第二節第四紀冰期—間冰期旋回的表現地科一趙蕾

由于中國環境的特殊性，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張與消融為特色，而是表現為顯著的海陸變遷與冬、夏季風的盛衰，及與之相應的一系列自然地理過程和景觀的變化。間冰期的情況與現代相近冰期可以20kaBP前后冰期最盛的環境為代表：氣候變冷，海平面下降，導致1∕3的邊緣海成為陸地；冬季風強度增大，夏季風強度減弱，相應的干旱區與黃土堆積區擴大、永久凍土擴張，自然地帶顯著向南推移。一、海陸變遷及邊緣海性質的改變許多地質跡象表明,第四紀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,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,一是構造運動,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分。冰期,大洋中的部分海水以冰川形式固結在陸地上,不能隨正常的大氣循環及地表徑流回到海洋,因此水體減少,水層減薄,導致洋面下降。間冰期,氣候轉暖,冰川消融,大量融水回到海洋,海水體積增加,水層加厚,導致海面上升。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.但因各地區構造運動的干擾,同一時期海面升降的標志高度相差懸殊.就目前的研究,第四紀晚期海面下降的最低點比現今海面約低130米,海面上升達的最高點比現今海面大約高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。

第四紀冰期-間冰期的變化，引發邊緣海性質變化。自15萬年以來，渤海和華北地區產生過6次明顯的海進事件。冰期間，我國東部海岸線向東擴展了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.面積減少,暖池效應減弱,對全球環流產生深刻影響;（3）陸地增加,減少蒸發量,也進一步影響到大陸降水,加深內陸的干旱化程度.

二、黃土沉積定義：沙漠地區的地表物質中粉砂質搬運到其他地區沉積，形成厚度不一的黃土層。第四紀最具有特色的沉積物應該算是黃土。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、內蒙古等地區，是世界上黃土發育最好和分布面積最大的地區。黃土層一般厚100―200m，最厚可達300多m。黃士是在特定環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。

黃土在黃土塬區保存較好，堆積厚而連續。劉東生等根據黃土性質和動物化石，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；氣候轉為溫濕時，黃土堆積速度減緩，成土作用加強，形成土壤層。在連續黃土剖面中，共夾有30多層古土壤層，記錄了第四紀時期古氣候波動變化的歷史。在240多萬年中至少經歷了24個氣候旋回。

黃土的堆積可以反映自然地理環境的變化，在連續沉積的黃土層內，包含著豐富的第四紀環境演變的信息。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。黃土高原的風塵堆積實際上表現為黃土層和古土壤層交互沉積的特征。當風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，古土壤則對應于相對溫暖的間冰期。歐洲、北美洲的第四紀黃土主要分布在冰川外緣，黃土堆積表明當地在該時期屬于寒冷苔原性質的冰緣環境。中國的黃土主要分布在干旱荒漠區的外緣，表明黃土沉積時期當地屬于干寒荒漠-草原環境，而古土壤發育時期則對應溫暖的森林或森林草原環境。黃土與古土壤層的交替變化是第四紀冰期-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關系。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，而且揭示了青藏高原隆升對東亞季風氣候的形成和演化。關于黃土的來源，長期以來，中外學者有過不同的爭論。其中，以“風成說”比較令人信服。認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。這些地區的巖石，白天受熱膨脹，夜晚冷卻收縮，逐漸被風化成大小不等的石塊、沙子和粘土。同時這些地區，每逢西北風盛行的冬春季節，狂風驟起、飛沙走石，塵土蔽日。粗大的石塊殘留在原地成為“戈壁”，較細的沙粒落在附近地區，聚成片片沙漠，細小的粉沙和粘土，紛紛向東南飛揚，當風力減弱或迂秦嶺山地的阻攔便停積下來，經過幾十萬年的堆積就形成了浩瀚的黃土高原。

黃土高原環境的變遷，有其自然的因素，這與全球氣候變化有關，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，導致高原自然環境惡化。

我國第四紀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大，表明我國北方自然環境發展的總趨勢是由濕潤變為干冷。黃土中有許多古土壤層，黃土層，是寒冷干燥的環境；土壤層，溫暖濕潤的環境。表明第四紀氣候沉積黃土時，有明顯冷暖的波動。

在古季風的通道上，在我國東部也出現了沙土的堆積，這表明在未次冰期間冬季風的強盛。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、夏季風環流的彼此消長與

自然帶的變遷

冰期時，我國并沒有像西歐、北美那樣形成大規模的冰蓋而是隨冬季風增強，夏季風減弱，與冷干環境對于，發生了顯著的永久凍土擴張與自然帶南移，干旱區擴大與黃土堆積區擴大等現象。在黃土—古土壤序列的諸理化指標中，磁化率的變化只是夏季風變化，粒度的變化主要反映風力強度（主要是冬季風）的變化。在冰期和間冰期之間的轉折時期，冬、夏季風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的狀態調整滯后于高緯陸地的反應。

最后冰期時我國東部地區北方的自然帶南移9—10個緯度，連續多年凍土區向南擴展到北緯44度的松遼分水嶺附近，島狀多年凍土的南界擴展到大連—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遼東半島北部和冀北山地，針闊混交林的南界可達長江三角洲南部；南方亞熱帶森林環境南退5－8個緯度，到達北緯28度附近，但在華南低緯度地區及受復雜地形庇護的西南地區，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℃。夏季溫度同現在5月