山東中更新世以來冰磧年齡、雪線高程與氣候演化
——以蒙山、嶗山為例

王照波，何樂龍，張劍，李寶杰

(1.自然資源部金礦成礦過程與資源利用重點實驗室，山東省金屬礦產(chǎn)成礦地質(zhì)過程與資源利用重點實驗室，山東 濟(jì)南 250013；2.沂蒙山國家地質(zhì)公園管理局，山東 臨沂 273304；3.山東指南針礦產(chǎn)勘查有限公司，山東 臨沂 276006；4.青島海洋地質(zhì)研究所，山東 青島 266071)

0 引言

我國東部中低山區(qū)第四紀(jì)冰川遺跡的研究，始自1921年李四光先生在太行山東麓首次發(fā)現(xiàn)[1]，此后又于1933年提出廬山冰川遺跡，并在廬山建立了鄱陽、大姑與廬山三個冰期[2]。

山東第四紀(jì)冰川研究，開端于1959年德國學(xué)者A.舒勒(A.Schuller)等對于泰山的研究，作者在泰山后石塢發(fā)現(xiàn)了眾多的冰川遺跡，并將這些遺跡與德國中部冰川遺跡進(jìn)行對比分析得出結(jié)論：“泰山的冰川遺跡與德國中部山區(qū)相同，是由風(fēng)化的很好的滾圓物質(zhì)所組成，它們被細(xì)粒的膠結(jié)物膠結(jié)的很厚很結(jié)實，這種冰磧是很典型的，而且很容易辨別?！?/p>

“華中與華東第四紀(jì)冰川規(guī)模很大，這是沒有問題的”[3]。此后，張建偉等[4-6]在考察了泰山的角峰、刃脊等冰蝕地貌之后，對泰山南坡冰磧層中的石英砂進(jìn)行掃描電鏡觀察并確認(rèn)屬于冰川成因，經(jīng)光釋光測年研究獲得了MIS3b階段(30.54±2.59ka B.P.)的冰期年齡。

2000年前后，李乃勝等[7]開啟了嶗山冰川遺跡的研究，詳細(xì)調(diào)查了嶗山廣布的角峰、刃脊、冰斗等冰蝕地貌，并根據(jù)冰磧遺跡的分布初步建立了鮑魚島冰磧、前風(fēng)庵冰期、流清河冰期、束住嶺冰期。緊接著，徐興永等[8-9]對嶗山地區(qū)的孢粉進(jìn)行研究，得出孢粉顯示了氣候向干冷發(fā)展的特征。廣泛調(diào)查了山東魯西蒙山、沂山、魯山、泰山和膠東的浮山、大澤山等地古冰川遺跡，認(rèn)為在第四紀(jì)冰期，中國東部海拔高于300m的山地都有可能出現(xiàn)規(guī)模不等的山地冰川。李培英等[10]對嶗山冰磧進(jìn)行了大量的測年研究，獲得了MIS6，MIS4，MIS3b諸階段的冰期年齡數(shù)值。趙松齡[11]在調(diào)查總結(jié)了我國東部大量古冰川遺跡的同時，提出了“北路寒潮”為我國東部冰川形成的氣候冷源路線的重要認(rèn)識。

自2015年始，筆者等發(fā)現(xiàn)山東蒙山地區(qū)廣泛存在組合型第四紀(jì)冰川遺跡，這些遺跡分布在蒙山周圍的山谷中，主要由U谷谷壁磨光面(圖1a)、U谷谷壁擦痕(圖1b)、側(cè)磧壟(圖1c)、條痕石、冰磧擦痕、顫痕(圖1d)、漂礫等眾多遺跡組成，對這些遺跡的類型、特征與成因進(jìn)行了深入的調(diào)查研究[12-13]，并實地考察了四川海螺溝現(xiàn)代冰川遺跡，發(fā)現(xiàn)其與蒙山全新世冰川擦痕具有特征、成因上的一致性[14-15]。研究過程中就蒙山冰川遺跡的形成年齡進(jìn)行了光釋光(OSL)、宇生核素(CRN)等多種方法的測年研究，發(fā)現(xiàn)蒙山的冰川遺跡形成年齡與全球冰期演化時間段相吻合，確認(rèn)出末次冰期(大理冰期)由東山冰期(MIS4)與蒙山冰期(MIS2)兩個冰期組成，并首次發(fā)現(xiàn)了我國東部中低山區(qū)存在的全新世冰川遺跡，厘定出攔馬冰期(8.2ka±)與清榮冰期(5.3ka±)兩個冰期，這對應(yīng)于全新世的兩次全球性降溫事件[16-18]。

a—蒙山蘭溪冰川U谷谷壁冰川磨光面，上面布滿了細(xì)密的擦痕；b—蘭溪U谷谷壁平直、平行的冰川擦痕；c—蒙山攔馬墻典型的冰上融出磧側(cè)磧壟；d—攔馬墻側(cè)磧壟冰磧表面的擦痕與顫痕

基于蒙山的冰期年齡與雪線高程的研究，發(fā)現(xiàn)在東亞地區(qū)存在槽狀雪線低洼區(qū)，遂提出了“東亞冷槽”的概念來表述這一雪線低洼區(qū)，并首次繪制了我國東部及東亞地區(qū)的雪線分布圖(圖2)，根據(jù)雪線的分布情況，在我國東北地區(qū)存在“松遼冰蓋”[19-20]，后來的調(diào)查研究證實了松遼冰蓋的存在[21]。在后來與南京大學(xué)楊達(dá)源教授、于革教授的交流過程中，獲知楊懷仁教授等曾于1980年提出“冷槽”、“冰期冷槽”的概念來表述“我國東部向南突出呈舌狀的低溫區(qū)”這一氣候特征[22-23]，這與筆者圈繪的末次冰期雪線高程所表現(xiàn)出的“東亞雪槽”的特征相一致?，F(xiàn)代氣候研究領(lǐng)域?qū)|亞地區(qū)表現(xiàn)出的槽狀低溫區(qū)稱作東亞大槽(East Asian Trough)[24]。冰期古雪線展示出的“東亞冷槽”是現(xiàn)代氣候(間冰期)“東亞大槽”在冰期環(huán)境下凝固下來的氣候信息，它展示了冰期與間冰期之間氣候演化上存在密切的延續(xù)性。

1 山岳冰川的類型、冰磧測年與雪線高程

1.1 山岳冰川的類型

我國東部中低山區(qū)的冰川類型多為山岳冰川，根據(jù)雪線的展布特征顯示，在我國東北地區(qū)的末次冰期(MIS4階段)時，應(yīng)存在一定區(qū)域的大陸性冰川分布(圖3)，筆者最近的研究證實了東北地區(qū)存在松遼冰蓋與大興安嶺冰帽群。山東境內(nèi)的冰川類型屬于山岳冰川，按照冰川分布的位置將山岳冰川分為三種基本類型：冰斗冰川、山谷冰川與山麓冰川(圖3a)[25]。

a—山岳冰川的類型[25]；b—雪線高程MELM估算方法[26];A—冰斗冰川;B—山谷冰川；C—山麓冰川

1.2 冰期年齡的測試

任何冰川遺跡都具有時代屬性，有著確定的形成時間，這個時間就是冰期。冰川遺跡的形成時間必須吻合于區(qū)域氣候演化特征，如吻合于全球MIS演化曲線中的偶數(shù)階段(圖4a)，這由冰川是區(qū)域性氣候演化階段中的產(chǎn)物所決定的。當(dāng)前第四紀(jì)冰川遺跡的測年手段比較多，常用的如光釋光(OSL)、宇生核素(CRN)、電子自旋(ECN)、14C等方法。由于自廬山冰期(MIS6階段)以來的冰川作用存在規(guī)模逐漸縮小的規(guī)律，因此其冰磧沉積會在山谷中形成序列性的側(cè)磧壟，這樣利用OSL法即可獲得MIS6，MIS4，MIS2各階段的冰磧年齡值。雖然由于全新世冰磧壟中往往缺少細(xì)粒物質(zhì)而難以利用OSL方法進(jìn)行測年，但可以利用CRN法采取漂礫表面的石英進(jìn)行冰期定年。鑒于OSL與CRN測年技術(shù)的可靠性與適用性，蒙山冰川遺跡的年齡確定主要采用的這兩種方法。OSL樣品采集冰磧沉積物中的細(xì)粒組分，采集過程需要封堵鋼管進(jìn)行避光處理，樣品由自然資源部海洋地質(zhì)實驗檢查中心(青島)負(fù)責(zé)測試，樣品年齡數(shù)據(jù)除了MS03-3，MS03-4，MS04-1，MS05-1，MY01，MY02，ST01共7個樣品超誤差，僅具有參考意義外，其他年齡數(shù)據(jù)均在誤差范圍之內(nèi)，年齡數(shù)據(jù)可靠。CRN樣品采自蒙山冰磧壟中巨型漂礫與冰川U谷谷壁表面的巖石，樣品的采集深度為1cm，樣品由中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所西安加速器質(zhì)譜中心進(jìn)行測試，獲得的年齡數(shù)據(jù)在誤差范圍之內(nèi)，年齡數(shù)據(jù)可靠(表1)[16-17]。

a—中更新世以來冰期劃分與深海氧同位素演化階段(MIS)的對比關(guān)系；b—蒙山全新世冰磧年齡數(shù)據(jù)與氣候記錄曲線對比；c—蒙山晚更新世冰磧年齡數(shù)據(jù)與氣候記錄曲線對比關(guān)系；d—嶗山中更新世冰磧年齡數(shù)據(jù)與氣候記錄曲線對比關(guān)系

1.3 雪線高程的計算方法

雪線是冰川年積累量和年消融量相互抵消的零平衡線[9]，近年也有人使用“平衡線”的概念[25]。雪線是古冰川氣候的直接反映，在冰川發(fā)育區(qū)恢復(fù)重建古冰川的雪線高程對于恢復(fù)古氣候尤其重要。雪線高程估算方法很多，如：赫斯法(Hess)、積累區(qū)面積比率法(AAR)、面積-高程平衡率法(AABR)、末端至冰斗后壁比率法(THAR)、終磧到最高峰高差比率法(TSAM)、側(cè)磧最大高度法(MELM)、冰斗底部高程法(CF)、冰川作用閾值法(GT)等[26]，這些方法多應(yīng)用于現(xiàn)代冰川分布區(qū)的雪線估算，對于古冰川雪線高程的恢復(fù)研究適用性不強。由于冰川作用必然形成側(cè)磧，因此最高側(cè)磧法(MELM)(圖3b)在恢復(fù)重建古冰川作用雪線高程時則有著較大的適用性[27]。但對于古老的冰期，往往會受到后期冰川作用破壞，因無法確定“最高側(cè)磧”的具體高程而帶來一定的難度，但對于形成時代較新，如末次冰期之后形成的側(cè)磧，其保留一般較為完好，加之可以獲得較為可靠的形成年齡，因此利用最高側(cè)磧法具有較高的適用性。根據(jù)蒙山側(cè)磧保留程度，最高側(cè)磧法可以適用于末次冰期(MIS4與MIS2階段)及其之后的冰期，MIS6階段及之前的側(cè)磧會被后來MIS4階段的大規(guī)模冰磧破壞，導(dǎo)致保留不全而較難使用。一般來說，至少自末次冰期(MIS4)以來，存在隨著冰期時代的變新，雪線高程表現(xiàn)出逐漸抬升，冰川規(guī)模也隨之變小的規(guī)律[28]。此外，冰磧年齡樣品的取樣高程，則代表了一個明確冰期中其側(cè)磧的賦存海拔，再結(jié)合對應(yīng)冰磧壟的分布、風(fēng)化程度與物質(zhì)組成等特征進(jìn)行的追索調(diào)查，基本可以獲得對應(yīng)冰期的最高冰磧的賦存高程。

表1 山東蒙山冰磧年齡樣品采樣位置、海拔與年齡值

由于現(xiàn)代測年技術(shù)的發(fā)展與測試精度的提高，冰期劃分已經(jīng)不再像過去那樣單純依靠某一地區(qū)的地質(zhì)、地貌特征、冰磧排列組合來進(jìn)行粗糙的對比劃分，因此對于東部地區(qū)冰期的使用，建議采用李四光先生早年建立的的鄱陽冰期、大姑冰期與廬山冰期(圖4a)[2]，由于目前已經(jīng)在我國東部地區(qū)的蒙山準(zhǔn)確厘定出末次冰期的冰磧沉積物，故建議采用具有精確定年的東山冰期(MIS4)與蒙山冰期(MIS2)來代替西部地區(qū)的大理冰期(圖4c)，同時對于東部中低山區(qū)首次發(fā)現(xiàn)的全新世冰期(MIS1)，建議采用首先發(fā)現(xiàn)地的攔馬冰期與清榮冰期(圖4b)[16-21]。

2 冰磧對應(yīng)年齡、海拔與雪線高程

2.1 蒙山冰期年齡與雪線高程

蒙山位于山東省的中南部，主峰龜蒙頂海拔1156m。近幾年冰川遺跡的研究過程中系統(tǒng)采取了大量的OSL與CRN年齡樣品，并獲得了大量的測年數(shù)據(jù)，這些冰期年齡值吻合于MIS所見展現(xiàn)的冰期階段[16-20](表1)。根據(jù)這些年齡樣品的賦存高程，可較為可靠的分析冰磧的形成年齡與追索對應(yīng)冰期的最高側(cè)磧，故而可以得到對應(yīng)冰期的雪線高程。

根據(jù)獲得的冰磧形成年齡，結(jié)合冰磧的賦存高程與展布情況，確定蒙山地區(qū)對應(yīng)冰期雪線高程大致如下：

清榮冰期(圖4b)：為目前我國東部發(fā)現(xiàn)的時代最新的冰期，獲得宇生核素年齡樣品的冰磧賦存標(biāo)高為752m，經(jīng)追索調(diào)查，該冰期對應(yīng)最高側(cè)磧分布在828m(35°32′53.77″，117°50′53.17″)，得出雪線高程在828m左右。

攔馬冰期(圖4b)：在攔馬墻一帶獲得的測年樣品的高程明顯低于其他山谷(如情人谷、艷麗谷)對應(yīng)冰磧的賦存標(biāo)高，攔馬墻一帶海拔不足400m，因此攔馬墻冰磧壟的形成海拔距離當(dāng)時的雪線較遠(yuǎn)，由于蘭溪的狹窄制約了冰磧的存在，雖然在蘭溪峽谷中也局部存在著對應(yīng)的冰磧壟，但無法確定最高側(cè)磧的位置。經(jīng)調(diào)查，在蒙山艷麗谷追索調(diào)查到攔馬冰期的最高側(cè)磧?yōu)?51m(35°34′00.12″，117°49′52.82″)，綜合確定攔馬冰期在蒙山的雪線高程約在651m。

蒙山冰期(MIS2，圖4c)：冰磧分布位置與攔馬冰期冰磧緊密相連，年齡樣品賦存為345m，該冰期冰磧的分布規(guī)模較小，追索其最高側(cè)磧賦存標(biāo)高為387m(35°33′45.81″，117°47′57.98″)，確定該冰期在蒙山的雪線高程大約在387m。

東山冰期(MIS4，圖4c)：在蒙山的冰磧規(guī)模巨大，其分布連續(xù)且廣泛，獲得的年齡樣品的冰磧標(biāo)高一般在300m左右，追索其最高側(cè)磧賦存標(biāo)高為431m(35°33′24.99″，117°49′06.99″)，分析該冰期在蒙山的雪線大約在431m左右。該冰期雪線高于MIS2雪線，盡管MIS2冰期的雪線相對較低，但其形成的冰磧規(guī)模明顯小于MIS4階段，這可能與冰期維持的時間長短或降水量的多少有關(guān)。

廬山冰期(MIS6)規(guī)模較大，明確的分布地點在龜蒙景區(qū)壽桃石一帶，年齡樣品的賦存標(biāo)高為302m，追蹤其最高側(cè)磧賦存標(biāo)高可以達(dá)到324m(35°31′57.19″，117°49′47.70″)，確定其雪線高程大約在324m。根據(jù)冰磧壟的排列與風(fēng)化程度，確定了廬山冰期的冰磧沉積，但采集的兩個光釋光年齡樣品由于石英含量太低不足以獲得年齡結(jié)果，OSL樣品獲得了一個>88.3ka的年齡，因此需要在將來的研究中繼續(xù)尋找有效的測年手段以期獲得準(zhǔn)確的年齡數(shù)據(jù)。

目前在蒙山地區(qū)尚未獲得早于MIS6階段的冰磧年齡值，根據(jù)冰磧風(fēng)化程度與分布特征，早于MIS6階段的冰磧在廬山冰期冰磧的下部有分布，推測其雪線要低于廬山冰期的雪線，這需要在下一步的調(diào)查工作中進(jìn)行研究。

2.2 嶗山冰期年齡與雪線高程

嶗山位于山東東部沿海，青島市東側(cè)，主峰海拔1132m，主要由燕山期花崗巖組成。嶗山的古冰川研究起步較早，形成了豐富而詳實資料[30-34]，分布有冰斗、刃脊、U型谷、擦痕(圖5b)、漂礫(圖5c)、冰磧壟(圖5d)等眾多冰川遺跡。圖5c中的巨型漂礫分布在松散的混雜堆積物之上，可以排除花崗巖原地風(fēng)化形成的“石蛋”地貌，同時由于下伏混雜沉積物中不存在泥石流特有的韻律層，由此也可以排除泥石流搬運的可能。趙松齡等對嶗山冰期遺跡的研究，提出嶗山各冰期的雪線高程如下：鄱陽冰期(嶗山稱鮑魚島冰期)雪線高程可能在海拔20～50m；大姑冰期(前鳳庵冰期)雪線可能在400～410m；廬山冰期(清流河冰期)雪線高程尚沒有確定；大理冰期(束住嶺冰期)雪線高程為720～750m[32]。根據(jù)嶗山獲得的冰磧年齡分析，這些早期劃分的冰期及其對應(yīng)雪線尚需商榷。

嶗山的冰磧年齡數(shù)據(jù)(表2，圖5a)，可以反映出廬山冰期(MIS6)與東山冰期(MIS4)兩個階段的冰期(圖4c，圖4d)，目前嶗山尚沒有獲得較老的鄱陽冰期、大姑冰期與年齡較新的蒙山冰期(MIS2)、全新世(MIS1)的冰期年齡數(shù)值，其原因是較老的容易被后期冰磧破壞、海水淹沒不易發(fā)現(xiàn)，并尚未關(guān)注較新的冰磧的存在。

表2 山東嶗山冰磧測年樣品采樣位置、海拔與年齡值

OSL樣品由中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所釋光測年實驗室測定，ESR樣品由中國地質(zhì)調(diào)查局海洋地質(zhì)實驗檢測中心測定，本文首次公開樣品詳細(xì)資料，由徐興永提供。

a—嶗山冰磧測年樣品位置分布圖；b—冰磧表面的冰川擦痕；c—嶗山海岸的漂礫群；d—嶗山海岸被海水淹沒的冰磧壟

測年數(shù)據(jù)獲得的對應(yīng)于MIS4階段的冰磧年齡，但是較為分散，部分?jǐn)?shù)值可對應(yīng)于MIS3b與MIS5b間冰期中的短暫小冰期，但由于年齡數(shù)據(jù)較少，尚需進(jìn)一步的研究確定(圖4d)。東山冰期該獲得的對應(yīng)年齡值的冰磧位置為樣品D11(D12數(shù)值超差)的取樣高程為102m，LD13樣品的取樣高程為277m，因此分析嶗山在東山冰期(MIS4)的雪線高于277m，野外調(diào)查其最高側(cè)磧分布在336m(36°13′10.90″，120°36′08.22″)，故可以得出對應(yīng)雪線為336m左右。

測年獲得了大量嶗山地區(qū)廬山冰期(MIS6)的冰磧沉積年齡，年齡數(shù)值較為集中(圖4d)，根據(jù)圖5及樣品的海拔，可以發(fā)現(xiàn)這些樣品多分布在海岸濱海地帶，因此基本上可以判斷，嶗山濱海一帶產(chǎn)出的冰磧壟多為廬山冰期時的沉積。樣品高程多集中在40～50m的海拔區(qū)間，樣品LD7的海拔為78m，追索調(diào)查其最高側(cè)磧賦存標(biāo)高為131m(36°12′11.27″，120°40′34.21″)，綜合確定嶗山地區(qū)廬山冰期(MIS6)時的雪線高程大約應(yīng)在131m左右。

LD4與LD5兩個樣品位于MIS4與MIS6兩次降溫期之間的MIS5階段，由于在我國西部尚存在MIS5b降溫期，嶗山的冰磧是否對應(yīng)于MIS5b降溫期，尚需更多的測試資料與野外調(diào)查進(jìn)行確定。

縱觀山東目前獲得的冰磧年代數(shù)據(jù)，尚沒有鄱陽冰期與大姑冰期的冰磧年齡值，這與其年齡久遠(yuǎn)，容易被后期冰期破壞有關(guān)，此外嶗山地區(qū)更由于海水的淹沒，導(dǎo)致在嶗山沿海一帶發(fā)現(xiàn)鄱陽冰期與大姑冰期的冰磧遺存的可能性很低，這需要在沿海地帶注意尋找老冰期的冰磧殘留，綜合分析嶗山沿海地帶鄱陽冰期、大姑冰期的雪線極有可能位于現(xiàn)在的海平面標(biāo)高附近或之下的區(qū)域。

根據(jù)上述分析，獲得山東蒙山與嶗山的冰期劃分與對應(yīng)雪線如表3，圖6。

表3 山東蒙山與嶗山的冰期劃分與雪線高程

3 討論

3.1 東亞冷槽的雪線展布特征

施雅風(fēng)等[9]根據(jù)其研究成果，繪制了我國第四紀(jì)末次冰期時的雪線圖(圖2中紅線，以下簡稱“施雅風(fēng)線”)，該圖涵蓋了我國東部及東亞地區(qū)的雪線分布情況。近些年，筆者等對山東蒙山第四紀(jì)冰川遺跡進(jìn)行了深入而廣泛的調(diào)查研究，并形成了豐富的研究成果[12-21,35-36]。在此基礎(chǔ)上重建了我國東部及東亞地區(qū)的雪線(圖2中藍(lán)線，以下簡稱“王照波線”)，根據(jù)其展布特征提出了“東亞冷槽”的概念[19]。

從圖2中可見，在東亞地區(qū)的施雅風(fēng)線中的2500m雪線與3000m兩條雪線之間出現(xiàn)明顯的反常間隔，其2000m與2500m線不是向南順勢展布，而是向北逆向反凸，這不僅與我國西部雪線梯度均勻性展布特征完全背離，也與東亞地區(qū)現(xiàn)代氣候展現(xiàn)的“東亞大槽”特征相違背[24]，也與Ono[9]繪制的東亞雪線展布特征之間存在氣候趨勢反向現(xiàn)象。因此，施雅風(fēng)線存在如下幾點明顯的氣候問題：①施雅風(fēng)線的2000m與2500m雪線向北反向凸起，這顯然與氣候降溫趨勢相違背，但其3000m與3500m雪線則吻合了東亞地區(qū)的氣候趨勢。從氣候本質(zhì)上講，冰期雪線相當(dāng)于我國現(xiàn)代冬季寒潮的降溫趨勢，由此可見，施雅風(fēng)線在東亞地區(qū)存在氣候展布趨勢上的矛盾。②施雅風(fēng)線的2500m與3000m之間的雪線平面間距，無論是在西部的高原區(qū)，還是在東部低洼的日本列島，其間距均在200～300km之間，且與其他雪線之間也表現(xiàn)近似等間距的展布特征，但到了我國的東部平原地區(qū)，其間距則突變?yōu)?000km，這顯然與區(qū)域氣候的均勢展布相違背。我國東部平原地區(qū)由于廣袤而平坦，更有利于寒潮(無論冰期北路寒潮還是現(xiàn)代寒潮)的長驅(qū)直入。

以蒙山、嶗山冰磧測年與冰磧分布高程建立的雪線高程基礎(chǔ)，恢復(fù)重建的東亞地區(qū)的雪線，不僅吻合了施雅風(fēng)線南部3000m，3500m雪線反映的東亞氣候趨勢特征，也與現(xiàn)代氣候顯示的“東亞大槽”特征相一致性[24]。這反應(yīng)了東亞地區(qū)的氣候特征至少在第四紀(jì)期間，與現(xiàn)代氣候特征具有內(nèi)在特征的一致性與延續(xù)性。可以預(yù)見的是，接下來中國東部第四紀(jì)全領(lǐng)域的研究，將在相當(dāng)長的時間內(nèi)對于冰川、黃土、河湖、海洋、氣候等領(lǐng)域所蘊含的“東亞冷槽”氣候本質(zhì)的探索過程。

我國東部第四紀(jì)冰川分布區(qū)主要為三個山體群，南部長江沿岸一帶的廬大(廬山-大別山)山體群，中部華北平原區(qū)的蒙嶗(蒙山-嶗山)體群，與東北地區(qū)的長大(長白山-大興安嶺)三個山體群組成，蒙嶗山體群位于中間位置，因此對中間蒙嶗山體群中的冰川遺跡進(jìn)行深入研究，在我國東部的氣候演化的恢復(fù)研究中起到橋梁紐帶作用，其意義重大。調(diào)查該區(qū)冰磧的賦存標(biāo)高與形成年齡，研究其所代表的古冰期的氣候特征，是第四紀(jì)領(lǐng)域研究者最終要解決的問題。

3.2 全新世蒙山兩期冰期的區(qū)域氣候記錄

全新世一般都認(rèn)為屬于大暖期，但是眾多的研究表明，全新世至少有兩次明顯的全球性降溫事件，且降溫事件發(fā)生的時間較好的吻合于蒙山全新世兩期冰磧測定的形成時間。

圖6 中更新世以來山東蒙山-嶗山雪線高程剖面圖

攔馬冰期的區(qū)域氣候記錄：

趙井東等[37]在總結(jié)我國第四紀(jì)冰川演化序列與MIS的對比研究時，指出在我國西部獲得了多處8.2ka冷事件的測年結(jié)果，如古里雅冰帽下伸的被稱為克里雅冰川的支流冰川(東冰流)3.5km處沉積的冰磧壟，其14C年齡為(8287±160)a BP與(8134±176)a BP。祁連山敦德平頂冰川北側(cè)冰舌外圍冰磧的14C年齡為(8455±265)a BP。這些早全新世冰進(jìn)的時間與8.2 ka BP全球性冷事件接近，可能是8.2 ka冷事件較低溫度所致。此外，在臺灣南湖大山也發(fā)現(xiàn)顯著的早中全新世冰磧[37]。除了高山區(qū)之外，施雅風(fēng)等研究認(rèn)為，在敦德冰芯記錄上8ka BP后，有3次溫度下降，而7.3ka那次降溫為最劇，四川螺髻山、青海湖、北京附近、江蘇建湖等地的孢粉譜上均有表現(xiàn)，但14C年代有先后二三百年的出入，這次全球性的變冷，南北半球各山地均存在冰川前進(jìn)現(xiàn)象[38]。

清榮冰期的區(qū)域氣候記錄：

根據(jù)蒙山的冰磧測年，發(fā)現(xiàn)了5.3ka的清榮冰期的存在，該冰期在我國乃至全球范圍內(nèi)都表現(xiàn)出強的降溫氣候記錄。楊子賡等1979年根據(jù)華北平原的孢粉特征與14C測年數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)據(jù)今5000年前的華北地區(qū)存在一個暫短的氣溫降低階段[39]。Denton認(rèn)為5.8～4.9kaBP為全新世第二新冰期，冷峰出現(xiàn)于5.3ka BP左右，南北半球各山區(qū)均出現(xiàn)冰川前進(jìn)[40]。施雅風(fēng)等認(rèn)為，5.3ka左右降溫事件，在華北、華東、華南的孢粉研究中均有發(fā)現(xiàn)，在天山冰川前進(jìn)記錄中具有顯示，敦德爾冰芯記錄中也肯定了降溫峰值也出現(xiàn)在5.3ka BP，具有全球意義[38]。

根據(jù)最新的研究[41-42]，東北地區(qū)的長白山、大興安嶺地區(qū)冰期對應(yīng)雪線明顯比山東地區(qū)的雪線要高，除了東亞冷槽東西兩側(cè)雪線高于中部的松遼平原之外，在東亞冷槽前端的蘇魯、江淮一帶，由于冷暖空氣交匯鋒面引發(fā)的充沛降水，導(dǎo)致了該區(qū)域雪線的降低，在東亞雪槽的前端形成了明顯的“華東雪盆”，是蒙山、嶗山、大別山、廬山形成山岳冰川的氣候原因。

3.3 末次冰期時的海平面高程變化情況

本次研究表明，嶗山在廬山冰期時形成的冰磧壟已經(jīng)被現(xiàn)代海水淹沒，形成我國海岸極為罕見的濱岸冰磧。黃慶福等1985年根據(jù)渤海鉆孔化石及對應(yīng)年代學(xué)研究，獲得末次冰期的MIS2階段蒙山冰期(LGM)時，其海平面低于現(xiàn)在130m。廬山冰期，渤海為陸相環(huán)境[43]。楊懷仁等根據(jù)東海陸架前緣的貝殼和沉積物樣品的研究，認(rèn)為蒙山冰期時，東海海平面低于現(xiàn)在106m[44]。朱永其等根據(jù)東海大陸架中的鉆孔沉積類型與測年研究，獲得蒙山冰期(LGM)時，海平面位于大陸架的邊緣，也即現(xiàn)在水深150～160m的位置，東海大陸架露出陸地成為平原[45]。可見冰期時，海平面普遍存在大規(guī)模下降情況，大陸架因海退多變?yōu)殛懙?，使得較低雪線的廬山冰期時，嶗山的山谷冰川延伸到當(dāng)時變?yōu)殛懙氐拇箨懠苌稀?/p>

4 結(jié)論

通過蒙山、嶗山獲得的冰磧年齡與雪線高程的研究，反映出蒙山-嶗山段雪線的基本特征，獲得以下認(rèn)識：

(1)在同一冰期時，蒙山雪線高于沿海的嶗山雪線，雪線高差約在100～200m之間。無論是蒙山還是嶗山，廬山冰期(MIS6)雪線與地形底板間的高差約為150m左右的一個范圍，這顯示地形底板的依托可能是造成雪線高低的主要因素。蒙山地區(qū)的東山冰期(MIS4)的雪線明顯高于蒙山冰期(MIS2)，但東山冰期冰磧規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于末次冰盛期(LGM)，這應(yīng)與東山冰期的存在時間較長有關(guān)，但雪線高低影響了海平面的高低，即低雪線導(dǎo)致較低的海平面。

(2)山東蒙山與嶗山的冰磧測年數(shù)據(jù)顯示了其與氣候演化的一致性，無論是從全球氣候演化的角度，還是從區(qū)域氣候特征上，顯示了我國東部中低山區(qū)第四紀(jì)冰期時的氣候統(tǒng)一性特征，表現(xiàn)出與全球氣候演化的“同冷同熱”，不存在氣候上的例外。研究表明，冰期時強勁的北路寒潮是我國東部地區(qū)形成冰川的核心氣候因素，而西部高原區(qū)形成冰川的核心因素為高海拔，從氣候影響角度分析，我國東部的氣候敏感性要明顯強于西部高原區(qū)。

(3)根據(jù)在蒙山、嶗山的冰磧年齡與雪線高程數(shù)據(jù)獲得的末次冰期時的雪線高程為400m左右，而施雅風(fēng)線在山東地區(qū)末次冰期時雪線高程近3000m，高差可達(dá)2500m。筆者認(rèn)為，基于事實調(diào)查證據(jù)及測年數(shù)值獲得的冰期雪線高程要比推導(dǎo)獲得的雪線高程更具可靠性，因此東亞地區(qū)的施雅風(fēng)雪線值得商榷。

致謝：本文為東亞冷槽追索研究項目的一部分，本項研究獲得了山東指南針礦產(chǎn)勘查有限公司的資金支持。研究得到了中國石油大學(xué)呂洪波教授、中科院海洋所趙松齡教授、南京大學(xué)楊達(dá)源教授、中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所邵兆剛研究員、河南地礦職業(yè)學(xué)院張先教授、河南理工大學(xué)司榮軍教授等學(xué)界同仁的大力支持與幫助。自然資源部第一海洋研究所徐興永研究員提供了嶗山的測年資料，在此表示深切的謝意！