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科技日報　

　　黃沙滾滾漫天飛舞，黃土高原在現代人眼中，是物產匱乏、土地貧瘠的代名詞，然而在科學家眼里，黃土高原是一個無與倫比的寶庫。

　　黃土高原在歷史上究竟是什么樣的自然景觀？是森林區？還是像現在這樣光禿的荒草區？黃土高原是怎么形成的？高原上的黃土是土生土長，還是來自異國他鄉？她又經歷了怎樣的變遷……中科院南京地質古生物研究所、中科院南京地理與湖泊研究所、蘭州大學西部環境教育部重點實驗室的專家唐領余、李春海、安成邦、汪衛國等人，利用植物“孢粉文字”破譯出了黃土高原的歷史變遷，還原出黃土高原4萬年來的“變臉”過程。

　　種種疑問───疑問一：黃土高原曾是森林區？

　　黃土高原歷史上究竟是什么自然景觀？是森林區？還是像現在這樣光禿的荒草區？有人認為黃土高原歷史上就不是森林區，而屬草原帶。但大量事實証明：黃土高原歷史上確是森林和森林草原地區，這是在黃土高原上進行過大量認真考察研究的科學家的共識。例如，我國古生物學家楊鐘健于1929年到晉西陝北考察時，根據大量考証和調查材料斷定當地原為森林地帶，并對晉西陝北破壞森林后到處是荒山禿嶺、溝壑縱橫的情景很感慨地說：“這樣摧殘森林是可怕的。”1955年中國科學院黃河中游水土保持考察隊在考察報告中明確指出：“從殘存的原生植被來看，可以肯定，本區在農耕以前原始植被是屬于森林和森林草原”。這一科學結論為大量歷史資料所証實。

　　疑問二：高原上的黃土從何而來?

　　關于黃土的來源，長期以來，中外學者有過不同的爭論。一種認為是這一地區盛行的偏北風把新疆、寧夏北部、內蒙古乃至遠在中亞沙漠中的大量粉沙刮到黃土高原地區堆積下來，因為黃土高原與黃土底部的基岩成分不一樣。黃土下部地貌形態多樣，起伏比較大，但上部沉積黃土厚度大體相似，并有從東到西逐漸變薄的趨勢，同黃土來源于西部的方向是一致的，這說明黃土是從別處搬過來的﹔但有不少科學家發現，黃土層的底部有一礫石層，而這渾圓的礫石層卻是典型的河流沉積物，于是他們認為，黃土的原籍在黃河的上游，是河流把黃土沖刷下來形成的﹔還有一種觀點認為黃土既不是風成的，也不是水成的，它是在原來的基礎上不斷風化形成的，是土生土長的﹔也有一種綜合性觀點，認為黃土高原既來自西北、中亞，由大風刮來，又有綿綿流動的河流攜帶而來，還有本地土生土長的基岩風化的，是在這三種力的共同作用下形成的。

　　1966─1999年間，發生在我國的持續兩天以上的沙塵暴竟達60次。中科院劉東生院士認為，黃土高原應該說是沙塵暴的一個實驗室，這個實驗室積累了過去几百萬年以來沙塵暴的記錄。中國西北部沙漠和戈壁的風沙漫天漫地灑過來，每年都要在黃土高原上留下一層薄薄的黃土。

　　就像人們對黃土高坡吟唱不已一樣，人們對黃土高原的來源也爭論不休。

　　疑問三：黃土高原是地球保存最完整的“天書”？

　　地球上，歷史痕跡的變化都或多或少可能通過地質現象來保存，但是這樣的“天然記錄”多是片斷性的，不連續和不全面的，而黃土高原卻是個“異類”。專家說，黃土高原的形成和青藏高原的隆升，加快了侵蝕和風化的速度，在高原周圍的低窪地區堆積了大量卵石、沙子和更細的顆粒。每當大風驟起，在西部地區便形成飛沙走石、塵土彌漫的景象。被卷起的沙和塵土依次沉降，顆粒細小的粉塵最后降落到黃土高原區域，形成了一條荒涼地帶。

　　印度板塊向北移動與亞歐板塊碰撞之后，印度大陸的地殼插入亞洲大陸的地殼之下，并把后者頂托起來。從而喜馬拉雅地區的淺海消失了，喜馬拉雅山開始形成并漸升漸高，青藏高原也被印度板塊的擠壓作用隆升起來。

　　然而東西走向的喜馬拉雅山擋住了印度洋暖濕氣團的向北移動，久而久之，中國的西北部地區越來越干旱，漸漸形成了大面積的沙漠和戈壁。這里就是堆積起了黃土高原的那些沙塵的發源地。體積巨大的青藏高原正好聳立在北半球的西風帶中，240萬年以來，它的高度不斷增長著。青藏高原的寬度約占西風帶的三分之一，把西風帶的近地面層分為南北兩支。南支沿喜馬拉雅山南側向東流動，北支從青藏高原的東北邊緣開始向東流動，這支高空氣流常年存在于3500─7000米的高空，成為搬運沙塵的主要動力。與此同時，由于青藏高原隆起，東亞季風也被加強了，從西北吹向東南的冬季風與西風急流一起，在中國北方制造了一個黃土高原。

　　專家說，從學朮角度來講，青藏高原隆升帶來的干旱，使黃土高原成為地球上唯一一本保存完整的陸相沉積而成的“天書”。

　　謎底揭曉

　　植物孢粉推斷：黃土高原最初并不姓“黃”

　　中科院南京地理與湖泊研究所的李春海副研究員告訴記者，古植物的孢子和花粉大量散布在黃土中。由于植物的孢粉外壁堅固，能夠在地層中長時段埋藏而不腐爛，無論它飄落到哪里，就保存在哪里。李春海說，毫不夸張地說，孢粉的土壤保存年代可以達到上億年。

　　李春海介紹，為了解黃土高原的“變臉”過程，專家們特意到黃土高原西部甘肅靜寧縣、秦安縣、定西縣等地采集黃土高原6個典型地質剖面的黃土標本，從中獲得了700余塊孢粉樣本和209塊表土孢粉樣本，這近千份孢粉樣本大約記錄了公元前4.6萬年至今黃土高原植被變遷過程。通過對碳14的測量，在6個典型剖面中共測得年代34個。經過分析，專家們發現，從黃土高原采集的20克樣品中最多分離出孢粉顆粒達到1112粒左右，最少的則不足50粒，顯示著4萬多年來，環境和植被出現了巨大的變化過程。

　　李春海說，從孢粉的分析來看，發現了松、云杉、冷杉、鐵杉、櫟、菊科等數十種植物孢粉的記錄，專家們認為黃土高原在最初的時候并不姓“黃”，在4.6萬年的歷史中，有一多半的時間，黃土高原是森林和草原的成分相互消長，在這段時間里，黃土高原經歷過多次快速的“變臉”───歷經過草原、森林草原、針葉林以及荒漠化草原和荒漠等多次轉換。

　　-相關資料

　　黃土高原

　　黃土高原是中國四大高原之一，亦為世界著名的大面積黃土覆蓋的高原，是中華民族古代文明的發祥地之一。高原橫跨青、甘、寧、內蒙古、陝、晉、豫7省區大部或一部，面積約30萬平方千米。高原由西北向東南傾斜，海拔多在1000─2000米。除許多石質山地外，大部分為厚層黃土覆蓋。經流水長期強烈侵蝕，逐漸形成千溝萬壑、地形支離破碎的特殊自然景觀。黃土高原面積廣闊，土層深厚，地貌復雜，水土流失嚴重，均為世所罕見。

　　高原上主要山脈太行山、呂梁山和六盤山把高原分隔成3部分：①山西高原。呂梁山以東至太行山西麓，有許多褶皺斷塊山嶺和斷陷盆地，山嶺多呈北東走向，主峰海拔均超過2000米，山地下部多為黃土覆蓋。②陝甘黃土高原。呂梁山和六盤山(隴山)之間黃土連續分布，厚度很大，其堆積頂面海拔一般在1000─1300米。地層出露完整，地貌形態多樣，是中國黃土自然地理景觀最典型的地區。③隴西高原。六盤山以西，高原海拔約2000米，黃土厚度逐漸增大，成為波狀起伏的嶺谷地形。

　　-相關鏈接

　　黃土高原是這樣形成的

　　黃土高原在秦漢以前是森林和森林草原地帶是確鑿無疑的。但由于長期以來的人為破壞，使大面積的森林逐漸消失而成為今日的荒山禿嶺。大規模破壞森林的方式包括戰爭破壞、營造宮殿、樵采、毀林開荒等。其中以毀林開荒對森林的破壞最為嚴重和徹底。

　　自秦漢以來黃土高原經歷了三次濫伐濫墾高潮，第一次是秦漢時期的大規模“屯墾”(邊防軍有組織大墾荒)和“移民實邊”開墾。這次大“屯墾”使晉北陝北的森林遭到大規模破壞。第二次是明王朝推行的大規模“屯墾”，使黃土高原北部的生態環境遭到空前浩劫。據考証，明初在黃土高原北部陝北(延安、綏德、榆林地區)和晉北大力推行“屯田”制，竟強行規定每位邊防戰士毀林開荒任務。從這里我們不難看出，明代推行“屯田”制對環境破壞之嚴重。第三次大墾荒是清代，清代曾推行獎勵墾荒制度，墾荒范疇自陝北、晉北而北移至內蒙古南部，黃土高原北部和鄂爾多斯高原數以百萬畝計的草原被開墾為農田，使大面積的土地沙化，水土流失加劇。

　　100多年來，許多科學家致力于這一問題的研究，提出了几十種假說。但近二三十年，更多的科學家贊同黃土風成學說。按照黃土風成學說的解釋，黃土高原是這樣形成的：在蒙古、中亞和我國西北一帶的荒漠地區，氣候干燥，溫差很大，由于熱脹冷縮的作用，使岩石、砂礫等被“加工粉碎”成細小的沙子和粉塵。強勁的西北風將以百萬噸計的細沙和粉塵旋入天空，隨風南下。于是粗粒的先沉降下來聚成沙漠，細粒的則被飄移至秦嶺北麓。經過二三百萬年的搬運堆積，終于形成了黃土高原。

　　科學在不斷發展，近年來科學家發現許多現象是黃土風成學說無法解釋的。譬如，黃土中粗粉沙含量由西北向東南遞減，黏土的含量卻從西北向東南遞增，這種自西北向東南的有規律的排列呈疊瓦階梯狀的分布過渡，而不是平面模糊過渡。這種疊瓦階梯狀的分布過渡更像是洪水的杰作等等。(張成)