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            最先瞄準天然剖面

            馬麗華 發布時間:2019-10-25 10:59:00來源: 《青藏光芒》

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              “八五”攀登計劃青藏項目實施中,地學領域各團隊均由青藏隊老將掛帥出征。其中天然剖面研究在黃河上游區、喜馬拉雅中段和中昆侖北坡開辟戰場,分別由蘭州大學李吉均、南京大學王富葆、北京大學崔之久三位教授率隊進行。

              伴隨高原隆起,盆地沉降發育。相較周邊高地,實為負地貌類型,皆因總體被抬升,才跟著水漲船高。充填于盆地的,是來自水系范圍內造山帶巖石經由風化、剝蝕、搬運并沉積的產物。沉積物質不僅能夠反映盆地充填過程中的動力學性質,以及周邊造山帶巖石圈基本特征,更重要的是,能夠提取到氣候和環境變化信息。當河流鍥而不舍地切穿盆地,過往地層顯露,即是天然剖面。由于具有觀察方便、采樣較易,既可進行大范圍橫向對比,并且上可與地貌、下可與構造相結合進行綜合研究——就因這諸多優勢,歷來被視為研究地質地貌和恢復古環境的重要方法。前提是需要仔細查找未經構造變動和未經風化侵蝕的、時間跨度長且連續性好的出露點,作為采樣點。點位之選是否準確到位,是成功與否關鍵所在,在這方面,經驗顯得格外重要。恰好在喜馬拉雅南緣有一個現成樣板——西瓦利克群,可以向之看齊,邊學邊做。

              世界高極喜馬拉雅,并非孤單單一線一脈,實為一大山族,少說也有四條可辨識的山帶組合而成,跨了中國和南亞多國疆界,自北往南依次看去,分別稱作柴斯克山—拉達克山,大喜馬拉雅山,小喜馬拉雅山,西瓦利克山。最南緣的西瓦利克并非一般構造運動中崛起的山,巨大體量的山麓相堆積物,是從喜馬拉雅剝蝕而來的,再源源不斷地隨流水輸送到孟加拉灣,像極了一個貨場轉運站。研究和解釋西瓦利克成因的西方科學家,每每嘆服大自然驚天之力,說恒河與布拉馬普特拉河每年從這里輸出的物質約有10億噸之多,數千萬年里已足足搬運了三座喜馬拉雅山??!已足足充填了孟加拉灣大洋扇上萬米厚度??!并且居然可以形成小規?!懊摵3申憽爆F象,使得孟加拉國領土無中生有——說印巴次大陸是最后加盟亞洲的成員沒錯,但兩塊大陸相會時,現今孟加拉國所在地并不存在,全靠來自喜山的物質一點點充填起來,以至于當今該國科學家不無驚奇地發現,當全球變暖、海平面上升引發眾多沿海國家焦慮時,自己的國家卻相反:自1973年以來的衛星圖像表明,已有上千平方公里的新土地浮出海平面,據稱現在該國面積仍以每年20平方公里的速度自然擴張。

              西瓦利克山橫亙南亞數千公里,西端起自巴基斯坦白沙瓦,向東延至緬甸撣邦高原,中經印度、尼泊爾,6000米巨厚沉積物質來自喜馬拉雅,從中發掘出大量古生物化石,包括古猿化石,百萬年前的舊石器遺存之類,在全世界名聲響亮,不時被古生物學家和考古學家提及。山名“西瓦利克”也大有來頭,源出古老梵語:“濕婆的發辮”——這位尊神的雕塑畫像,每見眾多小辮兒呈小蛇形狀,是說印度教大神濕婆居于北部雪山岡底斯,而發辮披散于此,形象化對應西瓦利克山麓的縱向紋路。被稱為“西瓦利克群”的研究也像堆積層,疊摞著西方科學家上百年幾代人的成果和經驗,起先依靠古生物化石標志物建立地層序列,但就如同經典冰期理論那樣,只有先后順序而無確切年代。后來有了古地磁定年,確認沉積年代始自1830萬年前;有了全球變化命題和相應新手段,對于西瓦利克群的研究重整了旗鼓,更新升級,遂成國際經典剖面。

              “八五”攀登計劃開局,結合課題需要,李吉均率隊走出國門,沿喜馬拉雅和喀喇昆侖境外地區考察:1994年與巴基斯坦合作,從伊斯蘭堡出發,橫穿波特瓦爾高原,一路走過西瓦利克群分布的典型地區,走過與黃河同時發育的杰盧姆河谷,發現印度河流域的古冰川曾延伸到海拔1000米谷地遺跡。次年應國際山地綜合發展中心邀請,李先生再度率隊考察尼泊爾境內西瓦利克群。青藏隊的地理地貌學家老隊員,差不多都去過,親手采了樣品帶回來分析,學習與借鑒一步到位。

              崔之久教授選定的天然剖面地段,位居青藏腹地向柴達木盆地過渡的中昆侖—昆侖山埡口,青藏公路打從這里南北通過。與昆侖這一帶結緣在20世紀70年代中期,為研究解決青藏鐵路建設中的凍土問題,崔教授曾在此一住三年。那段時間里,他開創了一門新學問:冰緣地貌研究。所謂冰緣地貌,系凍土在地表呈現的特征。地下有沒有凍土,別人或需要打個鉆看看,崔先生不用,憑肉眼就見分曉。國外同行對這個新認定的微地貌好奇,先后有加拿大卡爾加里大學、日本北海道大學與北大合作,崔教授就陪同他們,多番來此考察冰緣地貌??傊欣鲆粠П淮拗米叱奢p車熟路,看得爛熟于心。這一回做天然剖面,碩、博、博士后一眾弟子跟從,索性把帳篷扎在了20年前舊址上。惜乎今非昔比,當年登頂西昆侖主峰慕士塔格7600米高度,已成今生絕響,此次重返昆侖,發現自己只在海拔5000米還算可以,再往上,氣與力均感難支啦!

              把幾處沉積相地層按年代序列銜接起來,中昆侖地區500萬年以來的演化層序所指向的,恰是360萬年前至今,本次強烈隆升前后的重要時期。天然剖面的連續記錄顯示了隆升過程的間歇特點,構造事件與氣候事件同步,漸變與突變交替,隆升與夷平相間。出露在青藏公路原62道班附近埡口盆地一套厚近700米的完整剖面,由下而上展示了直到70萬年前,此地由低而高、環境由暖而涼的漸變過程,其間不時有紅色古土壤層和孢粉組合出現。崔先生據此認為,這一現象既可說明此時沉積中斷,沉積層由抬升轉而為剝蝕層,又說明此時暖濕、海拔不過1500米的“半高原”環境氣候特征,同時說明距今110萬年到70萬年之間,是一個間歇式緩慢抬升漸變過程,而主幕驟現在距今70萬年到65萬年之間。這在地質史上只是瞬間之事,其高度和環境已然迅速接近現代水平。本次構造事件也使整個青藏高原完成了更新世絕大部分的上升量,大部山地首次進入冰凍圈。鑒于該事件之突然,之重要,崔之久有心將其命名為“昆(侖山)埡(口)運動”,征詢意見時,李吉均教授考慮到此次運動與先前命名的描述黃河發育的“黃河運動”基本同步,應為同一運動在不同地區之反映,建議統稱為“昆侖—黃河運動”——“昆黃運動”由此得名。

              中昆侖一帶荒無人煙,寸草不生,居然發現了幾處新舊石器點,崔教授指導地層發掘,3000多年前此地竟為稀樹草原,竟有人類用火痕跡,可算是意外收獲。另一大收獲,是換一個角度,比較系統地開創了青藏高原夷平面研究的先河。

              如果說天然剖面指向垂直觀察,帶有地域性,那么水平視野應當體現宏觀大效果——指示高原地表大面積隆升的,還要看層狀地貌,包括夷平面、剝蝕面、河流階地。夷平與隆升相對,夷平面發育形成在地質相對穩定階段,于強烈隆升時段大規模解體。相關理論和模擬結果推斷,若使高地降低幾百米,需費時幾百萬乃至上千萬年,前提是在隆升動力弱化,侵蝕率高于抬升率的時期。對于青藏高原夷平面的研究實踐說明,作為地貌長期發育的終極,夷平面形成時海拔低、起伏小、地面物質移動緩慢,形成各種類型的風化殼,為確定隆升時間和幅度提供了相對可靠的根據。正如崔之久教授所言,夷平面是青藏隆升的出發點和起跑線,它們的上升才真正指示了高原地表的大面積抬升。

              夷平面研究引入國內較晚,20世紀五六十年代方才開始,主要限于理論探討;待到70年代青藏隊大規??疾熘杏枰躁P注,兩級夷平面正是在那時發現的。攀登計劃中列入議程,一度掀起一個小小熱潮。作為高原隆升過程研究子課題中的一個方面,意在利用夷平面來評估高原歷次隆升以前的原始高度,因此,對它的識別、原始高度和形成年代是這項研究的核心和重點。

              說到識別,夷平面好“看”又不太好“看”。容易看是指作為巨大存在,實地可察、肉眼可辨,還可借助衛星圖像、航測地形地貌圖宏觀綜覽。不容易看到的也有,形成于2000萬年前的最高一級老夷平面,主要集中在高原北部山群頂端,即平頂山的“山頂面”,其上面積較小,且無不覆蓋冰雪,均為現代冰川載體和古冰帽發育中心——后文將要提到的冰芯鉆取點,如祁連山敦德冰芯、西昆侖古里雅冰芯,皆是以平頂山為載體的冰帽。最老“山頂面”之下,是大約形成于700萬~360萬年前的主夷平面,分布比較廣泛,通常所說高原面即是。崔之久、潘保田等合作研究發表的論文《夷平面、古巖溶與青藏高原隆升》(載《中國科學》D輯第26卷第4期,1996年8月),首次描述了高原中部縱切南北的夷平面分布格局。

              與中昆侖天然剖面同時進行,王富葆教授在珠峰地區的吉隆、定日連續三年出野外。自打1958年他挑著兩箱銀圓到定日,找宗本(縣長)為登山科考隊聯系修路開始,30多年間來來往往十幾次,珠峰及周邊儼然王氏“根據地”。正像崔之久之于昆侖那樣,王富葆也把珠峰一帶走成輕車熟路,看得爛熟于心,自稱“閉著眼睛也能說出身在何處”。年過六旬的人,帶著幾位博士生,翻山越嶺找剖面采樣品。年輕人眼見敬愛的老師多么享受野外生活,見他只要遇見野蔥野韭菜,總是拔起來就吃;見他上山時走得不算快呀,但晃晃悠悠就超前了,無不欽佩他“持續發展能力強”。某天在吉隆的一條山溝里,見他正彎著腰采樣呢,上方忽有巨石滾落,多虧閃避及時,房子大的石塊邊緣剛剛觸及鞋尖,于是又得到“機警靈活”的贊辭。年輕人還恭維他有“特異功能”,摸黑走山路安然無恙:吉普車在加措拉地方陷進河里弄不出來,兩位學生步行回縣城求援,夜幕降臨還不見回來。經過一天的水位觀察,王教授認為水勢穩定,小車不至于被沖走,心想我也回去吧?;纳揭暗馗緹o路,走了差不多一夜,居然摸回來了!這就是學生們恭維他的原因。那晚的夜路上,為提防與狼遭遇,起初口袋里塞滿石頭。走累了,一塊一塊丟掉,最后連手握的兩塊也精簡了。及至縣城招待所門前,看看天色尚早,不便打攪別人,索性席地而坐,抱了一只大黑狗取暖靜待日出。

              這一次在吉隆—沃馬盆地,1975年發掘三趾馬化石之地,采集到與臨夏、與中昆侖有所不同的另一類典型剖面。該盆地湖相沉積始于700多萬年前,訖于160萬年前。最早的底部段含有腕足類、介形蟲等化石,三趾馬生活時代為距今700萬年前后,孢粉顯示其時氣候暖而偏干。古地磁顯示,四五百萬年前為吉爾伯特負極性世;再往前200萬年,則為另一正負極性的過渡階段。沃馬盆地沉積基本結束在距今320萬年前,喜馬拉雅快速強烈隆升的同時,喜山北麓一系列斷陷湖盆迅速萎縮。大約170萬年前,湖相沉積之上發育了一套河流相沉積——吉隆河6級階地,說明地勢上升,河流切割。

              對于吉隆—沃馬盆地的研究,這是個開端。后來又有多個研究團隊介入,進行多學科交叉的精細化研究,從而進一步復原了此地環境演化的三個旋回細節,尤其是結合古生物化石證據,說明700萬年前三趾馬動物群生活年代,此地與華北平原的地理和氣候環境相當,兩地海拔高差不算太大;之后三趾馬在此地消失,說明海拔漸高于華北,西高東低的中國大地貌很可能就此形成,東西部氣候環境格局也從此分異。

              該說到蘭州大學那一支了。這一次臨夏盆地天然剖面的研究,為李吉均教授培養出5名博士生,現在已成各自領域領軍人物的方小敏、潘保田就在其中。正因有了這一群,蘭州大學地理專業成為當代中國高校最為興旺的一景。李吉均本是四川人,南京大學地理系本科畢業,來到蘭州大學繼續學業,之后留校任教于蘭大。大西北的風沙早已把他塑造為西北大漢,命運也早已系于再造一個大西北的藍圖之中。作為青藏研究事業的一支勁旅,李吉均及其弟子是性格鮮明的一群?!扒盟浪?!”——每當面對一個研究對象,既心愛它,又需要像面對堡壘那樣攻克它,李教授就會斬釘截鐵這樣說。學生們則立即響應:“敲死它!”形同誓師。一群追求卓越的人集合到一起,創建經典是必然的,臨夏盆地即是一例。

              位于青藏高原東北邊緣的臨夏盆地,由起始于3000萬年前、結束于360萬年前的東鄉毛溝剖面,1500萬—180萬年前的王家山剖面,以及相鄰的東山頂剖面360萬—170萬年前的早更新世湖相地層,疊相續接,加上160萬年以來的黃土沉積記錄,由此,中國擁有了青藏高原東北部3000萬年來連續而完整的一部演化史記錄。

              說起臨夏剖面的發現和采樣過程,既下了蠻勁兒,也充滿戲劇性。先是做了案頭工作,多年前甘肅省區域調查大隊在那里做過勘探,有地質資料可憑借。1993年初春,李教授帶領一個小組:幾位學生,還有他的夫人、也是同事的朱俊杰老師,一車人前往王家山踏勘。歸途中,李教授說,走老路沒意思,改道吧。于是走了東鄉。在毛溝的山道上停下車,大家下來“方便”——正像常言所道“踏破鐵鞋”后的不期而遇,就在下車這一刻,是什么迎面而來:山塬深谷,懸崖峭壁,層疊紋理畢現,自然天成的剖面,上下足有四五百米!隨著老師的指點,大家都看到了——就它了,“敲死它!”老師說;“敲死它!”學生跟著說。

              這一敲真就下了蠻勁兒,從山頂到山底開挖一條1米深的探槽。古地磁采樣通常間隔3~4米即可,李教授從嚴要求:間距縮小到1米以內,化學樣品則僅隔10厘米。這一敲就是整整一年。本來用不了那么久,只因采自東山頂的樣品,進了實驗室才發現磁極全部為正,相當于同一地層像一襲斗篷那樣披將下來。冰天雪地的11月份,方小敏帶隊再上東山頂,挖了兩個30米的深井,方才遂愿而歸。

              這一年“敲”出的如果不是世界上最棒的,至少為亞洲陸地剖面之最:它比著名的西瓦利克群早出1000多萬年;它提供了中國最完整的新生代模式地層序列;提供了陸地環境氣候變化最長、最連續、千年至萬年尺度高分辨率氣候變化曲線;提供了北方植物最連續的長期演化史,獲得以絕對年齡控制的3000萬年以來的孢粉譜;提供了青藏高原東北部3000萬年以來的構造活動信息,360萬年以來的“青藏運動”由此命名。

              青藏運動,連同此前的喜馬拉雅運動、岡底斯運動,青藏高原三次隆升、兩次夷平過程的框架模型,皆在本期項目實施中由一個群體完成,并公之于世。

              “八五”攀登計劃中的環境變化課題成果豐碩,天然剖面研究旗開得勝,首席科學家孫鴻烈院士深表滿意。不僅國內學術界給予高度評價,在國際學術界也有相當影響。1998年7月間,國際第四紀聯合會古土壤委員會學術會議在蘭州召開,中國之外有來自18個國家的38位外國專家出席。被譽為“全球變化里程碑人物”的美國科學家奧普達克,特為臨夏群而來,被臨夏群吸引而來,由衷感嘆說,這是他一生中所看到的最漂亮的陸地上的磁性剖面。在他之前,還有一位著名科學家,北太平洋深海鉆探負責人大衛·瑞也來過,撰文稱贊臨夏天然剖面揭示的高原隆升信息為“來自青藏北部的第一個聲音”。

              來自青藏北部的第一個聲音,不是最后的。臨夏盆地的故事,其實剛開頭。

            (責編: 郭爽)

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