第四紀(jì)冰期間冰期旋回在中國(guó)表現(xiàn)

第四紀(jì)冰期—間冰期旋回在中國(guó)的表現(xiàn)地科一趙蕾目錄一、概述二、中國(guó)第四紀(jì)氣候變化特征三、海陸變遷及邊緣海性質(zhì)的改變四、黃土沉積五、冬、夏季風(fēng)環(huán)流的彼此消長(zhǎng)與自然帶的變遷六、第四紀(jì)冰期時(shí)的生物界七、人類(lèi)活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境的影響第四紀(jì)(2．5MaBP)氣候的一個(gè)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(gè)

間冰期地質(zhì)學(xué)家稱(chēng)為全新世，是從11．5kaBP開(kāi)始的，至

今已延續(xù)了1萬(wàn)年以上。而在此之前是距我們最近的一次

冰期，稱(chēng)為末次冰期。末次冰期冰盛期(LGM)出現(xiàn)于

21kaBP。那時(shí)的全球平均溫度比現(xiàn)代(指工業(yè)化前)低

4～7℃，個(gè)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(xiàn)于

(130±1)kaBP到(116±1)kaBP，那時(shí)的溫度峰值可

能比現(xiàn)代高?。根據(jù)近740ka的南極冰芯資料，100ka旋

回占顯著優(yōu)勢(shì)，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(lèi)似的冰期一

間冰期旋回的證據(jù)。一、概述冰期iceage具有強(qiáng)烈冰川作用的地史時(shí)期。又稱(chēng)冰川期。冰期有廣義和狹義之分，廣義的冰期又稱(chēng)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(shí)也有強(qiáng)烈冰川作用的地質(zhì)時(shí)期。大冰期中氣候較寒冷的時(shí)期稱(chēng)冰期，較溫暖的時(shí)期稱(chēng)間冰期。大冰期、冰期和間冰期都是依據(jù)氣候劃分的地質(zhì)時(shí)間單位。大冰期的持續(xù)時(shí)間相當(dāng)?shù)刭|(zhì)年代單位的世或大于世，兩個(gè)大冰期之間的時(shí)間間隔可以是幾個(gè)紀(jì)，有人根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料認(rèn)為，大冰期的出現(xiàn)有1.5億年的周期。冰期、間冰期的持續(xù)時(shí)間相當(dāng)于地質(zhì)年代單位的期。在地質(zhì)史的幾十億年中，全球至少出現(xiàn)過(guò)3次大冰期，公認(rèn)的有前寒武紀(jì)晚期大冰期、石炭紀(jì)-二疊紀(jì)大冰期和第四紀(jì)大冰期。冰川活動(dòng)過(guò)的地區(qū)，所遺留下來(lái)的冰磧物是冰川研究的主要對(duì)象。第四紀(jì)冰期冰磧層保存最完整，分布最廣，研究也最詳盡。在第四紀(jì)內(nèi)，依冰川覆蓋面積的變化，可劃分為幾個(gè)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(dá)北緯48°，而亞洲只達(dá)到北緯60°。

盡管因青藏高原的隆起，我國(guó)第四紀(jì)環(huán)境演變表現(xiàn)出強(qiáng)烈的區(qū)域性特征，但第四紀(jì)周期性的冰期—間冰期全球變化在我國(guó)仍有顯著表現(xiàn)，即使在強(qiáng)烈隆起、環(huán)境演變異乎尋常的青藏高原也不例外。我國(guó)第四紀(jì)環(huán)境的變遷還與全球的冰期-間冰期相關(guān)聯(lián)(區(qū)域性與全球性的關(guān)聯(lián)).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(duì)比性,并一直追溯至氧同位素階段61,相應(yīng)于1.8MaBP.0.9MaBP以來(lái),9個(gè)黃土-古土壤組合與深海氧同位素9個(gè)氣候旋回一致.黃土-古土壤組合序列,還檢測(cè)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(guó)環(huán)境的特殊性，我國(guó)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(kuò)張與消融為特色，而是表現(xiàn)為顯著的海陸變遷與冬、夏季風(fēng)的盛衰，及與之相應(yīng)的一系列自然地理過(guò)程和景觀(guān)的變化。間冰期的情況與現(xiàn)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(dǎo)致1∕3的邊緣海成為陸地；冬季風(fēng)強(qiáng)度增大，夏季風(fēng)強(qiáng)度減弱，相應(yīng)的干旱區(qū)與黃土堆積區(qū)擴(kuò)大、永久凍土擴(kuò)張，自然地帶顯著向南推移。北半球第四及冰期對(duì)比：二、中國(guó)第四紀(jì)氣候變化特征（一）第四記古氣候概述1.第四紀(jì)古氣候第四紀(jì)氣候以全球變冷為最突出特征，表現(xiàn)為冰川作用的盛衰和氣候的移動(dòng)，即冰期和間冰期的更替。地四紀(jì)冰期鼎盛時(shí)，全球大陸有20%～30%的面積為冰川覆蓋，據(jù)R.F.弗林特估計(jì)，總面積達(dá)44.38×10平方公里，而現(xiàn)在僅有10%的面積被冰川覆蓋。第四紀(jì)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(guān)。冰期時(shí)，高緯地區(qū)溫度降低最大，中緯度地帶的氣溫比現(xiàn)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(jì)全球溫度并非直線(xiàn)下降，而是波動(dòng)式的周期性變化，因此，表現(xiàn)為冰期與間冰期的周期性交替。冰期時(shí)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(nèi)部，冰期時(shí)因反氣旋強(qiáng)盛，濕度小，降水稀少，風(fēng)力作用占優(yōu)勢(shì)，因而形成的是大面積的沙漠和黃土，即現(xiàn)代中緯的沙漠黃土帶，冰川不發(fā)育。冰期發(fā)展的各個(gè)階段，氣候條件也有所不同。初期溫度開(kāi)始下降，相對(duì)濕度增高，出現(xiàn)濕冷氣候，冰川急速發(fā)育。當(dāng)冰川發(fā)展到最盛時(shí)期，地面被冰雪覆蓋，反射加強(qiáng)，蒸發(fā)減弱，溫度繼續(xù)下降，濕度相應(yīng)下降，降水量也隨減少，于是出現(xiàn)典型的干冷冰期氣候。冰期末期，溫度逐漸升高，冰川開(kāi)始消融，相對(duì)濕度仍然很低，出現(xiàn)干涼或干溫氣候。冰期時(shí)氣候帶向低緯方向移動(dòng)，在山岳區(qū)向山麓依動(dòng)。2.中國(guó)東部的第四紀(jì)古氣候

我國(guó)東部的氣候雖然長(zhǎng)期處在東亞季風(fēng)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(fēng)的極峰位置發(fā)生周期性南北移動(dòng),多次出現(xiàn)冷暖干濕交替現(xiàn)象.冰期,亞洲內(nèi)陸冷高壓勢(shì)力增強(qiáng),冬季風(fēng)加劇,極鋒南界移至西南太平洋和南海一帶.此時(shí)我國(guó)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(fēng)作用下,有利于風(fēng)塵的搬運(yùn)和堆積,形成大面積的黃土.有些地方冰緣現(xiàn)象發(fā)育,如河北陽(yáng)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(xiàn)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(dòng)物群廣泛分布.間冰期,亞洲內(nèi)陸變?yōu)榈蛪褐行?西伯利亞的冷高壓勢(shì)力減弱,極峰位置北移,一年之中夏季風(fēng)占優(yōu)勢(shì),太平洋暖濕氣流長(zhǎng)屈直入到大陸內(nèi)部,控制了東亞大陸的氣候變化.氣候溫暖濕潤(rùn),有利于河湖發(fā)育,植物繁茂,繁殖了喜暖的犀牛,象等動(dòng)物群.這個(gè)時(shí)期南北之間的氣候差異減弱.綜上所述,我國(guó)東部在特定的季風(fēng)環(huán)境中,第四紀(jì)期間的氣候是嚴(yán)寒與干燥同時(shí)出現(xiàn),潮濕與溫暖同時(shí)存在,但在冰期和間冰期的最盛期更增強(qiáng)了他們的大陸性和海洋性,使氣候環(huán)境或更加嚴(yán)酷或更為適宜。3中國(guó)西部的第四紀(jì)古氣候

我國(guó)西部深居亞洲大陸內(nèi)部,大陸性干旱氣候占統(tǒng)治地位,又因地勢(shì)起伏劇烈,氣候垂直分帶明顯.第四紀(jì)以來(lái)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(dá)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(diǎn):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(kāi)；（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(lèi)型與現(xiàn)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(yuǎn)比現(xiàn)在大；（4）高山冰川在第四紀(jì)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(xiàn)的現(xiàn)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(rùn)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(jù)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(cè)當(dāng)時(shí)年平均溫為5～7℃，降水量1000～1500毫米。湖盆周?chē)袣埩舻募t土風(fēng)化殼。屬于溫暖濕潤(rùn)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(xiàn)年的年平均氣溫為0℃。

李四光教授于30年代建立的中國(guó)冰期系列，即鄱陽(yáng)、大姑、廬山和大理4次冰期，已長(zhǎng)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(duì)比。歐洲發(fā)現(xiàn)時(shí)代較老的多瑙冰期，和中國(guó)云南元謀發(fā)現(xiàn)距今3．5Ma的龍川冰期可以對(duì)比。（1）、中國(guó)更新世氣候變化特征（二）中國(guó)第四紀(jì)氣候變化特征（2）、中國(guó)冰后期氣候的變化第四紀(jì)的最后一次冰期結(jié)束以來(lái)，地球氣候進(jìn)入冰后期，距今12000年。中國(guó)冰后期氣候波動(dòng)，可劃分為三段：晚全新世（現(xiàn)今—2500年)中全新世(2500—7500年)早全新世(7500—12000年)。我國(guó)氣候?qū)W家竺可楨教授，根據(jù)我國(guó)歷史文獻(xiàn)、考古和氣象觀(guān)測(cè)資料，對(duì)中國(guó)過(guò)去5000年來(lái)的氣候變遷作了研究，劃分出4次溫暖時(shí)期與4次寒冷時(shí)期。第一溫暖期大約開(kāi)始于公元前3600年，結(jié)束于距今3000年前。當(dāng)時(shí)年平均氣溫比現(xiàn)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(shí)代。

第二溫暖期發(fā)生在公元前770多年?yáng)|周和春秋時(shí)代至公元初期西漢時(shí)代。溫暖時(shí)間長(zhǎng)達(dá)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(guó)到南北朝后期。年平均氣溫比現(xiàn)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(jù)記載在公元650—669和678年的冬季，都城長(zhǎng)安(今陜西省西安市)無(wú)雪無(wú)冰。第三寒冷期在公元1000—1200年宋朝時(shí)代。公元1111年，太湖冰封，冰上可行車(chē)。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(guó)南、北區(qū)普遍溫暖，杭州地區(qū)無(wú)雪無(wú)冰，陜西、河南等地竹林茂盛，專(zhuān)門(mén)設(shè)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(guān)象生活的情況。第四寒冷期明末清初以來(lái)近600年，戢國(guó)氣候雖是寒冷期，但仍有冷暖波動(dòng)。公元1470年至1520年，據(jù)記載廣東省番禺、南海、潮陽(yáng)等縣“有雪，梅花枯死”。海南島瓊臺(tái)縣志記載，明朝正德元年(公元1506年)萬(wàn)寧縣“冬萬(wàn)州大雪”等。三、海陸變遷及邊緣海性質(zhì)的改變?cè)S多地質(zhì)跡象表明,第四紀(jì)期間大洋面的位置并非永恒不變,它時(shí)而升高,時(shí)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(shí)隱實(shí)現(xiàn),有時(shí)升出水面成為陸地,有時(shí)隱沒(méi)在海底為廣闊的淺海，這種變遷在地質(zhì)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(jì)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(gòu)造運(yùn)動(dòng),一是氣候波動(dòng)，這兩種因素對(duì)海面變遷的影響并不完全相同,但有時(shí)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(jié)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(dǎo)致洋面下降.間冰期,氣候轉(zhuǎn)暖,冰川消融,大量融水回到海洋,海水體積增加,水層加厚,導(dǎo)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(shí)性的特點(diǎn),海面升降的幅度也相近似.但因各地區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的干擾,同一時(shí)期海面升降的標(biāo)志高度相差懸殊.就目前的研究,第四紀(jì)晚期海面下降的最低點(diǎn)比現(xiàn)今海面約低130米,海面上升達(dá)的最高點(diǎn)比現(xiàn)今海面大約高10米左右。

中國(guó)海域的海面變遷中國(guó)東部各海域自更新世以來(lái)曾發(fā)生過(guò)多次海面升降,特別是晚更新世初以來(lái),沿海平原普遍發(fā)生過(guò)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(wú)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(zhǎng)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(xiàn)在海岸向內(nèi)陸延伸近百公里,甚至沿河谷上塑數(shù)百公里。從微體化石分析,東部地區(qū)大體平行于海岸線(xiàn)排列的白洋淀—微山湖—洪澤湖—太湖等湖泊,第四紀(jì)期間都曾程度不同地經(jīng)受海浸影響，我國(guó)東部諸海域的海底廣泛地遺存著陸相或?yàn)I岸相沉積層及相關(guān)的生物化石,表明這里曾經(jīng)歷了數(shù)次海退而出露在海面以上成為陸地。中國(guó)沿海海平面變化波動(dòng)較大，但總體呈上升趨勢(shì)。1.渤海海面的變遷渤海周?chē)扔袠?gòu)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(lái)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(lái)渤海發(fā)生至少發(fā)生過(guò)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(dá)-130米左右，三次海退的命名是根據(jù)海浸所達(dá)到的最遠(yuǎn)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(xiàn)可達(dá)滄州附近,北段可達(dá)白洋淀以東地區(qū).自西向東誰(shuí)深逐漸加大,在黃驊以東的高灣至南排河一帶水深達(dá)10～20米。山東萊洲灣西岸水深達(dá)40米。

獻(xiàn)縣海浸：這次海浸范圍較大，海相層分布廣泛，向西可達(dá)河北獻(xiàn)縣一帶。海相層厚度達(dá)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(xiàn)縣附近尖滅。在山東萊洲灣一帶的博興，恒臺(tái)，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(dá)到盤(pán)山地區(qū)，渤海灣西岸可達(dá)寶堤，天津，文安，黃驊地區(qū)，萊洲灣西岸到達(dá)廣饒地區(qū)。當(dāng)時(shí)的海面比現(xiàn)今的海面高2～4米左右。2.黃海海面的變遷第四紀(jì)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(méi)的陸相沉積及于其相關(guān)的生物化石。晚更新世，黃海同渤海一樣，經(jīng)歷了

若干次海面升降過(guò)程。全新世的海浸，海水向陸地伸入100～200公里，南黃海的岸線(xiàn)可能位于洪澤湖～高郵湖一線(xiàn)，水深達(dá)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(jì)以來(lái)為褶皺隆起帶，更新世海浸不明顯，全新世海浸規(guī)模擴(kuò)大。更新世晚期，東海發(fā)生大規(guī)模海退，當(dāng)時(shí)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(dòng)物曾群居于此。第四紀(jì)冰期-間冰期的變化，引發(fā)邊緣海性質(zhì)變化。自15萬(wàn)年以來(lái)，渤海和華北地區(qū)產(chǎn)生過(guò)6次明顯的海進(jìn)事件。冰期間，我國(guó)東部海岸線(xiàn)向東擴(kuò)展了1000Km，中國(guó)海面積減少1/3，海平面下降150m.朝鮮半島與大陸相連，臺(tái)灣與大陸相連。南海海面下降100-120m。海岸線(xiàn)外移，造成冰期階段內(nèi)陸干旱化加劇。原因是：（1）海岸線(xiàn)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(gè)(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(yīng)減弱,對(duì)全球環(huán)流產(chǎn)生深刻影響;（3）陸地增加,減少蒸發(fā)量,也進(jìn)一步影響到大陸降水,加深內(nèi)陸的干旱化程度.

在冰期間南海海表層溫度較現(xiàn)代低2-5℃,比同緯度太平洋海表溫度低;現(xiàn)代南海和同緯度的太平洋開(kāi)放海域的溫度無(wú)明顯差別.黑潮以高溫、高鹽度、色深藍(lán)擬黑而名。沿菲律賓東南，經(jīng)赤道向北延伸，進(jìn)入臺(tái)灣東岸，東海陸架，日本南岸東流，繼續(xù)向北擴(kuò)展。由于是特殊的海洋暖流，會(huì)明顯影響沿岸地區(qū)的氣候變化。上圖反映不同時(shí)期黑潮東移位置不同，影響的程度也不同。在最后冰期時(shí)期，由于陸架外露，黑潮遠(yuǎn)離東海岸線(xiàn)，影響減少；但在現(xiàn)代海流靠近，影響加強(qiáng)。四、黃土沉積定義：沙漠地區(qū)的地表物質(zhì)中粉砂質(zhì)搬運(yùn)到其他地區(qū)沉積，形成厚度不一的黃土層。第四紀(jì)最具有特色的沉積物應(yīng)該算是黃土。中國(guó)、歐洲、北美和南美都有大面積黃土分布。中國(guó)北方黃土廣布，總面積約38萬(wàn)km2，主要分布于甘肅、陜西、山西、河南，以及河北、內(nèi)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(dá)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(jí)為0.05―0.001mm，組成礦物成分有石英、長(zhǎng)石和未分解的角閃石、輝石、黑云母等碎屑，有時(shí)含哺乳動(dòng)物和蝸牛等化石。原生黃土一般沒(méi)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(jù)黃土性質(zhì)和動(dòng)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(xí)慣上把前二者稱(chēng)老黃土，后者稱(chēng)新黃土。在距今240多萬(wàn)年以前黃土已經(jīng)開(kāi)始堆積。氣候干冷時(shí)，黃土堆積速度快，形成黃土堆積；氣候轉(zhuǎn)為溫濕時(shí)，黃土堆積速度減緩，成土作用加強(qiáng)，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(jì)時(shí)期古氣候波動(dòng)變化的歷史。在240多萬(wàn)年中至少經(jīng)歷了24個(gè)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(nèi)，包含著豐富的第四紀(jì)環(huán)境演變的信息。我國(guó)的黃土堆積以黃土高原最為典型。中國(guó)特有的巨厚堆積的風(fēng)塵黃土，保存了過(guò)去幾百萬(wàn)年以來(lái)東亞氣候的變化歷史。黃土高原的風(fēng)塵堆積實(shí)際上表現(xiàn)為黃土層和古土壤層交互沉積的特征。當(dāng)風(fēng)塵堆積作用大于成土作用時(shí)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(duì)應(yīng)，古土壤則對(duì)應(yīng)于相對(duì)溫暖的間冰期。歐洲、北美洲的第四紀(jì)黃土主要分布在冰川外緣，黃土堆積表明當(dāng)?shù)卦谠摃r(shí)期屬于寒冷苔原性質(zhì)的冰緣環(huán)境。中國(guó)的黃土主要分布在干旱荒漠區(qū)的外緣，表明黃土沉積時(shí)期當(dāng)?shù)貙儆诟珊哪?草原環(huán)境，而古土壤發(fā)育時(shí)期則對(duì)應(yīng)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(jì)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(duì)應(yīng)關(guān)系。黃土地層不僅為深海氧同位素記錄在大陸找到了對(duì)比的證據(jù)，而且揭示了青藏高原隆升對(duì)東亞季風(fēng)氣候的形成和演化。（二）來(lái)源關(guān)于黃土的來(lái)源，長(zhǎng)期以來(lái)，中外學(xué)者有過(guò)不同的爭(zhēng)論。其中，以“風(fēng)成說(shuō)”比較令人信服。認(rèn)為黃土來(lái)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(fēng)化成大小不等的石塊、沙子和粘土。同時(shí)這些地區(qū)，每逢西北風(fēng)盛行的冬春季節(jié)，狂風(fēng)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(xì)的沙粒落在附近地區(qū)，聚成片片沙漠，細(xì)小的粉沙和粘土，紛紛向東南飛揚(yáng)，當(dāng)風(fēng)力減弱或迂秦嶺山地的阻攔便停積下來(lái)，經(jīng)過(guò)幾十萬(wàn)年的堆積就形成了浩瀚的黃土高原。根據(jù)黃土堆積環(huán)境的不同，可將中國(guó)黃士發(fā)育分為三個(gè)時(shí)期：早更新世，相當(dāng)于第一次冰期，氣候比新第三紀(jì)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(jìn)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(chēng)下蜀黃土。進(jìn)入全新世，氣候轉(zhuǎn)為暖濕，疏松的黃土層，經(jīng)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(biāo)志黃土地層中反映古氣候的標(biāo)志概括起來(lái)有：古土壤、湖沼相沉積、河流相沉積、黃土的顏色變化、化學(xué)元素組分含量和孢粉組合等。古土壤，它是在不同地質(zhì)時(shí)期的地表，在當(dāng)時(shí)的氣候條件下，經(jīng)過(guò)成壤作用形成的。因此古土壤的類(lèi)型、成分結(jié)構(gòu)等特征都帶有形成時(shí)氣候特征留在土壤中的痕跡，這些痕跡直接記錄了當(dāng)時(shí)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(lèi)地層主要出現(xiàn)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(zhì)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(shí)，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(shuō)明當(dāng)時(shí)黃土堆積時(shí)，曾經(jīng)有過(guò)較大的豐水期，因而河流發(fā)育，水文活動(dòng)積極，反映了當(dāng)時(shí)濕潤(rùn)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(guān)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(gè)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(xué)元素組分的遷移是與氣候變化相關(guān)的。所謂元素的遷移，是指土壤中的化學(xué)元素的轉(zhuǎn)移和再分配，使化學(xué)元素重新分散或集中的遷移。在不同的物理化學(xué)環(huán)境中，遷移的方式、強(qiáng)度和結(jié)果都不相同。元素遷移除元素自身的物理化學(xué)性質(zhì)如元素的組合及其結(jié)構(gòu)等內(nèi)因外，還有外界的物理化學(xué)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(guò)測(cè)定黃土史時(shí)期遷移最重要的外界因素，通過(guò)測(cè)定黃土層中元素遷移量的大小、形式及其組合關(guān)系等，反演其遷移的地質(zhì)歷史時(shí)期的古氣候條件，以達(dá)到了解古氣候環(huán)境波動(dòng)的目的。植物分為

孢子植物和種子植物兩大類(lèi)，孢子和花粉分別是這兩類(lèi)植物的繁殖器官。孢子和花粉當(dāng)它們?cè)谥参锏逆咦幽液突ㄋ幹谐墒旌螅柚L(fēng)、水或動(dòng)物等動(dòng)力的作用飛離植物母體，大部分落在土壤中，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代，孢子花粉也就變成了化石。孢粉學(xué)的任務(wù)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(lái)并鑒定其類(lèi)型及組合，以此恢復(fù)古植被類(lèi)型、群落，生長(zhǎng)的古地理景觀(guān)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(guó)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(shuō)明當(dāng)時(shí)氣候比較炎熱。早更新世早期，黃土高原內(nèi)在一些第三紀(jì)末形成的古侵蝕或斷陷盆地邊緣和盆地內(nèi)，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(lái)，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(kāi)始時(shí)，由于新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響，黃土高原的氣候變?yōu)闇貪窈透蓻鼋惶娴牟▌?dòng)。這一時(shí)期河流最為發(fā)育，河水流量也與氣候變化相對(duì)應(yīng)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(kāi)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(kāi)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(gè)第四紀(jì)時(shí)期內(nèi)，黃土高原的古氣候環(huán)境的主要變化時(shí)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(guān)，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(dǎo)致高原自然環(huán)境惡化。

我國(guó)第四紀(jì)各個(gè)時(shí)期堆積的黃土，分布面積從早更新世到晚更新世不斷擴(kuò)大，表明我國(guó)北方自然環(huán)境發(fā)展的總趨勢(shì)是由濕潤(rùn)變?yōu)楦衫?。黃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(rùn)的環(huán)境。表明第四紀(jì)氣候沉積黃土?xí)r，有明顯冷暖的波動(dòng)。

在古季風(fēng)的通道上，在我國(guó)東部也出現(xiàn)了沙漠和黃土的堆積，這表明在未次冰期間冬季風(fēng)的強(qiáng)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(xiàn)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(zhǎng)江三角洲下部的硬黏土-黃土堆積

五、冬、夏季風(fēng)環(huán)流的彼此消長(zhǎng)與自然帶的變遷冰期時(shí)，我國(guó)并沒(méi)有像西歐、北美那樣形成大規(guī)模的冰蓋而是隨冬季風(fēng)增強(qiáng)，夏季風(fēng)減弱，與冷干環(huán)境對(duì)于，發(fā)生了顯著的永久凍土擴(kuò)張與自然帶南移，干旱區(qū)擴(kuò)大與黃土堆積區(qū)擴(kuò)大等現(xiàn)象。在黃土—古土壤序列的諸理化指標(biāo)中，磁化率的變化只是夏季風(fēng)變化，粒度的變化主要反映風(fēng)力強(qiáng)度（主要是冬季風(fēng)）的變化。在冰期和間冰期之間的轉(zhuǎn)折時(shí)期，冬、夏季風(fēng)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(tǒng)的狀態(tài)調(diào)整滯后于高緯陸地的反應(yīng)。最后冰期時(shí)我國(guó)東部地區(qū)北方的自然帶南移9—10個(gè)緯度，連續(xù)多年凍土區(qū)向南擴(kuò)展到北緯44度的松遼分水嶺附近，島狀多年凍土的南界擴(kuò)展到大連—北京一線(xiàn)的北緯39度附近，較冰期時(shí)歐洲的凍土南界偏南4—5個(gè)緯度；寒溫帶針葉林的南界可達(dá)遼東半島北部和冀北山地，針闊混交林的南界可達(dá)長(zhǎng)江三角洲南部；南方亞熱帶森林環(huán)境南退5－8個(gè)緯度，到達(dá)北緯28度附近，但在華南低緯度地區(qū)及受復(fù)雜地形庇護(hù)的西南地區(qū)，亞熱帶、熱帶動(dòng)植物并未受寒冷氣候的摧毀。冰期時(shí)隨冬季風(fēng)的加強(qiáng)，與冷干環(huán)境相應(yīng)，永久凍土擴(kuò)展，自然帶南移，干旱帶和黃土堆積擴(kuò)展。未次冰期，我國(guó)北方的自然帶南移9-10緯度，多年凍土向南擴(kuò)展至44°N,比歐洲還偏南4-5個(gè)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(xiàn)從現(xiàn)在的秦嶺-淮河-一線(xiàn)，南移到南嶺附近，從北到南溫度梯度超過(guò)50℃。夏季溫度同現(xiàn)在5月中旬溫度

冰期時(shí)，中國(guó)高空全年維持現(xiàn)代冬季風(fēng)環(huán)流；地面夏季風(fēng)活動(dòng)的北界只能到達(dá)江南丘陵和云貴高原。為此，降雨線(xiàn)南移。冰期時(shí)總體顯得干旱。最多也只有現(xiàn)今的70-80%。、與降水減少相應(yīng)，未次冰期不少地區(qū)出現(xiàn)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(xiàn)荒漠草原。六、第四紀(jì)冰期時(shí)的生物界1.第四紀(jì)冰期時(shí)生物的演變?cè)诘谒募o(jì)時(shí)期，主要受氣候波動(dòng)即冰期與間冰期多次更替的影響。有些哺乳動(dòng)物隨著氣候條件的改變而發(fā)生遷徙，并為適應(yīng)新的環(huán)境而發(fā)生變異；有些則不能適應(yīng)氣候條件的變化以及自身的演化而絕滅；同時(shí)在新的環(huán)境中，也有新屬，新種的出現(xiàn)。在各大陸之間，陸生哺乳動(dòng)物區(qū)系因氣候變化發(fā)生交流，最明顯的是第四紀(jì)冰期所引起的海退，各大洲之間出現(xiàn)陸橋，從而成為動(dòng)物遷移的通道。歐亞大陸和北美大陸之間的白令陸橋是動(dòng)物群交流的重要通途，使東西兩大陸的動(dòng)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(lèi)起源于北美，通過(guò)陸橋移到了歐亞大陸，而象類(lèi)則通過(guò)陸橋從歐亞大陸遷到了北美大陸。第四紀(jì)冰期氣候的出現(xiàn)，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(lái)，生態(tài)類(lèi)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(jì)植物逃避惡劣氣候的另一途經(jīng)，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(gè)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(dòng)；第二是受經(jīng)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(yùn)動(dòng)。在北半球第四紀(jì)冰川鼎盛時(shí)期，大陸冰蓋和永久凍土區(qū)的范圍擴(kuò)大，植物帶發(fā)生顯著移動(dòng)，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(zhuǎn)暖，植被帶又向高緯方向移動(dòng)。全球各個(gè)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(guò)程中也并非所有的屬種皆能回到原來(lái)的分布區(qū)。2.我國(guó)第四紀(jì)冰期植物群的特點(diǎn)總的來(lái)說(shuō)，第四紀(jì)冰期我國(guó)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(jì)各次冰期中所達(dá)到的南界各有不同，南北各地造林樹(shù)種也不一樣。但是這種森林不是生長(zhǎng)在冰盛時(shí)期，而是出現(xiàn)在盛冰期以前和以后，即在冰期來(lái)臨和結(jié)束時(shí)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(shù)種也不相同，北方各地孢粉組合中溫帶樹(shù)種偏高，南方的則以亞熱帶樹(shù)種為主。不論寒溫帶針葉林或是亞熱帶闊葉林，其南北界線(xiàn)各冰期間冰期都有差異?？傊覈?guó)第四紀(jì)冰期植物群，隨地勢(shì)，氣候和地區(qū)不同，各有其不同的發(fā)展過(guò)程和階段，決不是全國(guó)統(tǒng)一的，更不是第四紀(jì)以來(lái)都于現(xiàn)代差不多。七、人類(lèi)活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境的影響人類(lèi)活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境