陜南地區黃土的研究現狀與展望

吳潘

[摘 要]黃土是記錄古氣候變化和古環境變遷信息的良好載體，可用以探討東亞季風氣候的形成演化、氣候突變事件及推演我國干旱半干旱地區的干旱化歷史。陜西南部地區地處秦嶺南側，黃土廣泛分布在區內山間盆地和河谷階地上，這些黃土對研究區域晚更新世以來的氣候變化和東亞季風演變規律有重要意義。本文從已有研究成果出發，對陜南地區黃土的研究現狀、代用指標、研究價值和未來展望幾個方面進行概述，揭示陜南地區黃土研究的總體發展趨勢。

[關鍵詞]黃土;陜西南部;代用指標;研究現狀;展望

[中圖分類號]TU234 [文獻標識碼]A

隨著社會發展，全球性氣候問題越來越突出，公眾對生存環境的關注度越來越高，各國政府及人民都期望通過研究地球表面環境、氣候演變規律以及影響機制，提高對未來環境的預測能力，從而更好地應對未來環境和氣候的變化。黃土-古土壤旋回能夠記錄東亞冬夏季風系統的變化信息，對解釋第四紀氣候環境變遷發揮了重要作用。陜南地區特殊的地理位置，獨特的氣候條件，是研究全球氣候變化的天然實驗地，上世紀80年代以來，諸多學者通過不同的氣候代用指標，從地球化學、沉積物、土壤學和古生物學等多個學科領域推演了陜南地區黃土的物質來源、地層序列、沉積過程和古季風的演變規律，構建了區域氣候變化的基本框架。在現有地層斷代基礎上，將磁化率、粒度、炭屑等指標與區域黃土地層中發現的人類活動證據相對比，分析了人類活動與古環境變化之間的關系。本文將在前人研究的基礎上，從秦嶺南側陜南地區黃土的分布、研究意義、研究現狀等方面進行回顧梳理，并對目前該區域黃土研究中所面臨的問題提出作者的看法，對尚待深入探討的問題進行展望。

1 區域概況與黃土分布

本文研究范圍主要分布在秦嶺南側的陜南地區，主要包括漢中、安康和商洛三市。陜南地區北靠秦嶺，南倚巴山，漢江干流自西向東穿漢中和安康而過，漢江最大支流丹江自西北至東南穿商丹盆地而過。本區域位于我國中緯度地區，是我國南方與北方的過渡區域。夏季受西太平洋副熱帶高壓控制，冬季受蒙古高壓控制，季風氣侯特征明顯，屬全球氣候變化的敏感地帶。本地區地勢較高，平均海拔超過2500m，地形主要以中低山為主，約占4/5，丘陵占18%，河流盆地約占3%。

秦嶺南側漢江、丹江等流域盆地地區，分布有大面積黃土，清晰地覆蓋在盆地兩側各級階地上，厚約數米到近百米不等。其中河流一級階地平坦寬緩，階地面受侵蝕較弱，黃土沉積物保存較完整，而二三級以及更高級階地雖分布范圍較廣，但受侵蝕程度較高，分割破碎，水土流失嚴重。本地區黃土層風成沉積特征明顯，是理想的風成沉積研究材料。

2 陜南黃土研究的意義

就全球范圍內而言，黃土覆蓋著約10%左右的地球表面，且主要分布在世界上工農業較為發達的人口較稠密地區。陜南地區黃土分布范圍廣泛，主要分布在山間盆地和平坦的河流階地上，厚約數米到數十米不等，沉積連續，分辨率高，蘊含環境信息豐富，這些黃土清晰地記錄了陜南地區一百多萬年來的古氣候、新構造運動等方面的變化過程和經歷的重大地質事件，能夠很好地記錄東亞季風氣候變化信息，因此對本區域黃土的研究有著重要意義。

2.1 氣候變化信息的重要載體

黃土-古土壤序列作為研究氣候變化的主要感應器，與深海氧同位素、極地冰芯并譽為古氣候研究的三大支柱，是記錄氣候變化的重要載體。冰芯記錄了極地環境的變遷，深海氧同位素記錄了海洋環境的歷史，而黃土作為干旱、半干旱環境產物，在季風環流作用下，沉積區域從西北干旱區，到中緯度半干旱區，再到遠距離的海洋和陸地均有分布，能夠穩定連續地記錄地球陸地環境的形成機制、變化過程。黃土古氣候記錄的研究已成為當前“全球變化”研究中的熱點和前沿，通過對黃土地層的劃分以探討不同時期的古氣候特點，進一步分析不同時間尺度下的氣候變化過程，從而為預測未來環境和氣候變化所服務。

2.2 區域黃土的研究對東亞地區大氣環流模式研究有著重要意義

陜南地區位于黃土高原以南，北亞熱帶北緣，屬暖溫帶氣候向亞熱帶氣候過渡區域，是亞洲季風環流的中心地帶，對氣候變化響應敏感。陜南地區漢江流域氣候主要受東亞季風的控制，區域內黃土-古土壤序列作為東亞季風環流作用的產物，是粉塵在干冷的冬季風作用下搬運堆積而成，而古土壤層則是冬季風減弱，夏季風相對增強的氣候背景下，沉積物經歷較強的的化學風化和成壤作用而成的。通過對黃土-古土壤序列中化學元素、同位素、礦物等各氣候替代指標的研究，可以進一步確定區域物質來源， 能夠很好地理解東亞季風的成因機制及演變過程，對于理解青藏高原隆升引起的亞洲內陸地區干旱化過程和東亞地區大氣環流模式也有著重要意義。

2.3 探索古人類文明的重要載體

陜南地區黃土主要分布在山間盆地和河流階地上，在地勢上相對寬廣平緩，地質穩定，是人類生活生產的主要聚集區。作為新舊石器考古研究的載體，陜南地區黃土的研究能夠為該區域古人類文明的演化研究提供年代框架和氣候學背景。近年來，地質學家和考古學家在陜南漢中盆地梁山地區發現有十余處不同時代的原生舊石器文化層，通過對用黃土堆積序列的年齡測定，并根據考古發現的哺乳動物化石，推斷陜南漢中盆地古人類活動不晚于距今60萬年前，即中新世階段。同時，王社江等人通過對何家梁等地發現石器制品的黃土地層測年結果證實，在距今7-8萬年前是漢中盆地古人類活動最為繁盛的一個重要階段。此外，不同學者在陜南丹江上游流域荊紫關地區和商南地區不同階地上黃土地層中均發現有不同時期石器埋藏，并通過黃土地層斷代技術判別各文化層發育的大致年代。可以看出，通過對陜南地區發現的石器所分布黃土地層的年代學研究，對建立區域中新世以來的舊石器文化時間序列，理解區域古人類發展歷史、舊石器工業演變規律等有著重要參考價值。

3 陜南地區黃土研究的現狀

中國黃土主要分布在黃土高原、內蒙古東北部大興安嶺以南、黃河下游等地區，具有沉積時間長、沉積厚度大、分布范圍廣、連續性好、蘊含信息豐富等特點，得到了科學界的廣泛關注。目前，中國黃土的基礎研究先后經歷了發現研究、比較研究和目的研究三個相互聯系和互補的層次階段，從最初的探索未知、發現未知，到后期對黃土高分辨率地層年代比較，對碳、氧同位素的變化規律比較，對各種形成機制的和各種假說比較，不斷創新和發展黃土學研究，再到后期從研究目的出發而有所發現和進行比較研究，為將來黃土應用研究的發展打下良好的基礎。

在漢江上游地區山間盆地和河流階地上廣泛發育有厚層黃土，各位學者對其研究同樣經歷了以上三個階段，取得了豐碩的研究成果：雷祥義通過對鳳州黃土-古土壤序列的研究將秦嶺地區2.5Ma來的氣候劃分為33個氣候旋回，即66個干冷-暖濕階段， 并對比分析其與深海氧同位素的一致性;雷祥義等又通過分析商州、鳳州等多個剖面黃土粒度組成， 判斷南秦嶺黃土和黃土高原黃土成因相似， 均為粉塵沉積物， 秦嶺黃土是由西北風攜帶粉塵越過秦嶺， 沿途降落在侵蝕較薄弱的地區而形成大片黃土區;鹿化煜等通過對東秦嶺南洛河流域多個黃土剖面研究， 判斷該地區黃土有明顯黃土-古土壤旋回， 判定該區于110萬年以前開始堆積黃土， 且該區域在至少約80萬年前后出現人類活動并制作工具;龐獎勵等通過研究漢江上游地區黃土的粒度、微形態、礦物組成特征， 探討了該區黃土與北方黃土高原典型黃土的一致性， 在釋光斷代基礎上， 推斷出漢江上游河流一級階地形成時間在25KaB.P.-30KaB.P.之間。然而， 對該區黃土沉積物研究仍十分有限， 有些問題仍有待深入研究， 尤其是與人類關系密切的全新世時期以及較早期的晚更新世末期的黃土成壤特征， 這對古氣候環境信息的提取有著重要意義。

4 陜南黃土研究展望

陜南地區黃土研究雖已取得較大的進展，但由于起步晚、研究時間短等原因，與黃土高原地區黃土研究還存在著較大的差距，在研究過程中還面臨著一些問題。

4.1 深入基礎研究

建立精確的年代序列：沉積序列年代學研究是建立第四紀黃土發育環境研究極為關鍵的一環，古氣候的重建必須建立在時間序列的基礎上。只有建立精確的時間標尺，才可以進一步對不同地區同一氣候背景進行橫向區域對比，才能對同一地區不同時期環境變化規律進行深入探討。近年來，陜南地區年代學研究已有較大發展，主要以熱釋光測年、14C測年和地層對比為主，但各種方法都有著自身的適用范圍和局限性，以后的研究工作中，對黃土采用不同的測年方法或多種方法并用，相互參考矯正，以得到更為準確可靠的地層年齡。

多指標綜合分析：目前就陜南地區黃土-古土壤所反映環境變化情況看，粒度、磁化率、化學元素等指標作為衡量地區環境變化的標尺，都或多或少地受地域和時間限制。在今后區域黃土研究中，應更加注重多指標多學科的交叉融合、相互印證，利用多種氣候指標相結合，在較為成熟的土壤三維研究（垂向分布、經向、緯向）基礎上，向四維（時間演替）過渡。

4.2 物源及驅動力研究

陜南地區黃土物質來源的研究，黃土的物質來源研究是研究區域環境演變和古氣候重建的基礎，能夠很好地指示東亞季風環流變化格局和青藏高原的隆升過程。關于本地區黃土的物質來源組成一直沒有定論，原因在于：一方面，在已有的研究中，通過將陜南黃土與秦嶺北側黃土對比發現，兩者地球化學元素組成、粒度組成、地層構造有著良好的可比性，指示兩者在物源上存在一致性。但是秦嶺南側黃土中砂粒分含量要明顯多于北側關中盆地黃土，與黃土高原從西北到東南黃土粒度逐漸減小的變化趨勢存在一定差異，指示陜南漢江流域黃土沉積過程中混入近源粗顆粒，但關于各物源區具體的貢獻率還有待進一步研究。另一方面，早期對于該區域黃土物源的研究方法較為簡單，技術相對落后，研究主要集中在沉積物粒度組成、地球化學元素以及沉積物形態特征上。而黃土沉積物從源區到沉積區經歷風化、侵蝕、搬運、沉積等過程，在一系列外界物理化學作用尤其是沉積過程中成壤作用的影響下，使得風成沉積物物質組成、粒度成分、形態特征等性質較為復雜，因此在今后的黃土物源研究中，需要不斷創新方法，尋找受環境影響小、穩定性高的成分對沉積物進行示蹤，并融合多學科多指標對陜南地區黃土物源進行研究。

4.3 加強人地關系研究

隨著考古學和地質學的不斷發展，陜南地區古人類學研究和黃土研究已經取得很大的發展，但前者工作主要集中在遺址探掘、石器分析上，后者更多的是用以年代測定，而對于相關區域第四紀環境的研究，特別是文化層發育時期的環境背景高分辨率重建還較為少見。舊石器時代，人類更多的是被動受外界環境影響，適應環境變化，后期隨著人類不斷進化，人類活動與生存環境開始相互影響，也就是說，陜南地區，古人類與其生存的黃土環境間，存在著動態變化的相互關系，而目前關于這方面的研究有待完善。

4.4 開展陜南黃土的應用研究

黃土的濕陷性、黃土區滑坡等地質災害與黃土成分組成及結構密切相關，目前，陜南黃土區黃土地質災害研究方面存在黃土地質結構和土性力學行為致災機制不明，水環境變化和工程擾動下黃土災害響應機理不清，黃土災害鏈結構模式和演化機制研究不夠深入，黃土區重大災害監測和預判能力較弱等方面問題，今后需加強黃土區地質結構研究，掌握黃土介質力學行為對災害孕育的協同控制規律，建立黃土區重大災害前期監測、預警機制及技術方法體系，為區域人類安全生產生活、可持續發展提供保障。

[參考文獻]

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