试论第四纪冰期与环境的关系1……曾力

曾力

【摘 要】：

第四纪是地质发展史中最新的一章，自然界在此时发生了一系列重大事件，其中最引人注目的是第四纪冰期的出现。第四纪冰期的出现，明显地改变了地球的自然面貌，无论大陆和海洋，都发生了一系列巨大的变化，即冰川还对陆地表面进行塑造，引起全球海平面的升降以及海陆轮廓的变化。同时，对生物界影响最大的，表现为喜冷生物群的发展的分布区的扩大。第四纪冰期与间冰期的交替，直接影响地球的气候变冷与冷暖波动。

【关键词】：第四纪冰期、生物界、海面升降、气候

一、冰期与间冰期的特征

冰期（ice age）具有强烈冰川作用的地史时期。又称冰川期。冰期有广义和狭义之分，广义的冰期又称大冰期，狭义的冰期是指比大冰期低一层次的冰期。大冰期是指地球上气候寒冷，极地冰盖增厚、广布，中、低纬度地区有时也有强烈冰川作用的地质时期。大冰期中气候较寒冷的时期称冰期，较温暖的时期称间冰期。大冰期、冰期和间冰期都是依据气候划分的地质时间单位。大冰期的持续时间相当地质年代单位的世或大于世，两个大冰期之间的时间间隔可以是几个纪，有人根据统计资料认为，大冰期的出现有 1.5 亿年的周期。冰期、间冰期的持续时间相当于地质年代单位的期。 在地质史的几十亿年中 ，全球至少出现过 3 次大冰期，公认的有前寒武纪晚期大冰期、石炭纪-二叠纪大冰期和第四纪大冰期。冰川活动过的地区，所遗留下来的冰碛物是冰川研究的主要对象。第四纪冰期冰碛层保存最完整，分布最广，研究也最详尽。在第四纪内，依冰川覆盖面积的变化，可划分为几个冰期和间冰期，冰盖地区约分别占陆地表面积的30％和10％。但各大陆冰期的冰川发育程度有很大差别，如欧洲大陆冰盖曾达北纬48°，而亚洲只达到北纬60°。

二、第四纪大冰期总体印象

2.1第四纪大冰期冰川分布

根据地质记录，大约在晚第三纪即距今1400～1100万年前冰期即已开始，但到第四纪才出现冰期和间冰期交替的现象。在冰期最寒冷时期，北半球高纬地区形成大陆冰盖，格陵兰冰盖把格陵兰和冰岛全都覆盖了；劳伦大冰盖覆盖了整个加拿大，并向南延伸到纽约和辛辛那提一带；斯堪的那维亚冰盖达到北纬48°，几乎把欧洲的一半都掩埋住，冰盖最大厚度约达3000m；西伯利亚冰盖占据了西伯利亚北部，大约达到北纬60°；许多高山地区，如阿尔卑斯山、高加索山、喜马拉雅山等都出现了较大规模的山地冰川。在南半球，南美南端、澳大利亚东南部、新西兰等地也都发现第四纪冰川的遗迹。这些冰川曾经发生过多次进退，并且每次活动都遗留下具有特色的冰川堆积物。第四纪冰川活动历史就是根据冰碛物的研究结果而恢复的。

2.2第四纪冰期划分与对比

欧洲阿尔卑斯山区是研究第四纪冰川的典型地区。1909年，德国A.彭克和E.布吕克纳根据阿尔卑斯山冰川沉积物研究结果，划分为恭兹、民德、里斯、玉木4个冰期和3个间冰期（表1）。其后，世界各地根据当地冰川沉积物研究的结果都划分出相应的冰期，并与阿尔卑斯山冰期对比（表1）。第二次世界大战后，经过对欧洲阿尔卑斯山冰川沉积的研究，认为典型的4次冰期是距今70─80万年以来发生的冰期，在这4次冰期之前又划分出多瑙和比伯两次冰期。 在二十世纪30年代，李四光根据对庐山冰川遗迹的研究，把中国第四纪冰川划分为鄱阳、大姑、庐山3个冰期。近年对中国西部新疆、祁连山、西藏、云南等地高山冰川进行了深入研究，在3000m以上的高山地带发现距今约1万年的冰川遗迹，如遗留在高山顶上的冰川湖，称这次冰期为大理冰期。第四纪冰川是客观存在，气候曾经出现多次寒暖交替也是事实。但对中国东部是否普遍存在过第四纪山地冰川，当前还存在着争论。

　

表1 北半球第四纪冰期对比

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地质时代 中国东部 喜马拉雅山地区 阿尔卑斯 北欧 美国 ______________________________________________________________________________________________ 全新世Q4 冰后期 冰后期 冰后期 冰后期 冰后期 ______________________________________________________________________________________________ 晚更新世Q3 大理冰期 珠穆朗玛冰期 玉木冰期 威契色尔冰期 威斯康辛冰期 庐山-大理间冰期 里斯-玉木间冰期 埃姆间冰期 桑加蒙间冰期 庐山冰期 里斯冰期 萨勒冰期 伊利瑙冰期 ______________________________________________________________________________________________ 中更新世Q2 大姑-庐山间冰期 加布拉间冰期 民德-里斯间冰期 霍尔斯廷间冰期 雅茅斯间冰期 大姑冰期 聂聂雄拉冰期 民德冰期 埃尔斯廷间冰期 堪萨期冰期 ______________________________________________________________________________________________ 早更新世Q1 翻阳-大姑间冰期 帕里间冰期 贡兹-民德间冰期 玛诺间冰期 阿夫东间冰期 翻阳冰期 希夏邦马冰期 贡兹冰期 埃尔伯冰期 内布拉斯加冰期 多瑙-贡兹间冰期 多瑙冰期 比伯冰期 ______________________________________________________________________________________________

三、第四纪古气候概述

3.1 第四纪古气候

第四纪气候以全球变冷为最突出特征，表现为冰川作用的盛衰和气候的移动，即冰期和间冰期的更替。地四纪冰期鼎盛时，全球大陆有20%～30%的面积为冰川覆盖，据R.F.弗林特估计，总面积达44.38×10 平方公里，而现在仅有10%的面积被冰川覆盖。第四纪古气候变迁的主要因素是温度的降低，但气温的下降值与维度和海拔高度有关。冰期时，高纬地区温度降低最大，中纬度地带的气温比现在平均低8 ～12 ℃，低纬地区降低最小。在相同纬度地区，大陆气候区，气温下降值大，海洋气候区，下降值小。第四纪全球温度并非直线下降，而是波动式的周期性变化，因此，表现为冰期与间冰期的周期性交替。

冰期时各大陆的气候条件及冰川规模并不相同。位于海洋性气候区的欧洲和北美，温度低，湿度大，有利于冰川的形成和发展；在大陆气候控制下的亚洲大陆北部，气温虽然非常低，但湿度小，属与干寒气候，不利与冰川的形成和发展。中纬度大陆内部，冰期时因反气旋强盛，湿度小，降水稀少，风力作用占优势，因而形成的是大面积的沙漠和黄土，即现代中纬的沙漠黄土带，冰川不发育。

冰期发展的各个阶段，气候条件也有所不同。初期温度开始下降，相对湿度增高，出现湿冷气候，冰川急速发育。当冰川发展到最盛时期，地面被冰雪覆盖，反射加强，蒸发减弱，温度继续下降，湿度相应下降，降水量也随减少，于是出现典型的干冷冰期气候。冰期末期，温度逐渐升高，冰川开始消融，相对湿度仍然很低，出现干凉或干温气候。冰期时气候带向低纬方向移动，在山岳区向山麓依动。

3.2 中国东部的第四纪古气候

我国东部的气候虽然长期处在东亚季风控制下,但在第四记期间由于受全球性冰期与间冰期的影响,冬夏季风的极峰位置发生周期性南北移动,多次出现冷暖干湿交替现象.冰期,亚洲内陆冷高压势力增强,冬季风加剧,极锋南界移至西南太平洋和南海一带.此时我国东部正处于冷高压的前锋地带,温度低,湿度小,缺少足够的水分,难以形成冰川,广大地区植被稀疏,地面裸露,在盛行的西北风作用下,有利于风尘的搬运和堆积,形成大面积的黄土.有些地方冰缘现象发育,如河北阳原虎头梁顶黄土期的融冻褶皱,九属于晚耕新世晚期的冰缘现象.东北地区湿度略高,冰缘冻土十分发育,猛犸象,披毛犀喜冷动物群广泛分布.

间冰期,亚洲内陆变为低压中心,西伯利亚的冷高压势力减弱,极峰位置北移,一年之中夏季风占优势,太平洋暖湿气流长屈直入到大陆内部,控制了东亚大陆的气候变化.气候温暖湿润,有利于河湖发育,植物繁茂,繁殖了喜暖的犀牛,象等动物群.这个时期南北之间的气候差异减弱.

综上所述,我国东部在特定的季风环境中,第四纪期间的气候是严寒与干燥同时出现,潮湿与温暖同时存在,但在冰期和间冰期的最盛期更增强了他们的大陆性和海洋性,使气候环境或更加严酷或更为适宜。

3.3中国西部的第四纪古气候

我国西部深居亚洲大陆内部,大陆性干旱气候占统治地位,又因地势起伏剧烈,气候垂直分带明显.第四纪以来高山地区被山岳冰川覆盖,至今高山上仍有山地冰川.青藏高原高寒地区发育了永久冻土层.喜马拉雅山南坡,降水丰富,海洋性冰川发育,冰川到达山麓地带.各大盆地发展成干燥沙漠气候,形成盐湖和沙漠.

西部高山冰川作用的特征有以下几点:

(1)古冰川分布只限于山岳地区,并被大型的沙漠盆地所隔开；

(2)由于冰川所在纬度及隆起高度不同,接受的降水量不同,冰川发育规模也有差异；

(3)古冰川类型与现今的高山冰川大体相同,主要是冰斗冰川,山谷冰川和覆盖冰川,但古冰川规模远比现在大；

(4)高山冰川在第四纪期间从未全部消融,只有规模大小之。

西部冰期与间冰期划分及其气候特征

（1）希夏邦马冰期：发生在早更新世，其雪线的现代高程位于6200～7000米。

(2)帕里间冰期：在海拔4000米高度分布有湖相沉积，代表凉爽到温暖湿润气候。

(3)聂聂雄拉冰期：发生在中更新世，冰川规模最大。

(4)加布拉间冰期：发生在中更新世晚期，主要有湖相沉积，据孢粉分析，植被变化为针叶混交林—松栎林—松，木兰混交林。推测当时年平均温为5～7℃，降水量1000～1500毫米。湖盆周围有残留的红土风化壳。属于温暖湿润气候。

(5)珠穆朗玛冰期：发生在晚更新世，冰川遗迹保存完整，又两次大规模发展阶段。

(6)冰后期：早期教温和，晚期教冷，并有小冰期发生。现年的年平均气温为0℃。

（待 续）

　　　　　　　　文章作者：唐皓、高振宇

作者单位：西安科技大学地质与环境工程系

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