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13.東北末次冰期的古環境①
大約七至一萬年前的末次冰期是我們人類現在所處的大約一萬年以來的全新世的前奏。現代的氣候和地理環境是直接由末次冰期的古氣候和古地理環境發展演化而來的。知道了過去和現在,才能預測未來。因此,闡明末次冰期的古氣候和古地理環境不僅有著重要的理論意義,而且有著重要的實際意義。近些年來,在東北地區,已經累積了關於末次凍期的地層學、年代學、古動物、古植物、古冰川、古冰緣、古人類、古文化等方面的大量資料,使得我們有可能初步恢復當時的自然面貌。本文根據多方面的證據建立了顧鄉屯冰緣期,並與前人已建立的白頭山冰期進行對比,另根據孢粉資料14C年齡資料,將顧鄉屯冰緣期進一步細分為早、中、晚三個副冰緣期,而其中中間的一個副冰緣期又可再分兩個間冰緣階和一個冰緣階。最後重塑了當時的古氣溫曲線。它可以很好的與世界各地對比起來。
一、地層概述
東北末次冰期(晚更新世的晚期)的地層有兩個岩石地層單元,其一稱“顧鄉屯組”,系指一套河湖相砂、礫、亞粘土、亞砂土、淤泥等。色調由灰黃、棕黃到灰綠、灰黑。偶夾黑色古土壤一、二層或草炭二、三層。厚度一般10米左右,偶而達30余米。相當的地層在海拉爾盆地稱“海拉爾組”;在遼西山地稱“太平莊組”;在三江平原稱“別拉洪河組”;在下遼河平原稱“榆樹組”②後者厚可達56米,且中部夾有海相層。顧鄉屯組在松遼平原東部、長白山區、遼西山地、構成河流的二級階地。高出河面10、20、30米不等。在平原區為上迭式的堆積階地;在山區為內迭式的基座階地。在松遼平原西部、大興安嶺山區、海拉爾盆地、三江平原則構成上迭式的一級堆積階地,高不超過10米。馬蘭黃土除覆蓋在顧鄉屯組為基礎的階地上而外,還常呈披蓋式產狀覆蓋在各種起伏不平的地面上。在東北北部本期黃土分佈比較零星,只有遼西山地分佈較廣,與華北黃土連成一片。
顧鄉屯組和群力組的典型地點在哈爾濱南郊顧鄉屯一帶。在那裡,於30年代發現了大量哺乳動物化石,經核實[1]有51種。稱為“顧鄉屯動物群”或“猛獁象披毛犀動物群”。
但是,這個化石群卻一直被認為是“二次搬運”的[2]或“混亂”的[3],無地層意義,從而置顧鄉屯組于全新世。然而,根據在顧鄉屯附近的半砬城子發現一具不太完整的披毛犀骨架[4]以及歷年來不斷有大量化石在這一帶出土的事實,足以說明顧鄉屯動物群應屬原生與顧鄉屯組,二者同屬晚更新世①。最近,在顧鄉屯西河溝階地面下11—13米處在出土大量化石的同時測得樹枝的14C年齡>40,000年,證明顧鄉屯組屬更新世無疑,結合化石群看應屬晚更新世。另一個重要地點是吉林榆樹周家油坊,曾經發現化石35種[3],但層位也是不清。1977年,經發掘,在構成二級階地的顧鄉屯組和構成一級階地的中全新世坦途組中都出土了大批化石。顧鄉屯組中不同深度測得14C年齡為24,140±800,26,100±850,27,530±500aBP,向下5個樣品和另一地點三個樣品都>40,000年。而坦途組中樹枝的14C年齡卻是6060±100,7250±140,7300±100,7380±100aBP,,但其中與最後一個14C資料的樹幹在一起的一件披毛犀骨骼的14C年齡卻是3l,800±910年。這就充分說明了顧鄉屯組中的化石是原生的,全新統中的化石是由顧鄉屯組中次生搬運而來的。此外,在肇源三站,于顧鄉屯組中同時出土了一具完整的松花江猛獁象(Mammuthus Sungari Chow et Chang)化石骨架(14C年齡為21,200±600aBP)和一具不太完整的披毛犀骨架。在齊齊哈爾富拉爾基於顧鄉屯組中出土一具完整的披毛犀骨架[6]。可見,目前東北區已發現的200餘處該動物群化石地點,大都是原生的或附近必有原生地層的存在。
根據許多地點統計結果,顧鄉屯動物群的種屬已超過70種,絕大多數成員都與北方的薩拉烏蘇動物群相同。不同的是:顧鄉屯動物群有真猛獁象(Mammuthus Primigenius Blumenbach),松花江猛獁象,東北野牛(Bison Exiguus Matsumoto)的三個亞種,薩拉烏蘇動物群有諾氏古棱齒象(PalaeoLoxodon naumani Makiyama)、德永氏古棱齒象(Palaeoxodon cf.Tokunagai Matsumoto)兩者的差別說明它們屬於不同的動物區系和自然地理環境。顧鄉屯動物群是歐亞大陸北部泛北極區緯度冰緣帶的動物群。所以顧鄉屯組應該成為東北區末次冰期的代表性地層。
近年在顧鄉屯組中測得一批14C年齡資料,結合沉積速率估計,其底界約在70,000年。相當於歐州的玉木冰期、北美的威斯康星冰期和我國的大理冰期。群力組尚缺數據。參照北方馬蘭黃土的t4C和熱發光年齡資料 知,群力組和馬蘭黃土的年齡約為7,500—36,000年。顧鄉屯組和群力組之上常複以坦途黑土,其14C年齡為2,780±130―7,510±170aBP。故顧鄉屯組和群力組的上界也可稍稍跨入全新世而達7,500年。這說明群力組主要是末次冰期後半期形成的,與顧鄉屯組上半部為相變關係。可見,顧鄉屯組的界線不是一條等時線。這乃是岩石地層單元與時間地層單元的不一致性,或稱之日“穿時性”(diachronism)。從個別剖面看,馬蘭黃土或群力組在上,顧鄉屯組在下;從區域上看,二者卻有一部分同時異相關係。有的剖面從上到下全部都是顧鄉屯組。
在顧鄉屯房地局磚廠、周家油坊第四地點、奈曼旗大北溝和小北溝等四個剖面對顧鄉組和馬蘭黃土密集採樣進行古地磁測定(由錢方、浦慶余、吳錫浩同志測定),企圖捕捉日益引起懷疑的拉尚事件(Iaschamp Event.)皆未成功。
這一時期在東北已發現了幾處古人類和文化遺址。早期在4―7萬年間有“榆樹文化”,包括舊石器時代晚期的一些石器和骨器[7]。哈爾濱黃山、顧鄉屯、奈曼旗螞蟻溝都有另星石器發現。中期在2.6―3.5萬年間有“安圖人”[8]後期有淩源西八間房遺址[9]和呼瑪十八站遺址[10]。
二、顧鄉屯冰緣期的建立
在東北地區,除白頭山一帶有大理冰期的冰川遺跡外,其他廣大地區所見主要為冰緣現象及其相關的標誌,計有四個方面:
多年凍土,大興安嶺北端為連續多年凍土,厚達100米。向南為島狀多年凍土區,厚度多在20米以下,其南界已詳細調查①準確厘定。該區現代季節凍融深度不過2—3米。如此巨厚的凍土必然是末次冰期的殘留物。長白山區的多年凍土目前尚缺乏系統調查,僅在和龍石大溝一帶,於標高600―100米處在地下3—7米深度內發現島狀凍土,面積300×20―200×50平方米。當地現代季節凍融深度僅1米且現代冰緣區位于白頭山周圍1200米以上的地帶。可見,這也是末次冰期的殘留物。另據郭東信同志面告,在大興安嶺南端林西附近的黃崗山(標高2034米)上,1700米處也有凍土的發現。
2.冰緣構造,這是過去凍土活動時擾動地層而形成的特殊變形。在東北地區分佈很廣。常見的有:
a.冰楔(Ice wedge)
見於顧鄉屯房地局磚廠剖面,於第二層黑色古土壤之下發育深1.7米寬20__30釐米為黑土所充填的分杈冰楔。另外在白城平安鎮一帶的白土山臺地剖面上有大量裂隙,深約1米,為灰黃色相當於馬蘭黃土的細砂所充填。敖漢旗坤頭嶺也有類似現象。而其最大者見於德惠達家溝剖面,深5.5米,寬0.8米,中為黑色亞粘土和黃砂所充,在剖面西側于黃砂中發現猛獁象、野馬、野牛等化石,證明該冰楔形成于顧鄉屯組沉積之初。
b.冰卷泥(Involution)
發育于龍江白土山,白城平安鎮、阿魯旗青河子等地的白土山臺地上。使大部分平臺組的紅色砂礫呈囊狀嵌入於白色礫石之中,有的則為類似馬蘭黃土的灰黃色細砂充填。這後一期應與馬蘭黃土同時。白城西郊砂石場相當於顧鄉屯組中發育的冰卷泥規模最大,嵌入於砂礫中的黃土狀亞粘土直徑達1―2米。礫石受凍融擠壓而以其長軸順亞粘土之周邊平行排列。又如在雙遼郭家店顧鄉屯組的沼澤淤泥中,在紮賚諾爾[11]三江平原②等地都有所見。此外,在諾敏河下游查哈陽和鎮賚北大崗一帶還有石環的發現。
3.冰緣動物群,猛獁象披毛犀動物群是公認的,典型的冰緣動物群。根據西伯利亞凍土中發現的猛獁象和披毛犀屍體得知它們身上長著0.3-0.5米長的長毛,皮下脂肪很厚猛獁象背上還有貯藏脂肪的“駝峰”,這都是它們對寒冷氣候的適應。二者相較,披毛犀適應性更廣一些,可南達上海,而猛獁象分佈只及大連[12]。據E:D.薩克利斯卡婭對太梅爾半島猛獁象屍體中保存的土壤所作孢粉分析證明,當時為凍土苔原環境[13]。因此,可以認為猛獁像是凍土地帶的指示動物。那麼,東北的多年凍土在冰期可以達到北緯38度-39度之間渤海、黃海地區。根據海底泥炭層和披毛犀等動物化石的發現Q),證明大理冰期低海面時大陸架出露為陸,猛獁象披毛犀動物群在那裡得以自由活動,冰後期凍土融化向北退縮而達北緯49度的訥河與嫩江之間,在那裡凍土南界大體與年平均氣溫0度等溫線相符合。但在北緯39度線上的天津年平均氣溫12.2℃由此推知末次凍期時東北的氣溫最冷可能約比現今低12℃。
動物群中還有一些喜冷的種類,如蒙古野馬,現生於準噶爾盆地及蒙古等地。普氏羚羊產於甘肅北部、新疆、青海和蒙古等荒原地帶。駝鹿現生於大興安嶺北部。此外象赤鹿、原始牛等也都是喜冷動物。但它們適應範圍較廣,幾乎遍及秦嶺准河線以北。雖然它們生活的環境沒有東北冷,但比現代華北還是要冷的,同樣是冰期的氣候標誌。另一些動物,如駝鳥和駱駝一般認為是幹熱的沙漠動物,水牛是喜濕熱的動物,它們的存在似與喜冷動物相矛盾。這就要考慮它們生性和季節遷移的可能性。
4.冰緣植物群根據大量剖面的孢粉分析,東北末次冰期的冰緣期植物群可分三種。
a.以雲杉為主並有卷柏、石鬆、陰地蕨參加的暗針葉林植物群。在哈爾濱黃山的顧鄉屯組中,斯米爾諾夫曾發現一些植物化石:西伯利亞雲杉(Picea cf.abovota lab);臭冷杉(Abies cf.nephrolepis Max);興安落葉松(Larixdahurica Tarcz);樺(Betula sp·)等[14]。其中興安落葉松現生於大興安嶺北部,它們在黃山的出現,說明是緯度冰緣帶冰後期向北退縮時植物化石的殘留。在D―D'剖面上2―3萬年之間有一個孢粉組合(9;木本花粉達44.8%草本53%,孢子31.3%。木本以雲杉為主可達31%,樺12%,松(Pinus sp.)8%,落葉松8%。此外還有榛屬(Corylus sp.),櫟屬(Quercus sp.)鵝耳櫟(Carpirms sp.)榿木(Alnus sp.)等。草本花粉以莎草科(Cypreraceae),嵩屬(Artemisia sp.)為主,另有藜科(Chenopodiaceae),唇形科(Labiatae),唐松草(Thalitrum sp·)禾本科(Gramineae)等。孢子以水龍骨科(Polypodiaccae)為主,還有卷柏屬(Selaginella)石鬆(Lycopoaium),陰地蕨(Botrychium)等。據周昆叔同志對長白山表土的孢粉研究及綜合分析、認為只要雲杉花粉達到達20—40%就可以確定暗針葉林的存在。長白山區生長雲杉冷杉的地方正是現代冰緣地帶。說明松遼平原當時也是處於冰緣地帶。這種孢粉組合在五常12號孔,在三江平原、北京市區[15]和西山等都有發現。特別是在五常孢粉組合中還發現了典型寒冷陰濕環境的指示植物扇羽陰地蕨(BotychiunLunavia)。它現生於小五臺山上2500米的高度上。雲杉現生於長白山上1400—1800米的高度上③。黃山只有200米,相差1200米,如按氣溫梯度0.5℃/米計,黃山當時氣溫比現今至少低6℃。
b.以樺蒿為主,有卷柏、石鬆和虎耳草參加的森林草原植物群。以周家油坊第四地點剖面的孢粉組合最為典型①②。剖面中木本、草本蕨類三者顯示相互消長的規律變化。木本最高可達74.8%,其中樺屬最高可達66%。另有榛、冷杉、雲杉、落葉松、雪松(Cedrus sp.)、柏科(Cupressaceae)、麻黃(Epae,ira sP.)、柳(Salix sp.)、櫟等少量出現。草本花粉最高可達40%,其中蒿屬(Artemisia 9p.)為主,可達28%。其次有藜科(Chenopodiaceae)、虎耳草科(Saxifraceae)、毛莨科(Ranuculaceae)、茜草科(Rubiaceae)、十字花科(Cruciferae)、傘形科(Umbellfferae)、蓼科(Polygonaceae)、石竹科(Caryophyllaceae),莎草科(Cyperaceae)小二仙草科(Haoragidaceae)、地榆屬(Sanguisorda sp.)、百合科(Liliaceae)、薔薇科(Rosaceae)等。蕨類孢子以水龍骨科為主達44.5%,其次有卷柏,石鬆、蹄蓋蕨(Athyriumsp)、陰地蕨等。
格裡丘克在研究俄羅斯平原和西伯利亞冰緣植物群時[16]除將太加林視為冰緣植物群外,還將樺,蒿、藜、石鬆、卷柏、陰地蕨等組成的森林或森林草原視為冰緣植物群的一種。另從本區看顧鄉屯距黃山只約30公里,黃山有雲杉為主的暗針葉林,而顧鄉屯、周家油坊、達家溝等地在同一時期卻是以樺為主的森林和森林草原。所以後一植物物群也應與前者一樣處於冰緣環境,不過黃山有有利的地形和水熱條件,有利於雲杉之生長。
類似的孢粉組合在哈爾濱黃山、永吉江南窩堡:三江平原、下遼河平原都有發現。
c.藜科、禾木科、菊科為主的冰緣草原植物群。
劉牧③對富拉爾基披毛犀骨架產地剖面所作孢粉分析表明,孢粉組合中以草本植物占絕對優勢,最高達95%。其中藜科花粉高達54.8%,其次為與針茅屬(Stipa sp)和羊茅屬(Restuca sp)相似的禾本科花粉高達36.8%,蓼屬(Polygonum sp)的不同種在個別樣品中也很高。另外,以蒿屬為主的菊科花粉也曾達20%。少量有蚤綴屬(Arenaria sP),傘形科、香蒲屬(Typha sp),眼子菜屬(Polygonum sp)百合科和麻黃屬等。蕨類孢子含量不很豐富,以卷柏為主,其次為水龍骨科的不同屬種以及石鬆,紫萁屬(Osmunda sp)等。木本花粉貧乏,最高只達5.2%。其中有松、雲杉、冷杉、檜屬(Janipinus sp)、樺、櫟、榆、榿木、槭、鼠李屬(Rhamnus sp)、柳等。顯然,當時此處是一種草原環境。木本花粉可能來自遠處山區。
同樣,根據格裡丘的研究,冰緣植物群也有草原類型。例如在瓦爾岱冰期的後一階段就有以蒿屬和藜科佔優勢並伴有一些旱生的卷柏(SelaginellaSibirica)和鹽生的麻黃等植物參加。該作者並將麻黃與凍土和鹽鹼化相聯繫。看來富拉爾基孢粉組合的面貌與這種冰緣草原植被相符合。而從地理位置上看,富拉爾基距多年凍土南界僅200公里。末次冰期時,這裡無疑是處於凍土地帶的。這裡也是鹽鹼地發育的地區。這種植被可能代表了比較乾旱的松遼平原西部在末次冰期的情況,而在比較濕潤的東部地區只在冰期中比較乾冷的階段出現。
此處只是舉出三種典型植物群,其間還有許多過度類型。隨著冰期氣候的波動和地區的差別,形成了大理冰期時東北植被景觀變化多端的複雜景象。
以上四方面的證據都出自顧鄉屯組或與之同時形成。因之稱為“顧鄉屯冰緣期”。
三、植被的演替
植被對於氣候和地理環境的變化極其敏感。因此,古植物學資料被視為一種重要的古氣候的溫度計和古環境的標誌。在東北區目前已積累了一批末次冰期的孢粉資料,(計16個地點,其中松遼平原6,長白山區2,三江平原7,下遼河平原1。這些資料初步展示了東北末次冰期時植被在空間上的分佈情況和在時間上的演替規律,從而為進一步劃分氣候期提供了依據。比較典型的有三個孢粉圖式:周家油坊、黃山和江南窩堡。它們突出的特點是在剖面的中部有一個孢粉豐富,植被繁茂,木本植物旺盛的階段。而剖面的下部和上部不是孢粉貧乏就是只有一些草本或少量木本植物。從而提供了一個很自然的三分方案。即從下向上依次分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個孢粉帶或植被演替的階段。進而,在周家油坊和黃山剖面上,在Ⅱ帶的中部又有一個木本下降草本上升的時期,把Ⅱ帶分割為Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅱ3,三個亞帶。
從周家油坊剖面可見,有兩個樺的高峰,三個蒿和水龍骨的高峰,兩者基本上是反比例地互為消長關係。三個虎耳草、麻黃的高峰代表三個寒冷而乾燥的時期。雲杉、冷杉、松、柏以及石鬆、卷柏等喜濕耐寒植物含量不高,斷續出現,但總的趨勢是越向上越少,說明氣候越趨乾冷。
哈爾濱黃山D―D剖面孢粉圖式與周家油坊頗為相似,有兩個樺的高峰,不同的是在Ⅲ,亞帶頂部出現了一個雲杉的高峰。
江南窩堡孢粉圖式,下部孢粉貧乏,(1帶),中部是一個樺的旺盛時期。恰好在2萬年左右,木本凋零進入寒冷時期形成疏樹草原和莎草沼澤環境。只是到了末次冰期的尾聲階段,樺、鵝耳櫪以及其他闊葉樹才又繁盛起來,預示著冰後期的來臨。
顧鄉屯孢粉圖式不太典型,但第一層古土壤處的一個樺的高峰(達52%),顯然屬於Ⅱ3亞帶。上部(Ⅲ帶)是以蒿、藜為主有少量松、樺、榛、榆、櫟參加的疏樹草原景觀可以說是對荒山和周家油坊孢粉貧乏帶(Ⅲ帶)的一個補充。
德惠達家溝剖面顧鄉屯組之下有大型冰楔發育,代表了末次冰期早期的寒冷時期。緊接著向上是一個闊葉樹的疏樹草原階段(Ⅱ1帶)。中部是一個草原帶(Ⅱ2帶),上部為樺木森林階段(Ⅱ3)。可以很好的與前述分帶對比起來。
五常12號孔在5―9米範圍內有一個樺的高峰(達62—76%)和一個雲杉和冷杉的高峰(達54%),顯然可以和黃山的Ⅱ3帶對比。為樺木森林和雲杉暗針葉林。下部兩個樣都是以樺為主(43%)屬於樺木森林景觀。
安圖洞穴堆積①的孢粉組合:木本達41.9%草本53.6%孢子14.5%,木本中松達2.5%,雲杉6.1%草本中蒿屬和菊科32%。當時洞外屬於松、雲杉針葉森林草原景觀14C年齡26600土550—35400±1800aBP屬於前述Ⅱ2亞帶到Ⅱ3亞帶的前半期。
最近,在紮賚諾爾的露天礦發現了一具完整的巨型猛獁象骨架,其糞化石14C年齡為33450±2000年。孢粉分析結果當時為草原環境,草本花粉占98%以上,以禾本科、莎草科、菊科、蒿屬為主,灌木和孢子稀少。(化石1981年1期)。
綜合現有的孢粉資料①②三江平原末次冰期的植被演化大體可分三個階段:早期在友誼5―4孔發現松(達20.8%),雲杉(達30.5%)孢粉組合及大量冷杉和樺的植物殘體。植被為暗針葉林景觀。中期以陽、N17、N19三個孔和寶清雁窩島鑽孔為代表。在發現猛獁象臼齒、門齒等化石的同時,發現了以樺、松、水龍骨佔優勢並含有一定雲杉的孢粉組合,當時植被為樺、松森林景觀。晚期,以前進4—10、前進4—11孔上部孢粉組合為代表松20.6%,榛13%,蕨類孢子以木賊和水韭為主,構成松榛為主的灌木叢林和沼澤景觀。
下遼河平原③以LP24孔30—50米深度處的孢粉組合為代表。屬於蒿、樺優勢組合。
草本60%木本34.1%,蒿40%,藜13%,樺15%,雲杉5%。是為樺和雲杉混交的森林草原。
將上述孢粉組合和植被類型列為,可以窺視全區末次冰期植被在空間上和時間上變化的一般情況。即隨著冰期氣候的波動,荒漠或草原與森林交替出現但隨著各地自然條件的差異,同一時間各地植被並不完全相同。其中樺木林分佈最廣,局部有雲杉暗針葉林。在冰期中最寒冷的階段,大部地區為荒原和草原所籠罩。
四、顧鄉屯冰緣期之詳分
通過孢粉帶和植被類型的劃分,配合少數14C年齡資料,可以看到,本區末次冰期氣候和環境的變化完全可以和目前研究最詳細的北美大湖區進行對比。參照人德雷曼尼斯和P.F.卡羅劃分威斯康星冰期時所建立的模式[17],即按逐級分類法將冰期(GlacialStage)之下劃分為若干副冰期(Sub—Stage),副冰期之下分為若乾冰階(Stadial)和間冰階(inter stadial),我們將顧鄉屯冰緣期再分為早、中、晚三個副冰緣期,副冰緣期之下再分為冰緣階和間冰緣階。
1.早顧鄉屯副冰緣期
時間約在7―5.3萬年之間,近年我們收到周家油坊該帶一個鍰(23OTh)年齡為59800±3300aBP孢粉譜屬於第1帶。植被為凍原荒漠、草原,局部為森林草原。氣候乾燥而寒冷,年平均氣溫可能比現代低10℃。隨著北美早威斯康星副冰期,東歐早瓦爾岱冰期和西伯利亞齊論卡冰期冰蓋之大大向前推進,世界洋面普遍下降,形成了黃海50―70米深度上的低海面[18],下遼河平原與渤海連成一片陸地,黃海亦稍有收縮。
2.中顧鄉屯副冰緣期
時間約在5.3—2.3萬年之間。孢粉譜屬於第Ⅱ帶,明顯地表現為孢粉豐富,植被相對繁茂的景象。氣候相對溫暖,但仍然是寒冷的冰期氣候而不是間冰期。可進一步分為兩個間冰緣階中間夾一個冰緣階:
a.劉芳屯間冰緣階
時間約為5.3―3.6萬年。孢粉譜為Ⅱ:亞帶。在周家油坊和黃山都表現為一個突出的樺的高峰。此時許多地方都是一片樺木森林或森林草原。這是末次冰期中最溫暖的一個間冰階,根據樺主要出現在長白山1000―1400米高度上的針闊混交林中的情況估計溫度比現今低4℃。華北平原有一次規模最大的白洋澱海進[19]。北美在塔保特港間冰階(PortTalblot interstadial)時是一次最大的冰退。
b.阿什河冰緣階
時間約在3.6―3.2萬年之間。相當於孢粉Ⅱ:亞帶。當時植被主要為草原,局部為疏樹草原、森林草原。氣溫回降,可能比現今低8℃。這時歐亞、北美大陸冰蓋有一次不太大的冰進。在北美稱為櫻桃樹冰階(Cherrytreestadial)。
c.山根屯間冰緣階
時間約在3.2―2.3萬年之間。屬於孢粉Ⅱ,亞帶。許多地方生長了茂密的樺木森林或雲杉暗針葉林。氣溫回升,但比前一次間冰緣階稍冷,根據前述哈爾濱黃山出現雲杉暗針葉林估計年平均氣溫比現今低6℃。在華北平原有滄州海進(14C年齡為24400年),在北美有李子角間冰階(PlumPointinterstadial)的一次大冰退。
3.晚顧鄉屯副冰緣期
時間為2.3—1.0或1.2萬年之間。這是末次冰期的極盛期。氣候嚴寒,氣溫比現今約低12℃。植被凋零,孢粉貧乏。相當於孢粉帶Ⅲ形成大面積荒漠凍原或草原景觀。在永吉一帶的半山區較濕潤處,於沼澤週邊的草原上稀疏地生長著一些雲杉、冷杉、樺等樹木。晚期當末次冰期近于尾聲之時,氣溫回升,樺、鵝耳櫪以及一些闊葉樹有所發展而成森林。此期北美的尼索利冰階(Nissouristadial),西伯利亞的沙爾坦冰期,北歐的晚瓦爾岱冰期發生了最大的或相當大的一次冰進。由於海水大量移向兩極而成冰蓋,引起全球海面下降,形成了黃海150―160米深度上的低海面。大陸架幾乎全部出露為陸地。下遼河平原與渤海、山東半島、華北平原以及黃海全都連一片陸地。日本列島與大陸相聯,使東北地處內陸,增加了氣候的大陸性。仔細分析一些孢粉圖式(如周家油坊和黃山)可以看出,木本花粉的曲線基本上類比了末次冰期的氣溫曲線。根據上述估計數位可以重建本區末次冰期的溫度曲線。它具有三個冷峰和兩個相對暖峰的特點。可以與歐亞、北美各地冰川區,太平洋和大西洋海底岩心及格陵蘭冰岩心等不同方法所得出的溫度曲線很好的對比起來。
五、白頭山冰期
據劉長安等同志研究,在白頭山上于2400米處有一冰鬥群。據我們觀察在2200米標高上也有幾個冰鬥,在1900米處於天池瀑布下有一冰窖,下接寬闊的U型穀。稱白頭山冰期。長白縣縣城鴨綠江二級階地上有一種褐色泥礫,產冰溜條痕石,可能是白頭山冰期的冰川沉積。白頭山產生冰川的可能性還可以從現代氣候條件得到論證。多年來降水量1510毫米,多年平均氣溫—7℃,最高19.2℃,最低—49℃,背陰坡有隔年不融的積雪。如果冰期時氣溫下降6℃,應為—13℃。而世界現代冰川雪線附近的溫度在海洋型為+1℃一-5℃;亞大陸型-5℃一-10℃,極大陸型-10℃一-15℃[20]。即便是考慮了大陸架當時出露成陸,日本列島與大陸相連,白頭山當時地處內陸,氣候為極大陸型也完全有產生冰川的可能。在鄰區,朝鮮的南胞胎山冠帽峰上1900一2150米標高上也有冰鬥發育[21]。日本本州中央山地末次冰期稱“飛馬單冰期”,冰鬥標高為2500一2700米,比現代雪線低1200米。14C年齡為26600年[22]。即那裡現代雪線為3700一3900米。白頭山比日本中央山地緯度稍高,估計現代雪線約為3600米。那麼產生2400米處冰鬥的氣溫也應比現代低6℃。落人前述顧鄉屯冰緣期氣溫的範圍之內。因之,我們將顧鄉屯冰緣期與白頭山冰期對比。為了科學的嚴謹。我們用冰緣證據建立冰緣期,用冰川遺跡建立冰期。再用廣義的冰期,全國通用的大理冰期加以總括。
結 語
綜上所述,大理冰期之時,白頭山一帶曾經寒冰晶瑩,發育了小型冰鬥冰川和山谷冰川。其他廣大地區呈現一派冰緣凍土景觀。東部和南部氣候稍溫潤,隨著冰期氣候的波動,在乾冷的時候許多地方成為凍原荒漠或草原,有的地方成為疏樹草原或灌叢草甸。在相對溫濕的時期生長了樺木森林,局部為雲杉暗針葉林。黃海渤海在兩次低海海面時曾經出露為陸。猛獁象披毛犀動物群活動于全區,盛極一時,舊石器時代的人類也在這裡廣泛活動,足跡遍及全區。從未次冰期早期的榆樹文化到中期的安圖人,到晚期的西八間房遺址和十八站遺址,連綿不絕。他們以採集和狩獵為生,猛獁象披毛犀動物群是他們狩獵的主要對象。在與嚴酷的冰期環境的卓絕鬥爭中發展了在當時可謂燦爛的古代文化。他們也很可能利用了末次冰期低海面時對馬海峽、韃靼海峽和白令海峽等處形成的陸橋,為亞州和美州大陸和日本列島古代文化的交流作出了貢獻。
猛獁象披毛犀等動物的絕滅固然與氣候變化有關,但人類的捕殺也是一個不可忽視的原因[23]。可見,早在遠古時期人類已以其生產活動影響著自然環境。
最後,將東北末次冰期的重要事件和環境演變的總情況列。
文中引用了許多同志提供的資料,許多單位代我們作了許多測試,周昆叔同志審閱了原稿提出了許多寶貴意見。插圖是由吳德燕同志清繪的。在此一併致以衷心謝意。
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結 後 語
本文發表之後我們收到了周家油坊第四地點剖面底部一個鈾子系法鍰(230Th)年齡:59800±3300aBP,現補充到文中,他為本文中的早顧鄉屯冰緣期的時代提供了確鑿的證據。