黄河终于有了准确生日
2023-02-01文张闻
文 张 闻
自古以来,黄河的孕育、诞生、发展受制于地史期内的地质作用,对于其准确的形成时间,科学界一直有着不同的观点。但在近期,黄河终于有了准确的生日。中国科学院地质与地球物理研究所研究员庞忠和等中国科学家围绕黄河“身世”和现代黄河水系格局形成时代展开研究。他们通过地下水精细定年测定,得出了“现代黄河水系格局的形成时代为125万年前”的结论,一改此前众说纷纭的局面。
“黄河的年龄”如何界定?
长期以来,“黄河的年龄”是地质学和地理学等科学领域研究的一个重要课题,它有助于了解黄河流域的演化历史,包括河道的形成、变迁、地质构造的活动及气候变化等方面的信息。特别是对于现代黄河水系的形成演化历史及其驱动机制的研究,能为理解构造—气候相互作用如何塑造我国地理环境格局提供重要证据。因此,多年来科学家一直未曾放弃对于“黄河的年龄”的科学性研究。
为何“黄河的年龄”难以确认?这和黄河流域的地质与河流性质有着密切的关系。黄河流域地质构造复杂,分属西域陆块和华北陆块,二者以贺兰山、六盘山的深大断裂为界,分为东西两部分,涉及不同的地层和构造运动,因而难以准确追溯河流的演化过程;同时,黄河是中国最大的泥沙河流之一,长期以来不断堆积和侵蚀地表。这些沉积物在数千年的积累中逐渐改变了河道的地理特征,包括宽度、深度和水流路径,使得准确界定现代黄河的年代成为一项艰巨的任务。
多年来,对于现代黄河水系格局的形成时代,学术界众说纷纭,有15万年前、不晚于120万年前、约500万年前等不同观点。但具体是哪一年,科学家一直没有准确的论断。
125万年的数字是如何确定的?
想要测定“黄河的年龄”,必须选择黄河流域的代表性区域进行研究。
三门峡是黄河主干道上的最后一道峡谷,南北分别被中条山、秦岭和崤山所限,河道摆动和河流沉积物的沉降空间极为有限,若黄河流经三门峡,必然在盆地中心位置留下足迹。因此,确定三门峡地区最老黄河沉积物的年代,即可获得现代黄河水系形成时代的可靠证据。
在2022年,兰州大学与中国地震局地质研究所、中国地震局第一监测中心、日本岛根大学、中国地质大学(武汉)组成的研究团队获取了黄河贯通三门峡历史完整的岩芯档案,使用沉积学、古地磁定年、物源分析、古环境代用指标记录等方法,研究团队提出“现代黄河水系在125万年前开始形成”的结论。
与之不同的是,这次研究团队主要选择渭河盆地深层地下水展开年代学研究,并综合81Kr与36Cl方法开展精细的定年工作。
渭河盆地位于中国黄土高原与秦岭造山带之间,保存有超过7500米的巨厚细粒河湖相沉积。除此之外,渭河盆地拥有世界一流的研究新生代亚洲气候与水文变化的独特陆相记录,是研究黄河河道变化的良好场所。
在这次研究中,研究团队共采集测定了8组地下水样品。通过研究,他们发现自秦岭山脉向北区域地下水呈现年龄逐渐变老的趋势,而根据地球化学温度计估算地下水的温度可达100℃~130℃。这部分地下水在受重力驱使继续向北运移的同时,溶解了古三门湖湖相沉积中的氯化物,因而Cl元素含量显著增加,并最终与盆地中心部位的老地下水混合。
与此同时,由于鄂尔多斯高原隆升黄河溯源侵蚀和不断下切导致区域深层地下水流向发生了转折,而这个时间在110万年至130万年前,正好对应中更新世气候转型期、第四纪转型期。最终,研究团队获得了125万年前断代时间节点的新结果。
至此,关于黄河年龄的多种争议观点,终于有了更加明确的答案。而这一研究成果的产生,不仅有助于了解黄河流域的演化历史,也为研究世界大江大河的形成演化历史和水系发育模式提供了新的视角。