陕南地区黄土的研究现状与展望

吴潘

[摘 要]黄土是记录古气候变化和古环境变迁信息的良好载体，可用以探讨东亚季风气候的形成演化、气候突变事件及推演我国干旱半干旱地区的干旱化历史。陕西南部地区地处秦岭南侧，黄土广泛分布在区内山间盆地和河谷阶地上，这些黄土对研究区域晚更新世以来的气候变化和东亚季风演变规律有重要意义。本文从已有研究成果出发，对陕南地区黄土的研究现状、代用指标、研究价值和未来展望几个方面进行概述，揭示陕南地区黄土研究的总体发展趋势。

[关键词]黄土;陕西南部;代用指标;研究现状;展望

[中图分类号]TU234 [文献标识码]A

随着社会发展，全球性气候问题越来越突出，公众对生存环境的关注度越来越高，各国政府及人民都期望通过研究地球表面环境、气候演变规律以及影响机制，提高对未来环境的预测能力，从而更好地应对未来环境和气候的变化。黄土-古土壤旋回能够记录东亚冬夏季风系统的变化信息，对解释第四纪气候环境变迁发挥了重要作用。陕南地区特殊的地理位置，独特的气候条件，是研究全球气候变化的天然实验地，上世纪80年代以来，诸多学者通过不同的气候代用指标，从地球化学、沉积物、土壤学和古生物学等多个学科领域推演了陕南地区黄土的物质来源、地层序列、沉积过程和古季风的演变规律，构建了区域气候变化的基本框架。在现有地层断代基础上，将磁化率、粒度、炭屑等指标与区域黄土地层中发现的人类活动证据相对比，分析了人类活动与古环境变化之间的关系。本文将在前人研究的基础上，从秦岭南侧陕南地区黄土的分布、研究意义、研究现状等方面进行回顾梳理，并对目前该区域黄土研究中所面临的问题提出作者的看法，对尚待深入探讨的问题进行展望。

1 区域概况与黄土分布

本文研究范围主要分布在秦岭南侧的陕南地区，主要包括汉中、安康和商洛三市。陕南地区北靠秦岭，南倚巴山，汉江干流自西向东穿汉中和安康而过，汉江最大支流丹江自西北至东南穿商丹盆地而过。本区域位于我国中纬度地区，是我国南方与北方的过渡区域。夏季受西太平洋副热带高压控制，冬季受蒙古高压控制，季风气侯特征明显，属全球气候变化的敏感地带。本地区地势较高，平均海拔超过2500m，地形主要以中低山为主，约占4/5，丘陵占18%，河流盆地约占3%。

秦岭南侧汉江、丹江等流域盆地地区，分布有大面积黄土，清晰地覆盖在盆地两侧各级阶地上，厚约数米到近百米不等。其中河流一级阶地平坦宽缓，阶地面受侵蚀较弱，黄土沉积物保存较完整，而二三级以及更高级阶地虽分布范围较广，但受侵蚀程度较高，分割破碎，水土流失严重。本地区黄土层风成沉积特征明显，是理想的风成沉积研究材料。

2 陕南黄土研究的意义

就全球范围内而言，黄土覆盖着约10%左右的地球表面，且主要分布在世界上工农业较为发达的人口较稠密地区。陕南地区黄土分布范围广泛，主要分布在山间盆地和平坦的河流阶地上，厚约数米到数十米不等，沉积连续，分辨率高，蕴含环境信息丰富，这些黄土清晰地记录了陕南地区一百多万年来的古气候、新构造运动等方面的变化过程和经历的重大地质事件，能够很好地记录东亚季风气候变化信息，因此对本区域黄土的研究有着重要意义。

2.1 气候变化信息的重要载体

黄土-古土壤序列作为研究气候变化的主要感应器，与深海氧同位素、极地冰芯并誉为古气候研究的三大支柱，是记录气候变化的重要载体。冰芯记录了极地环境的变迁，深海氧同位素记录了海洋环境的历史，而黄土作为干旱、半干旱环境产物，在季风环流作用下，沉积区域从西北干旱区，到中纬度半干旱区，再到远距离的海洋和陆地均有分布，能够稳定连续地记录地球陆地环境的形成机制、变化过程。黄土古气候记录的研究已成为当前“全球变化”研究中的热点和前沿，通过对黄土地层的划分以探讨不同时期的古气候特点，进一步分析不同时间尺度下的气候变化过程，从而为预测未来环境和气候变化所服务。

2.2 区域黄土的研究对东亚地区大气环流模式研究有着重要意义

陕南地区位于黄土高原以南，北亚热带北缘，属暖温带气候向亚热带气候过渡区域，是亚洲季风环流的中心地带，对气候变化响应敏感。陕南地区汉江流域气候主要受东亚季风的控制，区域内黄土-古土壤序列作为东亚季风环流作用的产物，是粉尘在干冷的冬季风作用下搬运堆积而成，而古土壤层则是冬季风减弱，夏季风相对增强的气候背景下，沉积物经历较强的的化学风化和成壤作用而成的。通过对黄土-古土壤序列中化学元素、同位素、矿物等各气候替代指标的研究，可以进一步确定区域物质来源， 能够很好地理解东亚季风的成因机制及演变过程，对于理解青藏高原隆升引起的亚洲内陆地区干旱化过程和东亚地区大气环流模式也有着重要意义。

2.3 探索古人类文明的重要载体

陕南地区黄土主要分布在山间盆地和河流阶地上，在地势上相对宽广平缓，地质稳定，是人类生活生产的主要聚集区。作为新旧石器考古研究的载体，陕南地区黄土的研究能够为该区域古人类文明的演化研究提供年代框架和气候学背景。近年来，地质学家和考古学家在陕南汉中盆地梁山地区发现有十余处不同时代的原生旧石器文化层，通过对用黄土堆积序列的年龄测定，并根据考古发现的哺乳动物化石，推断陕南汉中盆地古人类活动不晚于距今60万年前，即中新世阶段。同时，王社江等人通过对何家梁等地发现石器制品的黄土地层测年结果证实，在距今7-8万年前是汉中盆地古人类活动最为繁盛的一个重要阶段。此外，不同学者在陕南丹江上游流域荆紫关地区和商南地区不同阶地上黄土地层中均发现有不同时期石器埋藏，并通过黄土地层断代技术判别各文化层发育的大致年代。可以看出，通过对陕南地区发现的石器所分布黄土地层的年代学研究，对建立区域中新世以来的旧石器文化時间序列，理解区域古人类发展历史、旧石器工业演变规律等有着重要参考价值。

3 陕南地区黄土研究的现状

中国黄土主要分布在黄土高原、内蒙古东北部大兴安岭以南、黄河下游等地区，具有沉积时间长、沉积厚度大、分布范围广、连续性好、蕴含信息丰富等特点，得到了科学界的广泛关注。目前，中国黄土的基础研究先后经历了发现研究、比较研究和目的研究三个相互联系和互补的层次阶段，从最初的探索未知、发现未知，到后期对黄土高分辨率地层年代比较，对碳、氧同位素的变化规律比较，对各种形成机制的和各种假说比较，不断创新和发展黄土学研究，再到后期从研究目的出发而有所发现和进行比较研究，为将来黄土应用研究的发展打下良好的基础。

在汉江上游地区山间盆地和河流阶地上广泛发育有厚层黄土，各位学者对其研究同样经历了以上三个阶段，取得了丰硕的研究成果：雷祥义通过对凤州黄土-古土壤序列的研究将秦岭地区2.5Ma来的气候划分为33个气候旋回，即66個干冷-暖湿阶段， 并对比分析其与深海氧同位素的一致性;雷祥义等又通过分析商州、凤州等多个剖面黄土粒度组成， 判断南秦岭黄土和黄土高原黄土成因相似， 均为粉尘沉积物， 秦岭黄土是由西北风携带粉尘越过秦岭， 沿途降落在侵蚀较薄弱的地区而形成大片黄土区;鹿化煜等通过对东秦岭南洛河流域多个黄土剖面研究， 判断该地区黄土有明显黄土-古土壤旋回， 判定该区于110万年以前开始堆积黄土， 且该区域在至少约80万年前后出现人类活动并制作工具;庞奖励等通过研究汉江上游地区黄土的粒度、微形态、矿物组成特征， 探讨了该区黄土与北方黄土高原典型黄土的一致性， 在释光断代基础上， 推断出汉江上游河流一级阶地形成时间在25KaB.P.-30KaB.P.之间。然而， 对该区黄土沉积物研究仍十分有限， 有些问题仍有待深入研究， 尤其是与人类关系密切的全新世时期以及较早期的晚更新世末期的黄土成壤特征， 这对古气候环境信息的提取有着重要意义。

4 陕南黄土研究展望

陕南地区黄土研究虽已取得较大的进展，但由于起步晚、研究时间短等原因，与黄土高原地区黄土研究还存在着较大的差距，在研究过程中还面临着一些问题。

4.1 深入基础研究

建立精确的年代序列：沉积序列年代学研究是建立第四纪黄土发育环境研究极为关键的一环，古气候的重建必须建立在时间序列的基础上。只有建立精确的时间标尺，才可以进一步对不同地区同一气候背景进行横向区域对比，才能对同一地区不同时期环境变化规律进行深入探讨。近年来，陕南地区年代学研究已有较大发展，主要以热释光测年、14C测年和地层对比为主，但各种方法都有着自身的适用范围和局限性，以后的研究工作中，对黄土采用不同的测年方法或多种方法并用，相互参考矫正，以得到更为准确可靠的地层年龄。

多指标综合分析：目前就陕南地区黄土-古土壤所反映环境变化情况看，粒度、磁化率、化学元素等指标作为衡量地区环境变化的标尺，都或多或少地受地域和时间限制。在今后区域黄土研究中，应更加注重多指标多学科的交叉融合、相互印证，利用多种气候指标相结合，在较为成熟的土壤三维研究（垂向分布、经向、纬向）基础上，向四维（时间演替）过渡。

4.2 物源及驱动力研究

陕南地区黄土物质来源的研究，黄土的物质来源研究是研究区域环境演变和古气候重建的基础，能够很好地指示东亚季风环流变化格局和青藏高原的隆升过程。关于本地区黄土的物质来源组成一直没有定论，原因在于：一方面，在已有的研究中，通过将陕南黄土与秦岭北侧黄土对比发现，两者地球化学元素组成、粒度组成、地层构造有着良好的可比性，指示两者在物源上存在一致性。但是秦岭南侧黄土中砂粒分含量要明显多于北侧关中盆地黄土，与黄土高原从西北到东南黄土粒度逐渐减小的变化趋势存在一定差异，指示陕南汉江流域黄土沉积过程中混入近源粗颗粒，但关于各物源区具体的贡献率还有待进一步研究。另一方面，早期对于该区域黄土物源的研究方法较为简单，技术相对落后，研究主要集中在沉积物粒度组成、地球化学元素以及沉积物形态特征上。而黄土沉积物从源区到沉积区经历风化、侵蚀、搬运、沉积等过程，在一系列外界物理化学作用尤其是沉积过程中成壤作用的影响下，使得风成沉积物物质组成、粒度成分、形态特征等性质较为复杂，因此在今后的黄土物源研究中，需要不断创新方法，寻找受环境影响小、稳定性高的成分对沉积物进行示踪，并融合多学科多指标对陕南地区黄土物源进行研究。

4.3 加强人地关系研究

随着考古学和地质学的不断发展，陕南地区古人类学研究和黄土研究已经取得很大的发展，但前者工作主要集中在遗址探掘、石器分析上，后者更多的是用以年代测定，而对于相关区域第四纪环境的研究，特别是文化层发育时期的环境背景高分辨率重建还较为少见。旧石器时代，人类更多的是被动受外界环境影响，适应环境变化，后期随着人类不断进化，人类活动与生存环境开始相互影响，也就是说，陕南地区，古人类与其生存的黄土环境间，存在着动态变化的相互关系，而目前关于这方面的研究有待完善。

4.4 开展陕南黄土的应用研究

黄土的湿陷性、黄土区滑坡等地质灾害与黄土成分组成及结构密切相关，目前，陕南黄土区黄土地质灾害研究方面存在黄土地质结构和土性力学行为致灾机制不明，水环境变化和工程扰动下黄土灾害响应机理不清，黄土灾害链结构模式和演化机制研究不够深入，黄土区重大灾害监测和预判能力较弱等方面问题，今后需加强黄土区地质结构研究，掌握黄土介质力学行为对灾害孕育的协同控制规律，建立黄土区重大灾害前期监测、预警机制及技术方法体系，为区域人类安全生产生活、可持续发展提供保障。

[参考文献]

[1] 高晓清，朱德琴，姚济敏.从地球系统的观点看气候突变[J].干旱气象，2004（04）.

[2] 唐克丽，贺秀斌.黄土高原全新世黄土-古土壤演替及气候演变的再研讨[J].第四纪研究， 2004（02）.