青藏高原上升对我国第四纪环境演变的影响一、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。
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五.卫,一暖湿的;五:一暖千的;五。
一高原暖干的;班、暖温带。
区;古季风:2一冬季风;3一夏季风。
中亚热带和;{匕亚热带:1一三趾马动物群分布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1,000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(S avanna)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24一28℃,年降雨量为1,000一1,500毫米,分别高出现在27一31℃,700一1,200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2,000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:①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大;②加强了我国东部地区冬夏季风南北“拉锯”的形势,使东部季风现象越来越突出。
(二)在我国东部季风气候模糊了第四纪各期的自然地带界线多强劲的冬季风是使东部一些地区喜热和耐寒的哺乳动物化石和花粉在一些地层中发生混杂的一个重要原因。
(三)我国降水天气过程主要是受夏季风的控制,无论冰期或间冰期我国广大地区均为夏雨型降水。
这种情况对于水热条件要求高的岩溶地貌和其它与溶蚀作用有关的地貌的发育,是极为有利的。
(四)在全球冰期时,.我国冬季风强盛,气候干冷,与受西风带影响地区的湿冷气候相反,冰期在我国为降雨普遍减少的时期;在间冰期为降雨量普遍增多的时候‘’。
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