋，從而成為動物遷移的通道。歐亞大陸和北美大陸之間的白令陸橋是動物群交流的重要通途，使東西兩大陸的動物群存在著很多相似性，這種情況一直延續(xù)到近代。例如。馬類起源于北美，通過陸橋移到了歐亞大陸，而象類則通過陸橋從歐亞大陸遷到了北美大陸。第四紀冰期氣候的出現，加速了植物群的分化和演變。草本植物高度繁榮，它們多由木本植物演化而來，生態(tài)類型也發(fā)生了很大變化，一年一枯一榮，利用種子或根部延續(xù)生命。第四紀植物逃避惡劣氣候的另一途經，就是大規(guī)模遷徙，即隨著冰期與間冰期的更替，植物群發(fā)生頻繁的遷徙。植被帶的遷徙有三個方向：一是受緯度方向控制，沿著南北方向遷移，這是全球性的移動；第二是受經度方向的控制，沿東西方向的遷移；第三是受地形高度的控制，在山岳地區(qū)植物群做垂直方向運動。在北半球第四紀冰川鼎盛時期，大陸冰蓋和永久凍土區(qū)的范圍擴大，植物帶發(fā)生顯著移動，北方耐干寒的植物向南遷移，喜濕熱的植物帶向低緯方向壓縮。間冰期氣候轉暖，植被帶又向高緯方向移動。全球各個地區(qū)由于自然地理環(huán)境的不同，植物遷移的距離和方向并非完全一致，遷移過程中也并非所有的屬種皆能回到原來的分布區(qū)。2.我國第四紀冰期植物群的特點總的來說，第四紀冰期我國的植物群主要是由云杉、冷杉、松等組成的寒溫帶針葉林，這種針葉林在第四紀各次冰期中所達到的南界各有不同，南北各地造林樹種也不一樣。但是這種森林不是生長在冰盛時期，而是出現在盛冰期以前和以后，即在冰期來臨和結束時期。盛冰期中很多地區(qū)為干草原或不毛之地，間冰期中，則以亞熱帶，暖溫帶闊葉林為主，但各次間冰期中，造林樹種也不相同，北方各地孢粉組合中溫帶樹種偏高，南方的則以亞熱帶樹種為主。不論寒溫帶針葉林或是亞熱帶闊葉林，其南北界線各冰期間冰期都有差異?？傊?，我國第四紀冰期植物群，隨地勢，氣候和地區(qū)不同，各有其不同的發(fā)展過程和階段，決不是全國統一的，更不是第四紀以來都于現代差不多。七、人類活動對自然環(huán)境的影響人類活動對自然環(huán)境