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1、青藏高原上升对我国第四纪环境演 变的 影响弓长林源摘要青藏高原在第四 纪期 间大面积大 幅度的上升,不仅对我国三级阶梯式大地 形结构 的形成发生了很大的作用,并且由于它对大气层 的热力作用和动 力作用而成为现代东亚季风形 成 的决定性因素。现代东亚季风形成于第四 纪初期,并在高原阶段性上升和全球气候冷暖变化 的综合影响下不 断 发展。高原的上升,时我国第四纪古. 地理环境产生了多方面的深刻影响,使之具有一系列不同于世界其它地区特别是西风气旋带影响地区的 显著特点。作者认为,全球冰期时,中国东部低纬度低海拔的山地是形成不 了冰川的。一、高原上升前我国第三纪古地理梗概青藏高原是世界上最高最 大的高
2、原,也是一个在第四纪期间才迅速崛起的高原。它的 形成和发展不仅对一高原地区的自然 面貌有直接而深刻的影响,对 包括我国其它地区在内的整个东亚的第四纪环境演变,也是一个不可 忽视的强大 因素。为了充分认识高原上升对我国第四纪环境的影响,有必要先了解我国第三 纪古 地理 状 况。老 第三 纪 时,在地壳 长期稳定和气候炎热 的条件下,地表一遭受长 期剥 蚀,到末期,我国也和全球陆地 一 样,进入准平原化阶段。当时气候受行星风系支配,. 在温暖条件下,气候带很宽广(图1)。根据 全球下 第三 系沉 积岩 相带 的分布特征,刃移时的副热带高压脊呈纬向分布(由于后 期地 轴倾角发生变 化,现在在我国境内
3、为 北西西向)。在炎热干旱 的气候条件 下,形成了一套紫红色含石膏、岩盐的碎 屑岩沉积r3。这一沉 积带受中新 世以来的喜马拉雅运 动的影响,在 青藏高原东部被印度板块向北西的运动 推移了纬距大约5“左右,而达今日昆仑 山和唐古 拉 山之间 的可可西 里(老第三 纪断陷盆 地)的位置。对于老第三 纪干燥带 这段畸变,显然是 不能用 地轴倾角的变化来解释的。在这个干燥带的控 制下,我国大部分地区气候干热。在唐古拉山脉以南的广大地区,则为湿润 的热带 气候汇4。该山脉从 那 时起,在古自然地带上就成为我国西部一条 重要的分界线。上新 世 时(图2),青藏地区开始上升,帕米尔高原形成,青藏地 区的
4、西部和南疆 一带处于西风气流的焚风环境下而变得比较千燥,形成含石膏地层。但此 时的干燥与老本文 198丈 年3月2 3日收J嗯图1中国老第三纪末期自然地带及副热带高压带湿热的热带;五、亚热带:卫1一干热亚热带“Z”字形畸变图143(荒漠、内陆钦湖);五:一半干卜 旱亚热带;五3一热湿的亚热带。a.当时的经纬线;b.副热带高压带边界。钾钾钾钾钾钾钾钾溯旦旦旦旦旦旦旦旦旦旦旦旦旦旦旦旦旦夸夸夸可 心一叫甲夕.1。! ! !耀1 堤堤堤堤堤堤堤堤堤堤堤堤堤堤堤堤堤堤堤: J l l l l l又又又又一、一飞.嘴州州州州州州州州州州、 退退退退匕户闪闪、一一一二二二二二曰 .口口口、_ _ _ _
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6、 5第三纪 的 干燥在成 因 上和程度上是不同的。我国早先的纬向气候带发生了变化。但是,这一时期北方广泛分布的保德红土和三趾马 动物群在整个欧亚大陆呈东西向带状分布,表明纬向地带性系统虽有变化,但仍基本保持着。根据 上新 世红土色调的差异和石膏等易溶盐类的有无与多少,可以看出在我国北方的东西两部分(即华北和 西北),气候条件已有分异;东部热而稍湿,向西逐渐过渡为干热,在温度和湿度上都有些差别。但这并不是具有特定含义的现代东亚季风已经形成的证据,而是距离海洋远近所引起的差异,因为此 时 整个东亚的纬向环流型式并未发生根本的 改变。根据近年来对青藏 高原的研究,上 新世时高原面 的平均高度大约1,
7、0 00米。西藏境内三 趾马 动物群的发现,夷平面上的上新世古岩溶 和 灰岩上发育的红色土型古风化壳16,此 期沉 积物中长石等不稳定矿物的缺乏和以高岭石、水云母为主 的粘土矿物组合”;高山栋化石和抱粉组合特征等等7,均表明唐古拉山以南为半湿润 的热带气候,与非洲现在的半湿润热带萨瓦纳( Sa v a nna )景观相似“)。山间盆地当时的气候条件由此 类 推,年平均气温大约在2 4一2 8,年降雨量 为1,0 00一1,5 00毫米,分别高出现在2 7一3 1,70 0一1,20 0 毫米。在华 中和华南一带 同老第三纪干热情况相反,气候变得很湿润,生长着喜暖湿的热带和南亚热带植被。在广西和
8、广东等地,形成了最高一 级灰岩溶洞。长江流域和华南的湿热气候与青藏高原的 湿热气候带连接起来,构成了我国南湿北干 的气候格局(这种格局可能在中新世就已出现)。由欧亚大陆与太平洋、印度洋的热力差 异引起的古季风气候荣,造成了上述格局(图2)。在北方,温暖千旱,草原植被得到空前发展,有草原型的三趾马 动物群生活于.辽阔和缓的地面 上。上新世红色风化壳在我国广 泛发育,青藏地区也不例外。这表明我国当时 西高东低的地势对照性尚不甚明显,为又一次地貌夷平时 期。各地地层古生物资料特别是抱粉资料所反映的植被演替历史,表明我国上 新世期间的气候有向干冷方向发展的 明显趋势,与全球气候变化是一致的。二、第四纪
9、初期是现代东亚 季风形成的时期青藏高原在气象上对东亚以至全球的影响,经过 中外学者不断的努力吕一c,现已获得一些重大成 果。由于高原的阻挡,低空西风被分隔为北支反气旋性急流和南支气旋性急流,在研究高原对大 气的加热作用在天气和气候上 的影响 时,D.G.Hahn和真锅淑郎等人运 用数值模拟方法 “”“,比较了有无青藏高原情况下的大气环流,有青藏高原存在就有越过赤道的西南季风,查 明了高原对维持和加强 西伯利亚高压的重要作用,它是形成现代东亚季风的决定性因素。但青藏高原是经过一系列发展阶段才达到今日巨大高程的。当高原上升到甚么高度时上述气象效应才能发生?现代东亚季风究竟始于何1)中国科学院北京地
10、理所胞粉室等:1 97 7,西藏轰轰雄拉达 涕古湖盆湖相 沉积的花扮分析和地层时代.青藏 高原隆升会议文件.、_2)徐叔鹰、张林源:l 牙77,应用地貌分析法讨论唐舌拉山地区隆升的时代和幅度,同上。,这种季风与后来由青藏 高原上升所引起的热力作用而形 成 的现代东亚季风,两者成因不同,件质 上 和程度上都有很大的差异。为了区别,暂石为“台季风”。狠1 46一 兰.州大学. 学、报一L学198 1年9月时?形成后 又是如何发展的?这 些问题 显然 需要 从分 析青藏高原及其粼区的地 层、古气候资料入手,才能得到正确的答案。通过对我国新生界各个时期地 层及古气候标志的分析,现代东亚季风开始形成于第
11、四纪初期。当时,高原土升到2,。米左右!,我国三个大的地貌阶梯基本 形成。此时,高原对大气层的加热作用 和动力作用变得 强烈起来,高原南北两侧西风急流也变得明显和 强大,成 了在大尺度范围内影响我国冰期、间冰期气候的重要因素。在夏季对流 男上部的青藏高压和中、下部的热低压 。,持续而稳定地建立起来,并激发了西南季 巧. 在冬季,.高原对 西伯利亚高压起着加强 的作用。至 此流的 基本形势得以建立。,青藏高原和整个东亚大气环我国第四纪冰期和间冰期主要环流型 式和现在的冬、夏季”基本相同,只 是程度更强罢了(图3)。冰期时,西伯利亚高压 和北太平洋低压 强大,南支西风急流盛行,经向环流加强,气候大
12、陆度大大提高,全 国低温干早,间冰期时相反,西伯利亚高压北厂-一二 几又井之-一_/、_一一一丁二丁二万了一一一一一一/- 一一尸尸一/一小入- 一一一一 卜、_ _一/ /一一一一厂、/澎/飞/尸 术-封打/图3我国和都区冰期、间冰 期大气环流的基本形势撤,青藏高压建立,、北支西风急流加强,印度低气压中心向我国扩张,夏季风特别是西南季风的影响频繁,全国绝大部分地区高温多雨。上述推论所依据的地质事实如下:1.早更新 世初期,在 我国出现冰期之前,在温暖气候条件下,石林型岩溶发育在高:原的东坡和南坡西南季风的迎风坡上。. 在有利的地形(斜 坡)和 夏雨型气候(高温与降雨相结合的条件下,溶蚀作用塑
13、造了高原上发育程度最高的岩溶类型。许多断陷盆 :地发育子大量 的淡水湖。无论北方抑或南方,此 期植被所反 映:的气候较后期暖湿得多。上新世北于南湿的格局被破坏。表一明 这个时 期西南季风开始出现并相当强 盛。一2.在早更 新世冰期来临时,:西部山地首先出现冰 川“全球性的降温过程和青藏高原继续上升所引起的冬季气象效应,导致高纬自然地带和 西伯利亚冷高压的南移和加强。我国西北的现代沙漠可能于此 时开始出现。冬季相应变长,强大的冬季风把北方沙 漠区、涂土区和由山地逢流带到山前和 山间平原的大量 粉砂物质,搬运到秦岭以北,形成午城黄土不 f在干冷气候影响下,古北区系的“三趾马一真马”动物群取代了古地
14、f)沈志宝、蒋扭强飞兰州高原大气所.青截高原及共附碑鸡 区的流场特征,_青裁高原气象论丈集(1 9 T 5一生9了6.第三期青藏高原上升对我国第四纪环境演变的影响14个中海区系温暖的 三 趾马动物群“。在北方,下更新统三门组此期堆积物中,.柳:跑、严、枣等化石以及云杉、冷杉泡粉的 百分比很大 “”6;在南方,元谋组上段和昔格达组下段的泡粉组合 7”8;都表明 了气候较干冷。在长江中、下游地区 的亚热带常绿 阔叶林中,耐干冷的落叶阔叶树和针叶树成分也有所增加“。3.由于高度的不断 增加,高原对大气层 的热力作用不断加强,这在历次冰期中,对西泊利亚高玉起着日益加强 的作用。我国干冷气侯一次比一次强
15、 烈,使得沉 积岩相在空间分布上发生相应的变化。从早更新世开始,浅色沉积首先在我国西北地区(六盘山以西)取代了上新一世红色沉积,然后是在华北,最后是在华中。湿热气候下发育的红土 的北界,总的说来,则是节节南移(图4)。从以上事实和 分析中可以得出初步结论:现代东亚季风的形成主要不是取决于早巳存在沟海陆分布格局,而是高原上 升的结果;正是由于高原的上升在第四纪 初达到2,00 0米左台的高度,才完成了从行星风系经过古季风阶段向现代季 风环流系统的过渡。早已存在的海陆热力差异只是对新第三纪的古季 风环流有决定性意义,而对此 时形成的现代东亚 季风环流则汉起着正反 馈作用。如果仅就现 伏来考察这一问
16、题,就会得 出与此 相反的结论:“由于亚、欧、非大陆 的作用,形成和加 强了东亚季 风;而西藏高原的作用,使得冬、夏季风更加稳定。”“。这一结论与我国新生代古气候演变的历史过程是相悖的。再则,欧亚大陆与非洲的基 本轮廓早在老第三纪晚期已经形成,而现代东亚季风乃是第四纪 的产物。三、高原上升 与我国第四纪环境演 变的特点第四纪期间高原经过数次阶段性加速上升,迅速崛起而成今日的世界屋脊。在这一过程中,我国三级地貌阶梯和现代季风气候得以形成和发展,使我国 第四纪古地理演变具有一系列与世界其 它地 区不同的特殊性。(一)高原对南北气流的屏障作用建立后,造成两个明显后果:使我国西北地区在第四纪时 期,特别是中更新世末期以来,总的 说来,气候向着干旱方向发展,可能从 早 更新 世晚期(相当于午城黄土堆积 时 期)出现沙漠,在以后 的历 次冰期中逐步扩
