地质年代新生代第四纪是地球发展史中的最新阶段，分为更新世与全新世，距今约300万年直到现在。
第四纪是人类诞生、发展、演化的重要时期，故又称为“灵生纪”。所以，第四纪的地质、地理、气候的变化与人类的生存、发展息息相关。
在人类的进化史上，大自然冰期的出现既考验着人类也磨炼着人类。冰期，就是地球气候寒冷，具有强烈冰川作用的地史时期。有许多学者提出，尼安德特人就是经不起第四纪严寒而消失。冰期有广义与狭义之分，广义的冰期指第四纪冰期；石炭—二叠纪冰期；前寒武晚期冰期。狭义的冰期是指低一层次的与间冰期相对应的冰期。也有人用大冰期代替广义冰期，而冰期仅代表狭义的冰期。在大冰期中，气温是寒冷与相对较温暖时期循环往复地变化着。大冰期中相对寒冷的时期叫做冰期。大冰期时，冰川作用强烈，高寒地区的雪线显著下降，冰面增大，冰层增厚，海平面下降。大冰期中相对温暖的时期叫做间冰期。间冰期冰川作用相对变弱，雪线升高，冰体大量消融，海平面上升。
大冰期及冰期的形成，有不同说法。有人认为当太阳运行到距银河系心点近距离时，其光度最小，从而使行星变冷而形成地球上的大冰期；也有人认为由于银河系中物质质量分布不均匀，当太阳通过星际物质密度较大的地段时，由于太阳的辐射能量降低，从而形成地球上的大冰期。另一类冰期观点，有人认为与地球大规模火山喷发，还有小行星撞击地球，使得地球进入冰河期有关。
总之，地球冰期（寒冷期）是一种不可抗拒的自然现象，过去漫漫岁月中曾出现过，今后，在地球的生存史上还将出现。这种冰期—间冰期—冰期循环往复，组成了地史的交响曲。
冰川的形成，是在高山地区，气候严寒，常年积雪。当雪积聚在地面上后，如果温度降到零下，受到它本身的压力作用或经再度结晶而造成粒雪，当雪层不断增加粒雪不断增厚，致使粒雪的结晶密度增加而形成蓝色的冰川冰。冰川冰形成后，因受自身很大的重力作用形成塑性体，沿斜坡缓慢运动而成为冰川。
冰川是个开放的系统，是个巨大的流动固体，但冰在消融带以蒸发和消融方式离开系统。冰川的作用有侵蚀、搬运、堆积等而形成独特的地貌。
贺兰山区是宁夏北部的低温和降水中心，年平均气温为-0.8℃，年降雨量约430毫米。贺兰山峰峦重叠森林茂密，具有独特的自然条件，形成了完整的生态系统，是银川平原的天然屏障。贺兰山海拔高度在1400～3556米。
贺兰山地区早在20世纪50年代就有人提出过第四纪冰碛物及融冻现象。1982年王学印等在《贺兰山西麓冰川遗迹》一文中提出贺兰山西麓有4次冰期，即高山冰期、镇木关冰期、火烧圈冰期、贺兰山冰期。1982年张国典先生在《宁夏灵武水洞沟文化遗址的地貌和第四纪地质》一文中指出：水洞沟含旧石器的地层中有一期融冻褶曲，这就是说，在水洞沟文化遗址的旧石器时代的地层中有冰期的遗迹。
水洞沟位于银川以东28公里，西距黄河18公里，地理坐标北纬28°21′，东经106°29′，海拔1200米，归属灵武市临河乡管辖。遗址在银川盆地东部边缘，鄂尔多斯台地的西部。在遗址西南的横山（又叫马鞍山）海拔1512米，在1956年的《中国区域地层表》（草案）中就指出：在横山有冰碛物分布。灵武水洞沟含旧石器的地层细砂层内有融冻褶曲，影响地层厚度1.2米，褶曲的波谷至波峰距离30～40厘米，此层内孢粉中冷杉、云杉、松树明显增多，代表一次寒冷期，此层内的碳－14钍系同位素测定距今4万～1.7万年。全新世早期灵武寒冷期，在水洞沟全新世地层中保留有融冻褶曲，影响地层厚度50厘米，褶曲的波谷与波峰之间的距离为10～20厘米，此层中的碳－14测定为8770年左右。属于全新世早期，称为灵武寒冷期。
以上说明在第四纪冰期时不仅贺兰山有冰期，在横山，水洞沟一带也有冰期遗迹。
到了1984年周特先、张国典、朱宝成、李宝贵在《贺兰山地貌新构造运动及第四纪地质考察研究报告》中提出：上更新统冰碛层分布于拜寺口苏峪口及贺兰口等大沟的沟脑一带，展布高程为海拔2200～2500米，冰碛物存留在冰斗、槽谷之内或冰坎之上等等。
宁夏第四纪冰期及寒冰期，主要是依据在贺兰山东麓存留的冰碛物和冰川地貌，以及地层中的融冻褶曲和冰楔来划分的。
第四纪中更新世冰期在我国西北地区曾经广泛分布过，它最大的特点是宽展槽谷地貌特征。在贺兰口、苏峪口、拜寺口等沟内都有过这种独特的地貌。也因此可以确定为第四纪中更新世冰川遗迹。
第四纪晚更新世冰期，这一期对贺兰口地区的研究至关重要。张国典先生认为，晚更新世冰碛层分布在贺兰山苏峪口内响水至高山气象站之间的冰斗底部有2个冰溢坎，可称为响水Ⅰ及Ⅱ冰期，其海拔高程分别为2200米及2400米，冰溢坎上冰碛物的厚度10～30米，由岩块、碎石、砂、黏土混杂组成，部分石块上有磨光面及平行于长轴的众多擦痕，色调以褐黄、灰黄色为主，夹有灰、浅蓝灰色泥质物。为我们识别冰川擦痕提出了可鉴定的依据。
在第四纪晚更新世冰期，在水洞沟的旧石器时代的细砂层内张国典先生发现有融冻褶曲，说明此时与贺兰山晚更新世冰期是一致的，经过碳－14测定和钍同位素测定，距今4万～1.7万年[1]。
近几十年来，通过调查，在贺兰山一带相继发现了旧石器时代的石器[2]，又发现了许多细石器时代石器[3]，还发现了新石器时代遗址和石器，足以证明贺兰山是一座文化之山、文明之山，自远古以来就是我们的家园。
2003年9月水洞沟旧石器时代遗址发现80周年纪念活动期间，我国著名地质学家周昆叔在贺兰口岩画区参观考察时，发现了多处冰川擦痕。最为明显的地点是位于贺兰口内300米处。周昆叔先生的这次发现如同一把火，既点燃了人们对岩画的研究热情，也点燃了对冰川研究热情，活跃了学术氛围。
这些冰川遗迹为第四纪冰川所留下的擦痕。第四纪冰川广泛分布于北半球，那时贺兰山一带冰雪封冻，一片白色世界。
后来天气变暖，冰川退化，在冰川运动的过程中在贺兰口的两侧石壁上低温高压的强大推动力作用下留下了冰川的杰作，同时也将部分山石进行了一次自然力的加工，使这部分山石更加美丽更加明亮。
贺兰口岩画区岩石为细粒长石石英砂岩，笔者于2004年10月通过显微观测看到贺兰口岩石略呈黄绿色或褐黄色，在显微观测下，由于冰川外力的作用，极为细小的石英岩不是呈尖状和锐角状，而是呈钝角状，也就是说石英长石的小颗粒经高压和长时间强大外力的摩擦下一个个小石英都磨成小火柴头状。另外，通过显微观察还发现部分岩石凹槽经过冰川的腐蚀作用，在岩面滋生了许多微生物和有机物，有的死亡了，堆积成黑色的块状，直到现在仍有小部分滋生着一些黄色的小颗粒微生物。
贺兰山岩画区发现冰川擦痕，无论是学术界或岩画界，都震动不小，也引起了媒体的广泛重视。如2003年12月17日《新消息报》大幅标题：“贺兰山岩画增寿九千岁——地质学家发现‘冰川擦痕’提出大胆设想”说，我国著名地质学家、冰川学家周昆叔先生日前在对贺兰山岩画进行考察时意外发现，贺兰山岩画岩面有明显“冰川擦痕”。如果这一发现成立的话，将意味着贺兰山岩画的上溯年代至少上推9000年，即存在于19000年前。……据专家合理推测，当时贺兰山一带有可能是茫茫冰川，后来发生地质运动，冰川移动，继而与山体发生剧烈摩擦，留下擦痕。岩画管理处主任贺吉德仔细考察后，进一步发现在岩画岩面也有擦痕，难得的是部分冰川的擦痕掩盖了岩画的刻痕。他就此询问专家意见，得到认同。从此，也引发了一场岩画冰川擦痕研究，这种研究，很有必要也很及时，将对岩画认识有着重要意义，从科学的角度看，是学术界的一件大事，可以提升岩画学、冰川学、民族学、文化人类学的学术研究水平，就岩画本身而言，可以提升岩画的认识水平，从岩画的发生、发展、演变角度看，会启迪人们对岩画的认知，对岩画的断代产生深远影响，如果真是岩画在前冰川在后，冰川打破岩画关系，将大大提升中国岩画—宁夏岩画—贺兰山岩画的国际地位，对贺兰山岩画申报世界文化遗产会起到决定性的作用。
事情往往是好事多磨，而且一波三折。看似容易解决的问题，明明赫然出现在山石上的冰川擦痕，却出现了两种不同意见和看法。笔者于2004年10月去考察贺兰口冰川擦痕，当时带的仪器有GPS定位仪和观测金属放大镜，经过观测认为可能岩画在前，冰川在后，可能是冰川活动打破了岩画关系。因为从冰川擦痕看，线条是连贯的。(www.xing528.com)
此处还有一个小插曲。1991年10月第1次国际岩画委员会年会暨宁夏国际岩画研讨会期间，世界著名岩画专家、世界岩画联合会主席罗伯特·贝纳德里克先生来到贺兰口岩画点考察，那天笔者紧跟着贝氏学习他的“微腐蚀断代法”，他用笔管式显微镜观测着一个又一个岩画，在贺兰口龙口上方一个似动物的岩画前他观测后说这个岩画有1万年（笔者在此给他照了一张相）。当他来到冰川擦痕岩画的地点时，他用笔管式显微镜一个一个岩画进行观测，他看得很认真很仔细，我看他在此处岩画前作难了，一脸困惑，为什么会出现又光又亮的石面，为什么岩画的线条又被其他线条（擦痕）打破，如此清晰的岩画却又如此错综复杂？他在这幅岩画前迷茫了。真正是遇到了难题和挑战。那时候，谁也不知道冰川和岩画的擦痕关系，他也一样没遇见过这个难题。我一再问他岩画有多少年，他耸了耸肩膀，摇了摇头，老老实实地说：“I don't know.”（我不知道）。当时我就纳闷，这么清楚的岩画他的“直接观测法”（又称微腐蚀断代法）怎么就失灵了？他在犹豫什么呢？此事直到2003年9月地质学家周昆叔先生发现冰川擦痕时，笔者方才明白贝纳德里克先生为什么回答不出我提出的年代问题。这个问题深奥得很，并不是轻易断言想当然就能回答得了的问题。贝纳德里克先生的谨慎体现了一位大家的风范。同时，也告诉我们“知之为知之，不知为不知，是知也。”
为了搞清楚贺兰口岩画到底是不是第四纪冰川擦痕，必须请有关专家鉴定。首先想到参加过宁夏水洞沟考古发掘，写出过《宁夏第四纪地层划分和气候演变问题》论文和做出过“水洞沟上更新统之间融冻褶曲剖面示意图”的第四纪研究专家张国典先生。
张国典先生是宁夏资深第四纪专家，与我国著名的地质学家、第四纪学家周昆叔先生是老朋友，2005年5月7日周昆叔先生写给张国典先生的信中就这样写道：“谈及贺兰口‘冰川擦痕’一事，是我在参观时偶见，真要把它定下来尚需从山上到山中、山外做调查。至于说冰川在后，岩画在前更不能定。但当时我已跟贺（吉德）主任说过，就已观察看，应是擦痕在前，岩画在后。再者，我不是什么‘著名冰川地质学家’，这您清楚。可能新闻的需要，是这么说也不碍事，但是作为岩画的科学研究却来不得半点随意，而且请您在适当场合说明，我完全无意什么岩画‘增寿万年’。对岩画的形成时间我更不知道，但我相信，岩画主要制作年代是与畜牧业形成是同期的。由于我年岁大了，真是心有余而力不足，贺兰口的工作还寄希望于青年一代”。这些话，是周先生的肺腑之言。这封信周昆叔先生虽然基本认定了冰川与岩画擦痕关系，但并不认为岩画在前而冰川在后，是冰川打破了岩画的关系。
无巧不成书。就在张国典先生收到周昆叔先生来信的时候，笔者登门求教，向张国典先生请教宁夏第四纪冰川活动和冰川擦痕与岩画的关系问题，并商量好尽快安排去贺兰口考察事宜。
2005年5月中旬，笔者陪同张国典先生考察冰川擦痕，那天天气晴朗，山清水秀，张国典先生兴致极高，认真而细致地观察了冰川遗迹。他拿着放大镜认真地反复地观察，他站在典型的冰川与岩画擦痕的山石之前，迎风而立，认真观察。能与这样一位求实而有学问的学者当面求教无疑是幸运的，他的治学态度和为人实诚给笔者留下了深刻印象。
斧形符号
人面像
经过认真、仔细的观察、比较、分析，张国典先生终于开口了，他认为从岩石上的擦痕来看应该是冰川留下的痕迹（这个认识同周昆叔先生是一致的），但要说岩画在前冰川在后还定不下来。张国典先生的谨慎，同样体现了一位专家对待治学研究的科学严谨精神，是值得我们学习的。
为了进一步探讨岩画与冰川的关系，又在2006年5月再次邀请张国典先生赴贺兰口考察冰川擦痕。
贺兰口岩画冰川擦痕明显处，位于贺兰口西部北侧山石平台上，北纬38°27′508″，东经106°16′647″，海拔1320米。此处石头平台距地面约3米，岩画在平台上，坐北向南，面积宽2.3米，高1.8米。岩画画面上有3处明显冰川擦痕。
第1处：擦痕南东130°，倾角45°～50°，擦痕长20厘米，宽4厘米，擦痕明显。
第2处：擦痕南东130°，倾角50°，其中长1.1米，高46厘米处，擦痕明显。
第3处：石台西侧一个砾石宽0.5厘米，高0.5厘米，砾石被冰川擦过，呈平整光滑。
冰川运动不是一个整块运动也不是平行运动，而是大块冰川不规则运动，力量大而且夹杂着石块在运动，造成擦痕。
张先生连续两年两次考察都认为贺兰口岩画区的确有冰川擦痕，但如果认为岩画在前冰川在后，冰川打破岩画关系仍然不能认定的。
冰川擦痕岩画
冰川擦痕人面岩画
这次考察回来后，张国典先生将自己的考察情况打电话告诉了周昆叔先生，希望他再次来贺兰口考察冰川擦痕。笔者为此感慨万千，期盼张国典先生和周昆叔先生有一天重逢在贺兰山上，共同考察、共同切磋、共叙友情，无疑这将是一场学术盛会。
第四纪冰川与岩画擦痕的关系问题，这是一个牵涉到多学科的问题。笔者认为现在能认定冰川与岩画擦痕有关系，这本身就是一件了不起的科学发现和事件，是冰川与岩画研究的一大进步，至于哪个在前哪个在后，谁打破了谁的关系，虽然重要但一时认定不下来也没有关系，作为一个学术悬案可以继续讨论、研究，可以各抒己见，实在解决不了也可以留给后人去做。
【注释】
[1]张国典.宁夏第四纪地层划分和气候演变问题.宁夏地质，第二辑
[2]李壮伟、王爽.贺兰山西麓的旧石器.考古与文物，1994年2期
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