中国第四纪地质地貌研究进展
我国第四纪地质地貌研究主要集中在第四纪冰川地貌、沿海地区第四纪地质地貌、西北黄土地区第四纪地质地貌、古人类、活动构造等方面。
1.第四纪冰川与古环境研究
第四纪冰川研究自20世纪80年代以来取得了很大进展,包括南极冰盖和北极冰盖的调查研究、青藏高原冰中心的研究、山地冰川编目和冰川融水径流的研究、中国西部的冰川地貌以及对中国东部第四纪冰川遗迹和环境的新认识。
中国科学家对南极的研究起步较晚。1982年,谢先楚在凯西站进行了第一次越冬考察,对末次冰期冰芯进行了大量细致的研究。到2008年,中国已经组织了24次南极考察,建立了长城站和中山站。1990年,秦大河进行了首次横跨南极大陆的科学考察,研究了稳定同位素δ18O、δD和过剩氘(ex D)的分布特征及其对古气候记录的意义。这些相关研究表明,我国南极冰川学研究达到了一个新的水平。2004年7月,中国北极第一个科考站黄河站在斯匹次卑尔根群岛新奥尔森建成。
同时,在80年代中期,对祁连山敦德冰帽冰芯进行了研究,获得了比孢粉等其他资料更详细的全新世气候波动证据。1992年,姚檀栋等人对西昆仑山顾莉雅冰盖(6300m,中亚最大冰盖)进行了冰芯研究,钻得时间跨度超过65438+万年的冰芯,对重建青藏高原晚更新世以来的气候与环境变迁具有重要意义。
石亚峰主编出版的《中国冰川与环境(2000)》一书总结了中国西部第四纪冰川与环境研究的重要成果。在此期间,关于中国东部第四纪冰川遗迹的争论也做了一些工作。20世纪20年代,李四光提出太行山、庐山、黄山等中低山有第四纪冰川遗迹,可分为四个冰期。他的冰期划分一直作为中国东部冰期划分的标准。1980以来,一些冰川学家通过对黄土沉积、孢粉分析、脊椎动物古生物和红色风化壳的大量野外调查研究,提出了不同的认识(石亚峰等,1989),其成果反映在《中国东部第四纪冰川与环境问题》一书中。近年来,关于中国东部第四纪冰川的争论逐渐降温。
2.西北黄土地区第四纪地质研究。
中国第四纪研究的突破在于中国黄土研究的进展,建立了第四纪环境变迁的时间序列。目前,在全球变化研究中已经建立了各种环境变化的时间序列,其中中国黄土、深海沉积物和极地冰芯是第四纪研究的三大支柱。黄土因其特殊的地理位置和形成方式,成为第四纪古环境和古气候信息的理想载体。中国的黄土研究大致经历了以下四个阶段。
现代黄土研究中国黄土研究的开始与外国地质学家的参与密切相关。19世纪,R. Pumpelly打开了中国黄土研究的大门,他提出了黄土湖沉积理论。李希霍芬(F. VonRichthofen)证实了庞贝的湖泊沉积理论,成为黄土风化理论的创始人。B. A .奥布鲁切夫将黄土分为热黄土和冷黄土,首次揭示了黄土的两重性和地域意义。我国地质学家从1920开始研究黄土。在1930期间,P. Teilhard de Chardin和杨对黄土进行了地层学和古生物学研究。在这项开创性的工作中,他们将黄土分为两部分:上部的马兰黄土和下部的红壤A、B、C区;根据其中所含的古脊椎动物化石,第四纪可分为早、中、晚三个阶段。
20世纪50年代,中国黄土研究的新高潮为中国黄土研究做出了巨大贡献,刘东生院士在此期间做了大量工作。1957年,刘东升院士等人分离出老黄土(早于马兰黄土)和新黄土(马兰黄土及其后期黄土)。他和张宗虎院士(1962)将早、中更新世黄土命名为武城黄土和离石黄土,并在1964、1965、65445。朱显谟和史元春的研究表明,夹在黄土层之间的红色条带实质上是一个棕壤型古土壤层。这一成果使人们对黄土有了新的认识,从而证实了260Ma以来极厚的黄土高原是以沙尘暴的形式沉积的。在干旱的沙尘暴中期,有很多次气候变得温暖湿润,形成古土壤。在此期间,张宗虎院士对黄土高原黄土的工程性质进行了详细的研究。
20世纪70年代以来,随着古地磁、地球化学、同位素地球化学、年代学等新学科和新技术的发展,黄土研究从肉眼观察进入了观察与测量实验相结合的阶段。磁化率开始被视为反映第四纪环境变化的气候替代指标,并进一步推动了黄土与深海沉积物和冰芯的全球对比。
20世纪80年代中期以来,在定量和对比研究阶段,安志胜院士提出黄土和古土壤分别代表古气候环境的冬季风和夏季风,将研究重点放在黄土和古土壤的形成及其环境信息的解释上。后来丁仲礼院士用黄土和古土壤中颗粒含量之比,颗粒大小为0。002 ~ 0.010 mm作为冬季风输送强度的代用指标。粒度曲线与深海氧同位素一致。郭利用黄土和古土壤中FeO和Fe2O3所代表的风化强度比值作为夏季风的代用指标,也可与深海氧同位素进行对比。丁仲礼院士通过对比研究发现,黄土和古土壤序列的变化几乎可以与654.38+0.8万年以来深海沉积物中氧同位素的循环相比较,从而将大陆冰盖和海冰与内陆气候变化联系起来。1985年刘东升等人出版了《黄土与环境》一书,是对这一阶段早期研究的总结。后来张宗虎等人出版了《中国黄土》(1989)一书。孙建中出版了《黄土研究》(2005),论述了黄土的方方面面。
目前,黄土的研究领域主要集中在粒度、古生物、地球化学、环境磁学等方面。这些方面的进展标志着中国黄土研究已处于世界领先地位。
3.青藏高原第四纪地质地貌
虽然中国在20世纪50-60年代组织了四次青藏高原科学考察,并取得了一些显著的成果,但由于当时的条件,考察的地区和内容有限。1973年,中国科学院再次组织了一支队伍庞大、内容广泛的青藏高原综合科学考察,并出版了《青藏高原科学考察丛书》。其中,第四纪地质地貌调查成果主要体现在《西藏第四纪地质》、《西藏冰川》、《西藏地貌》、《青藏高原隆升的时代、幅度和形式》等书籍中,是新中国成立以来最重要的成果之一。
65438-0993,院士领衔的国家攀登项目“青藏高原形成演化、环境变化与生态系统研究”将青藏高原研究再次推向高潮,取得了一系列重大进展,并出版了《青藏高原研究》丛书。概述了青藏高原的隆升过程及其环境变迁,青藏高原隆升过程对中国季风形成和发展的影响,提出了340万年以来的三次构造运动(青藏运动、黄昆运动和共和运动)。青藏高原第四纪不同阶段的高度从80-60万年前全面进入冰冻圈,真正发展成为地球的世界屋脊。青藏高原的隆升使其周围发生了新构造运动,形成了一系列活动断裂,其中东缘的断裂活动异常强烈,形成了我国地震活动强烈的南北地震带,2008年5月12日汶川8.0级地震就发生在这里。
青藏高原第四纪是否有大冰盖一直存在争议。焦点是:第一,它存在过吗?如果存在,在什么时代?这些问题都需要以后来回答。
4.长江和黄河研究
对青藏高原的研究也带动了对中国两条主要河流——长江和黄河的形成和演变的研究。长江的发展史一直是地貌学家关心的问题。沈裕昌(1965)研究了长江上游的地貌,总结了金沙江流域的地貌特征。袁复礼(1958)、任美华(1959)研究金沙江石鼓湾是否被河流攻占。长江三峡贯通是实现长江全线贯通的关键河段。研究表明三峡的贯通时间应为早更新世晚期至中更新世早期,研究还表明金沙江的全线贯通也发生在这一时期。2006年,杨大元等人出版了《长江地貌过程》一书,对长江的地貌和形成过程进行了总结。
黄河研究在这一时期也取得了一系列进展。黄河三门峡与长江三峡的连接具有同样的意义。虽然很多科学家都研究过,但是在连接时间上并没有达成一致。许多学者认为,三门峡的切割发生在早更新世晚期至中更新世早期,与长江三峡的切割时间基本一致。其次,黄河上游的几个大峡谷穿流而过。龙羊峡在约654.38+0.5万年前贯通,若尔盖古湖泊在晚更新世晚期消失。晚更新世末,黄河延伸到现在的黄河源区。晚更新世,黄河上游水系大调整。
在此期间,还研究了长江和黄河的演变与青藏高原隆升的关系。
5.对古代人类的研究
20世纪初,北京周口店“北京人”的发现被认为是20世纪中国古生物化石研究中最重要的两大发现之一。她的发现不仅填补了东亚古人类化石的空白,还将人类的历史提前了几十万年。更重要的是发现了人类使用火的最早痕迹。后来,钱芳在云南元谋发现了“元谋人”(1965),把人类的历史推到了大约1.7万年前。
上世纪七九十年代,湖北、重庆、安徽、江苏、陕西等地发现了丰富的直立人化石和石器,特别是湖北建始发现的“建始人”,重庆巫山发现的“巫山人”,揭示了中国200多万年的人类历史。这些发现证实了中国东部在人类进化史上扮演了重要的角色。百色盆地、汉水盆地、蓝田盆地发现手斧,否定了“莫氏线”的存在,证实了东亚也存在手斧文化。
思考问题
1)第四纪地质地貌研究的价值?
2)第四纪地质地貌的发展可以给我们什么启示?
3)中国对第四纪地质地貌的贡献?