? 黃河是中華民族的母親河，是中華文明的搖籃。如今，人們對于黃河的來龍去脈已經(jīng)有了比較清楚的了解，但黃河是什么時候形成的，很久以來仍然是個謎團。

? 近期，蘭州大學(xué)地貌演化與新生代環(huán)境研究團隊在前人研究工作基礎(chǔ)上，通過三門峽地區(qū)的環(huán)境鉆探研究，獲得了現(xiàn)代黃河水系在距今約125萬年前形成的可靠證據(jù)。

研究黃河三門峽是關(guān)鍵

? 黃河的形成演化涉及漫長地質(zhì)時期復(fù)雜的水系重組過程。有學(xué)者認(rèn)為，黃河形成之前，中上游地區(qū)存在多個相互獨立的內(nèi)流水系，后因中游河流的溯源侵蝕，將原來不同地段的涓涓細(xì)流串連起來形成洋洋大河，在貫通三門峽后東流入海，形成了現(xiàn)代黃河水系。也有學(xué)者認(rèn)為，黃河曾自內(nèi)蒙古經(jīng)黑河-洋河-永定河?xùn)|流入海，后因中游河流的溯源侵蝕，襲奪了古黃河內(nèi)蒙古以上的水系，形成了現(xiàn)代黃河水系。還有學(xué)者認(rèn)為，黃河曾自蘭州地區(qū)南下，經(jīng)渭河?xùn)|流入海，后因中上游河流的溯源侵蝕，襲奪了古黃河蘭州以上的水系，形成了現(xiàn)代黃河水系。

? 盡管黃河的形成演化歷史非常復(fù)雜，眾說紛紜，但大體可以劃分為兩個演化階段：一個是古黃河階段，無論是內(nèi)流河，還是從其他河道東流入海，在形態(tài)特征上均與現(xiàn)今黃河水系格局截然不同；一個是現(xiàn)代黃河階段，以“幾”字彎的形成和貫通三門峽東流入海為標(biāo)志，在形態(tài)特征上與我們今天看到的黃河大體一致。

? 那么，現(xiàn)代黃河水系的格局是什么時候開始形成的？三門峽是現(xiàn)代黃河的必經(jīng)之路，且三門峽以東地區(qū)河道頻繁改動，不易獲得河流形成演化的直接證據(jù)，所以要解開這個謎底，關(guān)鍵的節(jié)點就在三門峽。

用“芯”發(fā)現(xiàn)水系演化

? 沉積物受重力影響有序沉積，按先后順序?qū)訉佣询B，形成地層，如同書頁有序排列組成書籍。不同類型沉積物的顏色、顆粒大小、層理、物質(zhì)組成、賦存化石等特征均有所不同，如同書頁中的文字，記錄了沉積物形成時的氣候環(huán)境狀況。

? 三門峽是黃河主干道上的最后一道峽谷，南北分別被中條山、秦嶺和崤山所限，河道擺動和河流沉積物的沉降空間極為有限，若黃河流經(jīng)三門峽，必然在盆地中心位置留下足跡。因此，確定三門峽地區(qū)最古老黃河沉積物的年代，即可獲得現(xiàn)代黃河水系形成時代的可靠證據(jù)。

? 在中國科學(xué)院院士陳發(fā)虎的協(xié)調(diào)和指導(dǎo)下，蘭州大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院地貌演化與新生代環(huán)境研究團隊王鑫教授等與多家單位聯(lián)合，在三門峽盆地中心實施了環(huán)境鉆探并開展合作研究，獲取了黃河貫通三門峽歷史的完整巖芯記錄。

? 通過對巖芯形態(tài)的描述與粒度、易溶鹽含量等指標(biāo)的測定，研究團隊發(fā)現(xiàn)巖芯108.7米處發(fā)生了顯著的環(huán)境變化。在150米至108.7米，巖性以灰綠色-棕褐色黏土與粉砂為主，多見水平層理，部分層位見大量石膏晶體、白云石、盤星藻化石，蒸發(fā)鹽含量整體偏高，反映了當(dāng)時的三門峽盆地是一個封閉型的微咸水湖。自108.7米以上，地層中開始大規(guī)模出現(xiàn)河流沉積物，河流砂含量開始急劇增加，蒸發(fā)鹽含量急劇降低，反映了一條大河自此流經(jīng)三門峽。

用“磁”確定河流時代

? 接下來的問題是，巖芯108.7米處，對應(yīng)的是什么時間？研究團隊通過古地磁定年技術(shù)，建立了鉆孔巖芯的年代框架?，F(xiàn)今，地磁場的地磁北極在地理北極附近，地磁南極在地理南極附近。但在地質(zhì)時期，地磁場曾發(fā)生無數(shù)次的倒轉(zhuǎn)，如最近一次持續(xù)時間很長的倒轉(zhuǎn)發(fā)生在距今78萬年前。

? 科學(xué)家主要通過深海磁異常條帶的研究，建立了地質(zhì)時期地磁場倒轉(zhuǎn)的時間序列，稱之為“國際標(biāo)準(zhǔn)極性柱”。地球上任何一點磁針均沿地磁場方向排列，若地磁場發(fā)生倒轉(zhuǎn)，磁針的方向相應(yīng)發(fā)生倒轉(zhuǎn)。沉積物中含大量的載磁性礦物，如同一個個小磁針，記錄了當(dāng)時的磁場方向。因此，從巖芯頂部到底部密集采樣，通過系統(tǒng)測量分析，獲得樣品形成時地磁場方向的信息，建立巖芯的磁極性變化序列，然后與國際標(biāo)準(zhǔn)極性柱進行對比，即可獲得鉆孔不同層位的時代。

? 研究團隊按平均70厘米間距采集了217塊古地磁樣品，對每個樣品進行了不少于13步的交變退磁和熱退磁處理，建立了鉆孔巖芯高分辨率的磁極性變化序列，通過與國際標(biāo)準(zhǔn)極性柱的對比，建立了巖芯的古地磁年代標(biāo)尺。結(jié)果表明，巖芯底部年代約為196萬年前，從封閉型微咸水湖到河流環(huán)境轉(zhuǎn)變的時代為約125萬年前。

125萬年前現(xiàn)代黃河形成

? 我們知道了約125萬年前一條大河流經(jīng)三門峽，那么如何確定這就是黃河呢？三門峽盆地地勢相對低洼，周邊山地的徑流匯集于此，形成局地河流也屬情理之中。那么，這條河流到底是局地河流還是黃河？

? 物源分析是判定河流身份的鑰匙。由于黃河流經(jīng)鄂爾多斯地塊上的沙漠、黃土高原時攜帶大量泥沙，若是黃河，沉積物中必然能發(fā)現(xiàn)大量來自鄂爾多斯地塊的碎屑物質(zhì)；相反，若是局地河流，沉積物應(yīng)來自中條山、崤山、秦嶺等近緣山體。好比生物之間通過DNA檢驗即可判斷親緣關(guān)系，沉積物中也有類似的查驗技術(shù)。我們的研究選取巖芯不同部位的樣品進行識別，結(jié)果表明，125萬年后鄂爾多斯地塊碎屑物質(zhì)開始大量涌入，代表現(xiàn)代黃河水系形成。此外，重礦物組合的研究結(jié)論也與此一致，證明了約125萬年前沉積物源發(fā)生改變，現(xiàn)代黃河物質(zhì)開始輸入，即現(xiàn)代黃河水系形成。

追尋現(xiàn)代黃河形成原因

? 最后一個問題是，大約125萬年前，到底是什么因素促成了現(xiàn)代黃河水系的形成？

? 河流上游地區(qū)的構(gòu)造抬升、流域氣候變化、海平面的降低是影響大江大河水系發(fā)育和重組的可能因素。

? 若流域降水和地表徑流增多，可能導(dǎo)致湖水溢出，切穿峽谷，形成河流，稱之為河流演化的“湖水溢出”模型。大量來自三門峽盆地周邊地區(qū)的古氣候重建結(jié)果表明，約125萬年前后黃河流域降水并無顯著增加，研究團隊的巖芯檔案也記錄了河流發(fā)育之前湖泊逐步萎縮的過程，與“湖水溢出模型”不符。故而，黃河流域氣候變化對現(xiàn)代黃河的形成影響較小。

? 青藏高原的隆升造就了我國西高東低的地貌格局，奠定了“一江春水向東流”的基礎(chǔ)。此外，青藏高原的隆升及其遠(yuǎn)源效應(yīng)，影響著黃河中上游地區(qū)的斷層分布，為河流的發(fā)育和改道提供了便利條件。因此，青藏高原的隆升對黃河的形成演化無疑具有重要影響。但最近的研究結(jié)果表明，青藏高原東北緣、秦嶺、中條山等的隆升時代遠(yuǎn)早于現(xiàn)代黃河水系的形成時代。因此，山體隆升也不是現(xiàn)代黃河水系形成的原因。

? 中外科學(xué)家通過深海巖芯、冰芯、中國黃土等研究載體，建立了第四紀(jì)（約258萬年前至今）全球氣候環(huán)境變化框架，揭示了距今125萬年至70萬年是全球氣候轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期，稱之為“中更新世氣候轉(zhuǎn)型”。自125萬年前起，全球氣候變化的脈搏從之前的4.1萬年主導(dǎo)周期逐步轉(zhuǎn)變?yōu)?0萬年之后的10萬年主導(dǎo)周期。自125萬年前開始，全球冰量快速增加，全球溫度快速降低，全球海平面也快速降低。

? 現(xiàn)代黃河水系在約125萬年前開始形成，在定年誤差范圍內(nèi)與全球海平面加速降低的時間基本一致。研究團隊通過地貌分析認(rèn)為，海平面加速降低可引起華北平原河流侵蝕能力的顯著加強，進而導(dǎo)致河流自東向西切穿三門峽。因此研究團隊提出，在中更新世全球氣候轉(zhuǎn)型期，全球海平面尤其是最低海平面的加速降低，可能對現(xiàn)代黃河水系的形成演化有重要影響。

（摘自《北京日報》余子瑩、王鑫）