第四纪冰川是否存在
来源:世界百科全书 作者: 发布时间:4-12
庐山, 飞峙在长江之滨, 九江市南, 平地拔起於鄱阳湖平原之上.山势巍峨, 秀丽壮观, 是驰名中外的避暑胜地.她不仅以悬崖、瀑布、云峰、密林引诱着古今中外文人雅士, 为之诉诸笔墨, 留下脍炙人口的名诗佳句; 招揽游人不远千里, 前來领略诗人笔下的银河落九天之趣, 寻觅醉人的春天.而且以她奇特的地表形态、特殊的堆积物吸引着地质、地理学家.自从本世纪30 年代初期, 我国卓越的地质学家李四光先生, 把庐山存在第四纪冰川的观点公诸於世之后, 学者們为研究庐山第四纪冰川遗迹的真伪, 足迹遍布山野.赞同者与反对皆不乏其人, 各說纷呈, 莫衷一是.以庐山为代表的中国东部第四纪冰川是否存在的問题, 成为我国地质、地理科学史上, 争论时间最长, 分歧意见最大的悬案之一.
在我国西部的高山和高原地区, 在人迹罕见的南极洲和格陵兰岛上, 终年白雪皑皑, 银装素裹.降雪在太阳照射下不断消融, 在年降雪量大於年消融量的地区, 积雪年年有余, 形成终年积雪区, 又称为冰川积累区.在年降雪量小於消融量的地区, 积雪当年消融, 又称为冰川的消融区.在年降雪量等於年消融量的地方, 必然是终年积雪区的下部边界, 冰川学上称为雪线.雪线以海拔高度表示, 我国天山雪线的高度在3600~4200 米, 喜马拉雅山雪线的高度在6000~6200 米.
在雪线以上的地区, 由於降雪长年积累, 雪层越堆越厚.疏松多孔的雪花在压力和阳光照射下, 六角形的冰晶变成较紧密的、乳白色圆形冰粒, 最后变成致密的、透明的、浅蓝色的冰体, 称为冰川冰.厚达百米左右的冰体, 在缓慢而持久的压力下具有可塑性, 并且在地面流动, 這种长期存在的、沿着斜坡缓慢流动的冰体, 就是冰川.终年积雪不流动者, 不能叫冰川, 河流冬季暂时结冰现象, 也不是冰川.
世界上现代冰川覆盖的面积約有1630 万平方公里, 占陆地总面积的11%.如果世界冰川全部融化, 世界海面將升高66 米.分布在兩极地区的大面积冰盖, 称为大陆冰川, 如南极洲、格陵兰的冰川; 分布在山岳地区、流动在山谷之中的冰川, 称为山岳冰川, 如阿尔卑斯山、喜马拉雅山的山岳冰川.冰川流动的速度很慢, 每天只有数厘米到数十厘米.
冰川存在於寒冷地区的雪线以上.据测定我国现代冰川的雪线年平均温度在—8℃~-1℃不等.但年平均温度在0℃以下的地方不一定都发育有冰川, 如我国的青藏高原、黑龙江省北部以及亚洲北部西伯利亚的广大地区, 因降雪量少而不能形成冰川.可见寒冷的气候是冰川形成的必备条件, 丰富的降雪是冰川形成的物质基础.只有在雪线以上, 年降雪量大於年消融量的地方才能形成冰川.
地球上的气候是有波动性的.在漫长的地质历史上, 尽管温暖时期是主要的, 但也曾经出现过几次寒冷的时期.在寒冷时期里, 全球冰川面积扩大, 称为冰期.在较温暖的时期里, 冰川面积缩小, 称为间冰期.目前已经确认在6~7 亿年前的震旦纪、2~3 亿年前的石炭二迭纪和距今2~3 百万年以來的第四纪, 都曾出现过大规模的冰川.我們现在是处在第四纪冰期向间冰期的过渡时期.地质历史上古老的冰川由於年代久远, 它們的遗迹遭受后期地质作用的破坏, 很难再了解它們活动的具体情况, 只能根据沉积岩层的特点, 确定当时曾经发生过冰川活动.第四纪大冰期, 由於年代较近, 尚可查清其活动情况.现已查明第四纪大冰期中, 有几个亚冰期和间冰期.第四纪最大冰期时, 冰川覆盖面积占陆地总面积的32%, 当时的北美和欧洲的广大地区均为冰川覆盖, 属於大陆冰川类型.
冰期气候來临, 必然引起动植物的迁移, 甚至引起一些种属的灭亡.巨厚的冰层, 在地面缓慢流动, 必然引起地面形态的巨大改造.在山岳冰川地区往往形成鱼鳍状的岭脊--刃脊、尖角状的山峰--"U"形谷等冰川刨蚀作用形成的地貌.冰川在运行过程中, 像巨大的推土机工作时的情景一样, 铲刮着地面的岩石, 在岩石上留下磨光面、擦痕; 被掘起、搬运的物质毫无分选地堆积在一起, 大小混杂、排列无序, 這是冰川作用的堆积--冰碛物的重要特征.這些冰碛物分布在冰床的底部、冰川的侧缘、冰舌的尾端, 形成底碛陵、侧碛堤、终碛垅等冰川堆积地貌.
冰川作用形成的地貌和堆积物, 与流水作用形成的地貌和堆积物具有明显的区别.這样冰川的刨蚀与堆积作用形成的地貌、冰川的特殊堆积物以及寒冷生物群的存在, 就成为古冰川地质作用的依据.地质、地理学家正是通过对它們的研究去恢复第四纪的地质历史.
欧洲和北美的第四纪冰川的遗迹, 早在 100 多年以前就有人提出并进行了研究.从上世纪末到本世纪初, 虽有一些外国地质、地理学家在我国进行地质调查, 足迹遍於南北, 但没有人明确提出过中国东部存在第四纪冰川問题.最早提出我国东部有第四纪冰川存在的是李四光先生.早在1922 年, 他在大同盆地和太行山东麓等处, 发现漂砾 (冰碛物中较大的冰碛石) , 有些漂砾上留下了经冰川磨擦形成的条痕, 并据此断定其为冰川作用的产物.但因冰川地貌大多已经毁灭, 因而太行山东麓冰川流行之說, 并未得到人們的公认.
1931 年李四光到庐山考察, 首先发现這里的第四纪冰川遗迹, 尤其对山上及山麓的冰碛物特别重視, 为证明其第四纪冰川活动的存在, 他於山上山下反复搜集证据.在山上, 他确认了大坳、鼓子寨、黄龙、五乳寺等冰斗, 王家坡、大校厂、七里冲等"U"形谷以及悬谷等冰蚀地貌; 在山上和山麓还发现广泛分布的冰川泥砾、冰川漂砾和纹泥等冰川堆积物, 以及它們堆积而成的终碛堤、侧碛堤、中碛堤等冰川堆积地貌; 在一些基岩或岩块上还发现条痕石、冰溜面、羊背石等冰溜遗痕.
李先生从冰川地貌、冰碛物及冰溜遗迹三方面的论证论证了庐山第四纪冰川的存在之后, 又根据冰碛物的特征和分布特点, 研究了第四纪冰川作用的历史, 把庐山第四纪大冰期划分为三个亚冰期.他认为庐山冰碛物中绛色坚硬泥砾, 代表了最老一次冰期的堆积物, 命名为鄱阳湖冰期; 赭色疏松泥砾, 代表了较新一次冰期的堆积物, 命名为大姑冰期; 分布在庐山800 米以上的、黄色极疏松的泥砾, 代表了最新的次冰期的堆积物, 命名为庐山冰期.其中大姑冰期规模最大, 冰流直达山麓地带, 庐山冰期是规模较小的山谷冰川, 冰流活动仅限於海拔800 米以上.
李先生將這些观点於1937 年写成专著--《冰期之庐山》.因为抗日战争爆发, 直到1947 年, 才得以国立中央研究院地质研究所专刊的形式正式发表.這部专著在国内影响很大, 为中外許多学者所承认, 在我国大专院校有关教科书中被广泛应用, 庐山成为我国研究第四纪冰川的标准地点, 作为第四纪冰期对比的依据.后來李先生在安徽的黄山、九华山及浙江天目山等地, 陆续发现第四纪冰川遗迹.如此, 中国东部存在第四纪冰川地质作用的观点, 为更多的人所接受.
地球上的气候, 在第三纪的晚期 (距今1000~1200 万年前) 已经明显变冷, 第四纪以來曾有过几次寒冷与温暖的交替, 這已被古冰川作用的遗迹、古生物以及第四纪冰川沉积物的研究所证实.欧洲和北美的第四纪冰川经过长时间的研究, 划分为四次冰期和三次间冰期, 并得到一致的公认.英国和前苏联划分的冰期次数更多.虽有人对冰期次数的划分有分歧意见, 但对上述地区的第四纪冰川遗迹从未发生过怀疑.早年在中国的外国人, 只有匈牙利人劳兹和德国人塔裴尔等少数人, 认为中国西部高原冰蚀地貌和冰碛物分布颇广, 其海拔高度较现今冰川所在之地为低, 但也未提及东部古冰川問题.德国人李希霍芬在我国从事地质工作前后近30 年, 也认为中国东部无第四纪冰川可言.
当李四光发现庐山第四纪冰川遗迹之后, 中外地质、地理学家产生了极大的兴趣.赞成者有, 反对者也有, 正如李先生所說: "然疑者疑之, 反对者仍如故也."当时在中国工作的、曾看过北欧很多冰川遗迹的瑞典人安特生, 认为這些冰川遗迹与北欧不像 (一样) , 而持怀疑态度.也有的人背地里对李先生說: "這在欧洲就是冰川遗迹, 在中国嘛......."言外之意這在中国就不是冰川.德国人费斯曼教授本來持怀疑态度, 后來兩次去黄山, 改变了原來的看法, 表示赞同.尽管如此, 但持不同看法者仍大有人在.巴博尔对庐山地貌和沉积物的成因, 解释为流水作用和坡积、洪积所产生的结果.巴博尔和德日进断定中国无第四纪冰期存在, 至少不过有数次干冷与湿热的循环而已.在我国, 丁骕教授对庐山第四纪冰川也持有异议.否定派主要的论点是: 中国所处纬度较低, 冰期來临之时, 温度虽下降, 但还不足以发育成冰川; 或认为第四纪之初, 中国的气候过於干燥, 没有足够的降雪量, 也不足以演变为冰流; 甚至还有人认为地球兩极位置有变化, 当时北美及北欧更接近於寒带, 所以发育有大陆冰川, 而中国更近於赤道, 气候未必寒冷, 不可能形成冰川.可见当时的反对者未从事实上提出反驳意见, 实际工作做得不多, 只限於从冰川形成的气候条件上去否定.正如李先生所說: "惜其议驳空疏, 多未中要肯."所以, 他力排众议, 仍完成《冰期之庐山》专著.《冰期之庐山》发表后, 中国第四纪地质历史的研究, 由此另开一幕.
几十年來, 尤其是解放以后, 地学工作者先后在我国东部的大兴安岭、太行山东麓、大别山、黄山、九华山、天目山及鄂西山地等也发现了許多冰川遗迹, 划分了冰期.并以庐山地区为标准, 进行不同地区的冰期对比.60 年代初, 前苏联科学院院士纳里夫金, 波兰的库萨尔斯基等人都著文支持李四光的见解.這样, 我国許多地质、地理工作者对庐山第四纪冰川的存在, 似乎已不再怀疑, 有的地方还直接用冰期和间冰期的概念, 來划分第四纪地层的相对新老.实际上对庐山冰川問题, 仍有人持不同的看法.
1963 年黄培华首先在《科学通报》上著文, 对庐山地区的冰川遗迹問题, 提出了不同的意见.继而地质力学研究所的曹照垣、吴锡浩等人先后又在《科学通报》上发文反驳.然后黄培华又从沉积物、地貌、冰川形成条件和古生物等方面, 动摇庐山存在第四纪冰川的观点.30 年代争论的問题, 过了30年之后, 纷争再起.但在当时的历史条件下, 论战只能在僵持中平息.
近几年來, 在第四纪地质或第四纪冰川的有关学术会议和刊物上, 对庐山冰川問题持不同意见的人, 纷纷著文发表自己的见解.中国科学院兰州冰川冻士研究所所长施雅风先生, 在1981 年《自然辩证法通讯》第二期上, 发表《庐山真的有第四纪冰川吗?》一文, 再次在全国范围内掀起庐山冰川真伪問题的争论.持不同意见的双方, 都撰文陈述各自的理由.争论是剧烈的, 提出的問题是尖锐的, 但争议的双方都是采取了摆事实、讲道理的科学态度, 去探求真理.
目前争论的双方, 各持己见, 争持不下.简单归纳他們对庐山冰川問题的分歧, 主要在以下三个方面:
1.关於堆积物方面
冰川论者认为, 庐山山麓, 冰川作用形成的泥砾堆积布广泛, 西北方向至新桥、羊角岭, 北至八里坡, 东北方向至姑塘、白石嘴.它們是粘土、砂和砾石, 大小混杂, 毫无分选, 其中还夹有直径2~3 米的巨大块石, 有些砾石上留下冰川磨擦的条痕.具有這样特征的堆积物, 除去冰流运输之外, 没有任何解释能說明其成因.
非冰川论者则认为, 庐山山麓這一套特殊堆积物不是冰川所搬运, 而是古代泥石流或融冻泥流堆积所形成.并认为形成条痕砾石和基岩擦面的动力不仅限於冰川作用, 泥石流、山崩、滑坡和断层都可以导致這种形态的产生.庐山西麓的巨大块石, 从山麓向边缘, 直径有减小的趋势, 显然不同於冰川堆积.山麓地带的所谓冰碛物, 是典型的山洪泥石流扇形地.
2.关於地貌形态方面
冰川论者认为, 庐山不仅山麓有第四纪冰川堆积物, 山上还有各种冰蚀地貌, 正是由於冰川在山上的刨蚀作用, 大量碎块被冰流输送到山下, 才形成山麓冰川堆积.山上冰蚀地貌, 虽经冰川消融之后的流水破坏, 但像天目山东北的大坳冰斗, 仍不失为典型的冰斗, 与其高度相近的还有几个冰斗, 代表了古代雪线.小天池至长岭头的王家坡槽状"U"形谷地, 谷身笔直而无山嘴, 谷底平坦而宽广, 与流水侵蚀成的"V"形谷地, 在形态上极不相同.现今王家坡谷中之流水, 不在谷底最低处, 而在其一旁, 乃是冰川退缩之后, 现代流水循古代冰川侧缘河继续下切的结果.此外还有悬谷、冰阶等冰蚀地貌也是冰川作用留下的地貌形态.
非冰川论者认为, 大坳冰斗没有斗门槛和平坦的斗底, 不宜称为冰斗.這个"大坳冰斗"实是山坡块体运动和流水侵蚀的共同产物.王家坡"U"形谷位於一个完整的向斜构造中, 谷壁的陡峭程度和谷壁坚硬砂岩的倾角一致, 用向斜构造谷地解释王家坡"U"形谷是极其方便的.同样认为李先生所指的其他几条"U"形谷, 都是向斜谷或是被软弱地层控制的次成宽谷.由此认为冰川论者对庐山地貌的解释是一种误解.
3.关於冰川形成的条件
冰川论者认为, 第四纪古气候变化是全球性的, 随着冰期的來临, 北半球寒冷气候带南移約10 度左右.位於我国北方极端严寒的西伯利亚, 成为北半球冷空气的策源地, 强大寒流爆发南下, 使我国东部比世界同纬度地区气温低下.湿热的夏季风减弱, 其影响范围向南萎退, 导致雪线降低.现在庐山牯岭年平均气温約11.4℃, 平均降水量为1834 毫米.据第四纪生物群推算, 冰期时我国东部中纬度地区气温要下降7~15℃, 庐山平均气温可达—5°~-2℃, 完全符合冰雪积累的条件.加之庐山位於江湖之间, 突起於平原之上, 相对湿度特别大, 终年云雾缭绕, 太阳辐射被反射, 所以冰期时庐山气温较低, 降雪量丰富, 存在着发育冰川的有利条件.
非冰川论者则认为, 第四纪冰期來临时, 我国东部只有高於3500 米以上的高山地区, 才有发育冰川的条件.庐山主峰汉阳峰, 海拔1474 米.据牯岭气象站记录.1834 毫米的年降水量主要集中在4~7 月份.但那时的降雪只出现在庐山3000 米高空, 气温低於—6℃, 那时庐山地面气温为6℃, 若要夏季降雪, 温度的下降值至少为16℃, 這样剧烈的降温幅度, 在中纬度出现的可能性很少.他們还根据陕西省太白山、台湾省玉山、第四纪末次冰期雪线的高度在3500 米到3700 米左右, 日本本州末次冰期雪线位於2500 米左右等事实, 估计位於上述三点之间的庐山, 当时的雪线应在3000 米左右.并由此认为庐山第四纪发育冰川实际上是不可能的.他們还从冰川发育的冰雪积累区要大於消融区的比例关系上, 否认庐山冰川的存在.
由上述可知, 目前对庐山、以及中国东部其他一些地区第四纪冰川遗迹, 在认识上还存在重大的分歧.从30 年代的争论, 一直延续到80 年代, 认识都未统一, 說明問题是复杂的.产生分歧的原因, 一方面是由於自然界有些地质现象, 在成因上是可以多解的, 因为不同的地质作用, 可以产生相似的地质现象.另一方面是调查者对事实的观察可能有出入, 而事实本身--古代地质作用留下的遗迹, 又受后期地质作用的叠加和改造.现象本身变得模糊、复杂, 加之对問题的分析又有各自的观点, 這样所得结论不同就并不奇怪.
应当指出, 80 年代的争论比起30 年代有了很大的进步.争论双方不仅从理论上去探讨冰川形成的条件, 更重視对实际资料的分析和对比.相信随着讨论的深入, 双方都会发现各自的观点存在着的矛盾和弱点, 必然会更加深入地观察事实本身, 有可能发现一些新的线索和细节.长期争论的悬案, 定將是在对客观事实更加深入细致的研究基础上才能得到了结. |