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青藏高原，这座活跃的巨型高原与我们每个人都有关系。我们的华夏大地在古近纪以前地势曾是东高西低，一江春水向西流，如今的秀美江南曾经却是炎热干燥，荒漠广布，而正是青藏高原的大幅度隆升，逐渐塑造了温暖湿润的东部平原、丘陵和奇伟壮阔的黄土高原等地貌景观，进而为华夏文明的起源和持续发展奠定了自然基础。如果说前面的研究结果距我们太过久远，那么往近了说，在全球气候快速变化背景下，青藏高原每年的冰雪融量、风沙活动、土壤侵蚀及其碳、氮转化等都可能会对东亚乃至全球范围内的人类活动产生影响。因此在科学研究层面，对青藏高原隆升机制、演化过程及其在区域和全球尺度上的环境效应进行探索已成为地球表层系统科学研究领域的热点问题。   图1：左图：东亚地区新生代以来地形变化（梁光河，2019）；右图：古近纪和新近纪中国干旱带分布（郭正堂，2017改绘自：汪品先，1990） 俗语说“百闻不如一见，百见不如一干”，对地学研究者来说更是如此。2020年8月初，乘着第二次青藏高原综合考察的东风，在前辈们考察研究的基础上，我有幸和不同土壤研究方向的高手共事，继续对青藏高原土壤的系统分类及发生演化进行调查研究。自西宁大本营出发，我所在的第一分队负责考察高原东部区域的土壤类型及其空间分布。近几日行至青海、甘肃和四川交界区域，由于此前我所关注、思考的问题不在该区域，因此几天来一直在被动的观察学习，当然也学到一些更加专业的野外工作经验，比如样点选择，剖面环境信息记录，土壤样品采集(如木盒样、纸盒样、布袋样、环刀样)等。当行车至青海省泽库县境看到一片红色地层，上覆薄黑毡土(图2)，也许是由于我硕士阶段做过一点古环境研究工作，却很少到野外近距离接触这些古老沉积物的缘故，因此突然起了兴致，但观察的机会转瞬即逝，还没回过神来就已经到下一个采样点附近了。 图2 泽库县第三系红层断面 晚上休息时我一直在回想这片与现代气候环境极不协调的地层，并联想到距此不远的甘肃临夏盆地红层研究的年代与成因，主观认为二者应差别不大。西北地区除了大面积的黄土沉积外，还存在分布较广且厚度大的新生代陆相红层沉积，以泥岩、砂岩和砂砾岩为主，此前已有许多学者应用其研究新生代以来青藏高原隆升与区域古环境变化。而我想要验证的是这些红色地层是否都是河湖相沉积？是否有可能从中观察到一些古土壤的遗迹呢？心想虽然自身研究水平有限，但接下来一定要找机会仔细观察类似的沉积物，满足一下好奇心。 8月13日，我们自甘肃夏河县驱车前往临潭县，穿过红山垭口(海拔3000 m左右)，地如其名，眼前开始看到大片的红色碎屑岩沉积(图3)，上部以松散砂岩为主，下部为磨圆较好的砾石与棱角状砾石混杂。沿路河谷中可见到明显的黄土层披覆于红层之上，心想，我在这里可以找到答案吗？ 图3 卓尼县红山垭口附近红层地貌 驱车不多时至卓尼县与临潭县交界处，听同行的吴老师和张师兄说附近有个样点需要采集暗冷钙土样品，不一会儿我们进入山间谷地(图4)，粗看此处景观与黄土高原的沟谷地貌颇为相似，只不过上覆黄土层较薄，基本看不出黄土与古土壤层次。众所周知，黄土是由风力搬运堆积而成，其沉积过程未经次生扰动，富含粉沙颗粒，无沉积层理，孔隙度较大，主要成分包括石英、长石、云母和碳酸盐等矿物，广泛分布于干旱、半干旱地区。其实我们所说的黄土古土壤都是土壤，只不过黄土化学风化程度较低，成壤较弱而已。 图4 暗冷钙土样点附近沟谷地貌 我们首先在地形平坦处选择采样剖面:QT20-086(图5)，样点海拔2869 m，地形为中山平坡，坡向朝西，种植油菜，采样深度为110 cm，母质为黄土。剖面上层土壤相较于黄土母质质地更细，为壤质土。剖面上部土层结构为团粒状，结持性较为疏松，下部为团块状，结持性稍紧实。剖面通体石灰反应强烈，下部根孔中有碳酸钙淀积。 挖好剖面后还有时间，我独自去沟谷对面探索自己感兴趣的红层与黄土。 图5 暗冷钙土剖面照片 图6为我在观察的剖面，剖面深度5 m左右，上部黄土层厚140 cm，其中0-40 cm受植被影响较大，根系较多，有机质含量明显偏高，20-40 cm土层中存在假菌丝体。40-140cm为黄土层，由于钙质胶结作用，土层较硬，棱柱状结构不明显，质地均一，以粉沙颗粒为主。黄土层与下部红层界线清晰，呈不整合接触。140-200 cm及以下为红色砂砾岩层，镐头可以挖动，说明岩性相对松散，风化程度较强。红层上部粗碎屑岩相对较少，170-180 cm存在灰白色钙积层(图7)，200 cm以下棱角状砾石含量增加，与磨圆分选较好的砾石混杂并固结成岩(图8)，在此层位挖到硫酸盐矿物晶簇一个(可能是吧？)，很漂亮(图9)，受点伤也无所谓了。遗憾的是并未发现古土壤的踪影，又或许是我目前还未磨练出一双善于发现的眼睛吧！ 图6 黄土与红层不整合接触
图7 红层中的钙积层
图8 红层下部明显的粗碎屑岩混杂
图9 红层中采集的矿物晶簇  随想：这些白垩系至第三系的红层在我国分布较为广泛，比如华南、西南和西北地区都有分布，且沉积厚度大，我们知道甘南地区位于青藏高原东部边缘地带，高原的隆升对该区域影响很大。卓尼县现代气候类型为高原大陆性气候，年均温度为5.6 ℃，年均降水量487 mm，气候寒冷湿润。而该区域在第三纪处于亚热带中部，受行星风系控制，气候炎热干燥，年降水量较少但集中，估计不会超过400 mm，区域植被稀疏，水系多为间歇性河流，因此受地形和构造运动影响，红层显示出洪坡积相特征，而不是常见的河湖相。 从事土壤发生演变研究能对青藏高原复杂的隆升过程及其环境效应做些什么呢？土壤是环境变化的长期忠实记录者，而根据青藏高原不同区域古土壤的类型特征以及其中对环境变化响应较为敏感的磁性矿物、生物化石和孢粉组合等可以反演其隆升的速率和过程，进而可以更加科学地预测其未来变化趋势。我希望通过长期的学习思考和野外实践，寻找并鉴定更多的古土壤类型，并据此研究青藏高原的隆升过程、模式及其对不同区域环境的影响。 责任编辑：许哲 |
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