大地走筆(12)——氣候遞嬗規(guī)律和冰凍之時
辯證唯物主義認為,無休止地運動和變化是自然界的普遍規(guī)律。我們地球的演變歷史也符合這一規(guī)律。在地球歷史的最新階段——距今約二、三百萬年的第四紀以來,它的氣候也有過冷與暖、干與濕相互交替的變化過程。我們看看關中盆地的第四紀地層,就能夠證明這個地區(qū)在這段地質歷史時期中,曾經(jīng)經(jīng)歷過多次的氣候遞嬗交替,并曾有過氣候非常寒冷的冰凍時期。
人類歷史時期的古氣候變化
過去了的古氣候是不能重演再現(xiàn)的。這“過去了”的氣候,包括人類有文字記載時期和無文字記載時期的氣候變化,以及人類出現(xiàn)之前地質歷史時期的氣候變化。人們要想知曉人類有文字記載的氣候變遷情況,可以查閱根據(jù)觀察和儀器測量而記錄的氣象資料。但這個有氣象記錄的時間實在是太短了,僅僅只有可憐的不到百年的時間。這不到百年的短短記錄,同人類的歷史相比,尤其同地球地質歷史時期的漫長歷史相比,簡直是微不足道的。這樣一來,人們要想了解長一些時間的氣候變化,在無現(xiàn)成氣象資料可供查考的情況下,就得另想別法、另覓它途,找尋其它“資料”了。
在這找尋其它“資料”的時候,對于有文字記載、而無氣象記錄的人類歷史時期,人們可以在古籍之中去尋覓。我國是一個文明古國,有文字記載的歷史達三千年之久,這在世界上是很罕見的。這些文字記載,對于研究古代的氣候變遷是極其有用的。人們可以通過大量史書、詩詞中的有關描述,分析物候、方志中的有關記載,就能夠得到一個相當長時期氣候變化的輪廓面貌。
至于要想獲得有文字記載之前的,或更長一些時期的氣候狀況,那就需借助于考古資料了。在這一方面,我國毫不遜色,我們有著極其豐富多彩的考古發(fā)現(xiàn),關中地區(qū)更是如此。關中地區(qū)的悠久歷史和豐富的考古發(fā)現(xiàn),為研究我國古代的氣候變化,提供了寶貴的實際資料。
我國著名科學家竺可楨先生根據(jù)古籍和考古發(fā)掘,通過多年來的研究,對我國近五千年來的氣候變化,提出了非常精辟的見解。他證明,我國近五千年來的氣候不是一成不變的,而是經(jīng)歷了冷暖交替的變化過程。在最初的兩千年間,約為公元前3000—1100年的時候,即從仰韶文化到殷墟文化時代,氣候屬于溫和時期,年平均氣溫比現(xiàn)在約高2℃左右。此后,年平均氣溫約在2-3℃之間擺動。而寒冷的氣候時期出現(xiàn)在距今約1000年的殷末周初、公元400年的六朝、公元1200年的南宋和公元1700年的明末清初時代。漢唐兩代則是氣候比較溫暖的時代。( 文章閱讀網(wǎng):www.sanwen.net )
知曉地質歷史時期氣候變化的特殊方法
地質歷史時期的氣候,肯定也是千變萬化的,但要知曉這些變化,更是不容易的,必須憑借特殊的方法去分析一些特殊的“物質”。
地質工作者就是掌握這種特殊方法的人,我們根據(jù)氣候變化留下來的沉積物這種特殊“物質”,從一些蛛絲馬跡的痕跡入手,抽絲剝繭,就能推斷不同時代氣候變化的梗概。
這些特殊的“物質”就是地層的巖性,就是存在于地層巖土中的、朝著進步方向演化的動植物所遺留下來的化石等。這種方法,叫作沉積巖相分析法。所謂“相”,就是指能夠反映沉積環(huán)境的巖石特征和古生物特征的總和。因為不同的環(huán)境、不同的氣候條件會有不同的生物生存,也會形成不同巖性的地層。反過來說,不同的生物化石,不同的地層巖性,則代表著不同的自然環(huán)境和氣候條件。
生物對氣候的反映是很靈敏的。生物,尤其是植物,它們是地質時代中氣候變遷的“溫度計”。一個地方的氣候變化,一定會影響到動植物的種類和分布。因為植物是固定不動的,它們不像動物那樣能夠移動、遷徙,所以用植物化石作為氣候變化的標志,比用動物化石更為可靠。
如果把地球表面的地層比作一本“書”的話,那么地層中的生物化石就是印刷在書頁上的“文字”。這本“書”和這些“文字”,就是記錄地球歷史和地層形成過程中,當時環(huán)境和氣候變化的寶貴資料.我們翻動這本書的一頁頁,就能夠盡覽地質歷史時期氣候的前塵后事。
距今二、三百萬年以來古氣候變化的大規(guī)律
我們通過對關中地區(qū)第四紀沉積物的分析研究,推斷在距今二、三百萬年以來的時間里,關中地區(qū)曾經(jīng)有過多次冷與暖和干與濕相互交替的氣候變化過程。
在關中地區(qū)多處的第四紀地層剖面上,可以看到粗顆粒與細顆粒的土石物質,它們常常在垂直方向上相互疊置或交替出現(xiàn),另外在巖土層之間還會見到一些起起伏伏的剝蝕面。這些都是氣候多次交替和遞嬗過程所留下來的遺跡。一般來說,粗顆粒組成的砂、礫石及剝蝕面,是氣候濕潤、雨水充沛時的產(chǎn)物;而黃土地層則是以風力作為主要搬運營力,在比較干燥的氣候條件下形成的。
關中地區(qū)第四紀早、中、晚更新世的早期,地層巖性多為粗顆粒的砂、礫石和卵石層,它們的底部又多見剝蝕面,這些都是當時氣候濕潤、水量豐富的證據(jù);到了早、中、晚更新世的后期,沉積了厚度較大的黃土地層,說明自然環(huán)境已經(jīng)變化,已轉為干燥的氣候環(huán)境了。
另外,在關中地區(qū)的第四紀地層中,曾在多地發(fā)現(xiàn)過動物化石。這些動物化石,多見于粗顆粒的地層中,而黃土層中的化石卻是極少的。這些不同的動物化石,也是當時氣候環(huán)境的佐證。
屬于早更新世的化石有三門馬、馬、鹿、斑鹿、大角鹿、羚羊、短耳兔、狐、犀、中國野牛、野牛、水牛、劍齒象、納瑪古象、原脊象、鬣狗、貘鼠、倉鼠、飛鼠等。屬于中更新世的化石有中國貉、梅氏犀、葛氏斑鹿、狼、獾、虎、豺、李氏野豬、麝鼴、翁氏野兔、方氏鼢鼠等。屬于晚更新世的有披毛犀、河套大角鹿、最后鬣狗、納瑪象、虎、狼、野馬、野驢、斑鹿、東北狍子、小耳鼠、變種倉鼠等。這些化石多存在于早、中、晚更新世的早期,因為當時氣候濕潤、雨水比較充沛,利于動植物的生存。
關中地區(qū)的早、中、晚更新世的后期,多為黃土地層。這些黃土地層,其中所見化石以嚙齒類(多為鼠類)和腹足類(蝸牛)為主。這些嚙齒類和腹足類,為不進入水中的陸生動物。黃土地層中,基本上沒有植物化石的發(fā)現(xiàn),稀少的孢粉化石多以干旱草原氣候環(huán)境下生長的蒿屬藜科、葎草屬植物為主。這樣的現(xiàn)象說明,黃土堆積時的氣候環(huán)境是干旱的。
因為黃土在關中地區(qū)的第四紀地層中占有極大比重,分布面積廣、厚度大,而砂、礫石等粗顆粒地層的厚度都比較小,這樣的現(xiàn)象說明自第三紀之后,關中地區(qū)的氣候總趨勢是以干旱或半干旱為主的,而與干旱期交替出現(xiàn)的濕潤氣候時期為時是較短的。
距今二、三百萬年以來古氣候波動的小規(guī)律
氣候的交替過程,在地質歷史時期中有大的周期,也有小的波動。地層中粗顆粒堆積與黃土層的交替出現(xiàn),就代表了第四紀期間較大的氣候變化。厚度大的黃土地層代表了長期的干旱氣候環(huán)境,在這長期的干旱氣候環(huán)境中也有多次小的氣候波動。我們在田野的溝谷陡坎,常常會看到在厚厚的黃土層中,夾有一條條的紅色土條帶。這些紅色土條帶,我們稱它為古土壤,它是地質歷史時期中的地面土壤。古土壤就是長期干旱氣候環(huán)境中的小波動。
通過對古土壤的研究,發(fā)現(xiàn)其中含有較多的孢粉化石。說明在古土壤形成時,地表植被比較茂盛,氣候比較溫暖潮濕。在關中地區(qū)的黃土地層剖面上,往往可以看到多層黃土與古土壤的交替出現(xiàn),古土壤層一般可見十幾層,最多可達三四十層。這樣的地層結構,說明在形成黃土地層的過程中,關中地區(qū)雖以干旱氣候環(huán)境為主,但也有短暫的、較濕潤的氣候過程。這樣短暫的氣候過程有過若干次,每出現(xiàn)一層古土壤,即代表著一次比較濕潤氣候時期的來臨。
距今二、三百萬年以來的寒凍和冰川時期
在述說關中地區(qū)氣候的變化過程時,還有一件值得一提的氣候變化現(xiàn)象—寒凍和冰川時期,也需要述說述說,
地球在其歷史演化過程中,有過氣候特別寒冷的時期,這就是大冰川時期。地球在第四紀時期,經(jīng)歷了數(shù)次大冰川時期,留下了多處冰川和寒凍氣候的遺跡。關中地區(qū)在第四紀時,也受得了冰川和寒凍氣候的影響,也留下了遺跡。
第三紀的時候,關中地區(qū)氣候炎熱,沉積了紅色的河湖相地層,生存動物和植物也是熱帶—亞熱帶的種屬。第四紀時,氣候變得寒冷了、環(huán)境改變了,進入了大冰期階段。大冰期時,總的氣候環(huán)境是寒冷的,但也有相對溫暖時期的交替出現(xiàn)。寒冷時期稱作冰期,相對溫暖時期稱作間冰期。
冰期來臨時,關中地區(qū)之南的秦嶺山區(qū),氣候更為寒冷,發(fā)育著冰川,如藍田的灞源附近、太白山八仙臺等地,就發(fā)現(xiàn)了冰川槽谷、冰斗群、刃脊、角峰、“U”谷等冰川地形的遺跡,有的地方還見有冰磧物等。而在山前地帶則處于冰緣環(huán)境,如渭南附近三門組地層中發(fā)現(xiàn)有喜寒植物的孢粉化石,渭南城南15公里處的沋河北莊村,地層中就含有很多冷杉球果和青杄樹干化石,并有很多冷杉和云杉的孢粉化石,附近地層中還見有融凍成因的小褶曲,這些都是冰緣氣候環(huán)境的證據(jù)。
據(jù)推測,關中地區(qū)在第四紀氣候寒冷時期,年平均氣溫比現(xiàn)在約低7—8℃。在這樣的氣候環(huán)境下,秦嶺山區(qū)的高峰峻嶺上,白雪皚皚,一片冰的世界,峰巒疊嶂的山坳巖坡里白茫茫一片,山谷深溝里蠕動著銀蛇玉龍,滿目銀裝素裹、冰塔林立、冰峰嶙峋、氣勢磅礴。在山區(qū)地勢低緩的地方,發(fā)育有凍土,融凍作用明顯,常常會有冰卷泥出現(xiàn)。在山麓地帶,冰雪融水橫流、淙淙不斷,冰水攜帶的泥砂物質在低洼地方堆積了下來。
在這樣寒冷、冰天雪地的世界里,大部分植物經(jīng)受不住嚴酷氣候環(huán)境的折磨而絕跡,只有那些耐寒喜陰的種屬生存下來,傲霜斗雪、挺立于白色的冰雪世界。
1982年11月
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