第二节 第四纪冰期间冰期旋回的表现

地科一 赵蕾
第二节 第四纪冰期— 间冰期旋回的表现
由于中国环境的特殊性，我国的冰期—间冰期 变化并不像欧洲和北美那样以巨大的冰盖扩张与 消融为特色，而是表现为显著的海陆变迁与冬、 夏季风的盛衰，及与之相应的一系列自然地理过 程和景观的变化。 间冰期的情况与现代相近冰期可以20kaBP前后 冰期最盛的环境为代表：气候变冷，海平面下降， 导致1∕3的边缘海成为陆地；冬季风强度增大，夏 季风强度减弱，相应的干旱区与黄土堆积区扩大、 永久冻土扩张，自然地带显著向南推移。
冰期时，中国高空全年维持现代冬季风环流；地面夏季风 活动的北界只能到达江南丘陵和云贵高原。为此，降雨线 南移。冰期时总体显得干旱。最多也只有现今的70-80%。、 与降水减少相应，未次冰期不少地区出现沙漠：贺兰山 以东-呼伦贝尔，东北平原，鄂尔多斯；贺兰山以西连成 一片。广义上的荒漠化在北方也连成一体。东北、华北出 现荒漠草原。
冰期,大洋中的部分海水以冰川形式固结在陆地上,不能随正 常的大气循环及地表径流回到海洋,因此水体减少,水层减薄, 导致洋面下降。 间冰期,气候转暖,冰川消融,大量融水回到海洋,海水体积增加, 水层加厚,导致海面上升。 这种海面升降变化是全球性的,而非局部性的,而且具有同时 性的特点,海面升降的幅度也相近似.但因各地区构造运动的 干扰,同一时期海面升降的标志高度相差悬殊.就目前的研究, 第四纪晚期海面下降的最低点比现今海面约低130米,海面上 升达的最高点比现今海面大约高10米左右。
最后冰期时我国东部地区北方的自然带南移9—10个纬 度，连续多年冻土区向南扩展到北纬44度的松辽分水岭附 近，岛状多年冻土的南界扩展到大连—北京一线的北纬39 度附近，较冰期时欧洲的冻土南界偏南4—5个纬度；寒温 带针叶林的南界可达辽东半岛北部和冀北山地，针阔混交林 的南界可达长江三角洲南部；南方亚热带森林环境南退5－ 8个纬度，到达北纬28度附近，但在华南低纬度地区及受复 杂地形庇护的西南地区，亚热带、热带动植物并未受寒冷气 候的摧毁。 末次冰期，我国北方的自然带南移9-10纬度，多年冻土向南 扩展至44°N, 比欧洲还偏南4-5个纬度。 下图表示，未次冰期冬季降温大于夏季，高纬度大于低纬度。 0℃等温线从现在的秦岭-淮河线，南移到南岭附近，从北到 南温度梯度超过50℃。夏季温度同现在5月中旬温度
黄土在黄土塬区保存较好，堆积厚而连续。刘东生等根 据黄土性质和动物化石，把黄土地层划分为早更新世午城黄 土（Q1）、中更新世离石黄土（Q2）和晚更新世马兰黄土 （Q3）。午城黄土一般为黄红色，离石黄土为淡棕色，马兰 黄土为黄灰色。习惯上把前二者称老黄土，后者称新黄土。 在距今240多万年以前黄土已经开始堆积。气候干冷时，黄 土堆积速度快，形成黄土堆积；气候转为温湿时，黄土堆积 速度减缓，成土作用加强，形成土壤层。在连续黄土剖面中， 共夹有30多层古土壤层，记录了第四纪时期古气候波动变化 的历史。在240多万年中至少经历了24个气候旋回。
黄土高原环境的变迁，有其自然的因素，这与全 球气候变化有关，但也有人的因素，如黄土高原 森林的砍伐，草地的破坏，土地利用不合理造成 的土壤侵蚀，导致高原自然环境恶化。
我国第四纪各个时期堆积的黄土，分布面积从早 更新世到晚更新世不断扩大，表明我国北方自然 环境发展的总趋势是由湿润变为干冷。黄土中有 许多古土壤层，黄土层，是寒冷干燥的环境；土 壤层，温暖湿润的环境。表明第四纪气候沉积黄 土时，有明显冷暖的波动。
在古季风的通道上，在我国东部也出现了沙土的 堆积，这表明在未次冰期间冬季风的强盛。 如上图所示，在西北气流控制下，渤海沙漠-黄土 堆积群：渤海海底埋藏了黄土，和辽东半岛、山 东半岛也出现黄土堆积。另一分支在东北气流控 制下，黄海沙漠-黄土堆积群，包括南京一带下蜀 黄土和全新世长江三角洲下部的硬黏土-黄土堆积
三、冬、夏季风环流的彼此消长与 自然带的变迁
冰期时，我国并没有像西欧、北美那样形成大规模的冰盖 而是随冬季风增强，夏季风减弱，与冷干环境对于，发生了 显著的永久冻土扩张与自然带南移，干旱区扩大与黄土堆积 区扩大等现象。在黄土—古土壤序列的诸理化指标中，磁化 率的变化只是夏季风变化，粒度的变化主要反映风力强度（ 主要是冬季风）的变化。在冰期和间冰期之间的转折时期， 冬、夏季风在前年尺度上存在明显的位相差，可能热带太平 洋海气系统的状态调整滞后于高纬陆地的反应。
一、海陆变迁及边缘海性质的改变
许多地质迹象表明,第四纪期间大洋面的位置并非永恒不 变,它时而升高,时而降低,从而引起了多次沧海桑田的变 迁。海面升降改变着海陆间的轮廓,世界上许多大陆架时 隐实现,有时升出水面成为陆地,有时隐没在海底为广阔的 浅海，这种变迁在地质历史上层出不穷，沟通亚洲与北 美大陆的白令海峡,在第四纪期间就曾多次出露水面成为 两大洲之间的陆桥,成为新旧大陆生物群交往重要通道。 引起海面变迁的主要原因,一是构造运动,一是气候波动， 这两种因素对海面变迁的影响并不完全相同,但有时互相 交叉又互不易区分。
二、黄土沉积
定义：沙漠地区的地表物质中粉砂质搬运到其他地区沉积， 形成厚度不一的黄土层。
第四纪最具有特色的沉积物应该算是黄土。中国、欧洲、 北美和南美都有大面积黄土分布。中国北方黄土广布， 总面积约38万km2，主要分布于甘肃、陕西、山西、河南， 以及河北、内蒙古等地区，是世界上黄土发育最好和分 布面积最大的地区。黄土层一般厚100―200m，最厚可达 300多m。黄士是在特定环境下形成的一种粉砂性（间含 亚砂、亚粘）、多钙性、多孔隙、多垂直节理的松散土 状堆积，粒级为0.05―0.001mm，组成矿物成分有石英、 长石和未分解的角闪石、辉石、黑云母等碎屑，有时含 哺乳动物和蜗牛等化石。原生黄土一般没有明显层理。
关于黄土的来源，长期以来，中外学者有过不同 的争论。其中，以“风成说”比较令人信服。认 为黄土来自北部和西北部的甘肃、宁夏和蒙古高 原以至中亚等广大干旱沙漠区。这些地区的岩石， 白天受热膨胀，夜晚冷却收缩，逐渐被风化成大 小不等的石块、沙子和粘土。同时这些地区，每 逢西北风盛行的冬春季节，狂风骤起、飞沙走石， 尘土蔽日。粗大的石块残留在原地成为“戈壁”， 较细的沙粒落在附近地区，聚成片片沙漠，细小 的粉沙和粘土，纷纷向东南飞扬，当风力减弱或 迂秦岭山地的阻拦便停积下来，经过几十万年的 堆积就形成了浩瀚的黄土高原。
黄土的堆积可以反映自然地理环境的变化，在连续沉积的黄 土层内，包含着丰富的第四纪环境演变的信息。我国的黄土 堆积以黄土高原最为典型。
中国特有的巨厚堆积的风尘黄土，保存了过去几百万 年以来东亚气候的变化历史。黄土高原的风尘堆积实际上 表现为黄土层和古土壤层交互沉积的特征。当风尘堆积作 用大于成土作用时形成黄土层，反之，则形成古土壤层。 因此，黄土沉积与寒冷的冰期相对应，古土壤则对应于相 对温暖的间冰期。欧洲、北美洲的第四纪黄土主要分布在 冰川外缘，黄土堆积表明当地在该时期属于寒冷苔原性质 的冰缘环境。中国的黄土主要分布在干旱荒漠区的外缘， 表明黄土沉积时期当地属于干寒荒漠-草原环境，而古土 壤发育时期则对应温暖的森林或森林草原环境。黄土与古 土壤层的交替变化是第四纪冰期-间冰期周期变化的反映， 与深海氧同位素记录有良好的对应关系。黄土地层不仅为 深海氧同位素记录在大陆找到了对比的证据，而且揭示了 青藏高原隆升对东亚季风气候的形成和演化。
中国沿海海平面变化波动较大，但总体呈上缘海性 质变化。自15万年以来，渤海和华北地区产生 过6次明显的海进事件。冰期间，我国东部海 岸线向东扩展了1000Km，中国海面积减少1/3， 海平面下降150m.朝鲜半岛与大陆相连，台湾 与大陆相连。南海海面下降100-120m。 海岸线外移，造成冰期阶段内陆干旱化加 剧。 原因是：（1）海岸线东移1000Km，水汽 传输困难；（2）西太平洋的三大浅海滩区域 中两个 (亚洲大浅滩和澳大利亚浅滩)均在西太 平洋暖池范围,属全球表层海水温度最高的海区. 面积减少,暖池效应减弱,对全球环流产生深刻 影响; （3）陆地增加,减少蒸发量,也进一步影 响到大陆降水,加深内陆的干旱化程度.