黄土高原产生的原因?

黄土高原产生的原因?

黄土高原,西起日月山,东至太行山,南靠秦岭,北抵阴山,海拔800～3000米,是地球上最集中且分布面积最大的黄土区,总面积64万km2.黄土高原是我国农业的发祥地,现在是全国旱涝灾害最频繁、最严重的地区.黄土高原环境的临界性和生态的脆弱性,使得它对气候变化的反应十分敏感.许多学者从考古、气候、地形地貌、植被、古土壤序列、土壤化学物质变化等方面,对黄土高原进行了研究,本文根据这些研究成果,综述了地质时期第四纪气候变迁与黄土高原演变之间关系,旨在抛砖引玉,进一步引起人们对黄土高原生态环境的关注,为黄土高原地区的可持续发展提供科学指导. 2　黄土高原的形成与古环境气候气候变化与新构造运动是引起我国第四纪(注：目前,距今1万年期间为全新世,距今1万年－250万年期间为更新世,合称地质第四纪)时期环境演变的两大因子[1] .黄土高原地貌的演变与第四纪时期环境气候变化有着密切关系,黄土高原的形成与第三纪以来的喜马拉雅造山运动密切相关[2] .依据板块运动理论,喜马拉雅造山运动是由于第三纪印度、阿拉伯等小板块碰撞亚洲大陆而发生的,喜马拉雅造山运动导致了中国自然环境气候发生了一系列重要的变化.首先,喜马拉雅运动不仅导致了青藏高原的形成,而且引起了中国大陆的一系列差异性升降构造变化.其中之一就是秦岭的抬升,它的抬升不仅阻隔了南北方人类文化的交流和动物群的迁徙,而且阻碍了西北寒流的南下和东南暖湿气流的北上,对于大气热量和水分的再分配起到了明显的作用,造成了南北气候的差异,成为南方和北方、亚热带和暖温带的自然地理分界线.至此,位于秦岭之北的渭水流域,温和半湿润的温带气候特征基本形成.再次,由于青藏高原的隆起,大大改变了中国的古地貌,引起了西风气流的动力作用,改变了中国各地气候要素的组成.在强大的西北风吹扬下,中亚内陆沙漠地区的大量粉尘被抬升到3000米以上的高空,随风向东南方向飘移.之后,由于东南季风的干扰和秦岭、六盘山、吕梁山、太行山的阻隔和截留,风速变慢,在黄河中下游一带大量沉积下来,形成巨厚的黄土堆积.中国第四纪黄土研究表明[3],黄土是从距今约250万年前的更新世早期开始堆积的.更新世晚期（距今1万年前）,由青藏高原进一步上升到现代的高度,青藏高寒区和西北干旱区最终基本形成,气候进一步变得干凉,风力作用和马兰黄土的堆积速度明显加快,最终在中国北方形成了总面积约64万平方公里的黄土堆积,并在黄河中游一带形成了蔚为壮观的黄土高原.3 气候变化与黄土高原演变第四纪期间我国冷期－暖期交替出现的总格局与全球规律是一致的4].冰缘现象的研究、许多地区孢粉序列的研究、哺乳动物群的研究[5]、海平面升降的研究等也都证实了这一结论.尤其是陕甘黄土研究所取得的重大成就,更进一步证实了中更新世以来我国环境演变格局与全球变化规律完全相应[6].中国全新世时期气候变化的总格局与全球一致,即使在强烈隆起、环境演变异乎寻常的青藏高原也不例外[7].3.1 更新世时期的古气候变迁与黄土高原演变3.1.1　更新世时期的古气候特点1973年,我国考古工作者曾在黄土高原沟壑区的泾河上游马莲河畔合水县境内,发掘出一具较为完整的古象化石.经考古鉴定 [8],这是更新世早期(200万年前)生活在黄土高原地区的“黄河剑齿象”.这具古象化石向人们展示了当时黄土高原地区气候温和,土壤肥沃,到处是森林、莽原和湖泊；在茫茫的原野上,野马奔驰,羚羊咩叫,鸵鸟漫步,鼢鼠觅食,古象成群……黄土高原俨然是一个天然动植物园.对旧石器时代早期的古环境与古文化的研究表明[2],地质年代更新世早期和中期的大部分时间,渭河黄土高原呈森林—草原的植被景观和温暖湿润的气候.多种代用资料分析表明[9],在中更新世时期,黄土高原地区曾存在远较现代湿润的气候；自中更新世“雨期”以后,后一湿润期的湿润程度都较相应的前一湿润期降低；后一干旱期的干旱程度都较相应的前一干旱期增强；晚更新世晚期,干旱趋势渐渐明显.由孢粉分析得知[10],地质年代的中更新世晚期到晚更新世早期,气候温和半湿润. 3.1.2　更新世时期的气候对环境演变的响应及对黄土高原的影响更新世时期我国环境演变的重大事件之一是现代季风,只有在现代季风形成之后,热量、水分条件的空间分布便进行调整,从而决定现代自然地理环境分布差异的规律[11].青藏高原的间歇、加速隆起,与此同时所伴随着的现代季风出现并日益加强的过程,是我国境内第四纪时期环境演变的两大影响因素,深刻地控制和改变着大高原及周围地区的自然面貌,奠定了我国三大自然地理区分异的基础.60 年代,真锅淑郎等人[12]所作的数值模拟表明,对于无山模式,即青藏高原不存在时,现今东亚大陆上,冬季的西伯利亚高压和南亚夏季的印度低压都不出现,即不存在现代季风；增入高原影响后,出现与现代季风环流特征相接近的高低压分布形势.近年来的研究工作证明确实存在着这样一个转变过程,现代季风是青藏高原上升到某个高度之后的产物.喜马拉雅地区,在始新世时还是海洋环境,中新世时强烈的造山运动使这一地区上升为陆地,上新世晚期青藏高原已抬升到平均海拔1000 米左右, 更新世早期平均海拔为2000米,更新世中期高原面在3000米左右,更新世晚期广大高原面已达4500 ～ 5000米的高度[13].由于青藏高原隆起初期(更新世早期(更新世早期)面平均海拔约达2000 米,此时现代季风已经形成,而青藏高原此时的高度还不足以阻挡湿润夏季风的向北深入.高原本身及其周围的黄土高原,由于现代季风的出现迎来了气候比较湿润的时期；相应地,黄土高原是一个天然动植物园.至更新世晚期,随着青藏高原高度不断增长,对湿润夏季风的屏障作用越来越强.当高度超过3000 米以上时,愈益强大的西伯利亚冷高压势力范围日渐扩大,干冷气流顺高原东侧而下,黄土高原气候转向干冷和干旱化方向发展,黄土高原从一个天然动植物园向草原、荒漠化演变.晚更新世的后一阶段,渭水流域大部分地方的植被已草原化了[2].3.1.3　更新世时期的气候自变化及其对黄土高原演变的影响刘东生院士等[14]研究发现,第四纪约250多万年的时间内至少有32次黄土与古土壤的叠覆(黄红交替),这种叠加结构代表了32次由暖湿到冷干的变化,这一结果证明了大陆冰期和间冰期的多旋回性.当气候暖湿时,雨量相对较大,黄土堆积较少,生物繁衍较多,就形成褐红色的古土壤.当气候冷干时,雨量相对较少,黄土堆积较多,生物繁衍较少,就形成黄色的土壤.由于黄土质地疏松均一,抗蚀力弱,土壤侵蚀现象在一定气候、地貌、植被等因素作用下,显得十分活跃.在地质年代第四纪期(更新世早期至全新世早期),尽管没有人类对植被的破坏,但随着气候变化,自然植被也相应发生变化,当气候由湿润向干冷方向发展时,地面植被相应由森林向灌丛、草原演变,直到荒漠化,植被自然退化稀疏,土壤抗蚀性减弱,侵蚀转向相对强烈,形成现代千沟万壑的基本骨架.戴英生认为黄土高原第四纪地质历史时期经历了三个侵蚀堆积旋回[15],近一万年来(全新世)进入第四个,前三个周期分别经历了10万年,50万年和3万年,在每个旋回中还存在若干小的侵蚀堆积更替.赵景波,朱显谟等[16]根据黄土高原古地理演变、黄土地层年代学和侵蚀期与堆积期的资料分析,得出黄土高原出现之前为红土盆地,250万年来的黄土高原物质运动可可分3个阶段：第 一阶段出现在250～140万年之间,为高原物质内部侵蚀循环期；第二阶段出现在140～0.4万年之间,为高原物质自然侵蚀外流期；第三阶段出现在4千年以来,为高原物质加速侵蚀外流期.3.2 全新世时期的气候变化与黄土高原演变全新世的气候变化可分为早、中、晚三个阶段.距今10000年至8300年的早全新世,距今8300年至3000年的中全新世,距今3000年以来的是晚全新世.由于全新世时期亚洲大陆的造山运动已基本停止,因此引起黄土高原环境演变具有全局性意义的自然因素首先是气候的波动[17].与以前各地质时期相比较,全新世时期的环境演变,绝对幅度实际上是很小的,但由于在此期间,环境演变已经与人类社会的发展互为因果、融为一体,对人类社会的影响来说,这1万年来的环境演变具有特别重要的意义.