林旭

三峽大學土木與建筑學院,湖北宜昌,443002

林旭,劉靜,劉維明,張鵬,王斌,劉海金著.2023.黃河和長江發(fā)育與演化.北京:地質(zhì)出版社。

河流是人類及眾多生物賴以生存的基礎(chǔ),也是哺育人類歷史文明的搖籃。同時,作為陸地表層最為重要的造貌營力,河流強烈地塑造著各種地表景觀,其形成發(fā)育記錄著區(qū)域地貌和環(huán)境演化的過程。長江、黃河是中國第一和第二大河,也是世界著名大河,都發(fā)源于青藏高原,跨越了我國三大地形階梯而東流入海。這些大河的孕育和發(fā)展,為華夏文明的形成提供了適宜的地理環(huán)境。我們經(jīng)常說“一方水土養(yǎng)一方人”,我想這里的“水”主要強調(diào)的是大江大河。華夏文明源遠流長,追根溯源,滋養(yǎng)我們?nèi)A夏文明發(fā)展的黃河和長江具體是什么時候形成的?它們具有怎樣的發(fā)展過程?這些科學問題至今仍然沒有明確的答案。另外,河流與其周圍的環(huán)境要素(如植被、土壤、地下水等)構(gòu)成了一個處于動態(tài)平衡條件下的開放系統(tǒng)。因此,詳細研究黃河與長江水系的形成過程,探討地表各圈層相關(guān)作用機理對認識我國宏觀地貌與環(huán)境的形成與演變、青藏高原隆升過程等具有重要的科學意義,對于流域內(nèi)資源開發(fā)與保護、環(huán)境治理等方面也具有現(xiàn)實意義。但是,由于黃河、長江自源頭到入?？诳缭搅硕鄠€不同的地質(zhì)構(gòu)造單元,其形成歷史和演化過程極其復(fù)雜。要解決這些科學問題,需要在不斷更新的技術(shù)手段的支持下,收集大量地質(zhì)、地貌、沉積、古環(huán)境演變等相關(guān)資料,從系統(tǒng)地球系統(tǒng)科學的角度出發(fā),利用多學科綜合交叉方法進行翔實的研究。

在上述問題和研究意義的驅(qū)動下,我們嘗試用盆山耦合和物源示蹤的角度和方法去研究這兩條大河的起源、演化和發(fā)展過程,揭示青藏高原隆升、亞洲季風發(fā)展和黃河、長江這些大河的形成之間的聯(lián)系。在搜集、整理和解釋國內(nèi)外已發(fā)表的和自己已有的資料和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,完成了本書。書的第一章緒論部分介紹了系統(tǒng)地球科學的概念,強調(diào)了青藏高原隆升、亞洲季風演化和黃河、長江等大河發(fā)育和演化的相關(guān)性。書的第二章梳理了中國的自然地理特征,總結(jié)了中國大陸中—新生代的大地構(gòu)造演化過程。大陸尺度的大河的發(fā)育與發(fā)展過程,與大陸的裂解和重組密切相關(guān)。所以,我們研究河流,尤其是發(fā)源于大型造山帶或高原的大河起源問題時,首先應(yīng)了解河流所在流域內(nèi)的大地構(gòu)造演化歷史。書的第三章概括了青藏高原的演化模式和隆升時間,同時介紹了黃河和長江流域的造山帶和沉積盆地之間的耦合過程。書的第四章關(guān)注亞洲季風的兩個重要組成部分南亞季風和東亞季風的演化過程。書的第五章關(guān)注常用的大河演化研究的方法,著重介紹了礦物組合、全巖地球化學和單顆粒礦物原位地球化學分析方法的優(yōu)缺點。書的最后章節(jié)落腳到黃河(第六章)和長江(第七章)的演化過程上。最后得到如下認識:

(1)進入新近紀,東亞地區(qū)無論是構(gòu)造地貌,還是大氣環(huán)流特征,都與古近紀的有本質(zhì)不同。這一時期,印度板塊向歐亞大陸持續(xù)俯沖的影響深刻影響了東亞地區(qū)的構(gòu)造地貌演化過程。青藏高原的北部邊界沿著帕米爾高原、西昆侖山脈、阿爾金山脈和祁連山山脈展布,東側(cè)則以龍門山山脈與揚子板塊分隔,喜馬拉雅山山脈構(gòu)成高原的南部邊界。從南部的喜馬拉雅山脈到北部的祁連山,從東部的龍門山到西部的帕米爾高原,橫向長度都超過1000 km,此時青藏高原的平均海拔已接近4000 m。因而,如此規(guī)模宏大的青藏高原矗立于東亞地區(qū)的南部邊緣,明顯阻擋來自印度洋和太平洋的水汽繼續(xù)輸入到中國西北內(nèi)陸,因而降水主要集中在喜馬拉雅山山脈以南和祁連山以東的區(qū)域,受此影響,長江和黃河這些大河孕育而生。而祁連山西段、阿爾金山脈和西昆侖山脈的卻主要以山前短小的季節(jié)性河流為主,構(gòu)成世界上規(guī)模最大的內(nèi)陸河流系統(tǒng)。可見,在構(gòu)造地貌相對穩(wěn)定的前提下,穩(wěn)定的季風氣候?qū)Υ箨懗叨鹊拇蠛拥陌l(fā)育、演化和發(fā)展具有重要影響。

(2)在東亞地區(qū)同時出現(xiàn)黃河和長江這兩條長度均超過5000 km 的大河是偶然也是必然。從大的宏觀角度來看,黃河的河道彎折程度遠勝于長江,其河道多次改變大的流向,尤其進入鄂爾多斯高原后,受青藏高原東北緣的擴展效應(yīng)的影響,鄂爾多斯盆地周緣發(fā)育了諸如銀川、河套和汾渭多個大型斷陷盆地,黃河河道的流向始終受控于這些盆地的走向。相比而言,長江上游的金沙江在發(fā)生較大轉(zhuǎn)向而進入四川盆地后,其中下游的河道基本再未出現(xiàn)因構(gòu)造活動導(dǎo)致河道改向的現(xiàn)象。因而,在新近紀早期黃河上游的銀川盆地、河套盆地和中游的汾渭盆地均處于拉張斷陷階段,此時發(fā)育分段的水系匯入這些斷陷盆地之中,因而此時黃河未形成統(tǒng)一的河流系統(tǒng)。而長江上游的四川盆地,中游的江漢盆地和下游的望江盆地,南黃海盆地和東海盆地在新近紀已經(jīng)進入盆地演化的后期階段,即結(jié)束了拉張斷陷,轉(zhuǎn)入沉積坳陷,因而在長江上游河道因構(gòu)造活動而發(fā)生改向后,進入中下游這些沉積盆地后,可以順暢地繼續(xù)流動。這導(dǎo)致黃河完全貫通的時間明顯滯后于長江。

(3)黃河和長江的長度均超過5000 km,所以,僅靠單一的物源示蹤方法研究黃河和長江的起源、演化過程,缺乏不同物源示蹤方法之間的相互交叉檢驗,很難從根本上完整理解長江的形成與演化過程。因為像黃河和長江這樣長度超過上千千米的大型水系的出現(xiàn)是時間和空間的有機統(tǒng)一,在形成時代的縱向時間軸上,存在因年代久遠有關(guān)地質(zhì)信息丟失的現(xiàn)象;在形成過程的空間展布上,存在因河道距離長有關(guān)源區(qū)信息衰減的現(xiàn)象。在今后的研究過程中,應(yīng)強調(diào)原有物源示蹤數(shù)據(jù)的整合,同時開發(fā)新的物源示蹤方法,將室內(nèi)地球化學分析結(jié)果與室外地貌觀察結(jié)果相互印證,有助于厘定黃河和長江研究中存在的分歧,補充邏輯論證的空白,從而呈現(xiàn)黃河和長江水系完整的演化過程。

本書是目前國內(nèi)首次同時系統(tǒng)討論黃河和長江的形成、演化的書籍,對認識東亞大河的起源研究具有重要作用,希望能引起同行們對這些問題繼續(xù)深入研究。書中的觀點難免會帶有個人主觀認識,還請大家用包容的心態(tài)去看待,求同存異,權(quán)且作為個人認識的表達。