《周廷儒文集》读书笔记
(2022-08-04 20:40:21)分类: 丁文江翁文灏李四光叶良辅 |
《周廷儒文集》北京师范大学出版社1992年3月第1版
“南疆塔里木河中游的变迁问题”四、塔里木河的变迁原因(P69-70)
塔里木河是一条动荡不定的河道。它的变迁原因,主要是由于泥沙沉积作用快速,河床容易淤高,不能容纳洪汛时的流量,往往突破自然堤而改变它的流路。一般较老的河段,发育曲流,使一部分洪水流速减低,因流水一部分能力消耗在磨蚀河曲的凹岸中。如果曲流的后半部发生缺口,向着逆坡降的方向冲出的支流,流程很短,或只发生舌状的小型冲积锥,如果缺口发生在曲流的前半部,则支流顺坡降延伸而和主流平行。等到主流沉积过多,洪水不能畅泄时,全部水量倾泻在支流里变成一条新的主流。
新的主流,河身比较平直,流速较大,在一定时期内进行侵蚀作用,同时侧蚀力加强,河幅变宽。到一定阶段河道逐渐开始弯曲,借以延长它的流路。因使流速变缓沉积作用转趋强盛,等到填高河道又将改变到另一条新河里去。所以塔里木河在流量、坡降和沉积物三者之间的矛盾情况下,各个河段不断改变它的位置。塔里木河的主流改到新河道以后,侧蚀作用十分强烈,根据莎雅新其门水文站的资料,1957年洪峰前河道断面的幅度为285公尺,汛期后重测为358公尺。1958年汛期后同地点的幅度扩展到413公尺。每年河幅增加到55-73公尺,速度殊足惊人。由于侧蚀而发生了岸崩现象,特别是土层上部为亚粘土,下部为沙土的地段,极为严重。下部松沙受侧蚀作用而被挖空,上部亚粘土或粘土不能支持重量时,就大块崩落在河水里,发出巨大声音。洪水季节,在不到三百公尺的堤岸范围内曾观察到每分钟崩落达九次之多,且有很多胡杨和红柳随浊波下流。此外向南凹曲的宽河,起大风时,受巨浪冲击,也易发生岸崩。冬季晚间河岸壤中水冻结,次日中午强烈阳光使其融解,松动了土层而使河岸崩裂下坠。这种岸崩现象,不但增加河水的含沙量,而且促使河岸后退,容易导致河流的改道。有时触及支流也会引起抢水的现象。
人工开渠灌溉草场,或引水播种作物,亦为河道变化的原因。当地居民在主流上方掘口子灌水到老河道里,那些口子逐渐被扩展成为大河,有时主流也会放弃自己的河床改流到古河道里。
塔里木河中游的变动,主要由于上述沉积原因。但此外另有两组矛盾势力,使河道变动的规律更为复杂。天山前山带现代新构造运动使山麓洪积冲积缓斜平原隆起,可以迫使塔里木河向南摆动,如果新构造运动暂时宁静,南部平原淤积和风积加厚,使地势抬高,则河系又可向北迁徙。此外地球自转影响河流偏右(北半球),和北部三大三角洲间洼地对塔里木河水向左吸引的矛盾势力也有一定的影响。根据最近河道变迁历史和航空照片的判断,南部平原的沉积加高和洼地的吸引两种势力颇占上风,因而现阶段的塔里木河是由南向北变动的。
塔里木河现代流水作用过程迅速地变化,也引起了平原上景观快速的改变。在这荒漠上生长的植物,全靠地下水生活。灌木为这个荒漠地区的基本群丛。只有临近通过流水的河岸,有较密茂的胡杨林。林下也有红柳、野麻、芦苇所组成的下层植物。林地积有枯枝落叶层,土壤发育为沙质很强的胡杨林土。林带外侧地下淡水减少,成为红柳、玲珰刺群丛或纯红柳生长的地区。夏季塔里木河水升高,地下水透过自然堤渗留到这里;冬季河水下降,相反有地下水回到主河里去。所以在这一地区,发育盐土化草甸过程或沼泽化过程的土壤。愈向外侧的冲积平原,地下水位愈低,红柳生长不良,已有一部分枯死,成为稀疏群落,间有矮生芦苇、黑刺、骆驼刺等。土质干燥,发育轻度盐渍荒漠化草甸土。在更干燥条件下,灌丛沙丘上的红柳,死亡更多,沙丘间地面光裸,或只生少数盐生草和骆驼刺。土壤发育为荒漠化草甸土,或龟裂土。在地下水下降得更低的情况下,红柳琐琐都逐渐枯死,沙丘被风吹蚀得七零八落,形成一个强烈的风蚀地区。
以上所述为一般河岸景观递变的特点,某河道迁移,地下水随之引退,上述景观递变的规律,受到了破坏。被遗弃的干河两岸,荒漠化过程迅速展开,河岸胡杨林下的芦苇,首先枯死,继以红柳等灌丛。林下地面变成光板地,再过一个时期,胡杨枯萎,最后成为矗立在干河旁桠枝蜷曲的枯木林,到这时风沙完全占了旧日青葱的林地。干河床已发育为龟裂土,它的剖面里,还存留着芦苇根锈斑及Limnaea
d Planorbis的遗体,表征昔日河漫滩上进行过草甸过程。至于干河道的外侧,无庸说荒漠化的作用更趋强烈。
新生河道所经过的地区,原来进行荒漠化过程,这时很快转变为草甸化过程,或沼泽化过程。两岸平原上的植物,又重新按上述递变的规律,繁殖起来。所以河道的年龄,可由河岸分布的胡杨是幼林、杆林、壮年林、老林判断出来。但亦须注意到新河道穿入废弃不久的干河道,因而产生断续分布的胡杨林。了解这种景观递变的规律对于营造防护林带及其他改造自然的措施具有十分重要的意义。
“中国第三纪第四纪以来地带性与非地带性的分化”(P99)
这一次大规模的构造分异运动,使原来老第三纪和缓的地貌,大为改观;而且在很大程度上,使中国的自然界的面目发生了巨大变革。从喜马拉雅运动到新构造运动的发生,影响中国自然界的变化,概括起来,有以下几个重要因素。
喜马拉雅运动,使古地中海消失和温暖海洋面积缩小。欧亚大陆合成整体。陆地面积增加,大陆性气候加强。同时建立起大陆与大洋的对比关系产生了季风的环流的形式。这种形式代替了老第三纪的行星风系的环流形式。中国位置在欧亚大陆的东南部,受到这种季风非地带性变化的影响,特别显著。
青康藏大山原的隆起和东部地势的相对下降,引起西风激流的动力作用,并加强了季风环流,因而大大改变了中国气候要素的组合和分布规律。
这时北极已进入到冰期的准备阶段,温暖气候带的范围逐渐缩小;而且愈向南移。
以上这种变化的结果首先使中国境内产生东部夏季受海洋影响特别强的湿润季风区域,自然景观具有季节变化的特点。西部向干燥方向发展的蒙新区域,具有草原和荒漠的特点,以及地势不断隆起的青康藏山原区域,趋向于干寒方向发展的,具有冰冻化强烈的高山和寒荒漠高原的特点。
“新疆第四纪陆相沉积的主要类型及其和地貌气候发展的关系”结论(P121)
根据上述新疆第四纪陆相沉积的成因类型和分布情况,可以大致恢复当时的新疆古地理情况。
新疆自上侏罗纪一直到老第三纪,气候在大部地区是一贯干旱的。到老第三纪,地势已被夷蚀得相当平缓,在行星风系的大气环流形势下,北部阿尔泰可能隶属于Cfa型(Cfa=无干季而有热夏;Csa=夏干而热;Bsh=热草原气候;BWh=热荒漠气候)气候(植物化石和古风化壳可证明),西部天山一带距海稍近为Csa气候(伊犁)(残留古地中海区系中的种属可以证明),离海较远的东部为BS气候(东天山及准噶尔)(古风化壳),而南疆西端为Bsh型(海相沉积中含盐及石膏),而东部为BWh型(在哈密的微古植物化石证明)。
新第三纪时期,中亚许多山脉发生强烈的构造运动,其时邻近的古地中海已消失,欧亚大陆大气环流的性质有所改变。新疆盆地周围山脉的隆起,虽然没有现在那么高,但基本地形轮廓大致和现在相同。它们已足够阻止一部分水气从海洋伸入内陆,同时新疆冬季受蒙古高气压的影响,干寒的气流进入到盆地里,使其更趋向于干燥。整个第四纪时期里北部逐步转变为半荒漠,中部转变为温带荒漠,南部为暖温带荒漠。第四纪初期,河流进入到凹陷的盆地里,形成相当大的湖泊。许多沉积物直接由山地运送下来,把盆地古老的地层逐渐封盖在下面。准噶尔盆地北部的“上戈壁砾石系”就是属于这一时期沉积物。在南疆许多地方,上新统和第四纪地层不易划分开来。阿尔泰山的均夷面上,长期发育的红色风化壳,由于山地隆起受到剥蚀,重新和砾石混在一起,堆积在山前高阶地上,亦应属于第四纪初期的产物。
高山第一期冰川活动,显然是在寒冷气候开始时发生的。第四纪初期的冰川规模最大。阿尔泰山的西北部、天山的中部和南部都有覆盖冰川发育在高山均夷面上,并且冰川一直可以延伸到山麓带。在北疆准噶尔盆地第四纪永久冰冻气候的下限可以到达盆地的边缘。昆仑山虽处于更干燥的条件下,但冰川下限在金格塔格北坡廓起喀拉泰一处可分布到2100米。东部杜瓦河谷侧碛高度达2350米,证明冰缘气候可推到前山带里。
冰期的干燥气候,对于风化作用和风成作用极为有利。在低山河谷中,夏季才有融冰的洪水带下物质形成山麓干三角洲。第四纪初期平原开始发展为沙漠。北疆草原为更干燥的半荒漠所代替。天山北坡和昆仑北坡开始堆积黄土和亚沙土。
等到第一冰期退却进入间冰期,水系比较活跃,河流带下大量冰水砾石和黄土状物质,填塞河谷和山前凹陷地区。平原湖泊面积扩大,仅露出一些山脊吧它们分隔开来。平原的冲积和风积两种作用,自始即交替进行。同时山前凹陷发生新褶皱,第四纪下部地层随同疏松第三纪褶皱而掀起,象玛纳斯区的独山子、安集海背斜层以及南疆的秋尔塔克、英吉沙背斜层的顶部都有厚层黄土和砾石层的分布。在山地内部,由于构造隆起,河水深切在充满黄土砾石的河谷里,发育为黄土砾石阶地。玛纳斯河谷红沟煤窑最高阶地上,淤积黄土沉积最厚。山前平行纵谷的凹陷部分,黄土和冰水沉积堆积特别多。邻近山麓的黄土,由山地抬升而产生很大的倾斜度,这些都反映前期冰川作用与风成作用,以及新构造运动势力的强盛。
新疆山地第二次冰川作用的规模比第一次小。从冰碛分布的范围以及冰碛垄的高度,都可说明这次冰川具有高山谷地冰川的性质。阿尔泰这期冰川,在西北部,下限到达中山带,而在东南部,停留在高山带内。但在特别陡峻的天山北坡,象巴音沟冰川一直冲到了山麓1900米处。天山南坡第二期冰川的终碛,还是完好地保持着自己的弧状垄岗群地形,而且在许多情况下,都向山麓平原延伸,说明南坡比较平缓的地势和干燥的气候,有利于保存冰碛的形态。
第二次冰期过后,山区和盆地的沉积,又趋活跃,充填冰水沉积的河谷,又被溶解的雪水切割开来。在天山哈尔雷克套和昆仑山地的间冰期绿色湖相沉积,由于山地的上升而被分割。高山到处表现冰缘气候的特征。湖相沉积剖面中,出现各种泥流、冰卷泥及冰楔形态。山麓有些前期隆起缓慢的小背斜层,曾为洪水所夷平,堆积了第二间冰期黄土砾石沉积,继而再度隆起而为山前带的丘陵。特别引人注意的是昆仑山麓克里雅河流域,这一时期的火山喷发。在广大的平原上,冲积和风积继续交替堆积。
上第四纪在阿尔泰只有一次冰川,而在天山和昆仑山有两次冰川,拖长了冰期的时间。这二次冰期规模都不算大,冰碛都深藏在深山河谷地段,第四个冰期有三个小冰期,在天山和昆仑都有发现。
第三间冰期形成了天山北麓的洪积平原,以及昆仑山麓第三阶地上部建造相联结的干三角洲。后者覆有亚沙土,并有明显石膏和盐壳以及多角土的存在。
冰时过后,气候转暖,河谷被受侵蚀,并形成现代干三角洲与河漫滩。天山北坡与昆仑北坡,继续进行黄土和亚沙土的堆积。北疆的沙丘由于降水稍多,一部分为琐琐、红柳等灌丛及草本所固定或半固定起来,而南疆沙漠仍在发展过程中。山区重力堆积和劣地地貌都获得进一步的发展。
整个第四纪的山地上升运动,到这时期犹未停止。北天山玛纳斯红沟煤窑河谷下切在最后阶地以下180米,说明第四纪以后的上升运动犹相当剧烈。戴脱拉(de
Terra)认为冰期以后昆仑山隆起达1700米。新疆山麓断裂带如阿尔泰的富蕴、天山的牛圈子、南疆喀什的阿图什、康苏以及策勒以南昆仑山的衙门地区都有强烈地震活动。
山麓堆积的厚度和山地上升运动亦很有关系。山地进一步隆起,流水继续从上面带下许多物质,山脉上升快速,砾石沉积快速,故并非完全是气候变化问题。如单就气候来解释,那末阿尔泰的前山沉积为什么那样薄。由此看来构造运动有时可隐蔽气候的影响。
Б.М.西尼村(1949)认为塔里木盆地新第三纪和更新世表现密集的水文网,应有较湿润的气候特征,故推断到第四纪末期气候才开始变干(1-2万年内)。Е.诺林认为第四纪后期,塔克拉玛干中部为巨大淡水海,四周河流环注,带下来大量物质充填在湖里,而在冰期以后变干。实际上,气候不可能在最近时间内变得那样快。据南疆沉积层的特点,第四纪并无海相或大面积的湖相沉积。只在莎车、库车及罗布洼地有局部湖相沉积,无证据说明大沙漠曾为海水所淹,而在冰期后的时间内变干。据山麓堆积的分选规律所表现的沉积相,及昆仑洪积平原石膏盐壳的生成,昆仑北坡亚沙土的覆盖,未受雨水冲刷和破坏,都说明新疆第四纪以来气候一贯干旱,未由从湿润而短期内变得极为干旱的迹象。
И.П.格拉西莫夫(1937)和Э.М.穆尔扎耶夫(1952)都提到过第四纪时期邻近新疆地方,有二个多水期。Н.Т.库兹涅佐夫认为准噶尔盆地的湖泊,现在正处在多水期。这种多水期的周期性变化是存在的,但亚洲中部湖泊水量的变化,不能认为是亚洲中部气候日益变干的标志。新疆盆地历史时期由考古资料及历史记载证明都是很干旱的。聚落废弃,植物枯死,沙漠侵入绿洲等现象可以从河流改道,或由于灌溉不当引起强烈盐碱化,或由于破坏植被以及其他人类活动的影响来解释,现在所有证据还不能作出新疆“自第四纪以来,在总的趋势上,日益变干”的结论。
“中国自然区划分异规律和区划原则”热量带和地带的概念(P128)
热量带在地球面上的分布制约于行星——宇宙因素。热量带形成的两个前提是太阳辐射和地球形状,因此,地球一开始就有热量带。地带是热量带内辐射平衡和降水比值对各种自然地理过程所产生的景观标志相似的特点,尤以表现在生物方面特别明显。所以地球上生命出现以后地带才出现。随着地球本身的演变,生物的进化,地带不断地由简单趋于复杂,其界线亦有多次的变动。热量带具有天文的意义,而地带具有地理的意义。热量带制约着地带,但在区划单位体系中不应单独列成一级。
“关于新疆最近地球历史时期的古地理问题”(P147)
地球陆面上古地理的巨大变化,主要是由于气候带位置的移动。这种移动的原因很多,其中最主要的就是地壳大规模的隆起和下降,以及海陆轮廓的剧烈变动。由此引起地面接受太阳辐射的差别、大气环流和洋流系统的变化,因而使气候带发生移动和自然区域综合体重新分异。
其次,如果地轴位置有大幅度的变动,也会引起纬度的变化,从而使气候带发生移位。
都班(Durban
1952)根据古地磁测量方法所得研究结果,认为北美的地理纬度位置在整个第三纪时期未曾有过很大的变动。克莱士(Crez),伊文思(Irvings,E.)伦康和(Runcorn
S.K.)(1954-1957)研究英国和美国各个地质时期岩石标本的地磁方位,表明第三纪晚期,平均磁轴和地轴的位置,大体和今日相符,由这些研究的结果看来,在最近的地球历史时期里,世界各处气候带的变动由于地轴巨大移位的可能性是比较小的。
复次,第四纪高纬度和中纬度有大规模冰川的发展,不仅使本身气候发生了变化,而且以不同形式影响到全世界,就第四纪最大冰期的情况而论,这时全球的气候带都剧烈向赤道移动位置,并向赤道缩小它们的范围(Buedel,J.)(1949)因此研究第四纪古地理时,这种变化值得我们注意。
此外,地球的轨道因受行星相互之间的吸引而产生各地气候周期性的变化,如黄道倾斜、轨道偏心和岁差等都会使地表接受太阳辐射量而发生某种程度的变化,其周期变动率,据Zeuner,F.E.(1950)的意见各为40000年,92000年和21000年。
至于根据长期气象记录和历史记录分析气候周期性的变化其规模更小,为期更短,一般周期率为11、22、40、80、189、567年,这种气候变化并不致影响气候带的变化。
本文探讨新疆最近地质时期的古地理,特别注意到气候带的移位和巨大的气候变化及其总的发展趋势,这些主要是从巨大的构造运动和冰川作用来考虑的。至于由其他因素而产生小周期性的气候变动,在这里暂不予讨论。
“关于新疆最近地球历史时期的古地理问题”新疆第四纪山地气候和冰川作用
新疆第四纪冰期的冰川作用的特征可以归纳为以下几点(P151)
(a)古冰川分布只限于山地区域并未荒漠性的平原所间隔。
(b)由于高山所处纬度位置不同,隆起高度有异,接受水量和热量有很大的差别,同时山地的厚度和坡度对积雪面积大小,都会影响到山地古冰川的类型和规模。
(c)古冰川类型和现今高山所见冰川类型略同,有冰斗冰川、悬冰川、谷冰川、覆盖冰川,不过古冰川的规模比现在的大得多,而且还有现在所不见的山间盆地冰川。
(d)高山在整个冰期时代,都存在不融化的冰川。间冰期时,冰川向高山退缩。临近冰雪地区常是冰缘气候,到下次冰期来临时,冰川再度扩大其面积并向下伸张。
(e)高山冰川的规模,初期最大,依次减小。这和世界其他地区后期冰川规模较大(Riss)的情况不同。山地构造隆起和冰川作用并不是有必然的关系。例如中生代的构造运动相当剧烈,但未曾出现大规模的冰川。可见构造运动必须在特有的地貌基础和第四纪气候因素的总背景中,才能发展特殊规模的冰川。
根据以上资料分析,大致在2000-2500米之间的高度降雨最为丰富,和现在天山森林带的高度相符,在2500-3000米之间,雨水转化为固体降水,雨降水量已相当减少。3000米以上的山地纯为降雪,愈上降水量愈少。当第四纪冰期时,北半球普遍降温,山地降水形式主要是降雪。最丰富的降雪带,应在2000-3000米之间的高度,特别在2000-2500米之间为最多。这种冰期的降水分布规律,必须和积雪的地貌基础以及新构造隆起的速度联系起来,才能了解高山冰川规模和次数的变化。当老第三纪完成统一的准平原面时,其基底海拔高度南北疆可能悬殊不大。新第三纪构造分异,各个山地隆起快慢不一,高度参差。如果第四纪冰期初期山地最占优势的均夷面抬升到降雪最多的高度范围内,积冰的面积最大,其时冰雪累积多而消融少,便会发生首次最大规模的冰川。当后来主要的均夷面上升超过了降雪最多带,由于高山水气减少,冰川作用变逐次变弱,同时在下部降雪丰富带上,由于山坡变陡,集冰的机会也就少得多了。(P152)
“关于新疆最近地球历史时期的古地理问题”四、新疆第四纪以来的持续干旱问题(P156)
西尼村B.M.(1949)认为塔里木盆地新第三纪和更新世表现密集的水文网,应有比较湿润气候的特征,故推断第四纪末期气候开始变干,诺林E.(1932)认为朱诺克(Chunak)冰期完结时,南疆平原中央的巨大淡水湖很快为沉积物所充填而变干,湖水东移到罗布泊而开始变咸。他们证明南疆沙漠化不过是1-2万年内之事。
我们认为新疆平原自第四纪以来气候是持续干旱的,并没有经历过巨大的气候变化理由是:
1.荒漠平原区的水系变化频仍,乃是干燥区水文网特征之一。平原迳流的多寡,须视山区补给来源的大小而定。所以荒漠水系的变化,不能视为气候变干的标志。
2.平原上第四系覆盖层的矿物组成和沉积厚度都有极复杂的变化。皮山、墨玉、于田等地的钻孔记录大部为沙和砾石夹层,甚至离山区远的平原区都是粉沙组成的物质,证明平原沉积属于河流冲积的特点,并不存在第四纪大面积的湖相沉积。
3.南疆昆仑山麓第四系洪积层夹有多层的石膏盐壳。大河分割干三角洲阶地上的冲积层中亦都有石膏和盐壳。阶地愈老,石膏盐壳集聚愈多,阶地愈新,石膏盐分愈少。这些都说明第四纪以来是一贯干旱的,而不能表明第四纪后期特别干旱。
4.昆仑山北坡被覆盖着由沙漠吹扬起来的风成亚沙土,其上限可达3000余米。这种风积物从第四纪一直到现在进行堆积。而且是随着冻土带的上移而推进的,堆积面上并不显示强烈冲刷的痕迹,很难说明有过多雨期。
5.在墨玉和皮山之间常见有多角土网系及石膏膨胀圆形小丘群。都是说明第四纪以来山麓洪积平原具有长期气候干燥的特征。
南疆盆地的封闭性比北疆大,水量和热量对比关系的不平衡性也比北疆大得多,荒漠界线从平原到山地上升亦特别高。第四纪初期,山文结构和大气环流形势基本确立以后,新疆气候持续变干,特别南疆从第三纪以来,干燥气候并无特殊变化。格拉西莫夫И.П.(1937)和穆尔扎耶夫Э.М.(1952)都曾提到过第四纪时期邻近新疆地方,有二个多水期。库兹涅佐夫,H.T.认为准噶尔盆地的湖泊,现正处在多水期。这种多水期的周期性变化是存在的,但亚洲中部湖泊水量的变化,不能认为就是亚洲中部气候日益变干的标志。
关于历史时期中亚气候日益变干的问题,中外学者聚讼纷纭。象亨丁顿,E.(1909)西尼村,B.M.(1949)和其他学者都认为塔里木盆地历史时期有气候变干的趋势。他们举出:平原风蚀作用加强,沙漠面积日益扩大,水量平衡减少;湖泊面积缩小和变干,河道缩短和荒废,荒漠植物萎枯和死亡,人类和动物生存条件日益恶化;许多聚落城市废弃在沙漠里;居民向山麓带移迁,都是荒漠化日益加深的例证。
另一批学者如彭克(A.Penck),斯文赫定(Svan
Heden),贝尔格(Берг.,L.C.)反对中亚气候变干,特别根据有史以来的资料来说明世界上很多地区并未表现过重大的气候变化,前述这些变干例证,可能有其他原因。
根据我们近年来新疆考察,认为新疆历史时期的气候是从第四纪继承下来的,除有短期周期性的小变化外,并无任何特殊变干的象迹。考古资料和历史记载证明历史时期是干旱的。过去绿洲人民砍伐了沙丘上的灌木用来作燃料,甚至破坏保护绿洲的树木,引起沙丘的移动,增加了沙地的吹蚀作用,湮没了田园与灌溉渠道。这种情况通过访问老农,都可证实。
古城废墟淹没在沙漠里的原因很多,最重要是荒漠区的河流改道。象汉代的楼兰和龟兹都由于孔雀河与塔里木河的迁徙,不能获得灌溉水源而迫使居民放弃。近树百年来,塔里木河分支上的河岸绿洲因为河道淤塞,河水不继而放弃耕地的例子,比比皆是。河流改道或三角洲移位,潜水下降,使原来生长的树木、灌丛、草木逐渐萎枯、死亡,给人们一种错觉,以为气候日益变干。
另外一种情况,很可能古代人民曾选定山前缓倾斜平原下部或大河沿岸细土平原,开辟绿洲经营农业,由于灌溉不合理,地下水不断抬升,产生土壤盐渍化,以致不能耕种,势必放弃这种土地而移向上游排水良好的扇形地居住。据说英吉赫萨(Jangi-Hissae)和策勒(Kisil)绿洲在百余年前,向北扩展耕地面积约三倍于今日。由现时所见枯死的植物,倾塌房屋,埋于沙中的古墓都可指出被废弃绿洲的范围非常广大,后代居民曾试图在那里种植燕麦,但其后数年,耕地起盐碱,恢复利用古绿洲的念头才告断绝。山麓扇形地绿洲耕地面积的扩大,灌溉用水增多,亦是使河水减少,下游河道缩短,胡杨林枯死,风沙侵占了旧日废弃的聚落。
德泰拉De
Terra,H.(1930)解释河道缩短原因是因出山口处的坡面侵蚀逐渐后退,河流潜水面在扇形地前缘下移,扇面和潜水面之间的投射角变大,因使下游河道缩短,胡杨枯死,前端聚落亦随而废弃。其实河流侵蚀点后移过程绝非短时历史时期所能完成,而况新疆山地犹在不断隆起与扩展,很难自圆其说。
斯坦因Stein,A.(1925)和诺林Norin,E.(1932)萧姆贝尔格Schomberg,C.F.(1930)等认为高山第四纪冰川遗留下来的化石死冰逐渐融解,使补给河水量减少,因而河流缩短,但众所周知,雪山融冰化雪愈多,河水增多,应当河道变长而非缩短。
由此看来,现在所有证据还不能证明新疆在更新世是比较湿润的而在全新世以来日益变干的结论。
“关于新疆最近地球历史时期的古地理问题”摘要(P157-158)
本文探讨新疆最近地质时期的古地理,特别注意到气候带的移位和巨大气候变化及其总的发展趋势。这些变化主要是从强烈的构造运动和冰川作用来考虑的。至于由其他因素所引起较小周期性的气候变化这里暂不予讨论。
新疆在白垩纪、老第三纪时期构造作用微弱,隆起的山地逐渐被夷平,西部有暖流进出古地中海,极地没有冰盖,因此大气环流形势近似今日西欧和北非之间的环流系统。
喜马拉雅运动开始以后,古地中海消失而为新期褶皱山脉所代替,欧亚大陆联成一片,逐渐建立起东亚新的季风环流系统。新疆冬季受到蒙古-西伯利亚高压的影响,许多地方转向干寒气候方向发展。
上新世时,新疆及其邻近的古地槽区复活,隆起成为高大的山体,而地台区形成为南、北疆两大封闭的盆地,因而海洋湿气被阻,使这里的气候变得更为干燥。这种气候的巨大变化,引起新疆各地气候带重新分异。
新疆第四纪时受到北极大陆冰盖及蒙古高压的影响使这里变得非常干寒。山地受降温影响发生冰川。新疆高山冰川的规模初期最大,依次减小,这和世界其他地区后期冰川规模较大(里斯冰期)的情况不同。可能更新世初期山地最占优势的均夷面抬升到最多的降雪带内,便会发生首次最大规模的冰川,后来主要的均夷面上升超过了降雪最多带,愈向上水气愈减少,冰川作用依次变弱。
新疆盆地在第四纪时从山地不断运送下来的物质堆积成广大平原,其上表现为荒漠气候的特征。南北疆平原都有向北缓倾的特点。某些学者认为南疆平原的缓倾是基底地台向北倾动的结果。实际上,高大的昆仑山地强盛的剥蚀作用和河流继续不断的堆积作用都可产生这种结果而不需要地台掀起来解释。
某些学者认为塔里木盆地新第三纪和更新世表现密集的水文网,推断其时气候是湿润的,南疆沙漠化是从更新世以后开始,不过在1-2万年内之事。
本文作者认为新疆的干旱是继承性和持续性的干旱,最近发现很多证据都说明南疆第四纪以来没有很大的气候变化,即使历史时期亦没有特殊变干的象迹。
“近三十年来中国第四纪古地理研究的进展”七、中国东部第四纪冰川作用问题(P174-175)
双方争论焦点有以下几个方面:
(1)真冰碛与假冰碛之争
长期以来,冰川学者以冰碛泥砾作为曾受过冰川作用的标志。真冰碛就是表面带有擦痕和刻痕的未经分选的石块。有些砾块被磨平或压成凹坑或作拱曲形式。受挤压的冰碛内部显示力学结构,可借以研究冰川推移的动力作用。
持反对意见者认为,融冻泥流和暴雨泥石流在块体搬运过程中,只要受到足够压力,硬度不同的石块或基石都可产生和真冰碛相类似的擦痕。M.舒瓦尔兹伯赫总结出假冰碛还包括:山崩块体堆积、扇砾岩、火山泥流堆积、火山角砾岩和构造角砾岩,都可带有类似冰碛物的特征而且难予区别。
过去冰川学者认为泥砾是冰碛物的成因,最近注意到泥砾和砂砾常见于非冰川区短距离搬运的流水沉积物中。所谓冰碛而经后期湿热风化的网纹红土广泛分布于华中地区,常是一种由较高地区的风化壳经剥落后而由流水堆积在各种地貌位置上,再度进行风化作用的产物。一般来说,出现于中更新世的网纹红土所经受的气候影响是比较稳定的,没有太大的冷热变化,在时间上不大可能由冰碛物转化为一红到底的网纹红土。
(2)冰蚀地貌和雪蚀地貌
主张东部广泛出现古冰川的学者指出若干受冰川雕琢过的山峰,在坡面出现与冰川沉积相配合的U形谷和冰斗以及角峰、刃脊等地貌。但近年来也有一些学者观察到永冻区和积雪很厚的雪蚀区都有类似冰川雕琢的浅槽和积雪洼地,尤以阴坡最为显著。
(3)雪线问题
雪线是表明气候变化极为敏感的标志。主张我国东部第四纪冰川盛行的学者,认为冰期南北普遍降温,雪线几近平原,尤其长江下游当极锋之冲,雪线下降尤低。
持反对意见者认为冰期西伯利亚寒冷气团向南扩张加强了季风环流的形势。干寒冷空气侵袭我国大部地区,降温虽低,但因水分很少,积雪不能太厚。除秦岭太白山和台湾玉山在3250米雪线以上的高峰有第四纪冰川遗迹外,其它很难有永久积雪的存在。至于长江以南,在亚热带范围内,虽受海洋气团影响,降水略多一些,但因纬度较低,热量增高,不会时固体降水形式,雪线亦难下降得很低。至于北回归线附近的两广地区,更难有发展冰川的机会了。
(4)在生物方面的证据
主张东部古冰川发达的学者认为我国东部有代表冰川时代的生物群落,孢粉分析中,含有阴地蕨、落叶松、冷杉、云杉之类。动物中为猛犸象-披毛犀。反对者认为这些植物只能代表阴湿森林中的要素,而动物只代表干寒草原中的群落,都不是冰川气候的特征性生物。除东北大兴安岭北部发现类似太原的动(北极鹿)植(矮桦)物化石外,其它各地都没有这种表示冰川气候的生物。而且,在一般认为是典型古冰川区的川鄂边境上竟还保存着喜暖湿的水杉活化石,长江下游还残留着对外界气候要求很严格的扬子鳄,并未受到冰川气候的考验和淘汰,很难解释。
由此可知,我国东部有无规模很大的冰川问题,尚难获得定论,犹待进一步找寻科学证据。
近三十年来中国第四纪古地理研究的进展”结论性说明(P177-178)
为开展“第四纪环境演变与发展趋势的研究”这一课题,提出一些看法,以供参考:
1.研究第四纪地理条件的综合体及其区域分异的规律性,要在环境(大陆的、海洋的)地带研究的基础上,分析各种过程之间的相互依赖性。就第四纪沉积类型而论,大体可分为宇宙的(陨石的)、基岩的(老地层)和火山的(熔岩火山灰)来源,通过物理、化学、生物的过程而显示出空间和时间的特性。沉积物质由原始风化母质到土壤形成是一种连续沉积,不断分异的复合体,而且在大陆上和海洋里,既有堆积,亦有破坏或重新组合的地貌形态,因此,每种沉积类型不但具有相应的地貌特征,亦反映出第四纪气候地带性和非地带性的变化。
2.研究第四纪地理,岩相学特别重要。“相”是代表一定岩层生成时期的古地理环境。因此首先应选择若干合适盆地,建立起第四纪标准生物地层剖面,标准年龄地层剖面,作为研究邻近地区的对比标志。根据岩性特征、生物化石、地球化学的差异和其他特征,可以推断出这种环境的性质,同时我们也要注意到研究现代沉积过程的模式与古代沉积进行对比研究也很重要。
3.我国广泛分布第四纪冰川沉积、黄土堆积和洞穴裂罅堆积,均需深入研究。关于第四纪冰期问题,争论尚多,应着重于区分“冰碛层”各种成因的标志,并研究冰川沉积作用的动力和环境在冰碛结构和构造上的反映。黄土方面要研究黄土和类黄土沉积作用的规律性,不单纯致力于颗粒量测的分析(包括显微分析和矿物分析),而且应把它作为环境的产物紧密联系起来。关于洞穴裂罅堆积的研究,要着重于岩溶发育的历史过程和洞穴堆积的年龄以及和洞外同期异相沉积物的对比研究。
4.在研究第四纪地层和地貌发育时,必须注意古土壤和风化壳的形成。追溯它们的来源和性质并决定其年龄。古土壤层单元并不同于岩层单元,亦不同于地貌单元。但须注意到他们之间的密切关系。我们要区分位于沉积顺序中的古土壤层和出现在侵蚀面上的古土壤所具有不同的特性。
5.研究第四纪古环境除构造作用表现于构造形态的内外营力,其他大部要素均服从于气候条件的变化。气候的水平地带性和垂直地带性以及气候分区都决定于沉积成因的发生,并表现在景观带或一特定区或水域之中,决定第四纪气候的因素是多方面的,因此必须采用多种学科和技术来解释古气候问题。
6.研究新构造运动,多数学者倾向于同板块构造理论联系起来。评价新构造活动时,必须注意对地貌和第四纪沉积组合的影响。第四纪新构造运动强度、幅度的研究,构造运动模式的确立与构造发展趋势的预测均有助于区域地震的预报工作。编制全国精密的新构造运动图,亦是极为重要的任务。
7.我国海岸线很长,可能没有一段不受垂直运动的影响而未曾变动过。由于海岸年龄检定资料过少,很难建立起长距离之间的对比关系,因此要求在微体古生物学和绝对年龄的检定方面来解决第四纪海侵、海退的问题。
8.从生态系统观点研究第四纪动植物的演替和分布的规律性为古地理重大课题之一。在研究古人类发展系统的同时,并须努力探索自然环境与古人类发展的关系。
9.研究第四纪古地理要加强新的分析测试技术的引进和应用。最近十年来,已广泛采用同位素、古地磁、热发光、电子显微镜、色谱仪、原子吸收光谱等技术,同时也引进红外光谱、顺磁共振等新技术。要求我们应用新技术进一步精确地评估古环境的质量和决定年龄。
“华北更新世最后冰期以来的气候变迁”一、河北阳原虎头梁更新世末期冰缘现象(P188-190)
值得注意的是冰楔与融冻褶皱可能不是同一时间的产物。两者虽接近于处在同一层位上,均以细砾及黄土为上覆层,但融冻褶皱是地表反复融冻、冻结面随着气温的降低向深层发展,致使介于永冻层上限与活动层冻结面下界之间的暂时尚未冻结的含水松散层遭受强大压力,作塑性变形而成,变形应出现在地表以下融冻活动层底部的位置上。根据我国大兴安岭北部现代永冻土地区的情况,活动层厚度一般为2-5米(刘心务,大兴安岭北段的永冻土分布与环境因素的关系,1979.12),虎头梁融冻褶皱现今在地层中出现的位置大致应接近于原来形成时的深度。冰楔是地表冻裂、冰体冻胀侧压力所造成的产物,形成时直接暴露于地面,在平面上以多边形土的型式出现,一般向下伸延到1-2米的深度;虎头梁冰楔的上覆层应是冰楔形成以后的沉积物,因而,虽同属于最后冰期,冰楔形成的时代早于融冻褶皱。
“华北更新世最后冰期以来的气候变迁”几点结论(P194-197)
(一)华北在晚更新世冰期时的气候与世界情况相应,具有前、后寒期之分,二者以B.P.40000-50000年为分界。值得注意的是两寒期之间的相对暖期正是阳高许家窑文化层的年代,许家窑与虎头梁所处的地理位置和地貌部位极为相似,因而这一带旧石器时代的人类是在较现今稍为寒凉的气候条件下活跃于盆地中的湖滨或河谷地带。
(二)世界许多地区,玉木后期的寒冷阶段可以划分为两个低温亚阶,两度出现最低温的年代分别在B.P.20000-25000以及B.P.15000-20000左右。虎头梁冰楔和虎头梁融冻褶皱分别相当于上述两个亚阶。
(三)某些冰缘现象只在达到一定寒冷程度时才能发生,尤其是冰楔的形成,要求有较低的温度,阿拉斯加现代冰楔分布区的年平均温度都在-6以下。我国大兴安岭现代多年冻土连续分布区南界约相当于年平均温度-5线,青藏公路沿线连续多年冻土分布区下界约相当于年平均温度-3.5—-4线。阳原盆地中现代年平均温为7.3,虎头梁梁面与河谷底部虽有百米左右高差,现代年平均温不会低于6.5;玉木晚期以来因新构造运动而产生的垂直升降量对气温不致有明显影响,因而玉木后期最冷阶段,当地年平均温度较现代降低10-11左右;这一降幅比欧、美同纬度地区为大,但与根据对我国东部古冰缘南界位置、雪线和山地植被下降幅度等方面的分析所作出的结论是一致的。
(四)全新世的气温升降幅度远比晚更新世晚期为小,岱海盆地由于纬度和高度关系,处在年平均温0线反复通过的地区附近,位置有利,才得多次记录了寒冻作用的痕迹,而寒冻作用的强度已显然比虎头梁所见为轻微。如以蛮汉山现代成片分布的白桦林在寒冷时期降落到岱海盆地内计,高度下降近500米(从1700米降到1200米),即气温比现代降低3左右。凉城现代年平均气温约4,全新世寒冷期年平均气温当接近0,已足以出现融冻现象。在代表岱海温暖时期的松优势孢粉组合带中,除含有少量桦花粉以外,往往还含有少量云杉和其他温带落叶树花粉,所代表的垂直带与现代温带南部草原地带中的山地植被一致,此地带北缘的现代年平均温度约为5-8,因而在温暖时期岱海盆地中的年平均温度比现在至少升高1。
(五)华北B.P.3000年左右的寒凉时期显得短促,低温时间维持不久,不能与以前几次寒冷时期相比。这一结论正与竺可桢先生从考证我国古代文献中物候记载所得的论断相符。根据《竹书纪年》、《诗经》、《左传》等古籍,竺先生已证明,周代初年的寒冷期起自公元前十、十一世纪,结束于公元前九世纪,只延续了一、二百年的时间。
(六)一个世纪以前,Blytt即已根据泥炭和湖泊沉积层中的植物变化,推论了欧洲冰期以后的气候变迁;根据孢粉带划分的Blytt-Sernander欧洲全新世气候分期,至今为世界各地所沿用。根据本文列举的各项标志所拟定的华北全新世气候变迁过程,总趋势与欧洲、北美的情况呈良好对应关系。按照Blytt-Sernander分期,在经历晚仙女木期(Younger
Dryas)、前北方期(Per-Boreal)后,三大洲都在B.P.8000-9000年左右脱离寒凉气候转入温暖的北方期(Boreal),但在此时期内,欧亚气候仍有较大的凉暖变化;B.P.8000-7000年以后进入大西洋期(Atlantic),达到温暖最盛时期;B.P.5000年左右,大西洋期结束,进入亚北方期(Sub-Boreal),温暖气候开始衰退;B.P.3000年以后,进入亚大西洋期(Sub-Atlantic),大体接近于现代情况,但也先后出现两次寒期,其中公元1550-1900年的一次寒冷期超出本文所列举的标志所能讨论的范围以外,但在竺先生以及其他许多论著中都已证明它的普遍存在。
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