“你這教授當(dāng)?shù)模B中午飯都吃不上?！睏钚∑饺杂浀?015年9月到塔克拉瑪干沙漠考察時(shí)，當(dāng)?shù)貛煾翟捓锏霓揶怼?/p>
大漠空高塵不飛，新秋塞上草猶肥。不過(guò)，沙漠考察并非“到此一游”，沒(méi)有那么多的詩(shī)情畫(huà)意。科學(xué)家要做的是在浩瀚的沙海里詢證。車子出問(wèn)題是常見(jiàn)的事，他們就先推車再工作。每天的午飯都又干又硬的烤馕?！皶r(shí)間長(zhǎng)了師傅就不愿意啦?！睏钚∑较颉吨袊?guó)科學(xué)報(bào)》說(shuō)道。
不過(guò)，苦中作樂(lè)，到底讓他們“淘”出了“金”。經(jīng)過(guò)6年的科研攻關(guān)，浙江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院教授楊小平帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，從地質(zhì)學(xué)視角破解了近10萬(wàn)年來(lái)塔克拉瑪干沙漠環(huán)境演變的前世今生，并分析了相關(guān)驅(qū)動(dòng)機(jī)制及其與沙漠古文明的關(guān)系。
跳出窠臼 沙海“淘金”
“大漠風(fēng)塵日色昏，紅旗半卷出轅門(mén)?！焙棋乃死敻缮澈|西綿延1000多公里，南北寬500余公里，是世界第二大流動(dòng)沙漠。
在中國(guó)少數(shù)民族語(yǔ)言維吾爾語(yǔ)中，“塔克拉瑪干”意為“進(jìn)去出不來(lái)的地方”，但塔克拉瑪干沙海所處的塔里木盆地中“塔里木”也被解釋為“永久的家園”或者“樹(shù)木生長(zhǎng)的地方”。對(duì)同一區(qū)域的兩種截然不同的解釋，既指示了這個(gè)廣袤無(wú)垠沙海有著惡劣的自然環(huán)境，也意味著這里可能曾經(jīng)水草豐美且文明悠久。
同時(shí)，深居內(nèi)陸的塔克拉瑪干沙漠是北半球最重要的粉塵源區(qū)之一，也是陸上“絲綢之路”的重要組成部分，在地球氣候系統(tǒng)和東西文明交流史上均扮演著重要角色。其自然環(huán)境演變史對(duì)曾經(jīng)繁盛的沙漠古文明如龜茲、若羌、樓蘭、精絕等“西域三十六國(guó)”的興衰變遷有著深刻影響。
那么，歷史上的塔克拉瑪干究竟經(jīng)歷過(guò)什么樣的自然演變？回答這一問(wèn)題一直以來(lái)存在困難。
“塔克拉瑪干沙漠超過(guò)85%的區(qū)域被流動(dòng)沙丘覆蓋，缺乏較連續(xù)的古環(huán)境記錄載體且沉積環(huán)境復(fù)雜、沉積記錄獲取難度大，使準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)該地區(qū)的環(huán)境演變過(guò)程成為研究難點(diǎn)?！闭撐牡谝患嫱ㄓ嵶髡邨钚∑皆诮邮堋吨袊?guó)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)說(shuō)。
過(guò)去幾年來(lái)，楊小平帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)與來(lái)自中科院地質(zhì)與地球物理所、中科院地球環(huán)境所以及長(zhǎng)安大學(xué)、新疆大學(xué)等單位的科研人員合作，力圖在思路上突破依靠連續(xù)沉積地層重建古氣候變化過(guò)程的窠臼，深入沙漠內(nèi)部獲取環(huán)境變化的直接證據(jù)。
8月30日發(fā)表于第24期《科學(xué)通報(bào)》的一項(xiàng)研究就是他們“淘金”歷程中的 “一桶金”——研究者對(duì)近10萬(wàn)年來(lái)塔克拉瑪干沙漠的環(huán)境演變過(guò)程進(jìn)行重建，為考古學(xué)探明的沙漠古文明繁盛時(shí)期提供了堅(jiān)實(shí)的自然科學(xué)證據(jù)。
“塔克拉瑪干沙漠地區(qū)長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為是黃土高原粉塵的重要源區(qū)之一，其環(huán)境演變規(guī)律對(duì)于全面理解我國(guó)北方沙漠及黃土高原地區(qū)的環(huán)境演變有著重要價(jià)值。”一名審稿人評(píng)價(jià)說(shuō)，“這項(xiàng)研究對(duì)于進(jìn)一步深入理解亞洲內(nèi)陸的大氣環(huán)流格局、乃至干旱區(qū)沉積物源區(qū)等問(wèn)題都有重要意義?！?/p>
古河流中覓“前世”
從2015年至今，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)塔克拉瑪干沙漠中西部南北大斷面進(jìn)行了廣泛的遙感調(diào)查和地貌學(xué)考察，并以沉積地層學(xué)為基礎(chǔ)，對(duì)9個(gè)典型的河流-湖泊-風(fēng)沙沉積剖面開(kāi)展了全面系統(tǒng)的研究。
“沙漠里曾有湖泊和河流，關(guān)鍵是找證據(jù)?！睏钚∑秸f(shuō)，“如果對(duì)自然現(xiàn)象的解釋拿不定注意，通常我們會(huì)一起在野外現(xiàn)場(chǎng)討論、爭(zhēng)鳴，回來(lái)查閱文獻(xiàn)，后面再去實(shí)地甄別。”
為確定對(duì)地層認(rèn)識(shí)的可靠性，在反復(fù)實(shí)地考察中，他們采取了多種“組合”策略。如在確定靜水沉積時(shí)，不僅要看沉積物的組成特點(diǎn)，還要觀察沉積層干涸以后發(fā)生的龜裂紋。他們還采用光釋光測(cè)年法——利用沉積物中的石英礦物被埋藏以后的信號(hào)累積測(cè)定沉積物被埋藏時(shí)間的技術(shù)，對(duì)沉積學(xué)解釋得到的濕潤(rùn)時(shí)期進(jìn)行年代學(xué)框定。
基于34個(gè)獨(dú)立光釋光年齡和樣品的沉積物粒度及磁化率分析，他們發(fā)現(xiàn)，塔克拉瑪干沙漠在近10萬(wàn)年以來(lái)至少經(jīng)歷過(guò)三個(gè)比較典型的濕潤(rùn)時(shí)段，即距今約7萬(wàn)~5萬(wàn)年前，1.7萬(wàn)~1.1萬(wàn)年前和距今5000~2000年前。
在中國(guó)自然地理區(qū)劃中，塔克拉瑪干沙漠屬暖溫帶，年均氣溫比我國(guó)其他沙漠地區(qū)高，年均降雨量比其他沙漠都更為稀少，堪稱歐亞大陸最干旱的沙漠。那么，這種曾經(jīng)的濕潤(rùn)環(huán)境是什么原因造成的？
研究人員將沙漠腹地保存的濕潤(rùn)記錄與全球溫度重建數(shù)據(jù)進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，這些相對(duì)濕潤(rùn)的環(huán)境出現(xiàn)在全球氣溫由冷變暖的轉(zhuǎn)折時(shí)期。結(jié)合地貌學(xué)和遙感分析，他們推測(cè)在這三個(gè)時(shí)段，由于氣候迅速變暖，沙漠周邊山地冰雪融水增加導(dǎo)致發(fā)源于沙漠南部昆侖山的河流徑流量驟增，能夠縱深沙漠內(nèi)部，從而沙漠深處留下流水沉積的證據(jù)。當(dāng)然，并不排除北半球中緯度西風(fēng)帶南移導(dǎo)致塔里木盆地周圍山地的地形雨雪增加的可能。
古文明的印證
需要指出的是，作者表示，中晚全新世（5000年~2000年）以來(lái)的濕潤(rùn)時(shí)期，特別是尼雅河和亞通古斯河下游記錄的距今2000年左右的濕潤(rùn)時(shí)期，與塔克拉瑪干沙漠深處多個(gè)已消失古文明的繁盛時(shí)期吻合。
尼雅遺址就是其中之一。該遺址距離沙漠南緣70公里左右，據(jù)考證是漢晉時(shí)期“精絕國(guó)”故址，《漢書(shū)》記載其“去長(zhǎng)安八千八百二十里，戶四百八十，口三千三百六十，勝兵五百人”。該遺址曾出土織有“五星出東方利中國(guó)”八個(gè)篆體漢字的國(guó)家一級(jí)文物漢代織錦，被譽(yù)為20世紀(jì)中國(guó)考古學(xué)最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。
“我們?cè)谶@里找到了風(fēng)成沙，還有以前的河流沙，上面還有靜水沉積，且靜水沉積物厚度大于1米。”楊小平說(shuō)，“尼雅遺址的考古學(xué)證據(jù)與此次研究的地層學(xué)證據(jù)共同說(shuō)明，在2000年前的漢代，塔克拉瑪干沙漠南緣的河流能夠深入沙漠至少70公里并造就沙漠綠洲，為彼時(shí)沙漠文明的繁盛提供了水源保障。”
克里雅河下游尾閭地區(qū)古城的興衰也是塔里木盆地氣候變化的另一佐證。作者指出，位于克里雅河下游西側(cè)的圓沙古城仍然保存有城墻、房屋遺址，依據(jù)新的測(cè)年結(jié)果，該古城早在春秋時(shí)期（公元前716~475年）就已存在。很可能因河道變遷，古城位置在西漢時(shí)期遷移至圓沙的東南側(cè)，即喀拉墩古城，大約在魏晉時(shí)期(公元220~420年)被徹底廢棄。該古城的興衰歷史也表明2700~1600年前是一個(gè)相對(duì)比較濕潤(rùn)的時(shí)期。
“文章作者是活躍在我國(guó)沙漠研究一線的專家，有豐富的研究經(jīng)驗(yàn)，在沙漠環(huán)境變化研究領(lǐng)域有很深的造詣。相關(guān)研究獲得了創(chuàng)新性的認(rèn)識(shí)?！绷硪晃粚徃迦嗽u(píng)價(jià)。此外，楊小平曾受邀在愛(ài)爾蘭舉辦的第20屆國(guó)際第四紀(jì)科學(xué)大會(huì)（INQUA）上以特邀大會(huì)報(bào)告形式匯報(bào)該研究的初步成果，引起國(guó)際同行極大興趣。該大會(huì)被譽(yù)為環(huán)境演變領(lǐng)域的國(guó)際“奧林匹克”。
據(jù)介紹，此次研究受到科技部科技基礎(chǔ)資源調(diào)查專項(xiàng)(2017FY101001)和國(guó)家自然科學(xué)基金(41672182，41430532)的聯(lián)合資助。通過(guò)這一國(guó)家科技基礎(chǔ)資源調(diào)查專項(xiàng)，浙江大學(xué)等9個(gè)科研單位培養(yǎng)了數(shù)十名沙漠研究領(lǐng)域的青年科研工作者?！半S隊(duì)參加考察的青年學(xué)生對(duì)探究自然界奧妙的濃厚興趣和吃苦精神也鞭策著我們要為培養(yǎng)國(guó)家的沙漠研究人才不懈努力?！睏钚∑秸f(shuō)。
原文信息：楊小平， 杜金花， 梁鵬， 張德國(guó)， 陳波， Rioual， P.，張峰，李鴻威，王旭龍。晚更新世以來(lái)塔克拉瑪干沙漠中部地區(qū)的環(huán)境演變?？茖W(xué)通報(bào)，2021，66 (24): 3205-3218。
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https://doi.org/10.1360/TB-2020-1383
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