更新世自然环境-北京导论

第四节　更新世的自然环境

一、古温度推算

一般认为，冰楔或砂楔的深度是冰缘气候寒冻程度的标志；冰楔的宽度是冰缘气候寒冻频度的指标。北京西山前桑峪（41°N，115.8°E）和斋堂（39.8°N，115.4°E）马兰黄土及离石黄土中冰楔的深为1.0～1.6m，宽为1.06m。冰楔形成时的温度，若以Pewe（1966）提出的北美阿拉斯加现代活动冰楔南界等温线标志的温度-6～-8℃计算，则前桑峪和斋堂冰楔形成时的温度，将比现今的10℃低16～18℃。但Washburn（1980）认为，-6～8℃作为对比标准太低，而取-5℃作为冰楔形成时的温度上限可能更为合理。我们若以-5℃为准，则前桑峪和斋堂冰楔形成时的温度将比现今低15℃。至于冰缘卷曲和冻融褶曲形成时的温度条件，迄今讨论很少。但有的学者认为，冰缘紊卷（chaotic involutions）和冰核丘（pingos）形成时的温度为-2℃。如北欧荷兰52°～53°N，Weichsel冰期最盛阶段，据冰缘紊卷和冰核丘推算，其温度为-2℃，比现今低15℃，并把它作为多年冻土的南界（Washburn，1979）。假如我们将2℃作为冰缘卷曲和冻融褶曲形成时的温度，那么斋堂和雁翅的冰缘卷曲和冻融褶曲形成时的温度，可能要比现今低12℃。可见北京西山和燕山南麓38°N可作为中国东部更新世多年冻土，即冰缘区的南界。

二、冻土深度推测

斋堂气象站过去10年的观测资料表明，现在斋堂地区10年平均温度为10.1℃，比平原地区低1.4℃。最低温度达-19.5℃，平均冻土深度为0.76m，最大冻土深度达0.95m。假如斋堂地区在更新世冰缘期平均温度下降至-5℃，即比现今低15℃，那么当时地表多年冻土深度将类似目前大兴安岭北部地区，达到20m以上（谢又予，1981）。若冰缘期温度降低为-2℃，则多年冻土深度可能会像目前青藏高原唐古拉山一带一样。达到地表以下3～10m。

三、降水量估价(www.xing528.com)

土层中一定的湿度同一定的温度一样，都是土层冻裂和其他塑性变形时不可缺少的两个先决条件。在更新世冰缘期间的降水量究竟比现今高还是低？斋堂地区过去10年平均年降水量为451.9mm，最大为598.8mm。这些降水量的70%～80%集中在7—9月，冬季降雪，即固体降水是很少的。因此山区土层中往往是夏季土层较湿润，而冬季土层较干燥。在这种气候下，目前根本看不到较大的冻裂现象，更找不到冰楔。在春末夏初解冻季节也仅是局部地形低洼、地下水位较高及土层含水量较大的地区才能看见小规模的冻融、冻胀变形，如路面翻浆现象。据图3.1冰楔充填物结构构造的流性和塑性变形看，在冰缘期时，该土层已发生较大冻裂，解冻季节土层产生较大的融冻变形和融冻泥流，说明当时土层含水量比现今高得多。只有这样，才能使土层处于饱水状态，发生塑性蠕变。由此推论，冰缘期开始时气候比较干寒，而中间和晚期，气候可能比较冷湿，当时降水量也可能大于现在452mm，特别是冬季固体降水，可能要比现今高得多。

四、古植被

前桑峪冰缘期冰楔充填物中孢粉植被与模式口（郭旭东等，1981）和斋堂（严富华等，1986）间冰缘期马兰黄土中的相似，主要亦为蒿属（Artemisia）、藜科（Chenopodiaceae），其次为少量的菊科（compositae）、葎草属（Humulus）、卷柏属（Selaginella）及麻黄属（Ephedra）。木本植物花粉中有松属（Pinus）和个别冷杉属（Abies）。冰楔围岩—黄土中孢粉类型与冰楔充填物中大体相同，主要亦为蒿属、藜科、卷柏属及个别松属。这证明冰缘期和间冰缘期期间植被变化不明显。

总之，从生态环境看，上述植物多数为耐干寒的草本植物，说明当时气候比较干寒，地表植物稀少，冬季多风，自然面貌类似于稀树草原景观。但从冰楔充填物结构变形看，冰缘期的中后期，气候可能较为冷湿，因此稀树草原也可能为冻原环境。