黃沙滾滾漫天飛舞,黃土高原在現代人眼中,是物產匱乏、土地貧瘠的代名詞,然而在科學家眼裏,黃土高原是一個無與倫比的寶庫。
黃土高原
在歷史上究竟是什麼樣的自然景觀?是森林區?還是像現在這樣光禿的荒草區?黃土高原是怎麼形成的?高原上的黃土是土生土長,還是來自異國他鄉?她又經歷了怎樣的變遷……中科院南京地質古生物研究所、中科院南京地理與湖泊研究所、蘭州大學西部環境教育部重點實驗室的專家唐領余、李春海、安成邦、汪衛國等人,利用植物“孢粉文字”破譯出了黃土高原的歷史變遷,還原出黃土高原4萬年來的“變臉”過程。
種種疑問
疑問一:黃土高原曾是森林區?
黃土高原
歷史上究竟是什麼自然景觀?是森林區?還是像現在這樣光禿的荒草區?有人認為黃土高原歷史上就不是森林區,而屬草原帶。但大量事實證明:黃土高原歷史上確是森林和森林草原地區,這是在黃土高原上進行過大量認真考察研究的科學家的共識。例如,我國古生物學家楊鐘健于1929年到晉西陜北考察時,根據大量考證和調查材料斷定當地原為森林地帶,並對晉西陜北破壞森林後到處是荒山禿嶺、溝壑縱橫的情景很感慨地說:“這樣摧殘森林是可怕的。”1955年中國科學院黃河中游水土保持考察隊在考察報告中明確指出:“從殘存的原生植被來看,可以肯定,本區在農耕以前原始植被是屬於森林和森林草原”。這一科學結論為大量歷史資料所證實。
疑問二:高原上的黃土從何而來?
關於黃土的來源,長期以來,中外學者有過不同的爭論。一種認為是這一地區盛行的偏北風把新疆、寧夏北部、內蒙古乃至遠在中亞沙漠中的大量粉沙刮到黃土高原地區堆積下來,因為黃土高原與黃土底部的基岩成分不一樣。黃土下部地貌形態多樣,起伏比較大,但上部沉積黃土厚度大體相似,並有從東到西逐漸變薄的趨勢,同黃土來源於西部的方向是一致的,這說明黃土是從別處搬過來的;但有不少科學家發現,黃土層的底部有一礫石層,而這渾圓的礫石層卻是典型的河流沉積物,於是他們認為,黃土的原籍在黃河的上游,是河流把黃土沖刷下來形成的;還有一種觀點認為黃土既不是風成的,也不是水成的,它是在原來的基礎上不斷風化形成的,是土生土長的;也有一種綜合性觀點,認為黃土高原既來自西北、中亞,由大風刮來,又有綿綿流動的河流攜帶而來,還有本地土生土長的基岩風化的,是在這三種力的共同作用下形成的。
1966—1999年間,發生在我國的持續兩天以上的沙塵暴竟達60次。中科院劉東生院士認為,黃土高原應該說是沙塵暴的一個實驗室,這個實驗室積累了過去幾百萬年以來沙塵暴的記錄。中國西北部沙漠和戈壁的風沙漫天漫地灑過來,每年都要在黃土高原上留下一層薄薄的黃土。
就像人們對黃土高坡吟唱不已一樣,人們對黃土高原的來源也爭論不休。
疑問三:黃土高原是地球保存最完整的“天書”?
地球上,歷史痕跡的變化都或多或少可能通過地質現象來保存,但是這樣的“天然記錄”多是片斷性的,不連續和不全面的,而黃土高原卻是個“異類”。專家說,黃土高原的形成和青藏高原的隆升,加快了侵蝕和風化的速度,在高原周圍的低窪地區堆積了大量卵石、沙子和更細的顆粒。每當大風驟起,在西部地區便形成飛沙走石、塵土瀰漫的景象。被捲起的沙和塵土依次沉降,顆粒細小的粉塵最後降落到黃土高原區域,形成了一條荒涼地帶。
印度板塊向北移動與亞歐板塊碰撞之後,印度大陸的地殼插入亞洲大陸的地殼之下,並把後者頂托起來。從而喜馬拉雅地區的淺海消失了,喜馬拉雅山開始形成並漸升漸高,青藏高原也被印度板塊的擠壓作用隆升起來。
然而東西走向的喜馬拉雅山擋住了印度洋暖濕氣團的向北移動,久而久之,中國的西北部地區越來越乾旱,漸漸形成了大面積的沙漠和戈壁。這裡就是堆積起了黃土高原的那些沙塵的發源地。體積巨大的青藏高原正好聳立在北半球的西風帶中,240萬年以來,它的高度不斷增長著。青藏高原的寬度約佔西風帶的三分之一,把西風帶的近地面層分為南北兩支。南支沿喜馬拉雅山南側向東流動,北支從青藏高原的東北邊緣開始向東流動,這支高空氣流常年存在於3500—7000米的高空,成為搬運沙塵的主要動力。與此同時,由於青藏高原隆起,東亞季風也被加強了,從西北吹向東南的冬季風與西風急流一起,在中國北方製造了一個黃土高原。
專家說,從學術角度來講,青藏高原隆升帶來的乾旱,使黃土高原成為地球上唯一一本保存完整的陸相沉積而成的“天書”。
謎底揭曉
植物孢粉推斷:黃土高原最初並不姓“黃”
中科院南京地理與湖泊研究所的李春海副研究員告訴記者,古植物的孢子和花粉大量散佈在黃土中。由於植物的孢粉外壁堅固,能夠在地層中長時段埋藏而不腐爛,無論它飄落到哪,就保存在哪。李春海說,毫不誇張地說,孢粉的土壤保存年代可以達到上億年。
李春海介紹,為了解黃土高原的“變臉”過程,專家們特意到黃土高原西部甘肅靜寧縣、秦安縣、定西縣等地採集黃土高原6個典型地質剖面的黃土標本,從中獲得了700余塊孢粉樣本和209塊表土孢粉樣本,這近千份孢粉樣本大約記錄了西元前4.6萬年至今黃土高原植被變遷過程。通過對碳14的測量,在6個典型剖面中共測得年代34個。經過分析,專家們發現,從黃土高原採集的20克樣品中最多分離出孢粉顆粒達到1112粒左右,最少的則不足50粒,顯示著4萬多年來,環境和植被出現了巨大的變化過程。
李春海說,從孢粉的分析來看,發現了松、雲杉、冷杉、鐵杉、櫟、菊科等數十種植物孢粉的記錄,專家們認為黃土高原在最初的時候並不姓“黃”,在4.6萬年的歷史中,有一多半的時間,黃土高原是森林和草原的成分相互消長,在這段時間裏,黃土高原經歷過多次快速的“變臉”———歷經過草原、森林草原、針葉林以及荒漠化草原和荒漠等多次轉換。
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黃土高原
黃土高原
是中國四大高原之一,亦為世界著名的大面積黃土覆蓋的高原,是中華民族古代文明的發祥地之一。高原橫跨青、甘、寧、內蒙古、陜、晉、豫7省區大部或一部,面積約30萬平方千米。高原由西北向東南傾斜,海拔多在1000—2000米。除許多石質山地外,大部分為厚層黃土覆蓋。經流水長期強烈侵蝕,逐漸形成千溝萬壑、地形支離破碎的特殊自然景觀。黃土高原面積廣闊,土層深厚,地貌複雜,水土流失嚴重,均為世所罕見。
高原上主要山脈太行山、呂梁山和六盤山把高原分隔成3部分:?山西高原。呂梁山以東至太行山西麓,有許多褶皺斷塊山嶺和斷陷盆地,山嶺多呈北東走向,主峰海拔均超過2000米,山地下部多為黃土覆蓋。?陜甘黃土高原。呂梁山和六盤山(隴山)之間黃土連續分佈,厚度很大,其堆積頂面海拔一般在1000—1300米。地層出露完整,地貌形態多樣,是中國黃土自然地理景觀最典型的地區。?隴西高原。六盤山以西,高原海拔約2000米,黃土厚度逐漸增大,成為波狀起伏的嶺谷地形。
黃土高原
是這樣形成的
黃土高原
在秦漢以前是森林和森林草原地帶是確鑿無疑的。但由於長期以來的人為破壞,使大面積的森林逐漸消失而成為今日的荒山禿嶺。大規模破壞森林的方式包括戰爭破壞、營造宮殿、樵採、毀林開荒等。其中以毀林開荒對森林的破壞最為嚴重和徹底。
自秦漢以來黃土高原經歷了三次濫伐濫墾高潮,第一次是秦漢時期的大規模“屯墾”(邊防軍有組織大墾荒)和“移民實邊”開墾。這次大“屯墾”使晉北陜北的森林遭到大規模破壞。第二次是明王朝推行的大規模“屯墾”,使黃土高原北部的生態環境遭到空前浩劫。據考證,明初在黃土高原北部陜北(延安、綏德、榆林地區)和晉北大力推行“屯田”制,竟強行規定每位邊防戰士毀林開荒任務。從這裡我們不難看出,明代推行“屯田”制對環境破壞之嚴重。第三次大墾荒是清代,清代曾推行獎勵墾荒制度,墾荒範疇自陜北、晉北而北移至內蒙古南部,黃土高原北部和鄂爾多斯高原數以百萬畝計的草原被開墾為農田,使大面積的土地沙化,水土流失加劇。
100多年來,許多科學家致力於這一問題的研究,提出了幾十種假說。但近二三十年,更多的科學家贊同黃土風成學說。按照黃土風成學說的解釋,黃土高原是這樣形成的:在蒙古、中亞和我國西北一帶的荒漠地區,氣候乾燥,溫差很大,由於熱脹冷縮的作用,使岩石、砂礫等被“加工粉碎”成細小的沙子和粉塵。強勁的西北風將以百萬噸計的細沙和粉塵旋入天空,隨風南下。於是粗粒的先沉降下來聚成沙漠,細粒的則被飄移至秦嶺北麓。經過二三百萬年的搬運堆積,終於形成了黃土高原。
科學在不斷發展,近年來科學家發現許多現象是黃土風成學說無法解釋的。譬如,黃土中粗粉沙含量由西北向東南遞減,黏土的含量卻從西北向東南遞增,這種自西北向東南的有規律的排列呈疊瓦階梯狀的分佈過渡,而不是平面模糊過渡。這種疊瓦階梯狀的分佈過渡更像是洪水的傑作等等。