中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊   第四紀冰凍圈的研究目標是恢復過去?260?余萬年來的冰凍圈演化歷史，認識其演化規(guī)律，以及探明其主導原因。因此，第四紀冰凍圈科學除了研究冰川、凍土、積雪等冰凍圈核心要素在第四紀期間的變化之外，凡反映冰凍圈變化的物理、化學、生物的各種沉積記錄與機理研究，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）的跨學科性質(zhì)及長時間尺度所決定的。

第四紀冰凍圈的研究意義

第四紀被定義為冰川紀，其基本特征是冰期-間冰期交替。冰凍圈作為相對獨立又與其他四大圈層有密切聯(lián)系的第五大圈層，其變化自然對其他圈層乃至整個地球系統(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化。我們現(xiàn)在處于全新世相對暖濕的時段，這個時段是整個第四紀氣候環(huán)境演化的延續(xù)。第四紀冰凍圈的研究可以使我們了解第四紀氣候環(huán)境變化的幅度、頻率及其原因與后果。掌握這些規(guī)律，有利于觀察和預測當前和未來氣候環(huán)境變化趨勢；尤其是在全球持續(xù)變暖的背景下，地球這個宇宙中的“諾亞方舟”到底駛向何方。第四紀冰凍圈的研究至少可以給出不同時間尺度上的極限幅度。進一步參考末次間冰期、末次冰期間冰段和全新世大暖期，進行“古相似”（paleo-analogue）預估，幫助人類從容應對。人類誕生于上新世甚或中新世，其快速進化又幾乎與北半球歐美大冰蓋反復出現(xiàn)的第四紀相對應。誕生于非洲的原始人類及后來的智人到底何時和如何走出非洲擴散于世界，人類形體、器官、大腦和智能的演進與冰凍圈的擴張與退縮有著怎樣的聯(lián)系，都是重大科學問題，也隱含生動的人地關(guān)系真諦，對人類學、人文地理學都具有十分深遠的學術(shù)意義。目前，由于全球變暖，CO₂?排放受到前所未有的重視，加上人類對生存空間的無限制擴展，對自然環(huán)境的破壞、污染，以及由此導致的生物種群的加速滅絕，迫使科學家提出一個“人類紀”（Anthropocene）的新概念。人類紀到底會是一個怎樣的紀元，人類到底在多大程度上突破自然規(guī)律的底線，需要以整個第四紀歷史作為背景來認知。因此，研究第四紀冰凍圈，不僅具有認知晚近地質(zhì)歷史的科學意義，也為預知未來氣候環(huán)境變化提供背景坐標。

第四紀冰凍圈研究內(nèi)容

第四紀冰凍圈的研究內(nèi)容大致可歸結(jié)為以下?7?個方面。

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、有機碳、硅藻、風化指數(shù)等一系列指標中。利用它們來揭示第四紀長時間尺度的氣候變化，并和冰凍圈地貌沉積提供的信息彼此印證，獲得規(guī)律性的認識。

第四紀年代學。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，分別適合于測試不同沉積物和不同時段，它們的適用性和準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、預測未來等研究中應用廣泛。

生物演化。生物演化與冰凍圈的變化息息相關(guān)，借助于動、植物化石可以認識當時的氣候環(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華北一帶。

人類生存、進化與冰凍圈。由于人類主要是在第四紀進化而來，故對第四紀人地關(guān)系的研究具有重要的學術(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)動機制。這是從發(fā)掘記錄向理論認識的必然發(fā)展。內(nèi)容包括：地外空間環(huán)境，如太陽系在銀河系中的運動、地球軌道參數(shù)變化和太陽黑子活動等；地球系統(tǒng)內(nèi)部，如地殼運動、火山噴發(fā)、海洋與大氣能量傳輸、生物-氣候效應，以及人類干擾等。

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

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