中國(guó)網(wǎng)/中國(guó)發(fā)展門戶網(wǎng)訊   第四紀(jì)冰凍圈的研究目標(biāo)是恢復(fù)過去?260?余萬年來的冰凍圈演化歷史，認(rèn)識(shí)其演化規(guī)律，以及探明其主導(dǎo)原因。因此，第四紀(jì)冰凍圈科學(xué)除了研究冰川、凍土、積雪等冰凍圈核心要素在第四紀(jì)期間的變化之外，凡反映冰凍圈變化的物理、化學(xué)、生物的各種沉積記錄與機(jī)理研究，以及與冰凍圈演變有因果關(guān)聯(lián)的其他天文、地質(zhì)的研究也必然包括在內(nèi)，這是冰凍圈滲透于其他四大圈層（巖石圈、大氣圈、水圈、生物圈）的跨學(xué)科性質(zhì)及長(zhǎng)時(shí)間尺度所決定的。

第四紀(jì)冰凍圈的研究意義

第四紀(jì)被定義為冰川紀(jì)，其基本特征是冰期-間冰期交替。冰凍圈作為相對(duì)獨(dú)立又與其他四大圈層有密切聯(lián)系的第五大圈層，其變化自然對(duì)其他圈層乃至整個(gè)地球系統(tǒng)有著舉足輕重的影響，特別是決定了地表過程的重大調(diào)整、生物圈的凋零與繁榮乃至物種的演替與進(jìn)化。我們現(xiàn)在處于全新世相對(duì)暖濕的時(shí)段，這個(gè)時(shí)段是整個(gè)第四紀(jì)氣候環(huán)境演化的延續(xù)。第四紀(jì)冰凍圈的研究可以使我們了解第四紀(jì)氣候環(huán)境變化的幅度、頻率及其原因與后果。掌握這些規(guī)律，有利于觀察和預(yù)測(cè)當(dāng)前和未來氣候環(huán)境變化趨勢(shì)；尤其是在全球持續(xù)變暖的背景下，地球這個(gè)宇宙中的“諾亞方舟”到底駛向何方。第四紀(jì)冰凍圈的研究至少可以給出不同時(shí)間尺度上的極限幅度。進(jìn)一步參考末次間冰期、末次冰期間冰段和全新世大暖期，進(jìn)行“古相似”（paleo-analogue）預(yù)估，幫助人類從容應(yīng)對(duì)。人類誕生于上新世甚或中新世，其快速進(jìn)化又幾乎與北半球歐美大冰蓋反復(fù)出現(xiàn)的第四紀(jì)相對(duì)應(yīng)。誕生于非洲的原始人類及后來的智人到底何時(shí)和如何走出非洲擴(kuò)散于世界，人類形體、器官、大腦和智能的演進(jìn)與冰凍圈的擴(kuò)張與退縮有著怎樣的聯(lián)系，都是重大科學(xué)問題，也隱含生動(dòng)的人地關(guān)系真諦，對(duì)人類學(xué)、人文地理學(xué)都具有十分深遠(yuǎn)的學(xué)術(shù)意義。目前，由于全球變暖，CO₂?排放受到前所未有的重視，加上人類對(duì)生存空間的無限制擴(kuò)展，對(duì)自然環(huán)境的破壞、污染，以及由此導(dǎo)致的生物種群的加速滅絕，迫使科學(xué)家提出一個(gè)“人類紀(jì)”（Anthropocene）的新概念。人類紀(jì)到底會(huì)是一個(gè)怎樣的紀(jì)元，人類到底在多大程度上突破自然規(guī)律的底線，需要以整個(gè)第四紀(jì)歷史作為背景來認(rèn)知。因此，研究第四紀(jì)冰凍圈，不僅具有認(rèn)知晚近地質(zhì)歷史的科學(xué)意義，也為預(yù)知未來氣候環(huán)境變化提供背景坐標(biāo)。

第四紀(jì)冰凍圈研究?jī)?nèi)容

第四紀(jì)冰凍圈的研究?jī)?nèi)容大致可歸結(jié)為以下?7?個(gè)方面。

冰凍圈地貌和沉積。這是冰凍圈演化空間范圍和規(guī)模重建的基礎(chǔ)，包括冰川侵蝕地貌和冰川沉積、冰緣地貌和冰緣沉積、化石凍土等。此類地貌沉積遺跡分布在高緯度、高海拔地區(qū)，以及海洋沉積中。

環(huán)境記錄。重建完整的第四紀(jì)冰凍圈變化幅度和環(huán)境特征的依據(jù)，包括深海巖芯、極地冰芯、大陸黃土-古土壤、湖芯、石筍、樹輪等各種載體中的記錄。其環(huán)境信息反映在多種同位素、沉積物粒度、CO₂、孢子花粉、粉塵、碳酸鈣、磁化率、有機(jī)碳、硅藻、風(fēng)化指數(shù)等一系列指標(biāo)中。利用它們來揭示第四紀(jì)長(zhǎng)時(shí)間尺度的氣候變化，并和冰凍圈地貌沉積提供的信息彼此印證，獲得規(guī)律性的認(rèn)識(shí)。

第四紀(jì)年代學(xué)。定年是支撐地貌、沉積和環(huán)境變化記錄的技術(shù)基礎(chǔ)，包括同位素定年（如鈾系法、鉀氬法、銣鍶法、碳?4?法等）、古地磁定年、電子自旋共振定年、釋光定年、宇宙核素定年等。這些定年技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，分別適合于測(cè)試不同沉積物和不同時(shí)段，它們的適用性和準(zhǔn)確性也在不斷被探索、發(fā)展和完善中。

建模與模擬。模型包括概念模型、物理模型和數(shù)學(xué)模型。模擬研究在諸如古雪線、凍土下限、古森林線的升降、大陸冰量增減、海平面漲落、預(yù)測(cè)未來等研究中應(yīng)用廣泛。

生物演化。生物演化與冰凍圈的變化息息相關(guān)，借助于動(dòng)、植物化石可以認(rèn)識(shí)當(dāng)時(shí)的氣候環(huán)境。例如，孢子花粉、猛犸象-披毛犀化石揭示西伯利亞在末次冰期曾經(jīng)是廣闊的凍土苔原地帶，并且一直向南延伸到中國(guó)華北一帶。

人類生存、進(jìn)化與冰凍圈。由于人類主要是在第四紀(jì)進(jìn)化而來，故對(duì)第四紀(jì)人地關(guān)系的研究具有重要的學(xué)術(shù)意義。這類研究目前尚受到古人類遺址數(shù)量的限制，但有很大的發(fā)展空間。

冰凍圈變化的原因和驅(qū)動(dòng)機(jī)制。這是從發(fā)掘記錄向理論認(rèn)識(shí)的必然發(fā)展。內(nèi)容包括：地外空間環(huán)境，如太陽(yáng)系在銀河系中的運(yùn)動(dòng)、地球軌道參數(shù)變化和太陽(yáng)黑子活動(dòng)等；地球系統(tǒng)內(nèi)部，如地殼運(yùn)動(dòng)、火山噴發(fā)、海洋與大氣能量傳輸、生物-氣候效應(yīng)，以及人類干擾等。

第四紀(jì)冰凍圈研究所涉及的內(nèi)容廣泛而奧秘，由此引起的質(zhì)疑和爭(zhēng)論經(jīng)常是激烈而持久的，這符合科學(xué)發(fā)展的一般規(guī)律，更反映這門學(xué)科巨大的內(nèi)在動(dòng)力。

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