黄土与环境
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黄土高原生态环境演变与防护研究黄土高原是中国最大的干旱半干旱区域,其辽阔的土地和丰富的自然资源使其成为中国农业的重要基地。
然而,随着人口的增长和经济发展的加速,黄土高原的生态环境遭受了严重破坏,导致土地沙化、水土流失等问题日益突出。
本文将探讨黄土高原生态环境的演变及其防护研究。
黄土高原是中国北方的一个重要地理区域,面积广阔,地势较为平坦。
然而,由于降水不足和人类活动的影响,黄土高原的植被覆盖度较低,土地容易发生水土流失和沙化。
这不仅对当地农业生产造成了严重威胁,也对生态环境造成了严重破坏。
土地的沙化导致土壤贫瘠,植被难以生长,进而加剧了水土流失的问题。
为了改善黄土高原的生态环境,政府和科研机构进行了大量的研究和探索。
其中一项重要的研究成果是植被恢复和治理。
通过种植具有抗风沙和保肥保水能力的植物,可以有效地减轻黄土高原的水土流失和沙化问题。
同时,还可以通过搭建防护林带、建设水土保持工程等手段,加强对黄土高原的保护和修复。
这些措施不仅可以改善土地的生态环境,还可以提供丰富的生态服务功能,为当地的经济发展提供支持。
此外,黄土高原的生态环境防护还需要从综合的角度进行考虑。
例如,在农业生产中,可以采用合理的耕作方式,减少对土地的破坏。
同时,还可以通过改变农业结构,减少化肥和农药的使用,避免对土地和水资源的污染。
在工业和城市建设中,应注重环保和资源节约,减少对生态环境的影响。
此外,还可以加强生态管理和监测,建立科学合理的生态补偿机制,激励和保护当地农民的环境意识和环保行为。
黄土高原的生态环境演变和防护研究是一个复杂而长期的过程。
需要政府、科研机构、农民和社会各界的共同努力。
只有通过科学研究、政策支持和社会参与,才能真正实现黄土高原生态环境的保护和修复。
保护黄土高原的生态环境不仅是为了当地民众的福祉,也是为了维护全球生态平衡和可持续发展的需要。
综上所述,黄土高原的生态环境演变及其防护研究是一个重要课题。
通过植被恢复和治理、农业和工业生产的改善、生态管理和监测等手段,可以有效地改善黄土高原的生态环境。
1、全球变化研究中的一个重要方面就是研究过去、现在和未来的气候变化。
1)、深海沉积2)南极和格陵兰的冰盖3)、中国的黄土高原2、黄土高原是迄今为止发现的历时最长(约2200万年)、最完整的古气候记录的保存者。
3、黄土是一种风尘沉积,主要由粒度为0.01~0.05mm的粉沙级颗粒组成,成分包括石英(约占百分之六十)、长石、云母等和少量重矿物,富含碳酸钙(7%~30%)。
多大空隙、松软且具有湿陷性。
4、黄土高原是研究今天干旱化的环境及过去和未来的景象,黄土高原的风尘沉积(黄土和古土壤)可以指示其物质来源区的干旱化过程,风力搬运的动力学机制;沉积速率、粒度变化等气候指标还可以和其他两本秘籍中的章节相对应。
5、6、关于黄土的六次认识:1)、红色土地层的建立:黄土研究始于19世纪,庞培利、李希霍芬、奥勃鲁契夫、安特生等认为中国的黄土系风力搬运并沉积于草原的产物。
中国地质学家与1920年起开展黄土研究。
1930年,德日进和杨钟健作了黄土地层与古生物研究,这一工作是开创性的,他们将黄土高原黄土划分为上下两个部分,上部称马兰黄土、下部称红色土A、B、C等。
2)、古土壤层的发现:20世纪50年代,土壤学家朱显谟、石元春等对黄土和黄土中古土壤层的研究表明,黄土层中所夹的红色条带,即德日进和杨钟健所称的红色土,实质上是一种褐色型的古土壤层。
使黄土作为风力搬运的沉积时间由十多万年向前推进到260万年,认识了巨厚的黄土高原是260万年来风力以沙尘暴的形式所形成的;而干旱的沙尘暴时期中间又有气候变为温暖湿润的时期。
在这一时期,王挺梅、朱海之灯发现黄土在空间分布上具有颗粒粗细自西北而东南逐渐变细的特点,并把黄土高原的黄土划分为砂黄土、黄土、粘黄土带,这一划分对黄土高原的水土保持工作,和黄河泥沙中粗砂的来源区及黄河泥沙的治理提供了依据。
3)、古地磁研究的发现:20世纪70年代随着古地磁学、同位素地球化学、年代学等新学科和技术的发展,黄土的研究从肉眼观察形成概念阶段进入到观察与测量和实验相结合的阶段。
黄土高原的环境问题
水土流失
主要由暴流沟谷冲刷疏松黄土所致。
黄土颗粒细小,质地疏松,具有直立性(制造窑洞所利用的性质)并含有碳酸钙,遇水容易溶解、崩塌。
地面坡度较大,植被稀疏,夏季又多暴雨7、8、9三个月降水量之和占全年降水量的80%左右,造成奇峰、陡壁、溶洞、陷穴、天生桥等微地貌,更助长了沟壑扩展,加速水土流失。
同时也与近代地壳上升有关,使得沟床不断下切和侧蚀,沟谷溯源侵蚀加剧,相应地谷坡又不断地扩展,于是沟间地日益破碎。
除上述自然因素外,与人类活动,特别是植被的破坏、不合理的耕作制度、开矿等社会因素有密切关系。
黄土高原是我国水土流失最为严重的地区。
滥伐滥垦
自秦汉以来黄土高原经历了三次滥伐滥垦高潮。
第一次是秦汉时期的大规模“屯垦”(边防军有组织大垦荒)和“移民实边”开垦。
这次大“屯垦”使晋北陕北的森林遭到大规模破坏。
第二次是明王朝推行的大规模“屯垦”,使黄土高原北部的生态环境遭到空前浩劫。
据考证,明初在黄土高原北部陕北(延安、绥德、榆林地区)和晋北大力推行“屯田”制,竟强行规定每位边防战士毁林开荒任务。
从这里我们不难看出,明代推行“屯田”制对环境破坏之严重。
第三次大垦荒是清代,清代曾推行奖励垦荒制度,垦荒范畴自陕北、晋北而北移至内蒙古南部,黄土高原北部和鄂尔多斯高原数以百万亩计的草原被开垦为农田,使大面积的土地沙化,水土流失加剧。
黄土的调查报告总结与反思当对黄土进行调查时,我们得出了以下结论与反思:一、1. 黄土的形成与分布:我们发现黄土是由于长期风蚀和水蚀作用形成的,在我国的分布十分广泛,尤其在黄土高原地区较为集中。
2. 黄土的组成与特点:黄土主要由细粒土壤颗粒组成,含有丰富的黏土矿物、无机物质和有机物质。
它的特点是干燥、脆硬、层状等。
二、1. 黄土对农业的影响:我们发现黄土对农业有着重要的影响。
由于黄土的干燥和脆硬特性,对农作物的生长和水分保持造成了一定的限制,需要采取相应的改良技术和管理措施。
2. 黄土对环境的影响:黄土贫瘠的土壤特性使得其对环境的影响较为显著。
黄土地区的水土流失现象严重,对水资源和生态系统造成了不可忽视的损害。
三、1. 黄土的保护与利用:在调查中,我们认识到黄土的保护与利用问题迫在眉睫。
我们需要采取有效的土壤保护措施,减缓水土流失的趋势;同时,也要充分利用黄土潜在的农业和工业资源,促进可持续发展。
2. 黄土地区的生态恢复:面对严重的水土流失问题,我们建议在黄土地区加大生态恢复工作的力度。
通过植被恢复、水土保持等措施,来减少环境的进一步破坏。
四、1. 黄土研究的局限性:在调查过程中,我们也发现了黄土研究的一些局限性。
由于黄土分布较广,涉及的问题较为复杂,需要更多的科研力量投入其中,深入探索黄土的形成机制和对环境的影响。
2. 黄土的社会意义:黄土作为我国重要的土地资源之一,对于经济和社会发展具有重要意义。
我们应该更加重视黄土问题,加强政府、社会和个人的合力,共同推动黄土地区的可持续发展。
通过对黄土的调查研究,我们对其形成机制、对环境的影响以及保护利用等问题有了更深入的认识。
然而,黄土问题的解决需要全社会的共同努力,只有这样,我们才能实现对黄土资源的有效保护与可持续利用。
雅鲁藏布江流域晚第四纪黄土沉积与环境演变雅鲁藏布江流域晚第四纪黄土沉积与环境演变摘要:雅鲁藏布江流域晚第四纪黄土的沉积与环境演变对于理解青藏高原地区古气候和古环境演化具有重要意义。
本文通过对雅鲁藏布江流域晚第四纪黄土的研究,总结了黄土沉积的特征、形成机制以及与气候变化的关系。
研究结果表明,黄土沉积与青藏高原古气候演变密切相关,但其沉积过程受到多种因素的影响,需要综合考虑。
1. 引言雅鲁藏布江流域位于青藏高原东部,是青藏高原东缘的一个重要区域。
该区域晚第四纪黄土的沉积层具有较大的时代范围和广泛的分布,对于研究青藏高原地区晚第四纪的古气候和古环境演变具有重要意义。
2. 黄土沉积的特征雅鲁藏布江流域晚第四纪黄土主要分布在高海拔区域,其特征包括:黄土层状分布、表面平整、质地致密、颗粒粗粒细、颜色偏黄、持水性差等。
据考古学家的研究,黄土中还含有丰富的古代人类遗物,为研究古人类活动提供了重要线索。
3. 黄土沉积的形成机制黄土的形成是一个长期演化的过程。
主要有以下几个阶段:起源阶段、夹杂黄土堆积阶段、纯黄土堆积阶段。
起源阶段主要受到风蚀、水蚀等自然因素的影响;夹杂黄土堆积阶段主要是黄土与夹杂物质的混合沉积;纯黄土堆积阶段主要是黄土层的沉积。
黄土的形成主要是由于气候变化和地貌形态的变化。
4. 黄土沉积与气候变化的关系黄土沉积与气候变化密切相关。
古气候研究表明,晚第四纪黄土的沉积主要受到温度和降水的影响。
在寒冷干旱的气候条件下,黄土的沉积速度较快,颗粒细小;而在温暖湿润的气候条件下,黄土的沉积速度较慢,颗粒较粗。
因此,通过对黄土沉积的研究,可以重建青藏高原古气候的变化。
5. 影响环境演变的其他因素除了气候因素外,还有其他因素影响着雅鲁藏布江流域晚第四纪黄土的沉积和环境演变。
如构造运动、植被变化、降水带等,这些因素都与气候变化紧密相连。
因此,研究黄土沉积与环境演变需要综合考虑多种因素的影响。
6. 结论与展望雅鲁藏布江流域晚第四纪黄土的沉积与环境演变是一个综合研究课题。
2002年12月 西安交通大学学报(社会科学版) Dec.2002第22卷第4期(总62期) Journal of X i′an Jiaotong University(S ocial Sciences)Vol.22(Sum No.62)黄土与环境刘东生(中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029)[摘 要] 黄土高原位于人类过去和正在居住的地球的陆地表面,是中华民族文化的发祥地之一,是大自然打造的三个近代气候环境档案库之一。
以近代沙尘暴作为黄土形成过程的参照来研究,黄土高原是一个巨大的天然实验室,近代中国地质学家对黄土高原的研究中6次较大规模的破译了黄土高原密码,深刻地认识了人类地质全球变化的情景。
人类全球变化从现在的记录来看,应是一种加速了的全球变化,但我们可以控制其速度和规模以取得合理的可持续发展。
[关键词] 黄土高原;环境;全球变化研究;可持续发展[中图分类号] F124.5 [文献标识码] A [文章编号] 10082245X(2002)0420007206Loess and E nvironmentLI U Dong2sheng(G eology and G eophysics Research Institute,Chinese Academy of Sciences,Beijing100029,China)Abstract The loess highland,which lies on the land surface of the earth where human beings lived in the past and are living at present,is one of origin of the national culture of China.It is one of the three archive banks of contem2 porary climate environment.When carrying out research taking the contem porary sand storm as a reference to the formation process of loess,the loess highland is a huge natural laboratory.In the study of the loess highland made by Chinese geologists,the cipher of the loess highland has been decoded on six larger scales,thus recognizing in depth the situation of global geological change of mankind.Viewing from the present record,the human global change must be an accelerated global change but we are able to control its speed and scale s o as to obtain reas onable sustainable development.K ey w ords Loess highland;environment;global change research;sustainable development 20世纪50年代以来,环境问题日益受到国际上的重视,很多科学工作正向全球环境变化的方向发展。
黄土高原的形成与古环境重建黄土高原位于中国的北方地区,是一个广阔而独特的地理区域。
它的形成对于研究古代环境的变化具有重要意义。
在这篇文章中,我们将探讨黄土高原的形成过程以及如何通过古环境重建来了解它的演变历史。
黄土高原的形成可以追溯到数百万年前的新生代地质时期。
在这个时期,当地的气候条件和地质构造共同促成了黄土高原的形成。
首先,气候条件在形成黄土高原中起到了重要作用。
在新生代早期,黄土高原所在地区的气候相对湿润,有着丰富的植被覆盖。
随着时间的推移,气候逐渐转冷,降水减少,导致植被逐渐退化。
这种气候变化导致植被覆盖的缺失,使得土地暴露在自然侵蚀的影响下。
土壤逐渐被风力和水力侵蚀,形成了厚厚的黄土层。
其次,地质构造也对黄土高原的形成产生了重要影响。
黄土高原所在的地区位于中国北方的构造抬升带,是多次构造运动的结果。
这些构造运动导致地壳的抬升和变形,形成了黄土高原的地形特征。
同时,地壳抬升还导致地下水位下降,使得土壤中的黏土颗粒逐渐结合形成硬质黄土。
黄土高原作为一个古环境记录的存储库,经过了漫长的岁月,其层层积累的黄土中蕴藏着丰富的古代环境信息。
通过对这些古代环境信息的重建,我们可以了解黄土高原地区的古气候、古植被以及人类活动的演变历史。
一种重要的古环境重建方法是通过分析黄土中的粒度特征。
黄土中的粒度分布与气候条件密切相关,不同粒径的颗粒反映了不同的环境条件。
例如,较细颗粒的存在通常与湿润的气候有关,而较粗颗粒则可能表示干旱气候。
通过分析这些粒径特征,我们可以推断出黄土高原过去的气候变化情况。
此外,黄土中还蕴藏了古植被的信息。
通过分析黄土中的有机质含量和种子、花粉等微观植物化石,我们可以了解黄土高原古代植被的组成和演变。
这对于研究当地的生态环境变化以及植物种类的迁移和适应能力具有重要意义。
另外,考古学也在古环境重建中起到重要作用。
黄土高原地区有着悠久的人类历史,通过对古代文化遗址中的遗物以及古人类活动痕迹的研究,可以了解当地的古代人类活动形态、社会制度以及农业发展情况。
《沉积与环境》第二章 黄土沉积与环境郝青振 研究员中国科学院地质与地球物理研究所Email:haoqz@目 录第⼀节 黄⼟的概念与类型第⼆节 黄⼟的分布与物源第三节 粉尘的吹飏、搬运与沉积 第四节 黄⼟的物质成分第五节 黄⼟中的⽣物遗存第六节 黄⼟的成壤作用第七节 黄⼟地层学第⼋节 黄⼟沉积与环境演变第九节 黄⼟空间分异与环境格局 第⼗节 海洋和冰盖中的粉尘沉积第八节 黄土沉积与环境演变一 黄土沉积与区域环境重建二 黄土沉积与区域大气环流演变三 黄土沉积与全球环境演变提 纲1. 研究背景和科学问题2. 研究材料和方法3. 北极冰盖滞后增长规律及机制4. 部分海陆证据5. 对未来气候长期变化的启示西安-铜川高速公路的黄土剖面黄土剖面L15L9S5(安芷生)欧亚的冰盖• 冰盖厚度达到3000m以上北美洲的冰盖最厚约3200米末次冰期今天海平面变化120 m3350 70 格陵兰85 格陵兰33507085LGM(Clark et al.,2009 )(Loutre and Berger, 2003)120 0-200-400-600-800Age (kyr)425475525575 5.24.43.62.811 1019 18M a r i n e δ18O太阳辐射:地球气候主要外部驱动力过去未来深海氧同位素δ18O 解释的演变:• 温度 (Emiliani , 1950s-1960s) • 冰量 (Shackleton, 1967, Nature)• 冰量+温度 (Shackleton & Opyke, 1973, QR, …)深海氧同位素变化受到海水温度的严重影响(可达50%)冰量对δ18O 贡献温度对δ18O 贡献Age (kyr)(Elderfield et al., 2012)ODP 1123深海氧同位素反映的是两极冰盖变化的信息冰盖 进退(Mckay et al., 2012)LGM西南极冰盖的消长(Clark et al.,2009 )关键:寻找反映北极冰盖自身演化的新记录……WesterlyAtmospheric circulation over ChinaLoess: Glacial period Soil: Interglacial periodL4L5L2L3L1S5S4 S3 S2S1 S0 中国黄土—北极冰盖的环境记录一个文献启示 三个基本概念Science 2006• 深海氧同位素反映两极冰盖变化的综合效应 • 两极冰盖变化可能有~20 kyr 的岁差周期5040302010G T 32 (%)55.566.5M e d i a n g r a i n s i z e (φ)102030χf d (10-8m 3k g -1)150200250k g -1)引用的关键证据之一:黄土记录的冬季风具有2万年周期(Ding et al., 1995)黄土粒度 快速增加北极冰盖 增长 冬季风 增强 西伯利亚高压增强(Ding et al., 1995)黄土粒度 快速增加北极冰盖 增长 冬季风 增强 西伯利亚高压增强 时间粒度变率我国黄土与北极冰盖的联系轨道环境相似型(Loutre & Berger, 2003, GPC)三个基本概念(3)65° N 夏至日照量1000-100-200-300-400-500-600-700-800-900-1000Age (ka)440480520560I n s o l a t i o n (W m -2)未来 过去4004004006040200-340-360-380-400Age (kyr)425450475500525550575I n s o l a t i o n (W m -2)-720-740-760-780800 ka未来 400 ka最初的研究出发点:• 北极冰盖演化没有长时间序列的独立的记录• 黄土记录的亚洲冬季风的2万年周期变化可能提供北极变化的信息采样方案:1.6 Ma以来的序列Siberian High西峰驿马关剖面洛川剖面S4S5-1S4 S5-1黄 土 高 原西峰 洛川剖面相距160km剖 面 与 指 标需要的关键证据1. 冰期和间冰期粉尘都是冬季风带来的吗?2. 如果黄土不定义为“冬季风”带来,而是春季尘暴带来,还能反映北极冰盖吗?3. 粒度变化反映的是源区干旱信息,还是冬季风的信息?4. 如何理解全新世黄土粒度的变化?证据是否成立?我国主要大气环流系统 西风带西伯利亚解体导致沙尘暴的发生百年尺度小冰期寒冷尘暴频繁(文献见Hao et al., 2012)中国气温重建 敦德冰芯因此,从统计意义上看,在不同时间尺度上,北极地区比较寒冷的时期,尘暴的规模大。
黄土高坡的气候特点及其类型黄土高坡的气候特点及其类型黄土高原位于中国中部偏北部,为中国四大高原之一,是中华民族古代文明的发祥地之一,也是地球上分布最集中且面积最大的黄土区,下面是店铺给大家整理的黄土高坡的气候特点简介,希望能帮到大家!黄土高坡的气候特点经纬度:北纬40°左右气候:基本上属于温带季风气候(因此夏季多暴雨),可能会有少部分是温带大陆性气候降水:黄土高原是平均海拔2000米的高原.年平均降水量400-800毫米.土质:质地疏松,缺乏植被覆盖的地方水土流失严重,沟壑纵横风力方面不是很清楚但黄土高原是风力搬运和风力堆积形成的黄土高原地理位置处在沿海向内陆,平原向高原过渡地带,自南而北兼跨暖温带、中温带两个热量带,自东向西横贯半湿润、半干旱两个干湿区。
高原东部、南部属于暖温带半湿润区,中部属于暖温带半干旱区,西部和北部属于中温带半干旱区。
黄土高原的气候既受经、纬度的影响,又受地形的制约,具有典型的大陆季风气候特征。
黄土高坡的地貌情况总体情况黄土高原地势西北高,东南低,自西北向东南呈波状下降。
以六盘山和吕梁山为界把黄土高原分为东、中、西三部分:六盘山以西的黄土高原西部,海拔2000-3000米,是黄土高原地势最高的地区。
六盘山与吕梁山之.司的黄土高原中部,海拔1000-2000米,是黄土高原的主体。
吕梁山以东的黄土高原东部,地势降至500-1000米,河谷平原占有较大比例。
据此可将黄土高原分为山地区、黄土丘陵区、黄土塬区、黄土台塬区、河谷平原区。
分区论述山地区黄土高原西部涅水与黄河谷地之间的拉脊山、马衔山等海拔3000-4000米,相对高差1000-2000米,地势高亢,河谷深切,谷坡陡峭,是黄土高原海拔最高的石质山地。
黄土高原中部的六盘山、白于山、唠山、子午岭、黄龙山、关中盆地北侧的北山等主要为石质或土石中山。
六盘山主脊海拔2500米以上,主峰米缸山海拔2942米,东西两侧地貌差异较大,是黄土高原中西部之间-条重要的地形界线。
黄土与气候1、(三)黄土所反映的古气候黄土一般是黄色的,从浅黄色到棕黄色,乃至红黄色,都包括在笼统的“黄色”之中。
地质上把夹在灰黄色黄土中的红黄色到灰红色土称古土壤,它们厚0.5~3.5米,与下部黄土色调呈渐变过渡。
一般只在山梁上看到,它们常常在缓倾斜地分布,长度可达数百米。
经研究,这种发红的土是当年经过植物的成壤作用,由古土壤状层变来的。
农业生产中常有生土和熟土之分。
一般的黄土成坚硬块状,须用锤子或锄头才能把它敲碎,那就是生土,不把它们敲碎是不能种庄稼的。
而地上用手一把就能抓起来的土就可算作熟土。
它们最大差异之一就是松散度,实际上是土的孔隙度。
干粉状的松土缺少水分,任何植物都无法生长,所以熟土还应该蕴含适当的水分。
有了一定水分,就具备了种庄稼的必要条件。
真正的土壤还应该包含一定量的有机物及氮磷钾等元素。
最好的土壤,其颗粒还应该呈团粒结构,聚合成一定粒径的小球粒。
我们在森林中看到的土壤与荒漠中土壤的不同之处就是生土与熟土的差别。
“抓一把就会流油的”才是标准的成壤的土。
生土与熟土经过几万年的压实、脱水、固结,反映出来的就是“生土”是灰黄色的,古代的熟土是灰红色的,称古土壤。
经过化学分析,古土壤中氧化铝、氧化铁的含量比黄土高(10%),二氧化硅、氧化钾含量略高(5%)。
经过粒度分析,古土壤中矿物颗粒比黄土细。
黄土属于亚砂土,而古土壤则属于亚粘土。
在煤气蜂窝煤未普及之前,百姓家用煤需添加烧土(以30%为好)。
这烧土就属于亚粘土,它对煤粒具有更好的黏结性,燃烧后板结成块,而黄土则黏结性差,用火钳一捅就成粉末状而难以燃烧。
黄土是大风刮来的。
一场沙尘暴,地面上可堆积起0.5~3毫米厚的尘土,如把它们压实可形成0.1~0.3毫米的黄土。
假设一年刮3~5次沙尘暴,则一年可堆积起0.3~1.5毫米厚的黄土。
已知黄土形成至今已经历了250万年,以年均1毫米计算,则应该堆积起2500米厚的黄土,如今黄土高原黄土最大厚度仅400米左右,不足理论值的六分之一。
黄土与环境20世纪50年代以来,环境问题日益受到国际上的重视,很多科学工作正向全球环境变化的方向发展。
地球科学界与生命科学界共同组织了庞大的国际合作研究。
中国科学家积极参与国际科学联合会组织的国际地圈与生物圈计划,即IGBP,又称全球变化研究,这项工作取得了显著成绩。
黄土高原的黄土研究全球变化研究中的一个重要方面是研究过去、现在和未来的气候环境变化。
有人曾形象地指出,新近时期古气候环境的历史是藏在大自然用密码写就的一本本秘笈当中的,世界各地的科学家们正在解释和读懂三本这样的秘笈:一本是深海沉积,一本是南极和格陵兰的冰盖,还有一本则是中国的黄土高原。
黄土高原是具有全球意义的研究对象。
为什么人们如此重视黄土高原﹖首先,与极地和深海不同,黄土高原位于人类过去和正在居住的地球的陆地表面;另外,最近的研究还证实,它是迄今为止被发现的历时最长约2200万年、最完整的古气候记录的保存者。
中国的土地上拥有这样的一本秘笈,而且已经被读懂了一部分,这令我们深感幸运。
当然,还有很多更加引人入胜的故事等待我们去解释。
这是一项严肃而又艰巨的任务,也是一次振奋人心的挑战。
黄土高原秘密的不断发现,提示着地球科学一个新时期的到来,至少在亚洲大陆上是如此。
作为大自然打造的三个近代气候环境档案库之一,黄土高原的独特之处在于,这里生活着上亿的人口,他们拥有百万年的历史;他们的生活和未来的发展需要科学;他们需要认识自己在自然界所处的位置,需要了解祖先和自身所经历的复杂的环境演化历史。
黄土高原是由黄土构成的。
什么是黄土﹖形象地说,黄土就像人们常见的、发生在我们身边的沙尘暴的产物。
2002年3月18日北京就出现过一次特大沙尘暴。
近年来,人们对北方频繁发生的沙尘暴非常注意。
国家业已投入大量资金治理由于不合理利用土地而产生的沙尘暴源地和影响地,以保障我国社会经济的可持续发展。
从沙尘暴的物质成分来看,它与黄土十分接近。
黄土是一种风成沉积,主要由粒径为0.010.05毫米的粉砂级颗粒组成,成分包括石英约占60%、长石、云母等和少量重矿物,富含碳酸钙7%30%。
黄土多大孔隙、松软且具有湿陷性。
以近代沙尘暴作为黄土形成过程的参照来研究,黄土高原是一个巨大的天然实验室。
黄土的发生和沉降记录表明,黄土高原是一个积累了至少2200万年、基本连续的实验数据的实验室,一个可供重建2200万年以来黄土高原及其周边地区环境演变历史的实验室,可提供这个地区未来发展的情景。
黄土高原这个天然实验室的内容是什么呢﹖是研究今天干旱化的环境及过去和未来的景象。
黄土高原的风尘沉积黄土和古土壤可以直接指示其物质来源区的干旱化过程,风力搬运的动力学机制;沉积速率、粒度变化等气候指标还可以和其他两本秘笈中的章节相对应。
它可以告诉我们黄土沉积的时空特征和规律,也就是它自己的历史,同时帮助我们解读其他两本秘笈。
黄土高原简介黄土高原分布于北纬3445度之间,总面积约380842平方公里,黄河贯穿其中。
在同一纬度,欧洲和北美的黄土地带构成全球的小麦和玉米带,西方人称之为面包篮子。
黄土高原占据了全国耕地面积的1/5,养活了全国1/5以上的人口。
这里水土流失严重,每年通过黄河输出的泥沙为16亿吨,是尼罗河的30倍、密西西比河的90倍。
在地貌学上,黄土高原可称为一个巨地貌单元。
长期的侵蚀和切割形成了黄土高原特有的地形,最常见的为峁、墚和塬。
峁:多分布于黄土高原北部,为圆锥形丘陵,是一种发育在各种黄土堆积上的参丘;墚:多分布于黄土高原中部,为长条形的脊状地形,是一种叠加的古侵蚀地形;塬:多分布于黄土高原南部,为平台状地形,由多层叠覆的黄土/古土壤层构成。
黄土高原是中华民族文化的发祥地之一。
西安东南的蓝田县发现了110万年前的蓝田直立人、化石和石器。
塬区的黄土地层最为完整和连续,因此地质工作多集中于塬区,以此为突破口来解译黄土高原这本秘笈并告诉人们它所经历的故事。
在近代中国地质学家对黄土高原的研究中,共发生了6次较大规模的破译黄土高原密码的科学事件。
六次破译黄土高原的密码一红色土地层的建立黄土作为一个地质单元为早期来华工作的西方地质学家所注意,始自19世纪。
庞培利、李希霍芬、奥勃鲁契夫、安特生等认为中国黄土系风力搬运并沉积于草原的产物。
中国地质学家于1920年起开展黄土研究。
1930年,德日进和杨钟健作了黄土地层与古生物研究,这一工作是开创性的。
他们将黄土高原黄土划分为上下两大部分,上部称马兰黄土,下部称红色土。
这是一个以观察地质为主要工作方法的以分类定名为主要工作内容的时代。
他们第一次把中国黄土高原厚达300余米的黄土划分为马兰黄土,红色土A、B、C等四层,并按其中所含古脊椎动物化石定为现在仍延续使用的第四纪的早、中、晚期,是在前人工作基础上未分期的一个突破。
尽管囿于当时的认识没有解决红色土的成因问题,但他们严谨的古生物和地层划分工作已经成为后人典范。
二古土壤层的发现新中国成立以后,黄土高原的建设和水土保持工作、建筑工程的地基础工作和对人民群众各种疾病的防治等,对黄土研究提出了新的要求,也开始了黄土与环境研究的新阶段。
20世纪50年代年,土壤学家朱显漠、石元春等对黄土和黄土中古土壤层的研究表明,黄土层中所夹的红色条带,即德日进和杨钟健所称的红色土,实质上是一种褐色土型的古土壤层。
在黄土高原的董志塬,洛川塬等地都可以发现多次黄土和古土壤相重叠产出的状况。
对黄土和古土壤序列的认识破译了红色土的红色条带之谜,使人们对黄土有了一个全新的认识,古土壤的确认对黄土成因问题的讨论起了重要的作用。
因为黄土和古土壤都是在风力作用下、气候环境的变化下所形成的,而这是一种干旱的气候环境。
以黄土作为干旱化的标志的认识虽不十分明确,但对黄土作为风力搬运的沉积的时间认识则由十多万年,向前推进到了260万年。
认识了巨厚的黄土高原是260万年来风力以沙尘暴的形式所形成的;而干旱的沙尘暴时期中间又有多次气候变为温暖湿润的时期。
在这一时期,王挺梅、朱海之等发现黄土在空间分布上具有颗粒粗细自西北而东南逐渐变细的特点,并把黄土高原的黄土划为砂黄土、黄土、粘黄土带,这一划分对黄土高原的水土保持工作,和黄河泥沙中粗砂的来源区以及黄河泥沙的治理提供了依据。
黄土地区地基的湿陷性问题研究,也从黄土地层的划分和分布、年龄的新老关系等研究中得到有益的启发,取得了新的进展。
黄土研究在20世纪60年代进行了总结。
中科院刘东生与前地质部张宗祜以《中国的黄土》为题,在1961年国际第四纪研究联合会的第六次国际会议上发表了论文。
60年代末期,对中国地方性疾病克山病的研究取得了成就。
三古地磁研究的发现20世纪70年代,随着古地磁学、同位素地球化学、年代学等新学科和技术的发展,认识黄土的手段不断进步,破译密码的能力不断加强。
黄土的研究从肉眼观察形成概念阶段进入到观察与测量和实验相结合的阶段。
这也是一个从实验数据形成概念阶段。
黄土与古土壤层的磁化率,随黄土与古土壤中所含磁性矿物的种类和丰度而变化。
测量结果显示,黄土与古土壤的磁化率可以用来作为反映地质作用、环境变化的气候要素的替代性指标。
这一进步促使我们将黄土高原沉积与深海沉积进行对比;冰芯的研究结果也与黄土高原进行了对比,是黄土高原研究从建立区域性特征到进行全球对比的起点。
这一时期总结性的工作为《黄土与环境》一书的出版。
在这一时期,王挺梅、朱海之等发现黄土在空间分布上具有颗粒粗细自西北而东南逐渐变细的特点,并把黄土高原的黄土划为砂黄土、黄土、粘黄土带,这一划分对黄土高原的水土保持工作,和黄河泥沙中粗砂的来源区以及黄河泥沙的治理提供了依据。
黄土地区地基的湿陷性问题研究,也从黄土地层的划分和分布、年龄的新老关系等研究中得到有益的启发,取得了新的进展。
黄土研究在20世纪60年代进行了总结。
中科院刘东生与前地质部张宗祜以《中国的黄土》为题,在1961年国际第四纪研究联合会的第六次国际会议上发表了论文。
60年代末期,对中国地方性疾病克山病的研究取得了成就。
三古地磁研究的发现20世纪70年代,随着古地磁学、同位素地球化学、年代学等新学科和技术的发展,认识黄土的手段不断进步,破译密码的能力不断加强。
黄土的研究从肉眼观察形成概念阶段进入到观察与测量和实验相结合的阶段。
这也是一个从实验数据形成概念阶段。
黄土与古土壤层的磁化率,随黄土与古土壤中所含磁性矿物的种类和丰度而变化。
测量结果显示,黄土与古土壤的磁化率可以用来作为反映地质作用、环境变化的气候要素的替代性指标。
这一进步促使我们将黄土高原沉积与深海沉积进行对比;冰芯的研究结果也与黄土高原进行了对比,是黄土高原研究从建立区域性特征到进行全球对比的起点。
这一时期总结性的工作为《黄土与环境》一书的出版。
宝鸡的黄土剖面有160多米厚,在260万年的时间内共有32次黄土与古土壤的配对。
它们代表了32次的由暖湿到冷干的变化。
这一结果证明了大陆冰期和间冰期的多次性,丰富了以前认为大陆仅有四次冰期的理论。
在大陆上无论是何种冰川,气候变化对其的影响均表现为冰川和冰盖边缘的进退。
一进一退,后者往往破坏了前者所保存的信息,所以在地球的大陆上几乎找不到冰川消长的完整物质记录,因而它的记录也很难与深海沉积所记录的冰期与间冰期的结果相比较;而反映气候变化的连续的黄土与古土壤层则弥补了冰川的这一缺陷。
黄土高原这本秘笈不仅记录了冰期与间冰期这种万年尺度的气候变化,而且还能显示更为微细的千年尺度的气候变化。
正堂利用甘肃西峰镇和陕西长武黄土塬区的剖面黄土与古土壤中的析出铁和全铁代表的风化强度比值作为夏季风的代用指标。
夏季风强盛时期,由于温度和湿度的增加,其风化程度加大,在黄土形成时期则相对地风化强度减弱。
这一代用指标较常用的以磁化率作为夏季风的代用指标有其优点,也可以与深海同位素研究的结果对比,说明其具有全球意义。
从20世纪80年代以磁化率作为气候的代用指标,到90年代以颗粒比值代表冬季风强度,以风化指数代表夏季风强度,中国黄土研究逐步跨人了多种代用指标并存的时代,亦即是用更多的方法解译黄土高原秘密的时代。
这一工作为后来认识上新统红粘土为风成沉积开辟了新的途径五米兰柯维奇周期的启示当前关于驱动第四纪冰期和间冰期古气候变化的学说以米兰柯维奇的天文周期假说较为普及。
地球轨道偏心率、地轴倾角和岁差的周期性变化影响地球接受太阳辐射的总量和太阳能量在不同纬度和季节的分配。
季节性的太阳光线在高纬度的变化,可以降低夏天的温度。
假如夏天温度变凉,夏天的时间变短,则前一冬天的所积冰雪可以保持下来不被溶化。
这样一个机制会导致冰川的增大,冰期的到来。
轨道的变化在中纬度和高纬度会导致冷与暖的交替出现。
Berger计算寒冷期的时间和第四纪冰川发展的冰期相吻合,所以他的结论是地球轨道的变化导致第四纪冰期的出现。