亚洲高大的地形、强盛的季风和广袤的干旱区,构成了亚洲独有的地理景观,决定了亚洲地貌、气候、植被、土壤以及大江大河的分布,影响着亚洲农业、工业、交通运输、商业、旅游甚至于文化娱乐等发展。亚洲自然地理是如何形成、何时形成的?基于沉积记录和数值模拟分析,我校地理与海洋科学学院鹿化煜教授团队认为,约5000万年以来阶段性的地质活动和气温演变,造就了亚洲的地理景观。相关论文发表在最近出版的学术刊物《The Innovation Geoscience》 (图1))(见后文的原文链接)。
自然界有各种类型的“天然档案”,记录着地表环境和地理的演化过程。比如,深海沉积物可以记录千万年来全球冰量及海平面变化、中国黄土堆积可以重建百万年来亚洲干湿历史、青海湖沉积物可以揭示近万年来高原东北部植被变化。海洋沉积、黄土堆积和湖泊沉积物随时间由老到新不断变化,保存了沉积时的地表环境的物理、化学和生物性质,成为认识过去地理景观的宝贵材料。
其中,位于中国中部的渭河盆地,是一个近50 Ma (Ma, 百万年单位)以来连续堆积的新生代盆地,其沉积物厚度超过7000米,是揭示过去环境和地理变化的宝库 (图2)。最近20年,我校地理与海洋科学学院鹿化煜教授研究团队对渭河盆地的新生代沉积序列,进行了沉积学、年代学和古气候学、环境演变的综合研究,获得了新认识。
图1. 亚洲自然地理的三阶段形成过程: 中始新世初具雏形(~50 Ma)(A);渐新世奠定基础 (~34 Ma)(B); 晚上新世-早更新世最终形成(~3 Ma)(C)。
图2. 陕西中部渭河盆地(关中平原)沉积记录揭示了50 Ma来地貌、气候、水文、植被和土壤变化
此外,围绕亚洲陆地的阿拉伯海、孟加拉湾、中国南海、东海和黄海、以及西太平洋等,同样保存着大量的源于亚洲地表的侵蚀物质。例如,被大江大河带到边缘海的亚洲陆地物质;由于风蚀和风的传输、偏北方向的风或者北半球西风急流,携带干旱区粉尘沉积到边缘海或者太平洋。这些海洋沉积物是认识亚洲地理景观演变的重要记录(图3)。
图3. 亚洲边缘海和太平样沉积记录揭示50 Ma以来亚洲大河和气候的演变
通过对典型的亚洲新生代盆地和边缘海、北太平洋沉积记录的总结分析,结合最新的古气候数值模拟研究,鹿化煜教授团队解析了亚洲地理的形成过程及其驱动机制。
他们的研究认为,约50 Ma以来构造隆升/变形和全球变冷驱动了亚洲地貌和气候变化,进而决定了亚洲的水文、生态和土壤的演化。亚洲地理景观经过了三阶段演化。阶段I:约50-34 Ma, 亚洲以地形高差小和气候暖干为特征;阶段Ⅱ:约34-3.0 Ma, 亚洲西南部地形高差增大、地貌分异度增强、亚洲季风-干旱气候耦合系统形成;阶段Ⅲ:约3.0 Ma以来, 随着全球变冷,亚洲季风系统建立,物理侵蚀加强,现代亚洲地理景观形成。
他们的研究显示,构造隆升/变形和气候演化主导着亚洲的地貌发育、动物组合、植物群落和土壤类型的演化。~50 Ma以来亚洲地理演化由板块运动和全球温度变化决定,但是,各阶段构造隆升/变形和温度降低所起到的作用又有差异。例如,~50 Ma的印度-亚洲板块拼接碰撞,奠定了亚洲地貌的雏形,造就了亚洲大气环流的型式;距今~3.0 Ma的北半球大冰期和全球变冷,决定了亚洲干旱环境的发展、中亚与东亚黄土的快速堆积、亚洲季风与流域系统的形成、植被组成的确立,促成现代亚洲自然地理景观建立。
基于喜马拉雅山-青藏高原-秦岭和亚洲边缘海的地貌基础,亚洲地理景观经历了~50 Ma的发展历史,尤其是距今~3.0 Ma前后的北半球大冰期来临,驱动了亚洲季风环流、干旱荒漠、黄土高原和生态系统的形成,确立了现代亚洲自然地理景观。
鹿化煜研究团队提出的三阶段演化模式,描绘了亚洲自然地理的发育历史。但是,其中的细节和归因,尤其是亚洲地理多样性和分异性的形成过程,仍需更多的研究工作验证。
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本文改写自《The Innovation Geoscience | 亚洲自然景观是如何形成的?》,2023年10月24日发表于北京。
原文链接:https://www.the-innovation.org/article/doi/10.59717/j.xinn-geo.2023.100020
DOI: https://doi.org/10.59717/j.xinn-geo.2023.100020
原文题目:Huayu Lu, Han Feng, Hengzhi Lyu, Hanlin Wang, Xiaojian Zhang, Hanzhi Zhang, Xianyan Wang, Yongxiang Li (2023). Formation and evolution of the Asian landscape during the Cenozoic. The Innovation Geoscience 1(2), 100020.