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对庐山第四纪冰川遗址的探索

对庐山第四纪冰川遗址的探索摘要:自上世纪二十年代以来,李四光在太行山东麓发现第四纪冰川遗迹以来,中国第四纪冰川研究已有八十多年的历史,对于中国庐山地区第四纪冰川存在与否一直存在争议。

本文首先回顾我国第四纪冰川研究的阶段和研究方向,对庐山区域的自然和地质条件有初步介绍,着重介绍庐山地区的第四纪冰川遗址并阐述持冰山观点和非冰山观点的学者的争论点内容。

关键字:庐山第四纪冰川冰川遗址目录1.第四纪冰川研究 (2)1.1我国第四纪冰川研究综述 (2)1.1.1初创阶段(1905-1936年) (2)1.1.2以研究中国东部为主的争论阶段(1937-1964) (3)1.1.3以研究西部高原、高山第四纪冰期为主的阶段(1957-至今) (3)2.庐山区域简介 (4)2.1自然条件 (4)2.2地质条件 (5)2.庐山第四纪冰川遗址 (5)2.1庐山第四纪地层划分 (6)2.2庐山第四纪冰川遗迹 (7)2.2.1冰川刨蚀地貌 (8)(1)古冰斗 (8)(2)冰川U型谷 (8)(3)冰川刃脊、角峰 (9)(4)冰窖及盘谷 (9)2.2.2 冰川运动遗迹 (9)(1)表皮构造 (9)(2)冰川漂砾 (10)2.2.3冰川堆碛地貌 (10)(1)终碛垄状地形 (10)(2)侧碛地形 (10)(3)冰水阶地 (10)3.庐山第四季冰川学说的争论 (11)3.1地貌方面的争论 (11)3.2沉积方面的争论 (11)3.3生物方面的争论 (12)1.第四纪冰川研究第四纪冰川作用是近三百万年以来,地球发展史上的重要事件。

许多自然现象都与第四纪冰川有密切关系。

在我国,根据李四光的研究,相应地出现了鄱阳、大姑、庐山与大理4个亚冰期,我国的现代冰川主要分布于喜马拉雅山(北坡)、昆仑山、天山、祁连山和横断山脉的一些高峰区,现代冰川覆盖总面积约为1630万平方公里,占地球陆地总面积的11%[1]。

冰川的发生是因为极地或高山地区沿地面运动的巨大冰体,由降落在雪线以上的大量积雪,在重力和巨大压力下形成,冰川从源头处得到大量的冰补给,而这些冰融化得很慢,冰川本身就发育得又宽又深,往下流到高温处,冰的补给少,冰川也愈来愈小,直到冰的融化量和上游的补给量互相抵消。

一般冰川为舌状,冰川面往往高低不平,有的地方有深的裂口,可分为大陆冰川和山岳冰川两大类。

在地质历史上曾出现过气候寒冷的大规模冰川活动时期即冰期,这种冰期曾经有过三次,分别为前寒武晚期、石炭-二叠纪和第四纪,其中第四纪冰川是地球史上最近一次大冰川期。

第四纪冰期又分4个冰期和3个间冰期,在间冰期时,气候转暖,海平面上升,大地又恢复了生机。

第四纪冰期来临的时候,全球有1/3以上的大陆为冰雪覆盖,冰川面积达5200万平方千米,冰厚有1000米左右,海平面下降130米。

第四纪冰期的遗迹最多,如斯堪的纳维亚半岛的峡湾,北欧、中欧、北美众多的冰碛残丘,阿尔卑斯山的U型谷和陡峭的山峰,法国和瑞士交界处侏罗山巨大的冰漂砾等,都是第四纪冰川作用留下的产物[2]。

1.1我国第四纪冰川研究综述中国第四纪冰川遗迹的发现始于20世纪初(1905年前后),在随后一百多年的发展过程中,主要经历了初创阶段、以研究中国东部为主的争论阶段和以研究中国西部为主的创新阶段3个时期[3]。

1.1.1初创阶段(1905-1936年)1905年前后,来自西方的考察者如Bailey Willis和Ferdinand von Richthofen等曾提到从远处看见过秦岭上面有古冰斗,这是学术界最早关于中国第四纪古冰川遗迹的描述。

此后,众多国内外学者对中国第四纪冰川进行了初步的研究,如1930年中山大学德籍教授Wilhelm Credner曾登上云南大理点苍山之洗马潭(3890m ),提出洗马潭是冰川作用所致,并估算冰川发育时雪线比现在要低1500m。

中国著名地质学家李四光先生于1920-1940年间,著文认为太行山、大同盆地山前有冰川泥砾和大漂砾,又以文章和专著论述扬子江流域、安徽黄山等中国东部山地有系列的冰蚀地貌[4],然而李四光的这一学说在当时广泛被质疑。

中国第四纪冰川研究的初始阶段跨越30年,此阶段虽多有关于第四纪冰川作用的报道,但基本上没有发现冰川作用的直接而真实地证据。

1.1.2以研究中国东部为主的争论阶段(1937-1964)随着研究的展开并深入,中国第四纪冰川研究取得了一些真实而有据的古冰川作用的资料。

1937年,中央大学德籍教授Von Wissmann系统地整理了中国零散的第四纪冰川资料,尝试建立起各冰川遗迹之间的关系,并据此提出中国至少发育过两次冰期,其中较年轻的一次虽不能完全肯定,但基本上可对应欧洲的玉木冰期。

鉴于作为此次冰期典型证据的洗马潭古冰斗发育在大理点苍山,他建议将其命名为“大理冰期”。

“大理冰期”因为有事实为据,在中国得到广泛承认,至今仍在沿用[5]。

中国著名地质学家黄极清教授于1944年用英文发表了关于天山台兰河的更新世古冰川研究的论文,对西天山托木尔峰南坡山前台兰河的占冰川遗迹进行了4次冰期的划分,分别为破城子冰期、台兰冰期、柯克台不爽冰期以及时代更老的早更新世晚期的阿合布隆冰期。

地区工作,但均未对他的成果提出异议。

这一阶段李四光继续发展他的东部第四纪冰川学说,并发表了《冰期之庐山》一书,详细论述了江西庐山的冰川地貌,并建立了与阿尔卑斯山经典的4次冰期可对比的中国第四纪冰川系列。

李四光的中国东部冰川学说在当时产生了很大的影响,成为当时中国第四纪冰川研究的主流。

然而遗憾的是,他提出的各次冰期仅根据擦痕、混杂堆积等多成因而并非冰川作用所特有的地质遗迹作为判断第四纪冰川作用的依据;同时,也未考虑相关地区不利于冰川发育的古地理条件,如较低的海拔高度,又如由古动植物遗迹和古土壤所反映的湿热或温凉的古气候等,因此这一学说仍然受到了广泛的质疑。

中国第四纪冰期研究的第二阶段较前一阶段有较大的进步,国内外学者在西部高山地区获得了一些真实而可靠的冰川作用的证据;李四光的中国东部第四纪冰川研究也发展迅速,并提出了以大理、庐山、都阳、大姑命名的4次冰期系列。

但对于这些冰川作用的真实性,不同学者一直存在争论[6]。

1.1.3以研究西部高原、高山第四纪冰期为主的阶段(1957-至今)施雅风、李吉均、崔之久和郑本兴等数十位学者从1957年开始研究中国现代冰川和冰川地貌,先后考察了中国西部以及尼泊尔、巴基斯坦各地百余处冰川作用区,积累了大量资料,并在中国西部几十处山地划分了许多地方性冰期,其中影响最大的是20世纪60年代对希夏邦马峰和珠穆朗玛峰地区进行科学考察后命名的希夏邦马冰期(早更新世)、聂聂雄拉冰期(中更新世)、珠穆朗玛冰期I(晚更新世)、珠穆朗玛冰期Ⅱ(晚更新世)系列[7]。

这些学者在研究西部冰川的基础上,应用以今证古法,依据对现代冰川的研究体会和成果,对比探讨中国东部所谓的“古冰川”地貌和沉积特征,对其提出强烈的怀疑。

近若干年随着测年技术的发展,中国的冰川地貌学家积累了较多较系统的测年资料,并建立了新的可与深海氧同位素曲线以及欧洲和北美冰期系列对比的中国第四纪冰期系列,对中国第四纪冰川的发生、发展、分布,及其相应的机制和规律形成了全面而系统的认识[8],并发现以下主要特征:1)中国第四纪冰期的出现晚于两极、北美和北欧等地区;2)冰期系列也与其他冰川作用区不尽同步,尤其是存在大量MIS 3阶段冰川前进的证据;3)中国第四纪冰川的发育强烈地依赖于山地的海拔高度,是构造-气候耦合作用的结果[9]。

2.庐山区域简介2.1自然条件庐山位于江西省北部,九江市以南约13km处,北邻长江,东南与鄱阳湖接壤,西北至九江市、八里湖一带,南至星子县境。

庐山对外交通十分便捷,有码头、车站、机场:从长江中游的重要港口(九江)西行可至武汉、重庆,东可达南京、上海;公路南至南昌市,东抵景德镇及黄山风景区;九江机场现己开通至北京、广州、上海、海口、厦门、成都的航班;京九铁路斜穿九江,铁路网四通八达,可抵达全国各大城市。

庐山由褶皱和断层作用而形成的地垒式中山地貌,四周悬崖峭壁,外围有断陷的山麓、低丘、岗地、冲积平原、江河湖泊环绕。

庐山山体呈北东一南西走向,长约30km,宽约lOkm,形似椭圆形,全山以汉阳峰为最高,海拔1473.8m。

庐山在自然区划上位于中亚热带常绿阔叶林-红壤、黄壤地带的北部边缘,北与北亚热带落叶与常绿阔叶混交林-黄壤地带的南缘相接。

现今位于北亚热带季风温湿气候区,四季分明。

由于山高坡陡,山体高差较大,山麓最低的峰海拔高度仅约为20多米,而最高峰可达I777m,又濒湖临江,所以气候垂直分带明显,以气温低、湿度大、日照短和云雨多为特点[10]。

庐山水资源丰富,水系由山顶山麓的北、北西、东及南东方向整体呈放射状发育。

庐山地区的山溪、河流可分3个区域:东南区域诸水直接入都阳湖,西北区域以胡萝卜尖为界,又分南、北2个区域,北区域各水溪、河入长江边缘的小湖泊,南区域各水溪诸水流经九江、德安、星子的丘陵地区汇入博阳河再入鄱阳湖,共有大小溪河40余条。

河流上游植被良好,春夏时期暴涨暴落,秋冬季节仍有涓涓细流[11]。

2.2地质条件庐山地区地层发育较齐全,前震旦系到第四系均有出露,缺失三叠、侏罗和第三系,其地层序列特征及分布情况描述如下:(1)前震旦系前震旦系双桥山群是浅海相泥质碎屑岩沉积,主要为灰、深灰色变质泥沙质岩石组成,偶夹大小不等的透镜状灰岩(大理岩和砂砾岩),局部夹火山喷发流纹岩。

由于受强烈的混合岩化作用,已变质为片岩、片麻岩、混合岩、夹大理岩、砂砾岩和变流纹岩,厚度大于3204m。

底部未揭露,上被震旦系地层呈角度不整合覆盖,分布于庐山东南麓的海会至温泉、星子县一带。

(2)震旦系震旦系主要由长石石英砂岩、冰碛岩及矽卡岩组成,可划分为下统南沱组、冰碛岩组和上统西峰寺组,厚度约为1587m,分布于庐山五老峰、女儿城及蔡家岭等地[12]。

(3)寒武系寒武系在庐山分布较广,出露比较齐全,下部由可燃有机岩、炭质页岩及浅海相砂泥质岩石所组成,中、上部以泥质碳酸盐沉积岩石所组成[13]。

2.庐山第四纪冰川遗址庐山是我国卓越的地质学家李四光同志所创立的我国第四纪冰川学说的诞生场所,也是我国第四纪冰川研究的典型地区。

从庐山地层的研究来看,缺失第三系,说明庐山自第三纪以来处于剥蚀,同时还伴有间断抬升过程[14]。

早在第三纪青藏高原尚未隆起,在行星风系下庐山所在的长江流域中下游为副热带高压所控制,气候炎热干燥,在同一纬度的青藏高原也同样炎热干燥。

到第三纪时青藏高原开始隆升,与我国华北、河北等地相近,海拔约为1000m,从第三纪末到第四纪初,我国大陆东西高程相差不大。

此时全球开始变冷,气候带增多,温差变大,形成了原始的季风环流。

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