【文章內(nèi)容簡介】 線位置，大致與大陸架坡折線相重合。中、朝、日的大陸架曾暴露出海面趁給聯(lián)合的濱海大平原。白令海峽成為陸橋。通過分析海相化石和微體化石的氧同位素可獲得這樣的記錄。從海洋中蒸發(fā)的水富集氧的輕同位素，這些含氧的輕同位素的水留在冰川中使海水的重同位素相對富集；冰消作用又使含輕同位素的水返回海洋，使海洋水的氧同位素組成恢復(fù)正常。二、冰川（冰蓋）的退縮和冰消作用（一）、冰退作用的機制冰期形成的廣泛的山岳冰川、大陸冰蓋已大大退縮，現(xiàn)在討論一下冰退作用的機制。北半球高緯度地區(qū)的冬季太陽輻射在17 ka ，但直到11 ka ，冰退作用的高潮應(yīng)在11 ka .，顯然它開始的時期要更早，可能是在14 ka .。即使在11 ka （僅百分之幾），因此需要找到冰退作用為什么會在這么小的一個推動力之前就已開始的解釋。最引人注目的解釋是：一旦響應(yīng)太陽輻射極小的一點變化使冰退開始以后，有一種或幾種正向的反饋機制促使變暖作用的增強，反饋過程的介入導致所謂非線性的因果鏈。已經(jīng)提出各種各樣的反饋過程，下面只考慮其中最重要的幾種。由冰融化所引起的海平面上升，會托起擱淺在陸架上的海冰冰蓋，使它們破碎，并隨海流向外海移動。其中一個最重要的結(jié)果是，原先由擱淺海冰支撐著的位于陸地高處的冰開始移動，內(nèi)陸冰穹上大量的冰流快速移動可能會因此而開始，這種快速的移動或者說“洶涌” 的冰流應(yīng)會把原先在內(nèi)陸的冰運送到海邊，隨著內(nèi)陸部分冰蓋冰的流失，如前面提到過的，會使冰蓋變薄。這也就是為什么陸地上冰磧記錄與海洋的氧同位素記錄不一致的原因。這種冰蓋消退的過程通常被稱為“下削”，這種機制最重要之點在于，冰退作用的增強不是靠太陽輻射熱量的輕微增加而使冰融化，而只是靠崩裂的海冰隨海流飄走之后海水的熱量使冰融化。這一過程會導致海洋變冷，估計這一影響可以使北大西洋表層100m的海水以每年1℃的速率變涼。這一點實際上已由中緯度北大西洋的同位素記錄所證實了。在那里，海水溫度在大約13~9 ka ，這恰恰是在陸上冰蓋的范圍達到最大，高緯度太陽輻射最強的時候。這說明海洋的變冷是由冰山和融冰水流流入的結(jié)果。這種機制已經(jīng)受到重視，陸地邊緣處冰蓋的消冰作用不光是影響海洋，也影響冰前的融水湖泊，冰的加速消失，使冰前的湖泊流入大量的暗色水流，使浮冰能更快地融化，這一過程也與前面所說的海上發(fā)生的情況一樣，使冰的前緣融化加速。另一個反饋的機制是水汽的減少。早期的融冰水使大量淡水漢進北大西洋，如果這些淡水在咸水之上形成一個淡水水層，至少會出現(xiàn)兩個結(jié)果：首先，由于淡水在0℃就冰結(jié)（℃），使海冰的范圍擴大，這樣就減少了支持冰蓋的水汽的來源；第二，由于表層的淡水不一定很快與下面的咸水混合，它將儲存大部分冬季吸收的熱量，使得下面的水比正常情況下要涼，這也進一步限制了秋冬季節(jié)的蒸發(fā)。冰蓋上的冰融化得愈多，剩下的冰蓋能得到的水汽就愈少，促使冰蓋迅速瓦解。也有人考慮了冰蓋以下地殼的均衡反彈作用的影響（Peltier,1987）。在冰融化的初期，主要是冰蓋的變薄，這樣對冰下地殼的壓力也減少了，因為地幔是粘滯性的，對這種重量的減輕響應(yīng)比較緩慢，均衡反彈作用要滯后，使冰蓋的表面沒有回復(fù)到原先較高也較冷的位置，由于冰層表面所處的高度變低，冰的融化也會加速。如果繼續(xù)融化只是使冰層減薄，冰面就會愈來愈低，冰蓋的頂面也愈來愈處在更暖的位置上。這一過程也加速了冰蓋的融化。促進冰消過程的最重要的一種潛在的反饋機制也包括大氣，特別是大氣中溫室氣體的濃度。前面所提到的冰芯記錄表明，在冰期時甲烷和CO2含量是降低的，無論溫室氣體的濃度變化是如何控制冰期、間冰期的變化的，消冰作用的初期顯然與這些氣體濃度的增加有聯(lián)系，這將產(chǎn)生除了米蘭科維奇理論所提供的解釋之外造成變暖的原因，使變暖過程加劇。特別有意思的是某些反饋機制與南半球的冰退作用的方式有聯(lián)系。由于南半球高緯度地區(qū)有大面積的海洋，海水有很高的熱容量（熱慣性），因而在南半球，米蘭科維奇機制的影響一定更小，因此可以想象，北半球冰蓋減小以及由此引起的反照率的變化會簡單地使全球大氣變暖，因而引起全球范圍的冰退。不過，氣候模擬（Manabe amp。 Broccoli，1985）表明，冰面的減少導致熱量的凈增量是很少的。由于熱量的增加太少，不足以造成在大氣圈內(nèi)產(chǎn)生南北球之間的熱量輸送而使南半球發(fā)生冰退作用。其解釋是：冰面的反照率高確實減少了太陽輻射的熱量輸入，但當?shù)乇磔^冷時，陸地上的長波輻射的放熱也相應(yīng)地減少了，使凈的輻射量變化要比預(yù)期的小得多，因此論證時必須把傳輸冰消作用到南半球的反饋機制包括在內(nèi)，這很可能就是大氣中的溫室氣體含量變化、洋流的熱傳遞或者是由于北半球冰蓋的消失所引起的海平面上升降低了南極周圍陸源冰蓋的穩(wěn)定性等原因。這些問題仍有待解決。 （二）冰退時期大陸環(huán)境記錄 冰川侵蝕地貌由冰川的侵蝕作用所塑的地形稱為冰蝕地形。最為明顯的冰蝕地形有角峰、刃脊、冰斗、冰窖、冰川槽谷和懸谷。（1）、冰斗（2）、刃脊、角峰（3）、冰川槽谷 冰磧物及冰川堆積地貌（1）.冰磧物基本特征由于冰川融化而使冰川攜帶的碎屑物質(zhì)堆積下來，形成冰磧物，冰磧物基本特征如下： 冰磧物的粒度成分：冰磧物往往是巨礫、角礫、礫石、砂、粉砂和粘土的混合堆積。粒度相差十分懸殊，明顯地缺乏分選性。冰磧物的巖性：冰磧物的巖性成分嚴格地受冰川起源區(qū)和流動區(qū)基巖巖性的控制。因此，研究冰磧物特別是冰磧礫石的成分及其百分含量，對研究冰川運動方向，確定冰川中芯甚至劃分冰磧物地層，都具有重要意義。 冰磧層的結(jié)構(gòu)：冰磧物不具層理。但在冰磧物中可夾有由礫石、砂或粘土所組成的透鏡體。這主要是由于冰下湖、冰面湖及冰內(nèi)流水沉積的結(jié)果。 冰磧礫石的磨圓度：冰磧物中的礫石總的來說，沒有經(jīng)過磨圓，大多數(shù)是棱角狀的。但是，冰磧物在搬運過程中由于與基巖摩擦或兩塊相鄰礫石由于其運動速度的差異而相互摩擦，因而冰磧物礫石的棱角也會變鈍，尤其是無磨圓的礫石也可再受冰川搬運而混于未磨圓的冰磧礫石中，因此冰磧物中也可以存在磨圓的礫石。冰磧礫石的表面形態(tài)：冰磧物中礫石的表面形態(tài)，是冰磧物最典型的特征之一。冰磧礫石在搬運過程中，由于與基巖摩擦或相互摩擦，經(jīng)常產(chǎn)生非常光滑的磨光面。有時由幾個磨光面相交組成熨斗形的多棱冰磧礫石。在礫石的磨光面上，常有幾組交叉平行的釘頭形擦痕。具有擦痕的冰磧礫石稱為條痕石－它是冰川作用的重要標志之一。漂礫：是指冰磧物中巨大的石塊。如在喜馬拉雅山見到的漂礫直徑可達28米。漂礫的棱角被磨圓，表面下凹，并有冰川擦痕。它是遠源的，即是從很遠的地方帶來的。因此，研究漂砂的巖石成分，可以了解來源地區(qū)及冰川運動方向。（2）冰磧物堆積地貌 按冰磧物的堆積方式，可把冰磧物劃分為如下類型：停積型、融墜型和終積型。冰磧丘陵：鼓丘：終磧及終磧地形： 側(cè)磧及側(cè)磧地形：（三）、冰退時期海洋環(huán)境記錄為能夠證明冰的體積減少，有必要再次參考海洋的同位素記錄。因為冰磧和其它陸相記錄只能表明冰川、冰蓋范圍的縮小，而冰的體積的估算一定要考慮冰蓋虧蝕過程中冰的厚度的變化。冰消作用發(fā)展十分迅速這一點在所有的記錄中都十分明顯,只是在8ka的時間內(nèi)冰消作用便全部完成了，這與晚威斯康星－魏克塞爾冰期達到冰期最盛期經(jīng)歷了90ka或更長一點時間成了鮮明的對照。無論從海洋記錄或陸地上的記錄都表明冰退作用是一幕一幕發(fā)生的，很有意思的是，冰體積減少的時間也可從保留在巴巴多斯（Barbados）珊瑚礁中的海平面變化記錄來推定。在巴巴多斯，F(xiàn)airbanks(1989)劃出了兩個海平面迅速上升的時期，第一次是12 ka ，這次在不到1 ka 的時間內(nèi)海平面迅速上升了24m；第二次發(fā)生在9 ka ，這次持續(xù)時間稍長一點，海平面上升了28m。而分隔這兩次海平面迅速上升時期之間的海平面緩慢上升時期可能反映了新仙女木事件。海平面迅速上升階段的發(fā)生時間與同位素記錄指示冰量迅速減少的時間非常接近。第二節(jié) 冰蓋與冰芯記錄一、冰蓋冰芯的氧同位素氣候記錄原理冰蓋各層的年齡，可以從頂往下一層一層數(shù)得。每一年所形成的層，可借助于粉塵含量的季節(jié)性變化、酸度的不同或者同位素含量來區(qū)分。這種方法至少對最近10ka以來的冰的年齡可以測得十分精確，往冰芯的下部，對老的冰的定年就要困難得多了，因為壓實作用使每一層冰變得愈來愈薄，冰的運動又使各層冰都發(fā)生了變形。從長的冰芯獲得的主要記錄是水分子的氧同位素組成。在兩種豐度較大的氧同位素當中，16O的豐度大大超過18O，由含16O形成的水分子要稍稍輕一點，因而，這種水比由18O組成的“重水”（H218O）更易于蒸發(fā)，而水汽在空氣中冷卻時，含重的氧同位素的水又優(yōu)先凝結(jié)，使剩下的水汽中含更多的16O。大家知道，對某一特定的大冰蓋來說，積雪的這兩種同位素豐度主要決定于該冰蓋所在地點的年平均溫度。越是靠近內(nèi)陸（同樣道理越是在冰穹更高的位置上，那里也更冷），由于水汽在陸上的行程很大，那里的降雪的同位素組成相對較輕。以現(xiàn)代大洋水的同位素比值作為標準，雪（或水）的同位素比值偏離現(xiàn)代大洋水的比值的多少以δ18O來表示（δ表示差異），當然差異是很小的，通常用千分數(shù)（‰）而不用百分數(shù)（％）來表示，水中缺少δ18O得到負值，18O／16O的比值愈低，負得愈多。在同位素上，冰蓋冰常常是很輕的，（以δ18O的負值表示，可達40‰或更多）。冰期時海洋留下了含氧同位素的水（以δ18O的正值表示，可達+5‰）。在某一點水汽凝結(jié)的時候，溫度每變化1℃，‰~‰的偏差，利用采自冰芯的冰樣品同位素比值分析，可以得出下雪地點下雪時的溫度，但有下列因素可能會干擾這種分析結(jié)果：（1） 如果樣品采自一個正在生成的冰帽。（2） 如果潮濕空氣源地的溫度情況改變。 氫的一種同位素，氘（D）也與上面所說的氧一樣可應(yīng)用于同位素研究。含氘的水分子比較重，與含較重的氧同位素的水一樣，能降低蒸汽壓，因而含氘的水會在水汽向大陸內(nèi)部運動時逐漸失去，與現(xiàn)代海洋水的同位素比值的這種差異被記作δD。δD與含氘的水隨雪降落時降落地點的空氣平均溫度有很好的關(guān)系，末次冰期時冰中δD的典型為480‰，而在間冰期的冰中，δD數(shù)值在420‰~440‰之間。二、格陵蘭的冰芯記錄與新仙女木事件 冰芯可以提供反映全球氣候變化的極有價值的溫度記錄，176。N的世紀營（Camp Century）冰芯表明末次冰期向間冰期過渡開始于1150m處，那里的δ18O由代表冰期的非常輕的40‰變到29‰左右，通過冰層的計數(shù)，177。150a（圖31）作為冰期的上界，最后變暖似乎非常迅速。在冰芯中反映這種的只是2m長的冰芯，大致相當于100年，冰蓋形成時響應(yīng)氣候的變化不可能如此迅速，時間上有數(shù)千年的滯后是完全可能的。 冰期向間冰期過渡期間的新仙女木事件三、南極冰芯COδ18O氣候記錄 176。S處，冰芯COδ18O氣候記錄。（圖） 南極冰芯氣候記錄與大陸黃土氣候記錄對比。（圖）第三節(jié) 中國冰川與冰芯記錄 一、 中國冰川特征中國是世界上中低緯度山岳冰川最發(fā)達的國家，冰川總面積約為58650km2，所含水資源總量達51440108m3（統(tǒng)計截止1987年），除了南極大陸和格陵蘭兩大冰蓋外，中國冰川數(shù)量僅次于加拿大、蘇聯(lián)和美國，在亞洲遙居首位。第四紀冰期時的冰川范圍比現(xiàn)在要大好幾倍。冰川的存在與中國西部地區(qū)人民的生活和建設(shè)有密切的關(guān)系。它既是寶貴的資源，又是在若干地區(qū)形成嚴重災(zāi)害的發(fā)源地；它也是山地環(huán)境的組成要素，給山地和山麓平原的水文、地貌、第四紀地質(zhì)、植被、土壤以至綠洲的生成和人類活動以重要影響；它所含的氣候和環(huán)境信息，在了解過去預(yù)測未來的研究中將發(fā)揮越來越顯著的作用。中國現(xiàn)代冰川分布在遼闊的西部高山高原，北起阿爾泰山（49176。10′N），南達云南的玉龍（約27176。N），東自四川西北松潘以東的雪寶頂（約103176。45′E），西達東帕米爾的中蘇邊境。各區(qū)域冰川面積統(tǒng)計如表31，按山系分為12個冰川區(qū)。現(xiàn)自北而南分別予以簡述之。 表31 中國現(xiàn)代冰川分布與數(shù)量編號山區(qū)雪線高度（m）冰川條數(shù)（條）冰川面積（km2）冰儲量(km3)資料來源Ⅰ阿爾泰山2800~3350416劉潮海等，1982，含穆套秦嶺北坡Ⅱ天山3600~43008908中國科學家蘭州冰川凍土研究所，1986，含穆套嶺南坡Ⅲ祁連山4400~54002859王宗太等，1981，含阿爾金山東段Ⅳ昆侖山4500~600077741302. 08據(jù)惠安、安瑞珍、張振栓、焦克勤，1985年統(tǒng)計，含阿爾金山西段Ⅴ帕米爾4200~59002112據(jù)王宗太1987年按冰川目錄調(diào)整二、 古里雅冰川九十年代初，姚檀棟等對古里雅冰帽進行了全面的冰川學研究。在青藏高原西北邊緣的西昆侖山古里雅冰帽鉆取了長達309m的冰芯。姚檀棟等基于309m冰芯，研究了近2000年來的氣候環(huán)境變化。在這一節(jié)里將介紹姚檀棟等研究結(jié)果。 古里雅冰芯是繼敦德冰芯以后，在青藏高原鉆取的又一深孔冰芯，也是目前在極地以外山地冰川所鉆取的最長的一根冰芯。古里雅冰芯些取自青藏高原西北邊緣的西昆侖山古里雅冰帽。古里雅冰帽位于青藏高原最大的現(xiàn)代冰川作用中芯。從葉爾羌河谷地至東經(jīng)83176。30′發(fā)育冰川4306條，冰川面積8438km2，占整個西昆侖山冰川總面積的3/4。古里雅冰帽所處的甜水海至古里雅山口之間冰川更為發(fā)育，面積在3300km2以上。這里不僅發(fā)育有特別典型的平頂冰川和冰帽，也發(fā)育有長度達20~30km的大型山谷冰川。，若計算西面和東面與之相連的冰舌。該冰帽的頂部高度為6700m。平均厚度200m以上，最大厚度350m，是迄今在中低緯度山地冰川所發(fā)現(xiàn)的最大和最厚的冰帽。古里雅冰芯高分辨率地記錄了近2000年來氣候環(huán)境變化，其分辨率以年計。圖33是近2000年來δ18O和冰川積累量變化的恢復(fù)。在這個地區(qū)，δ18O和冰川積累量分別代表溫度和降水。因此，圖