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黃土與環(huán)境
一、為何研究黃土高原的黃土全球變化研究中的一個重要方面是研究過去、現在和未來的氣候環(huán)境變化。有人曾形象地指出，新近時期古氣候環(huán)境的歷史是藏在大自然用密碼寫就的一本本“秘笈”當中的，世界各地的科學家們正在解釋和讀懂三本這樣的“秘笈”：一本是深海沉積，一本是南極和格陵蘭的冰蓋，還有一本則是中國的黃土高原。黃土高原是具有全球意義的研究對象。
為什么人們如此重視黃土高原？
首先，與極地和深海不同，黃土高原位于人類過去和正在居住的地球的陸地表面；另外，最近的研究還證實，它是迄今為止被發(fā)現的歷時最長（約2200萬年）、最完整的古氣候記錄的保存者。
中國的土地上擁有這樣一本“秘笈”，而且已經讀懂了一部分，這令我們深感幸運。當然，還有很多更加引人入勝的故事等待我們去解譯。這是一項嚴肅而又艱巨的任務，也是一次振奮人心的挑戰(zhàn)。黃土高原秘密的不斷發(fā)現，提示著地球科學一個新時期的到來，至少在亞洲大陸上是如此。
作為大自然打造的三個近代氣候環(huán)境檔案庫之一，黃土高原的獨特之處在于，這里生活著上億的人口。他們擁有百萬年的歷史；他們的生活和未來的發(fā)展需要科學；他們需要認識自己在自然界所處的位置，需要了解祖先和自身所經歷的復雜的環(huán)境演化歷史。
黃土高原是由黃土構成的。什么是黃土？形象地說，黃土就象人們常見的、發(fā)生在我們身邊的“沙塵暴”。2002年3月18日北京就出現過一次特大沙塵暴。近年來，人們對北方發(fā)生的沙塵暴非常注意。國家也已投入大量資金治理由于不合理利用土地而產生的沙塵暴源地和影響地，以保障我國社會經濟的可持續(xù)發(fā)展。
從沙塵暴的物質成分來看，它與黃土十分接近。黃土是一種風成沉積，主要由粒徑為0.01～0.05mm的粉砂級顆粒組成，成分包括石英（約占60%）、長石、云母等和少量重礦物，富含碳酸鈣(7%～30%)。黃土多大孔隙、松軟且具有濕陷性。
我國古代稱沙塵暴類型的降塵為“雨土”，根據孫繼敏和張明銀的研究，自1966年到1999年，174個氣象臺站共記錄了60次能見度在1公里以內、中等嚴重程度、持續(xù)2天以上的沙塵暴。最近40年來的降塵記錄說明，中國黃土高原是亞洲風塵的一個沉降區(qū)，以蘭州為中心，共發(fā)生過24次降塵。這與地質上黃土高原的黃土堆積以蘭州為最厚是一致的。中國大陸降塵的次數和厚度都是以蘭州為中心的。
以近代沙塵暴作為黃土形成過程的參照來研究，黃土高原是一個巨大的天然實驗室。黃土的發(fā)生和沉降記錄表明，黃土高原是一個積累了至少2200萬年、基本連續(xù)的實驗數據的實驗室，一個可供重建2200萬年以來黃土高原及其周邊地區(qū)環(huán)境演變歷史的實驗室，可提供這個地區(qū)未來發(fā)展的情景(scenario)。
黃土高原這個天然實驗室的內容是什么呢？是研究今天干旱化的環(huán)境及過去和未來的景象。黃土高原的風塵沉積（黃土和古土壤）可以直接指示其物質來源區(qū)的干旱化過程，風力搬運的動力學機制；沉積速率、粒度變化等氣候指標還可以和其他兩本“秘笈”中的章節(jié)相對應。它可以告訴我們黃土沉積的時空特征和規(guī)律，也就是它自己的“歷史”，同時幫助我們解讀其他兩本“秘笈”。
二、黃土高原簡介
黃土高原分布于北緯34°～35°之間（圖1），總面積約380842平方公里，黃河貫穿其中。在同一緯度，歐洲和北美的黃土地帶構成全球的小麥和玉米帶，西方人稱之為“面包籃子(Bread Basket)”。黃土高原占據了全國耕地面積的1/5，養(yǎng)活了全國1/5以上的人口。這里水土流失嚴重，每年通過黃河輸出的泥沙為16億噸，是尼羅河的30倍、密西西比河的90倍。
在地貌學上，黃土高原可稱為一個巨地貌單元。長期的侵蝕和切割形成了黃土高原特有的地形，最常見的為峁、墚和塬。
峁：多分布于黃土高原北部，為圓錐形丘陵，是一種發(fā)育在各種黃土堆積上的參丘；
墚：多分布于黃土高原中部，為長條形的脊狀地形，是一種疊加的古侵蝕地形；
塬：多分布于黃土高原南部，為平臺狀地形，由多層疊覆的黃土／古土壤層構成。
黃土高原是中華民族文化的發(fā)祥地之一。西安東南的藍田縣發(fā)現了110萬年前的藍田直立人(Homoerectus lantianensis)化石和石器。塬區(qū)的黃土地層最為完整和連續(xù)，因此地質工作多集中于塬區(qū)，以此為突破口來解釋黃土高原這本“秘笈”并告訴人們它所經歷的故事。在近代中國地質學家對黃土高原的研究中，共發(fā)生了6次較大
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