为什么黄土高原的黄土可以反映古气候

在中国的西北,有着面积达38万平方千米的黄土,形成了千沟万壑的黄土高原。黄土都是特别细的沙土,最厚的地方能够达到500多米。为什么会在这个地区出现这么厚并且这么细的堆积呢?早期甚至有人猜测这是外星人搬来的。科学界最主要的两种说法是水成说和风成说。水成说认为黄土是由流水作用带来的物质逐渐沉积形成的。比如,有人提出当时整个黄土高原都是一片大湖,物质在湖底逐渐沉积,因为决口等原因湖水被放完后,就露出了下面的黄泥。但是,随着大规模的考察和深入的研究,接受这一说法的人越来越少。现在被科学界广泛接受的说法是风成说,黄土是风吹来的物质,也可以说,黄土高原就是一次次沙尘暴落下的沙尘形成的。乍一看,这种说法似乎不那么可信,这么厚的黄土得多少次沙尘暴、多长时间才能够堆起来呀?

科学家利用古地磁定年技术结合哺乳动物化石年龄,确定了黄土的年龄。根据中国地质学家刘东生等在20世纪80年代的测定结果,黄土形成于约250万年前。更有趣的是,他发现黄土并不是从上到下一个颜色的,而是由黄白色的黄土层和红色的土壤层相间,250万年来的黄土中共有33层古土壤层。后来,刘东生的同事和学生又进一步发现,黄土下面的红黏土和更下面的堆积物都是风吹来的物质,现在有的科学家已经将中国的风尘堆积年龄上推到2500万年前,且这2500万年来的风尘物质中基本都是黄白色的土层和红色的古土壤层相间。为什么会有这么多的古土壤层?它们是怎么形成的呢?

黄土剖面——古气候研究的三大支柱之一

原来,由于地球过去经历了频繁的冷暖变化,变暖时陆地热得比较快,海洋热得慢,海陆的温度差异就会造成风带着水汽向陆地内部运输,变冷时则相反,风从陆地内部吹向海洋。因此,暖的时候,黄土高原的雨水就会增多,植物生长更茂盛,就形成了土壤层。冷的时候,黄土高原的植被生长不好,风带来的物质沉积下来基本保持原状,无法形成土壤层。这样,黄土中就会形成颜色不同的土层,这也意味着,黄土高原中颜色不同的土层能够反映气候的变化。红色的土层代表地球过去暖湿的时期,黄白色的土层则是冷干的时期。事实上,这和其他材料(比如深海岩芯)得到的气候冷暖记录相互印证。

经过几百万年堆积而形成的黄土高原