黃土與環(huán)境

　　全球變化研究中的一個(gè)重要方面是研究過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)的氣候環(huán)境變化。有人曾形象地指出，新近時(shí)期古氣候環(huán)境的歷史是藏在大自然用密碼寫就的一本本“秘笈”當(dāng)中的，世界各地的科學(xué)家們正在解釋和讀懂三本這樣的“秘笈”：一本是深海沉積，一本是南極和格陵蘭的冰蓋，還有一本則是中國(guó)的黃土高原。黃土高原是具有全球意義的研究對(duì)象。

　　為什么人們?nèi)绱酥匾朁S土高原？

　　首先，與極地和深海不同，黃土高原位于人類過(guò)去和正在居住的地球的陸地表面；另外，最近的研究還證實(shí)，它是迄今為止被發(fā)現(xiàn)的歷時(shí)最長(zhǎng)（約2200萬(wàn)年）、最完整的古氣候記錄的保存者。

　　中國(guó)的土地上擁有這樣一本“秘笈”，而且已經(jīng)讀懂了一部分，這令我們深感幸運(yùn)。當(dāng)然，還有很多更加引人入勝的故事等待我們?nèi)ソ庾g。這是一項(xiàng)嚴(yán)肅而又艱巨的任務(wù)，也是一次振奮人心的挑戰(zhàn)。黃土高原秘密的不斷發(fā)現(xiàn)，提示著地球科學(xué)一個(gè)新時(shí)期的到來(lái)，至少在亞洲大陸上是如此。

　　作為大自然打造的三個(gè)近代氣候環(huán)境檔案庫(kù)之一，黃土高原的獨(dú)特之處在于，這里生活著上億的人口。他們擁有百萬(wàn)年的歷史；他們的生活和未來(lái)的發(fā)展需要科學(xué)；他們需要認(rèn)識(shí)自己在自然界所處的位置，需要了解祖先和自身所經(jīng)歷的復(fù)雜的環(huán)境演化歷史。

　　黃土高原是由黃土構(gòu)成的。什么是黃土？形象地說(shuō)，黃土就象人們常見的、發(fā)生在我們身邊的“沙塵暴”。2002年3月18日北京就出現(xiàn)過(guò)一次特大沙塵暴。近年來(lái)，人們對(duì)北方發(fā)生的沙塵暴非常注意。國(guó)家也已投入大量資金治理由于不合理利用土地而產(chǎn)生的沙塵暴源地和影響地，以保障我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

　　從沙塵暴的物質(zhì)成分來(lái)看，它與黃土十分接近。黃土是一種風(fēng)成沉積，主要由粒徑為0.01～0.05mm的粉砂級(jí)顆粒組成，成分包括石英（約占60%）、長(zhǎng)石、云母等和少量重礦物，富含碳酸鈣(7%～30%)。黃土多大孔隙、松軟且具有濕陷性。

　　我國(guó)古代稱沙塵暴類型的降塵為“雨土”，根據(jù)孫繼敏和張明銀的研究，自1966年到1999年，174個(gè)氣象臺(tái)站共記錄了60次能見度在1公里以內(nèi)、中等嚴(yán)重程度、持續(xù)2天以上的沙塵暴。最近40年來(lái)的降塵記錄說(shuō)明，中國(guó)黃土高原是亞洲風(fēng)塵的一個(gè)沉降區(qū)，以蘭州為中心，共發(fā)生過(guò)24次降塵。這與地質(zhì)上黃土高原的黃土堆積以蘭州為最厚是一致的。中國(guó)大陸降塵的次數(shù)和厚度都是以蘭州為中心的。

　　以近代沙塵暴作為黃土形成過(guò)程的參照來(lái)研究，黃土高原是一個(gè)巨大的天然實(shí)驗(yàn)室。黃土的發(fā)生和沉降記錄表明，黃土高原是一個(gè)積累了至少2200萬(wàn)年、基本連續(xù)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)室，一個(gè)可供重建2200萬(wàn)年以來(lái)黃土高原及其周邊地區(qū)環(huán)境演變歷史的實(shí)驗(yàn)室，可提供這個(gè)地區(qū)未來(lái)發(fā)展的情景(scenario)。

　　黃土高原這個(gè)天然實(shí)驗(yàn)室的內(nèi)容是什么呢？是研究今天干旱化的環(huán)境及過(guò)去和未來(lái)的景象。黃土高原的風(fēng)塵沉積（黃土和古土壤）可以直接指示其物質(zhì)來(lái)源區(qū)的干旱化過(guò)程，風(fēng)力搬運(yùn)的動(dòng)力學(xué)機(jī)制；沉積速率、粒度變化等氣候指標(biāo)還可以和其他兩本“秘笈”中的章節(jié)相對(duì)應(yīng)。它可以告訴我們黃土沉積的時(shí)空特征和規(guī)律，也就是它自己的“歷史”，同時(shí)幫助我們解讀其他兩本“秘笈”。

　　　　二、黃土高原簡(jiǎn)介

　　黃土高原分布于北緯34°～35°之間（圖1），總面積約380842平方公里，黃河貫穿其中。在同一緯度，歐洲和北美的黃土地帶構(gòu)成全球的小麥和玉米帶，西方人稱之為“面包籃子(Bread  Basket)”。黃土高原占據(jù)了全國(guó)耕地面積的1/5，養(yǎng)活了全國(guó)1/5以上的人口。這里水土流失嚴(yán)重，每年通過(guò)黃河輸出的泥沙為16億噸，是尼羅河的30倍、密西西比河的90倍。

　　在地貌學(xué)上，黃土高原可稱為一個(gè)巨地貌單元。長(zhǎng)期的侵蝕和切割形成了黃土高原特有的地形，最常見的為峁、墚和塬。

　　峁：多分布于黃土高原北部，為圓錐形丘陵，是一種發(fā)育在各種黃土堆積上的參丘；

　　墚：多分布于黃土高原中部，為長(zhǎng)條形的脊?fàn)畹匦�，是一種疊加的古侵蝕地形；

　　塬：多分布于黃土高原南部，為平臺(tái)狀地形，由多層疊覆的黃土／古土壤層構(gòu)成。

　　黃土高原是中華民族文化的發(fā)祥地之一。西安東南的藍(lán)田縣發(fā)現(xiàn)了110萬(wàn)年前的藍(lán)田直立人(Homoerectus  lantianensis)化石和石器。塬區(qū)的黃土地層最為完整和連續(xù)，因此地質(zhì)工作多集中于塬區(qū)，以此為突破口來(lái)解釋黃土高原這本“秘笈”并告訴人們它所經(jīng)歷的故事。在近代中國(guó)地質(zhì)學(xué)家對(duì)黃土高原的研究中，共發(fā)生了6次較大

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