第二節(jié) 第四紀(jì)冰期間冰期旋回表現(xiàn)

第二節(jié)第四紀(jì)冰期—間冰期旋回的表現(xiàn)地科一趙蕾

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(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程和景觀的變化。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。一、海陸變遷及邊緣海性質(zhì)的改變許多地質(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(xiàn),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(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,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(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,而且具有同時性的特點,海面升降的幅度也相近似.但因各地區(qū)構(gòu)造運(yùn)動的干擾,同一時期海面升降的標(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比現(xiàn)今海面約低130米,海面上升達(dá)的最高點比現(xiàn)今海面大約高10米左右。中國沿海海平面變化波動較大，但總體呈上升趨勢。

第四紀(jì)冰期-間冰期的變化，引發(fā)邊緣海性質(zhì)變化。自15萬年以來，渤海和華北地區(qū)產(chǎn)生過6次明顯的海進(jìn)事件。冰期間，我國東部海岸線向東擴(kuò)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(nèi)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(yīng)減弱,對全球環(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.

二、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、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(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。

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)慣上把前二者稱老黃土，后者稱新黃土。在距今240多萬年以前黃土已經(jīng)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(zhuǎn)為溫濕時，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)時期古氣候波動變化的歷史。在240多萬年中至少經(jīng)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(nèi)，包含著豐富的第四紀(jì)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(fēng)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(fēng)塵堆積實際上表現(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(yīng)，古土壤則對應(yīng)于相對溫暖的間冰期。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期屬于寒冷苔原性質(zhì)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(dāng)?shù)貙儆诟珊哪?草原環(huán)境，而古土壤發(fā)育時期則對應(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比的證據(jù)，而且揭示了青藏高原隆升對東亞季風(fēng)氣候的形成和演化。關(guān)于黃土的來源，長期以來，中外學(xué)者有過不同的爭論。其中，以“風(fēng)成說”比較令人信服。認(rèn)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(fēng)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(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，經(jīng)過幾十萬年的堆積就形成了浩瀚的黃土高原。

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。

我國第四紀(jì)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(kuò)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?。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。

在古季風(fēng)的通道上，在我國東部也出現(xiàn)了沙土的堆積，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江三角洲下部的硬黏土-黃土堆積

三、冬、夏季風(fēng)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(fēng)增強(qiáng)，夏季風(fēng)減弱，與冷干環(huán)境對于，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(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(dá)遼東半島北部和冀北山地，針闊混交林的南界可達(dá)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(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、熱帶動植物并未受寒冷氣候的摧毀。末次冰期，我國北方的自然帶南移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(xiàn)在的秦嶺-淮河線，南移到南嶺附近，從北到南溫度梯度超過50℃。夏季溫度同現(xiàn)在5月