第二部分:国家自然科学基金项目成果巡礼

中国黄土指示亚洲内陆荒漠化与亚洲冬季风系统
                 起源于2200万年以前

  亚洲内陆荒漠的起源、季风气候的形成和喜马拉雅山-青藏高原的隆升奠定了我国现代环境的基本格局。这三者的关系一直为环境演化和大陆动力学研究者所关注。由于长尺度环境记录的缺乏,导致气候和构造事件发生时代的不确定性成为研究工作面临的突出困难。

  中国科学院地质与物理研究所郭正堂研究员及其研究小组在国家自然科学基金、国家重点基础研究发展计划(973计划)和中科院创新项目资助下,经过为期5年的研究,取得重要进展。

  研究小组对甘肃省秦安县出露的“甘肃群”地层的成因研究,揭示出“甘肃群”包含了一套典型的黄土-古土壤序列,含有230多层发育良好的古土壤。系统的磁性地层学研究确定,其形成于620~2200万年前,从而将中国风尘堆积的起始年代推进到2200万年前,比过去的认识至少提前了1400万年。同时,这是迄今全球独有的中新世黄土-古土壤序列,为环境演化及相关研究提供了诸多新的可能性。

泰安中新世黄土~古壤序列的野外特征

  这套地层广泛分布于六盘山以西地区,其形成需要3个基本条件: 大面积干旱区的存在作为风尘的物源区;足够强劲的风力可以将风尘搬运到黄土高原; 存在一支与风尘的搬运环流来自不同的方向,且出现于不同的季节的大气环流从低纬海洋带来水汽导致古土壤的发育。研究表明,黄土高原至少在2200万年以前就开始形成,它揭示了亚洲内陆荒漠和亚洲的冬季风系统起源于2200万年以前。此后连续的风尘堆积表明亚洲内陆荒漠起源以后一直没有消失,持续发展至今。

  秦安黄土为研究青藏高原隆升的历史从环境角度提供了独立的证据。2200万年前非行星风系型的亚洲内陆荒漠的存在,直接支持青藏高原(至少其南部山地)当时已达到足以对来自海洋的水汽构成屏障,在规模上足以改变大气环流的高度的观点。

  上述成果以《中国黄土指示亚洲内陆荒漠化起源于2200万年以前》为题发表于《Nature》杂志(2002年3月14日)。该刊高级编辑Langenberg博士为此撰写了题为“风尘可能平息喜马拉雅的争议”评论,认为“巨厚的黄土为山地的诞生提供了证据”,“2200万年前亚洲内陆荒漠的存在,为喜马拉雅山的隆升提供了独立的看法”。美国亚利桑那大学沙漠学家Quade指出,“要阻挡水汽,2200万年前必然已有一座山脉”。德国Schoing博士在德国Science~online网站上撰写了题为“喜马拉雅山的新传”的评述。