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《环境变迁研究——杨怀仁教授论文选集》读书笔记

(2022-08-14 20:35:51)
分类: 林超·黄秉维·任美锷·罗开富
《环境变迁研究——杨怀仁教授论文选集》河海大学出版社1996年4月第1版
“贵州中部之地形发育”结论
黔中猫跳河,及其支流河谷纵剖面上有显著之裂点,为研究地文发育史之重要证据。贵州中北部其他河谷剖面上,虽不无遗迹可寻,但皆无猫跳河流域发育之完美。猫跳河支流河谷裂点得以保存之环境,约有下述各端:(1)为地面上升迅速,以黔中各背斜山岳区山坡间岩屑石砾分布之广泛,以及河谷下切之狭急,均足证明山盆期地面完成以後,曾经迅速之上升。
(2)猫跳河各支流裂点之所在,每为倾斜缓平之石灰岩广露之处,灰岩易受溶蚀,当主谷深切,两岸地下水面低降,水流沿灰岩节理下蚀,自较迅速。但停滞於山盆期地面上之表流,尚未发育成地下水系,水量较微,而且缓平之灰岩抵抗机械磨蚀之力较强,故而当深切峡谷或暗流河与昔日旧谷相交之处,易形成裂点。此外,恐亦与乌江河谷中裂点向上推移,经过猫跳河汇口时,其上溯速度之大小,时间之久暂有关。
贵州高原地形之研究,以构造复杂,地壳运动性质势难一致,而且终第三纪之世,贵州高原中北部,间续上升,营力之进行,以侵蚀为主,(贵州中北部少见第三纪地层之沉积)且岩性软弱,气候湿润,昔日地面多遭破坏,故侵蚀阶段与发育历史之推论,每感证据不足。本篇虽从各种地形现象比较印证,但所得结果,恐尚待日後详细研究与修正也。
“山西西南部黄土地形发育和地形区划”结论
黄土厚度的变化和分布的规律对近代土壤侵蚀作用有重要的影响,本区黄土的分布、黄土的性质随地形条件而有变化,与大地形的发育、新构造运动的性质都有密切的关系,各个地形区中侵蚀性质及强度不同,反映了这种历史发展及气候变迁上的综合关系。
对本区黄土地形影响最显著的是第三纪末期以来的新构造运动,第三纪末到第四纪初(汾河期)的构造运动影响尤大,这次运动不仅是华北的第三纪与第四纪间具有划时代意义的构造运动,它同时影响了水系的演变,影响黄河峡谷的生成,影响黄土分布的规律。
我们确认前人对本区研究的成果是第三纪后期以来沉积历史与侵蚀历史的重要事件,但是我们过去受了维里士、德日进等人的影响,强调了周期而忽略了侵蚀与沉积的联系。
上文阐明了本区新构造运动的性质及影响,从发生学及形态学两方面划分黄土地形区,并初步分析研究了本区沉积与侵蚀的联系,我们提出了黄土坪与马兰阶地的成因问题,重视了气候地形的研究在黄土区地形发育上的重要性,板桥期的峡谷下切与马兰阶地可能同时生成,但并不是同一成因。
“长江下游第四纪的冰缘现象”结论
在缺少动植物化石地区,第四纪地层的划分比较困难,这个重要向题的解决必须用综合的地层方法,包括第四纪冰川地貌的研究,冰缘地貌的研究以及古土壤的研究等等。在长江下游地区,我们在天目山、黄山、九华山等地,观察到典型的阿尔卑斯式的冰川地形,但是它们影响的范围比较狭小,没有构成第四纪的主要沉积类型。在这一地区分布比较普遍而同样能够反映第四纪气候变迁,成为分期根据的,则为第四纪冰缘气候条件下所发育
的地貌和沉积。
近年我们所观察到的各种第四纪冰缘现象,在地貌发育上是一重要的营力,在沉积的成因类型上,完全应与冰川及冰水沉积分开,而且在时代上可互相对比。它们的研究在我国第四纪地质上及地貌学方面,过去是一忽略的环节。根据我们在长江下游近年来的观察,认为从事冰缘沉积与冰缘地貌发育的探索研究,可以提供一个新的方向,而且可以解决我国许多地区的第四纪沉积类型、气候变化以及地貌发育过程上的问题。
“乌鲁木齐河上游第四纪冰川与冰后期气候波动”有关问题的分析和几点结论
据前节冰水扇、冰水阶地、黄土阶地以及冲积阶地的研究,天山第四纪中可能发生四次冰期。而在山区根据冰川侵蚀与堆积现象,只能恢复两期。较老的冰期,在强烈抬升过程中,被侵蚀破坏。在山区和山区外围,由于差异运动,同一古冰期的侵蚀与堆积现象,高差可达800-1000m。
根据堆积量及堆积范围,东天山第一次冰期中,冰川范围较大。在第四纪气候变迁的基础上,新第三纪的上升运动,加强了气候变迁的强度。天山褶皱带以上新世为最大的上升时期,气候变迁与地壳运动两者相得益彰,使第一次冰期得到广泛的发展。根据山麓冰水扇的发育,可知当时山麓地区,冰川已联成广阔的山足冰川;而山上经上新世强烈抬升的准平原上,可能有大面积为冰雪覆盖。
第四纪冰川外围冰水阶地、黄土阶地、冲积阶地之成因问题,以及它们和冰水扇、洪积扇发育上的关系问题,很值得我们密切注意。长期研究阿尔卑斯山北麓冰水扇上喇叭谷发育的动力后,特罗耳(C.Troll)认为系当冰期之末,冰川后退开始之际,老冰水扇被切割成喇叭谷,谷口产生一新扇,每一次冰退,为老冰水扇受切割,河道发生曲流时期。而每一次冰退期,都有它自己的一套喇叭谷和冰水扇。
中国境内的天山的情况,与阿尔卑斯山又有所不同。第一,天山各次冰期的终碛垅多被破坏,天山冰水扇顶往往依临着天山北麓断裂线。而阿尔卑斯冰水扇的顶点,都从历次相当的终碛垅开始。第二,天山早期冰期,为冰水扇状堆积,后几次冰期多为冰水河谷堆积。第一次冰期以后地面抬升,抬升量向东部递减,因而大西沟的冰水阶地不对称,板房沟重迭洪积和冰水扇向东偏转,这说明天山山麓构造运动比较活跃。大西沟T1阶地已断裂,足见运动仍进行未已。第三,大西沟阶地级数,自山口冰水扇上端的3级左右向扇之中部增加至7级左右,至扇之下部又逐渐消失,说明阶地显然受气候变迁和构造运动的双重影响。另外,大西沟的主要冰川和黄土阶地,在山内及山麓部分可以对比,说明它们基本上还是气候阶地,不过构造运动使它们受到影响,甚至变形。
从冰水扇与阶地的关系而论,当扇后山岭上升时,产生内迭的阶地。而冰川进退也可能发生类似结果,每次冰期留下一道终碛垅,并向前发展一个新扇。我们在天山北麓板房沟见到四个冰水和洪积扇,其中两个系上迭而非内迭。当第三个扇形成之际,地壳比较稳定,因此它的下部重迭在第二个扇上,前缘近于平行。近期的新扇又向前推展很远。所以冰水扇或洪积扇在它们形成过程中,气候变迁是主要的因素,而构造变化可加强或减弱它们的发展。如大西沟掀升较强,新扇伸展较远;板房沟各个扇向东偏转,而且第二、第三扇是上迭关系,说明两个地区运动性质不同。第三个冰期发生时,板房沟附近局部地壳比较稳定。
以上足见气候变化与构造运动两者交错的影响。
无论在山区或山前,冰水扇或冰水河谷平原上都发育着一系列的阶地,这些具有明显的一致性的堆积阶地的对比研究,足以帮助我们解决和冰期有关的问题。气候阶地本身既然系在气候变化过程中堆积与侵蚀动力变化的反映。因此除了帮助冰期问题的研究而外,对气候变化过程及其影响的研究也具有一定的意义。
本区的阶地除侵蚀阶地外,多数为黄土覆盖,黄土阶地延伸到山区内部,山区内的黄土与干燥盆地,间隔着森林带,它的形成与当时大量冰川冰水堆积物,寒冷干燥的气候和草原环境有关。东天山山内与山前黄土组成物质近似,比较均匀,与大量冰水物质关系可能更密切一些。
关于黄土生成的时间问题,也多争论。有的学者认为,黄土为冰期发生前的堆积,但多数学者认为是在冰期中生成的,弗林特(R.F.Flint)认为黄土为冰期最盛时生成。我们在后峡山区、大西沟的右岸观察,黄土与冰水沉积交互成层,接近阶地顶部逐渐过渡为纯粹黄土,因此我们认为东天山阶地上黄土之生成,应在冰期之末。在山区内冰水沉积与黄土有垂直过渡现象,在山前冰水沉积与黄土又有水平过渡现象,如在青年渠以北地区Г.Ф.隆格尔斯高晋也提出中亚一带黄土沉积与冰川沉积的同时性,并指出黄土与冰川冰水的密切联系。据我们在本区的观察认为:当冰期之末,冰川开始融化时,产生大量冰溶水堆积,冰碛物也脱离冰川覆盖,大片出露地面。再加以冰缘作用的进行,这些大片的无被覆的冰川、冰水和冰缘堆积物,供给大量黄土堆积的物质来源,过去对洪积、淤积黄土注意较多,研究西北山地黄土、对黄土与冰川、冰水和冰缘堆积物的关系,应予以应有的重视。
关于冰川外围侵蚀和堆积作用,与冰川进退之关系,是第四纪地层学上,与阶地发育成因上的一个重大问题,也是冰川地质、冰川、冰缘地貌以及流水地貌等方面激烈争论的问题。关于干燥与湿润气候波动,与阶地之生成原因,争论尤多。由于不同学者在不同地区进行研究,干湿的变化与侵蚀堆积的关系,可能有不同的表现,并不一定存在有孰是孰非之争。关于冰川外围阶地成因与冰期之间的关系,争论较少,一般多依据彭克(A.Penck)和索尔格尔(W.Soergel)的解释。近年来由于进一步解决第四纪古地理和古人类发展的问题,以及第四纪地层的划分问题,冰川外围冰水与冲积阶地的成因,又作进一步的研究。松纳尔等(F.Zenner)认为,从间冰期最盛至冰期最盛时为堆积时期,而冰期最盛至间冰期最盛为侵蚀时期。费斯克(F.X.Fisk)及费雷(G.C.Frye)近年对冰期与间冰期和阶地成因的关系也都提出一些见解。目前这方面的科学假说已达5种以上。根据我们在西北地区所观察到的阶地发育,很显然,在冰川末期是一强烈堆积时期。与松纳尔等的论点不符,一般承认间冰期为主要下切时期,但是即使为一湿润的间冰期,当时森林繁殖,风化盛行,发育古土壤层,如欧洲一些地区,往往代表一地貌动力平衡时期,因此近年有关气候阶地成因的假说,不认为阶地之生成完全在间冰期中进行。彭克、索尔格尔的假说,今天来看,并不足为各地的准绳。根据近年第四纪古地理的研究,冰期之初为湿冷期,对阶地的形成反而有利,费雷已注意到从这方面来考虑阶地的成因问题。另外研究冰川外围阶地成因,除气候变化因素外,必须考虑到地壳变化的性质和幅度,因为冰期的发生,往往与地壳运动有明显的关系,当气候向湿冷变化与地壳上升运动相符合的时候,必然产生强大的冰期,东天山外围冰水与冲积阶地之产生,气候变化的影响是存在的,在普遍堆积或侵蚀过程中,新构造运动也起重要的作用。上新世中天山大量上升,促使第四纪第一次冰期的冰川发展范围广大、堆积巨厚。第四纪构造运动性质,沿山前地区自西迤东,上升量渐减。因而大西沟流域冰水及冲积阶地级数众多,并发育不对称的阶地,至大东沟沟口一带,第四纪中后期上升量较弱,洪积扇与冰水扇发生重迭。我们一般引用的彭克和布鲁克涅耳划分冰期的根据,他们认为里斯和民德冰期的间冰期中,下切量最大,因而间冰期最长,间冰期中流水已深深切入基岩。根据我们在西北或其他地区的观察,他们的论点也不一定适用。因为整个间冰期不一定全部是一个下切的时期。同时,构造运动的影响,也应该充分估计。
“中国造貌运动与地貌学基本理论问题”
中国造貌运动的特点可概括如下:(1)中国的造貌运动是后造山期的水平和垂直运动,至第四纪尤其到晚更新世,运动益趋强烈。(2)中国造貌运动有继承性和新生性,与老构造线的关系有复合、有截切,截切现象在断陷盆地边缘表现最为明显。以上两点都说明中国的造貌运动表明中国地壳发展已进到一个新阶段。(3)造貌运动是一种波状运动,所产生的“地貌波”,在大洋和大陆边缘、海洋底部均有表现。从古地貌进行分析,某些地区“地貌波”的发展是迁移的,有些是作可逆运动的,因而波谷所在的沉积中心也在迁移。(4)地貌运动性质以断块运动为主,地貌运动的最活跃地带是地堑和半地堑边缘与上升断块之间的接触地带。
“世界海面变化研究的进展”
综上所述,可简略作出以下几点结论:
(1)侏罗纪、白垩纪时期的海面升降,主要与中脊的胀缩、海底扩张的快慢及造山或造陆运动的强弱有关。
(2)中-上新世时海面比今高,我国东部以至华中地区,如长江中下游60-100m左右的侵蚀面和阶地,可能与冰前期的高海面有关系,但它也已遭受构造变形,好多地方已被深埋。但是不存在上新世比今高出200m的高海面。我国福建、台湾、胶辽等地海拔200m以上的海蚀现象,为新构造运动的结果。
(3)第四纪时期的海面高度是中生代以来的最低海面。在这时期,它主要由于气候波动,冰期、间冰期及亚冰期、亚间冰期的交替,而出现过许多次高海面。据我国华北地区的实际资料,第四纪中出现过8-9次以上的主要高海面。过去以地中海沿岸阶地所代表的第四纪4次海面变化,以及它们与阿尔卑斯4次冰期旋回相对比的观点,必须予以纠正。
(4)世界大陆架上或坡缘地带古海岸的现代水深,要消除多种构造因素包括均衡作用的影响之后,才能得知真正有代表性的海面变化数据。我国东海陆架前缘15000a.B.P.为-150至-160m左右的低海面,是气候变化、海盆容量增加、海底的构造变动和均衡下沉、松散沉积物的压实作用等共同造成的结果。我们据华东地区的研究成果,恢复最近一次盛冰期的古地貌,认为上次盛冰期最低海面比今低约100m。
(5)世界各地海面变化曲线有差别,它们在很大程度上反映了世界各地海面变化情况的不一致性。其中比较突出的是构造差异运动的影响,还有大地水准海面的变化等。如果仅仅把各地有关海面变化的直观数据拼凑起来,编制海面变化曲线,我们认为是不妥善的。
(6)在太平洋地区,存在着6m左右的古海面遗迹(高度各地并不一致),即所谓“戴利岸线(Daly shere line)”。英国气候学家布鲁克斯认为它属全新世气候最宜期。近年研究,一些太平洋岛屿6m的高海面系里斯-玉木间冰期产物。就是说,全新世气候最宜期是否出现过6m左右的高海面,还有疑问。与此同时,过去认为第四纪各次间冰期海面高度,由老到新依次下降,差距可达数十米至百米左右的说法,也是不正确的。
总之,海面变化研究是一多学科性的复杂问题,要靠不同学科共同深入钻研才能得到合理的解释。如果我们能这样做,我国海面变化研究必定将取得更大的进展。
“第四纪气候变化与海面升降”结论
(一)据近年冰期旋回研究的进展,地中海沿岸阶地沉积与古生物研究所建立的第四纪四次海面变化,以及它们与阿尔卑斯四次冰期旋回的对比,必须纠正。我国河北平原第四纪曾发生8次海进,它一方面代表主要的海面旋回,也代表主要的气候旋回。过去一些学者主张海岸研究,一定要选择地壳运动稳定地区。这个概念,包温(Bowen,1979)也认为应该纠正。根据我们的研究,比较稳定的地区,第四纪海面变化的记录,往往被后期多次高海面变化所破坏改造。我国海岸构造复杂,河北平原为第四纪以来长期下沉地区,对多次海面变化,保留有较完整的详细记录,对恢复第四纪海面变化,具有重要意义。
(二)近年研究地球的均衡作用,在海面变化研究中强调水力-均衡作用的重要性。如弗林特,布卢姆,穆内尔,查佩尔,克拉克等地质、地貌及地球物理学家,均认为水力均衡可以导致海底下沉,并影响大陆架的掀斜沉降。因此在海面变化研究中,必须消除大陆架的构造变形及其水力-均衡作用所产生的影响。
(三)我们初步认为,大理盛冰期海面下降幅度为100-120m左右;近5000年来海面仍在波动中徐缓上升,并趋向于稳定。
“论全新世海面变化”结论
6000年来海面变化曲线的型式问题争论了数十年,到70年代末80年代初,在原有的理论基础上,又有新发展,使全新世海面研究向前推进了一步。对冰川均衡作用,水均衡作用以及大地水准面变化的研究,不仅有力地推动了海面理论的发展,大量研究成果说明海面升降不仅与气候变化关系密切,而且与地球内部的变化也有着不可分割的联系。海面变化研究是研究地壳均衡运动的实验室,也是研究上地幔流动的实验室。海面变化,虽然原因复杂,但无疑地记录了地球温度的变化,近数十年海面的上升,说明人类使用化石燃料引致大气中CO2的增加,可能已干扰了地球气候变化的自然趋向。当前全新世气候与海面变化的研究,一方面注意全新世气候模式的建立,另一方面正加强对全新世海面变化过程及其机制的研究,并加强对今后海面变化趋向的监测。
“气候变化与海面升降的过程和趋势”讨论与结论
根据气候和海面的长期变化及短期变化过程,从全球各自然系统之间以及自然系统与人类之间的相互关系和反馈机制考虑,对今后的气候-海面变化趋向问题提出几点看法。
(1)据大陆及深海钻孔氧同位素研究所反映的长期气候变化规律,目前的间冰期已接近尾声,今后可能很快进入一个新的冰期,海面也将大幅度下降。从冰岩心及其它气候指标研究所反映的短期气候变化趋向看,今后数十年应转为寒冷气候,海面将随之下降。但是由于人类活动使大气中CO2含量急剧增加,可能会干预和推迟新冰期或新冷期的来临。
(2)两极区近年来浮冰及积雪范围缩小,气温升高可能系温室效应所致,为近年世界海面异常上升的原因。但是中高纬度的一些地区,冰川不仅没有退缩,反而补给改善,有些冰川仍在前进,个别地方甚至有新冰川发生。近30年来海面虽有上升,但上升速度仍不及20世纪暖期。这些情况说明,迄今为止人为因素的影响还没有扭转气候-海面变化的自然过程。
但是如果人类对化石燃料的使用不加节制,使CO2含量成倍增加,则情况可能改观。中低纬地区可能回到全新世中期的高温和高海面时代,有的学者认为可能回到中世纪温暖时代,还有人甚至认为可能回到第三纪初那样的温暖时代。
(3)国外有些科学家如Mercer等人忧心忡忡,认为如果CO2含量继续增高,50年代南极西部冰流将崩解融化从而使全球海面升高5m。我们考虑,在上一次间冰期中约125000a.B.P.世界海面确曾高于现代海面5-6m。因此有必要对当时南极冰流西部的地质地貌情况了解清楚,然后再对上述估计作出评论。在当前自然趋势和人为因素的交错影响下,我们必须对自然和人为两方面同时进行深入全面的研究。当南极西部冰流崩解融化之际,要从大气中吸收热量。同时,崩解的冰流必然广布于南太平洋形成浮冰,从而使洋面的反照率大大增高并进而降低全球气温,这又不利于海面上升。这些复杂的正负反馈关系,值得我们从自然界的地质历史过程和在人类影响下的近代过程两方面去加以研究,从而作出较为全面的结论。
(4)今后的海面可能是持续上升,虽然不致于在短期内上升5-6m,但近2000年来海面曾发生过1-2m的波动。即使是1-2m的海面上升,对沿海平原、河口三角洲等敏感地区也将造成严重影响。在全新世高温期的高海面时代,我国河北平原、苏北平原等沿海地区悉遭淹没,洪水泛滥,江河逆行。在较近的中世纪高温和高海面时期,我国的太湖地区也曾受到“三江倒灌”的严重影响。北宋郏亶《水利书》所述的“欲东导于海反西流,欲北导于江者反南下”,正反映了海面变化与沉积作用的双重影响。
(5)我国东部沿海平原地势低平,部分地区是近3000年来由湖泊沼泽淤积而成,还有一部分是近几百年来“与海争地”,人工围垦的结果。这些人口密集、工农业生产发达的沿海地区从气候-海面变化的角度来看都属于敏感地区。而国内外的研究成果都表明,气候和海面显著变化的过渡时间往往是十分短暂的。因此,我们应加深对气候和海面变化的全面研究,加强对海面的监测,增加沿海验潮站的密度。这不仅是地球科学的理论问题,同时也是关系到人类生活和生产的实际问题,需要有关方面协作进行深入的研究。
“中国晚第四纪古环境的特征及其影响因素”四(结论性部分)
1.影响我国第四纪气候环境的第一类因子是全球性的气候变化,它使我国第四纪气候、海面、地层与生物群出现冰期-间冰期周期性变化,可以与世界其它地区进行对比。
2.青藏高原的隆起以及中国高山隆起是影响我国中、晚更新世气候环境的第二类因子,它改变了我国大气环流特征。它使我国冰期时受到北方更强冷寒潮的侵袭,气候愈加干冷,愈有利于黄土沙漠的形成和扩展。另一方面在间冰期东南季风强盛,影响范围深远,温度高于世界其它地区。一句话,就是使我国冰期-间冰期之间的反差增大。从全球气候系统的观点上说,青藏高原的隆起使我国形成了一个小的气候子系统,在这个子系统内,气候特征与世界其它地区有所差异,一定程度上偏离了世界气候系统的平均状况,有利于不同阶段上寒潮和东南季风的充分活动,在冰期与间冰期最盛期更是如此。
“中国末次冰期的古气候”讨论
到最末一个亚间冰期或间冰期(Last inter-stadial),北半球大冰流尚未到最盛时期,当时全球冰量约相当于冰盛期的50%,这是盛冰期来临前的末次湿雨期(Last pluvial)。我国属于湿润气候,气温略低于当前间冰期。据撒哈拉的地下水的同位素研究,当时也为一湿润期,直到24000a.B.P.海洋表面温度仅低于今日1-2。
23000-30000a.B.P.左右,末次冰期的冰流未充分发展,北极浮冰范围不大,此时热带海洋的上涌(Upwelling)可能尚未明显发育,在我国东北、华北以及华东地区均发育不同种类的暗针叶林,气候大部分属寒温带森林气候,因而末次冰期并非干冷气候,其原因已如上述,由于海气关系、大陆与海洋的热力差异所致。陆地的热惯量(Thermal inertia)很小,而海洋的热惯量远大于陆地,因而海洋对地球气候变化的反应往往落后于大陆冰量数千年。从我国晚更新世气候研究,说明冰期气候并非如过去所称是湿雨期(Pluvial),也非近年所笼统地解释为干燥期或间雨期(Inter pluvial)。在22000-30000年之前的初冰期仍为寒温带的润湿气候。
盛冰期指22000-15000a.B.P.之间最寒冷时期,而以18000年之前为盛冰期高峰(Last glacial maximum)。盛冰期中冰流发生很大改变,高纬地带极面南移至43°N。在热带地区,变化也很巨大,北非及赤道非洲从原来的湿润时代转为干旱;扎伊尔(Zaire)流域及亚马逊流域的赤道雨林缩小20-30%;东非一些湖泊如维多利亚湖、阿尔伯特湖失去了外流性质。这次干旱从18000a.B.P.延至14000a.B.P.之间,甚至到13000a.B.P.。
盛冰期中,极地寒冷的海水带有季节性海水南流达43°N,同时热带哈德莱环流带变狭加强,信风也增加,撒哈拉的沙漠沙吸送至大西洋,中国的黄土也一直吹到太平洋,可能降落到格陵兰。同时,赤道海水上涌作用(Equatorial upwelling)加强,太平洋及大西洋赤道附近海洋表面温度降低6-8。
当然,海水上涌时期,蒸发量大为降低,当盛冰期中由于全球从高纬到赤道海洋表面水温降低,蒸发量减少15-18%,所以盛冰期寒冷而干燥。
从上可见,全球系统之间有一种大规模的海气之间远距离的相互作用(Large scale teleconnection),使末次冰期22000-30000a.B.P.与18000-14000a.B.P.之间气候植被迥异,古环境有很大差异,不能笼统地认为冰期可与间雨期(干燥期)对比,更不能认为冰期可与雨期(湿雨期)对比。
“末次冰期以来的长江”结论
根据长江从河口至荆江河段,河槽及两岸的钻孔所揭露的末次冰期以来长江古河槽以及不同时代的沉积,并与计算机模拟的数值对比,作出初步恢复了末次冰期以来,长江的溯源侵蚀与溯源沉积的模式(见图)。《环境变迁研究——杨怀仁教授论文选集》读书笔记
宜昌附近为构造运动性质上、地球物理上以及河流动力上的界阀(界面)。末次冰期以来,长江环境上曾经历多次变迁,包括气候变化、植被变迁,海平面升降等影响长江水动力的变化,河型上也相应多次转变,主要包括Eb→Ab→Eb→Em→Am等主要的变化,以上环境变迁及各因素间的反馈机制,影响长江的地貌生态学的变化,也正在影响长江的生命历史。
“黄河三角洲地区第四纪海进与岸线变迁”结论
(1)黄河三角洲地区300万年来,发生过12次海进或受到12次海进的影响。据古地磁、14C及沉积速率推算,海进发生的年代依次为300×104a.B.P.、223-220×104a.B.P.、157-150×104a.B.P.、127-117×104a.B.P.、60-50×104a.B.P.、40-30×104a.B.P.、25-20×104a.B.P.、12.5-10×104a.B.P.、9-7×104a.B.P.、4-2.5×104a.B.P.和8000-4000a.B.P.。
(2)黄河三角洲地区第四纪海进有以下几个特征:晚第四纪海进频率比早第四纪大,晚第四纪海进对该区的影响比早第四纪强。
(3)第四纪海进的特征,决定了本区第四系咸水的分布。由于早第四纪海进频率小、海进影响弱,下部第四系咸水分布范围小,而由于晚第四纪海进频繁、海进影响加强,故上部第四系咸水分布范围明显增大。
(4)冰后期随着海面的快速上升,大约9000-8000a.B.P.海水开始侵入此区,,7000-6000a.B.P.海进范围达到最大,当时岸线大致在阳信-滨县-纯化-候镇一线附近,此后海水逐渐退却。在海退过程中,于5000a.B.P.左右和2000-1500a.B.P.,海岸线有两次明显的停顿,形成了两道贝壳堤。
“海面升降运动对海岸变迁的错综影响”讨论
如上所述,我国东部一些大河的下游-河口段河道在低海面期中主泓偏向右岸甚至河道向右摆动,在高海面期中主泓偏向左岸甚至河道向左摆动的规律性是明显的。这种规律性反映了地球内部运动以及大气、海洋和冰雪圈之间的复杂反馈关系。河流主流线的偏移和河道的侧向移动是与科里奧利加速度ae密切相关的。ae增大造成右移,减小则引起左移,对东流的江河而言则形成南北向的摆动。ac的大小则由地球自转角速度ω,河流流速v以及地理纬度ψ这三项因素决定,其计算公式如下:
ac = 2ωvsinψ
根据这一公式分析,黄河河道水平摆动的强度较大,可能与其所处的纬度较高(即ψ值较大)有一定关系。在ψ值确定的情况下,ac只与ω和v有关。海面下降使河口段乃至下游水流的水力坡度增大从而使流速v加大,因此ae也会因海面下降而增大。但是考虑到近2000年来(尤其是近100年来)海面波动幅度不大,对v的影响不会很大,然而此期间的河道摆动与海面波动之间仍有灵敏的反应关系存在。鉴于这样的事实,我们可以设想:ac值
的变化除了受v值改变的影响之外,ω值也在同时起作用,而且可能起着一种主导作用。也就是说,由于地球自转角速度ω增大,一方面会造成中高纬地区海面降低进而通过使河流流速v增值的途径使ae增大,另一方面ω增大又可以直接产生使ae增大的作用。这两方面的作用相叠加,就使河流的右移效应大大增强。反之,当地球自转速度减小时也会产生这种双重效应,使河流左移。这一作用过程如图如示。《环境变迁研究——杨怀仁教授论文选集》读书笔记
这一设想如能得到进一步证实,那么我国东部河流随海面升降而摆动的现象就能用以说明中国东部的海面升降不仅与气候变化有关,而且与地球自转速度的变化有关。这就意味着中国东部的海面升降不仅是冰川型海面升降运动的结果,而且也受到了大地水准面变形的影响。关于地球转动体系与气候变化体系及海面变化体系三者之间的内在联系,长期以来已有许多学者进行过探索。近年来,在这方面的研究中出现了地球物理学渗入的趋势,人们已经注意到地球内部的物理变动(例如地球不同圈层之间的相对运动及质量分布状况的改变,地球磁场和重力场的变化等等)在气候变化-海面变化-地球运动状态变化这一反馈机制中的作用。因此,对这一发展趋势予以重视,将目光从传统的冰川型海面升降运动理论进一步扩展到大地水准面型海面升降运动,这应是今后海面变化研究值得注意的一个问题。
此外还应注意到,在海面变化以及海岸河口变迁的历史过程中,人类活动是一个不可忽视的因素。1940年后,世界气候自“20世纪温暖期”转向寒冷,但海面仍在持续上升。作者曾经指出,这种“反常”现象可能反映了人类活动对气候和海面变化的影响。因为大气中二氧化碳含量增加所引起的温室效应使冰川不断融化,使海水表层发生热膨胀从而导致近数十年来的海面持续上升。与此同时,近数十年来,地球自转速度趋于变慢,也可能是中高纬地区海面上升的原因之一。我们应深入研究海面升降和海岸河口变迁的历史过程及其内在规律,加强对海面变化的监测,以期在此基础上对海面变化和海岸河口变化的趋向作出科学的预测。
“古季风、古海面与中国全新世大洪水”结论性部分
在10000-8000 a.B.P.,因气候转暖,北半球大冰流崩溃融化,海面迅速上涨,导致第一次大洪水。世界上各文明古国流传的古代洪水传说(指全球性史前时期的):因大冰流迅速崩解而发生的洪水,这也称为朱可布沙斯效应(Jokobshavns Effect)。中国华北广大陆地,因地球轨道参数变化的驱动力,于全新世初期开始转暖,气温迅速升高,同时因北半球大冰流的崩解,海面亦迅速升高。在中国东部平原30°N-40°N之间,由于这次规模较大的海侵,形成古北京湾及南京湾。这次海侵相当于弗兰德林海侵,不仅规模大,海面上升速度也快,平均每世纪可达1m左右。除了大规模的古北京湾和南京湾而外,我国东部沿海形成一系列小海湾。在欧洲低下海岸淹没后形成北海,英国及丹麦均被孤立于欧洲大陆外围。
华北于4400-4000a.B.P.的大洪水,其成因机制并非直接由于维斯康辛大冰流的迅速崩解,而是由于西南季风的高峰北移,同时又处于4400-4000a.B.P.的高海面期。这次造成巨大灾害的大洪水,我们称之为第二次洪水。在5600-5300a.B.P.之后,夏季风的高峰值ITCZ逐步扩展到华北。5000-4000a.B.P.,华北高温多雨。孢粉资料及古籍资料记录均表明5000-4000a.B.P.降水量大增,同时海面于4000a.B.P.也较今日高1m左右。在5000a.B.P.左右根据孢粉组合,北京平原为落叶阔叶林带,如榆属、栎属及桑属等表示温暧及潮湿的气候。根据北京地区5000-4000a.B.P.形成的泥炭,当时植被落叶阔叶林及凤尾蕨均表示为温暖潮湿气候。当5000-4000a.B.P.时,年均温达15-16,较今日高2-4,与现今长江下游江南低地的气温相似,因此可以认为高温多雨的气候与海面升高为中国第二次洪水的成因,与第一次洪水有所不同。

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