王照波， 趙向陽(yáng)， 李寶杰

(1.自然資源部金礦成礦過程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250013；2.沂蒙山國(guó)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.平邑縣自然資源和規(guī)劃局，山東 臨沂 273304)

由于我國(guó)東部地區(qū)不存在現(xiàn)代冰川，人們很容易把山體地貌歸為風(fēng)化流水、巖溶侵蝕等作用所致。李四光先生早在二十世紀(jì)二三十年代就指出我國(guó)東部中低山區(qū)曾經(jīng)廣泛發(fā)生過冰川作用(Lee，1922，1934；汪石林等，1999)。王曰倫等(1952)基于對(duì)北京房山地貌研究，指出人們把東部山體中的弧形盆地歸因?yàn)轱L(fēng)化流水作用的結(jié)果屬于“皮相之談”。此后，王曰倫(1992)進(jìn)一步指出：“現(xiàn)代地形脫胎于古冰川地形”。當(dāng)然也有一些研究者存在異議，如施雅風(fēng)等(2005)認(rèn)為我國(guó)東部2 500～3 000 m以下的山區(qū)不曾存在過任何期次的第四紀(jì)冰川作用。但是，規(guī)模宏大的山體一旦經(jīng)歷了冰川作用，必然遺留下冰蝕地貌特征。因此，對(duì)山體地貌的特征、成因機(jī)制進(jìn)行分析研究，對(duì)于還原地貌過程具有重要意義。由于越是古老的冰川，其遺跡的信息量就越少，基于此，本研究成果可能會(huì)存在一定的爭(zhēng)議，但學(xué)術(shù)的本質(zhì)意義就在于交流和探討，促進(jìn)對(duì)于自然的認(rèn)識(shí)。

1 冰川侵蝕與風(fēng)化作用間的地貌差異

對(duì)于冰蝕地貌，以往多以刃脊、角峰、冰斗等表面直觀性的特征表述(Douglas et al.，2010；崔之久，1980；呂洪波，2006；南京大學(xué)地理系地貌學(xué)教研室，1974；施雅風(fēng)等，1989)。高清衛(wèi)星圖像技術(shù)的發(fā)展，為大視角立體觀察研究冰蝕地貌提供了平臺(tái)。王照波等(2018a，2018b， 2020b)在冰蝕地貌研究的過程中，逐漸建立了冰斗系統(tǒng)、三角脊鏈、冰斗邊界定律等冰蝕地貌理論體系，闡述了冰川侵蝕作用的核心控制因素、演化過程，從成因上對(duì)冰蝕地貌特征進(jìn)行了解讀。

山體經(jīng)歷充分的冰川侵蝕作用，最終會(huì)形成弧邊三角脊，三角脊沿著山脊軸線展布構(gòu)成三角脊鏈(圖1a)。冰川侵蝕受控于積雪高程，積雪高程不足會(huì)導(dǎo)致冰川侵蝕作用停止，因此在冰斗前方始終會(huì)保持有一定高程的弧形狹窄山體構(gòu)成冰斗之間的邊界，而不會(huì)將邊界夷平，即冰斗邊界定律。冰川規(guī)則的侵蝕與清晰的邊界，構(gòu)成鑲嵌狀地貌特征(圖1a)。冰蝕作用與風(fēng)化作用之間具有本質(zhì)的區(qū)別，因此其形成的地貌也存在本質(zhì)的差別(表1)。

表1 冰蝕作用與風(fēng)化作用的控制因素及地貌差異性對(duì)比(王照波等，2020b)

圖1 冰川侵蝕地貌與風(fēng)化地貌的差異特征Fig.1 Differences between glacial erosion landforms and weathering landformsa.西藏理塘縣北冰川侵蝕作用形成的三角脊鏈與鑲嵌狀構(gòu)造地貌； b.徐州南龍泉寺附近垂直地層形成的冰蝕U谷，圖中灰白色地層為灰?guī)r，紫紅色地層為頁(yè)巖；c.新疆柯坪縣北地層構(gòu)成的山體，風(fēng)化作用沿軟弱巖層形成條帶狀溝谷；d.內(nèi)蒙古雅布賴山，山體受三組斷裂構(gòu)造控制，風(fēng)化作用沿構(gòu)造薄弱部位形成縱橫交錯(cuò)的溝谷

冰蝕作用主要受積雪高程(雪線之上山體的高程)的控制；而風(fēng)化作用主要受巖石構(gòu)造(巖性的軟弱、斷裂節(jié)理的破碎程度等)的控制，會(huì)沿著薄弱的構(gòu)造線持續(xù)風(fēng)化侵蝕，使軟弱部位成谷，堅(jiān)硬部位成脊。冰蝕作用與風(fēng)化作用的差異性在圖1b中能夠得到顯著的體現(xiàn)，圖中間U谷近乎垂直切割各類地層后形成，U谷寬200 m，長(zhǎng)600 m，開口方向垂直地層走向。圖1b中灰白色條帶為灰?guī)r，紫紅色條帶為頁(yè)巖，灰?guī)r與頁(yè)巖互層展布，條帶明顯，但該套地層并沒有遵循風(fēng)化作用的規(guī)律進(jìn)行侵蝕，并未因巖性差異而順地層走向風(fēng)化形成溝谷。顯然，這種違反風(fēng)化作用規(guī)律形成的U谷并非風(fēng)化作用的結(jié)果，除了冰川剝蝕作用外沒有其他的成因可以解釋。地層分布區(qū)的風(fēng)化作用，在圖1c中得到清晰體現(xiàn)，巖層因抗風(fēng)化能力的差異形成溝谷與山脊。同理，同為巖層分布區(qū)的圖1b，風(fēng)化作用應(yīng)該沿著地層的走向按照巖石的抗風(fēng)化差異性形成溝谷，但實(shí)際并非如此。圖1d為內(nèi)蒙古雅布賴山花崗巖區(qū)風(fēng)化地貌，風(fēng)化作用受斷裂控制明顯，縱橫交錯(cuò)，相互貫通切割，不受冰蝕作用冰斗邊界定律的約束。由圖1可見冰蝕作用與風(fēng)化作用之間存在本質(zhì)的差別，其形成的地貌差異明顯。

2 山東丘陵區(qū)巖溶地貌特征及成因

對(duì)于山東低山丘陵區(qū)的地貌研究，徐興永等(2012)研究認(rèn)為沂源縣芝芳溝灰?guī)r丘陵區(qū)存在古冰斗與古冰磧堆積。趙松齡等(2019)提出博山一帶廣布的灰?guī)r面屬于冰水巖溶的觀點(diǎn)。筆者類比了蒙陰岱崮一帶的三角脊鏈，認(rèn)為岱崮地貌屬于冰蝕地貌。一些研究者亦從巖溶、風(fēng)化的角度去分析山東丘陵區(qū)由灰?guī)r構(gòu)成的崮、長(zhǎng)垣地貌的成因(趙建，1990；姜魯光，2003；安仰生等，2010；彭凱等，2010；趙有美等，2010；丁新潮等，2014；劉瑞峰等，2014；儲(chǔ)皓等，2017；韋躍龍等，2020)。把這些灰?guī)r丘陵區(qū)的溶洞作為巖溶作用的結(jié)果是合適的，但是將大型U谷、崮體、狹窄的長(zhǎng)垣狀山脊也作為巖溶作用的結(jié)果，則存在諸多的矛盾。

冰川的侵蝕作用受到冰斗邊界定律的嚴(yán)格控制，最終形成狹窄的三角脊鏈與鑲嵌狀地貌。冰蓋冰川前端侵蝕也具備冰斗侵蝕特征，遵循冰斗邊界定律，但因冰蓋具有強(qiáng)大的側(cè)向夷平作用會(huì)消耗掉部分冰斗側(cè)壁，從而破壞了規(guī)則的鑲嵌構(gòu)造，最終在前端遺留下狹窄曲折，蜿蜒延伸的龍紋狀三角脊鏈。圖2a為南極半島地區(qū)冰蓋冰蝕作用形成的典型龍紋狀三角脊鏈(圖中黃色三角形為冰蝕弧邊三角脊分布位置)。

圖2 南極冰蓋與山東丘陵區(qū)各類冰蓋冰蝕地貌的特征Fig.2 Features of glaciation landforms of the Antarctic ice sheet and various ice sheets in the hilly region of Shandong provincea.南極冰蓋冰蝕龍紋狀三角脊鏈地貌特征；b.山東平邑天寶一帶冰蓋冰蝕地貌特征；c.平陰縣孝里鎮(zhèn)一帶冰蓋冰蝕地貌特征；d.濟(jì)南長(zhǎng)清區(qū)靈巖寺一帶冰蓋冰蝕地貌特征；e.青州市鳳山村一帶冰蓋冰蝕地貌特征；f.沂水縣龍山一帶冰蓋冰蝕地貌特征

山東省海拔在200～500 m的丘陵分布廣泛，多以寒武-奧陶紀(jì)地層為主體組成蓋層，主要為灰?guī)r、泥巖、頁(yè)巖、砂巖。經(jīng)衛(wèi)片解譯，由寬大的U谷與狹窄的冰斗隔墻組成的龍紋狀三角脊鏈在山東丘陵地段(尤其灰?guī)r分布區(qū))極為發(fā)育。圖2b至f(圖中黃色三角形為冰蝕弧邊三角脊分布位置)分別來自平邑縣天寶地區(qū)、平陰縣孝里鎮(zhèn)一帶、濟(jì)南長(zhǎng)清靈巖寺一帶、青州市鳳山村一帶、沂水縣龍山一帶等地的冰蝕三角脊鏈。這些典型的龍紋狀三角脊鏈都遵循冰斗邊界定律，其分布海拔多在100～400 m，形成了狹長(zhǎng)的冰斗隔墻與三角脊，是經(jīng)歷了充分冰蝕作用的地貌遺跡。鑒于平邑天寶一帶分布有典型的冰蓋冰蝕地貌，為了便于表述，筆者將該冰期命名為天寶冰期。

前人將這些狹窄的龍紋狀三角脊鏈解讀為巖溶、風(fēng)化成因(趙建，1990；姜魯光，2003；安仰生等，2010；彭凱等，2010；趙有美等，2010；丁新潮等，2014；劉瑞峰等，2014；儲(chǔ)皓等，2017；韋躍龍等，2020)。但是這些弧邊三角脊無法用風(fēng)化解釋其成因，因?yàn)榕c中間狹窄的隔墻與弱勢(shì)構(gòu)造控制的風(fēng)化遺留不相吻合，而利用三角脊鏈與冰斗邊界定律則可以得到解釋。圖3a為阿爾卑斯山脈托特斯山中灰?guī)r分布區(qū)冰蝕作用形成的龍紋狀三角脊鏈(Márton et al.，2018)，該冰蝕地貌與魯西灰?guī)r區(qū)廣泛分布的龍紋狀冰蝕三角脊鏈具有特征上的一致性，狹長(zhǎng)的龍紋狀三角脊鏈明顯受到冰斗邊界定律的控制。通過張夏小婁峪U谷剖面(圖3b;姜魯光，2003)可以看出，該U谷上部灰?guī)r與下部頁(yè)巖在地貌上具有一體性，若將上部的灰?guī)r確定為巖溶成因，那下部的頁(yè)巖如何通過巖溶形成U谷？此外，沂水戴家后溝龍紋狀三角脊鏈(圖2f)，巖石為白堊系田家樓組砂巖、泥巖與新近紀(jì)玄武巖構(gòu)成(剖面見圖3c)，這里并沒有灰?guī)r分布，足可以證明這種寬大的U谷與狹窄的隔墻組成的地貌，與巖溶作用沒有成因關(guān)系?；?guī)r地區(qū)分布的冰川還會(huì)形成特有的冰川巖溶遺跡，圖3d為阿爾卑斯山中灰?guī)r面上產(chǎn)出的冰川巖溶遺跡，是冰川融水沿冰體中的裂隙下泄沖蝕形成的河曲狀沖蝕槽，雖然這種河曲狀沖蝕槽規(guī)模較小，但形成典型的凸岸、凹岸。凹岸位置由于沖蝕強(qiáng)烈形成懸壁(Márton et al.，2018)。圖3e為平邑縣大井頭地區(qū)灰?guī)r面上產(chǎn)出的冰水形成的河曲狀沖蝕槽，該冰水沖蝕槽深切雖然沒有圖3d那樣嚴(yán)重，但是凹岸、凸岸，以及凹岸上的懸壁清晰可辨。由于該河曲狀冰水沖蝕槽發(fā)育的位置位于開闊的平緩區(qū)域，所以河曲狀沖蝕槽是冰蓋退卻過程中，沿冰蓋中縫隙下泄的冰川融水水柱沖蝕所成(王照波等，2020a)。因此，以往認(rèn)為屬于普通巖溶形成的眾多巖溶構(gòu)造，需要重新考慮其與冰川巖溶的成因關(guān)系。那些懸在半山腰上的溶洞，則形成于天寶冰期之前，在后來的冰蝕作用中將其剝露出來，懸于懸崖之上。

圖3 阿爾卑斯山的冰蝕地貌與冰川巖溶遺跡Fig.3 Glaciated landforms and glaciated karst ruins in the Alpsa.阿爾卑斯山(托特斯山)灰?guī)r分布區(qū)龍紋狀冰蝕三角脊鏈(圖中三角為角峰，箭頭指示冰川運(yùn)動(dòng)方向；Márton et al.，2018)；b.濟(jì)南長(zhǎng)清區(qū)張夏小婁峪村冰川U谷地貌(姜魯光，2003)；c.沂水戴家后溝村冰川U谷地貌；d.阿爾卑斯山脈冰水沖蝕巖溶溝槽(①凹岸，②凸岸，③懸壁；Márton et al.，2018)；e.山東平邑大井頭附近冰水沖蝕巖溶溝槽(①凹岸，②凸岸，③懸壁；王照波等，2020a)

以往有些研究者在分析這些巖溶地貌時(shí)，采用了夷平面的概念，把U谷谷壁頂界與U谷谷底分別劃分為兩期夷平作用的結(jié)果。其實(shí)質(zhì)是一期冰蓋冰蝕作用的結(jié)果，U谷底界受到雪線的控制趨于一個(gè)水平，U谷谷壁頂界受積雪高程控制，經(jīng)充分的冰蝕作用后也會(huì)趨于一個(gè)水平。夷平面這個(gè)概念是值得探討的，自然界中最強(qiáng)大的夷平作用為冰蝕。這是因?yàn)橐粋€(gè)區(qū)域會(huì)有一個(gè)近似的雪線高程所控制的，因此冰川作用會(huì)沿著穩(wěn)定的雪線高程進(jìn)行強(qiáng)烈的侵蝕形成夷平面。譬如云貴高原的夷平面具有典型冰蝕夷平面的特征，而并非風(fēng)化夷平面(王照波等，2020b)。大興安嶺則存在冰蓋冰蝕形成的冰帽夷平面(王照波等，2020c)。

3 討論

3.1 天寶冰期的發(fā)生時(shí)間

圖2f和圖3b為沂水戴家后溝冰蓋冰川侵蝕地貌，其龍紋狀三角脊鏈由中新世牛山組與堯山組玄武巖構(gòu)成，由于這些玄武巖被冰川侵蝕，可以確認(rèn)冰蓋的形成時(shí)間晚于玄武巖的噴發(fā)時(shí)間。關(guān)于該玄武巖的噴發(fā)時(shí)間，陳道公等(1985)獲得的牛山組玄武巖的K-Ar時(shí)間為(16.05±0.43) Ma與(18.87±0.49) Ma，沂水太平頂玄武巖的年齡為12.12～13.60 Ma，堯山組玄武巖的年齡為10.64～13.85 Ma。王慧芬等(1981)在角山山頂堯山組橄欖玄武巖中獲得Ar-K年齡(7.86±0.5) Ma。由此可以確定冰蓋發(fā)生時(shí)間在中新世(7.86±0.5) Ma之后。

在河北省井陘縣雪花山玄武巖之下存在一套冰磧堆積。雪花山位于井陘縣城西13 km天長(zhǎng)鎮(zhèn)一帶，綿河的南岸，海拔420 m左右，山體中間為冰磧堆積，其上被玄武巖覆蓋，下伏地層為二疊系。王守一等(1984)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，冰磧層具有泥沙與礫石混雜，無分選，顆粒大小不均勻，不具有層理。礫石直徑一般為10～20 cm，大者達(dá)50～70 cm。礫石受冰川摩擦顯得平滑，可見擦痕或楔形刻痕，并將雪花山、秀林東山玄武巖之下的這套混雜堆積礫石稱為秀林組，劃為冰磧堆積，時(shí)代屬于中更新世下部。關(guān)于該冰磧層的形成時(shí)代，王竹泉(1)王竹泉，1930.河北井陘雪花山玄武巖及砂土層之研究[R].地質(zhì)匯報(bào)，第十六號(hào)：22-26.認(rèn)為形成時(shí)代為上新世。李云通等(1980)根據(jù)其中腹足類化石的特征，認(rèn)為形成時(shí)代應(yīng)該屬于中新世中期。后經(jīng)劉若新等(1992)研究，雪花山堿性橄欖玄武巖的K-Ar全巖年齡為(6.31±0.23) Ma。冰磧的形成年齡必然早于上覆玄武巖的年齡，也即冰期的發(fā)生時(shí)間在(6.31±0.23) Ma之前。此外，龔明權(quán)等(2010)研究了太行山中段羊角一帶的地貌過程，發(fā)現(xiàn)了被玄武巖充填的典型U谷(海拔1 200 m)。羊角玄武巖的噴發(fā)時(shí)間為5.6 Ma(Tang et al.，2006)，這可以佐證在晚中新世羊角玄武巖噴發(fā)之前曾有一次規(guī)模性的冰蝕作用過程。

基于上述年齡數(shù)據(jù)，可以初步約束天寶冰期的發(fā)生時(shí)間在(7.86±0.5) Ma(沂水圈里玄武巖)至(6.31±0.23) Ma(井陘雪花山玄武巖)之間，屬于晚中新世。

3.2 天寶冰期冰蓋的分布范圍

天寶冰期冰蓋在山東省丘陵地區(qū)廣泛分布，在丘陵之間的溝谷中被幾十到一二百米厚的冰層覆蓋，青島嶗山東端由白堊系組成的山體受到強(qiáng)烈的冰蝕作用形成姚島灣，可以推測(cè)冰蓋覆蓋了當(dāng)時(shí)已經(jīng)露出海面的部分大陸架。唐山市北部玉田縣周邊分布有典型的龍紋狀三角脊鏈，遼河盆地內(nèi)部存在大量特征明顯的基巖鼓丘，推測(cè)是這一冰蓋的產(chǎn)物。太行山東麓200～300 m標(biāo)高的山體冰蝕地貌要比山東丘陵區(qū)弱得多，據(jù)此分析冰蓋大致的邊界在太行山東麓，太行山脈應(yīng)為山谷冰川?；幢笔懈浇４媪说湫偷凝埣y狀三角脊鏈，但滁州市周圍山體則表現(xiàn)為規(guī)則的鑲嵌地貌，為山谷冰川侵蝕特征。再向南如廬山、黃山、天目山等多表現(xiàn)為山谷冰川的侵蝕特征。由此大致圈定華北冰蓋的分布范圍在太行山以東，松遼分水嶺以南，大別山以北，東部包含了部分東海、黃海的大陸架。因主要分布在華北平原一帶，故將該冰蓋稱作“華北冰蓋”。

3.3 天寶冰期冰磧物堆積特征

山東省尚未發(fā)現(xiàn)晚中新世沉積露頭，這對(duì)該時(shí)段的沉積環(huán)境研究帶來了不便，但在石油鉆孔資料中對(duì)中新世館陶組有較全的記錄。張忠義(2005)研究顯示，館陶組巖芯顯示為在較細(xì)的基質(zhì)中夾有中礫和巨礫，礫石雜亂分布、無定向性，沒有層理，厚度為30～50 m，粒度分析具有雙峰性質(zhì)，認(rèn)為其成因?qū)儆谀嗍鞫逊e體。別旭偉等(2019)對(duì)渤海海域渤中凹陷N油田館陶組砂巖特征進(jìn)行研究，圖4a為館陶組砂巖中的礫石，圖4b為砂巖薄片，砂巖巖石分選較差，砂巖顆粒成分復(fù)雜、分選差、磨圓差，顆粒多呈棱角狀-次棱角狀，結(jié)構(gòu)成熟度低，認(rèn)為沉積物具有近源、快速、較高能的沉積特征。李新琦等(2019)對(duì)渤海海域西部館陶組的含礫砂巖、砂礫巖、礫巖進(jìn)行研究，顯示砂巖具有分選性差，顆粒具典型的棱角狀特征(圖4c)。筆者認(rèn)為圖4a這種在較為均勻的砂巖層中孤立出現(xiàn)的礫石，其圍巖層理顯示一定的環(huán)繞特征，分析具有冰筏墜石成因的特征。圖4b和圖4c為砂巖薄片中顯示清晰的棱角狀顆粒特征，以往用水動(dòng)力下的河流三角洲相進(jìn)行成因解釋是不協(xié)調(diào)的。這些分選差、磨圓差、呈棱角-次棱角狀、成分成熟度低的砂巖，顯示冰水沉積的特征。目前對(duì)此幾乎沒有深入的成因研究，把資料錄用在此，以期引起讀者對(duì)館陶組中這些砂巖異常特征成因研究的重視。

圖4 中新世館陶組的含礫砂巖與砂巖鑄體顆粒特征Fig.4 Pebbly sandstone and sandstone cast particle characteristics of Miocene Guantao Formationa.渤海海域渤中凹陷N油田A11井1 390.1 m處砂巖中的孤立礫石，周圍層理具環(huán)繞特征(據(jù)別旭偉等，2019)；b.N油田A11井1 090.6 m處砂巖鑄體薄片(據(jù)別旭偉等，2019)；c.XX2井館陶組上段15 688.0 m處砂巖鑄體薄片(據(jù)李新琦等，2019)

3.4 天寶冰期的氣候背景

根據(jù)全球深海氧同位素演化特征研究，在距今7 Ma時(shí)段開始出現(xiàn)氣候震蕩，一般認(rèn)為這是北極冰蓋開始形成的時(shí)間(王文潔，2014)。在甘肅莊浪風(fēng)塵沉積剖面中可以看到在6.8 Ma時(shí)段的磁化率快速陡增，指示了氣候向著寒冷方向急速變化的特點(diǎn)(強(qiáng)小科等，2010)。李云通等(1980)對(duì)于井陘雪花山冰磧沉積中的孢粉研究，發(fā)現(xiàn)孢粉含量極少，僅存在少量的紅杉與落羽杉的花粉，花粉特征展示了寒冷氣候的特質(zhì)。據(jù)董明星等(2006)、劉耕武(1988)、鄧濤等(2004)、馬玉貞等(1998)的研究，在晚中新世(8.5～6.5 Ma)，氣候表現(xiàn)出寒冷干旱的特征，且這一特征在我國(guó)華北地區(qū)具有廣泛的可比性。鄭洪波等(2005)根據(jù)ODP1146站浮游有孔蟲的豐度研究顯示，南海表層溫度自8.0 Ma開始大幅降低。李曼(2019)認(rèn)為晚中新世是全球氣候的一個(gè)重要轉(zhuǎn)型期，海洋和南亞記錄揭示地球在此期間經(jīng)歷了劇烈的變化，氣候快速轉(zhuǎn)冷，生態(tài)環(huán)境發(fā)生了劇烈的改變。吳玉書(2001)通過甘肅靈臺(tái)雷家河地區(qū)化石孢粉研究顯示，距今約 6.5～5.8 Ma，研究區(qū)是以藜和蒿占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的荒漠草原植被，反映氣候冷干特征。在最早的5.8 Ma前后這次氣候事件正是中新世末期，引起的哺乳動(dòng)物變化表現(xiàn)在以鼠科種類的發(fā)生、遷移與絕滅為主，標(biāo)志氣候變冷。陳宗團(tuán)等(1994)對(duì)東北太平洋深海沉積進(jìn)行研究認(rèn)為，中新世早期存在兩次大的降溫，并對(duì)應(yīng)形成了兩次大的冰期。據(jù)Guo 等(2002)研究，甘肅省秦安紅土剖面記錄的粉塵沉積中15～13 Ma和8～7 Ma兩個(gè)時(shí)段的沉積通量明顯加大，反映氣候一度惡化。上述研究顯示，在晚中新世8.0～5.8 Ma時(shí)間段，全球氣候出現(xiàn)變冷，西北地區(qū)因干冷而荒漠化，太行山區(qū)則以冷濕的杉類植物為主。

華北冰蓋形成的原因可能與該地區(qū)在天寶冰期時(shí)處于冷暖氣流的交鋒帶有關(guān)。由于我國(guó)東部瀕臨太平洋西岸，冰期時(shí)冷暖氣流交鋒大大增加了降水量，寒冷的東亞冷槽使降水固化、冰量增加。劉彬(2010)對(duì)孢粉的研究也顯示，在晚中新世晚期(8.3～6.0 Ma)夏季風(fēng)與冬季風(fēng)很可能同時(shí)增強(qiáng)。

我國(guó)東部氣候變化與全球氣候變化之間存在著同步性，但是變化幅度上存在多大的差異目前尚不能確定，如LGM(蒙山冰期)對(duì)歐洲影響非常大(王照波等，2017b)，但對(duì)我國(guó)影響卻較小，但同屬末次冰期的早冰階(東山冰期)在我國(guó)的影響強(qiáng)度比歐美要大得多(王照波等，2019)。

3.5 東部冰川與青藏高原隆起、風(fēng)塵堆積、北極冰蓋的關(guān)聯(lián)性分析

青藏高原的隆起阻擋了暖濕氣流北上，使我國(guó)西北內(nèi)陸地區(qū)演化為干旱環(huán)境，冰期干冷的西北風(fēng)會(huì)加重西北內(nèi)陸地區(qū)的干燥趨勢(shì)(圖5)，冰期既增加了風(fēng)塵的供給量，又增加了風(fēng)塵的輸送能力，我國(guó)風(fēng)成黃土及紅黏土的形成即與此有關(guān)。而我國(guó)東部冰川的形成則與北極冰蓋氣候南延形成的東亞冷槽有關(guān)(王照波等，2017a)。東亞冷槽與西太平洋暖濕氣流共同主導(dǎo)了我國(guó)東部冰川的形成，東部冰川實(shí)質(zhì)屬于北極冰蓋的氣候外延。西北風(fēng)塵、東亞冷槽與太平洋暖濕氣候的疊加，這也是我國(guó)東部冰磧比青藏高原冰磧的泥質(zhì)含量高的根本原因。將東亞季風(fēng)的形成歸因于青藏高原的隆起，這偏離了冬季風(fēng)的主導(dǎo)因素——北極冰蓋的本源，青藏高原的隆起對(duì)于我國(guó)東部季風(fēng)氣候的形成僅起到影響作用，但不是主導(dǎo)因素。

圖5 華北冰蓋的分布位置及區(qū)域氣候趨勢(shì)(據(jù)鄭洪波等，2005修改)Fig.5 Distribution of the North China Ice sheet and regional climate trend

風(fēng)塵黃土及紅黏土與東部冰川同為冰期的產(chǎn)物，風(fēng)塵堆積的范圍與我國(guó)東部冰川分布范圍具有消長(zhǎng)關(guān)系，即隨著冰期影響范圍向北退縮，風(fēng)塵堆積的范圍會(huì)向東擴(kuò)展，其原因可能主要與西北風(fēng)塵、北路寒潮兩者之間強(qiáng)度此消彼長(zhǎng)有關(guān)。此外，冰川對(duì)于風(fēng)塵堆積的搬運(yùn)清除，在一定程度上減弱了冰川分布區(qū)風(fēng)塵沉積的出現(xiàn)概率。

我國(guó)東部冰川的形成可以視為北極冰蓋高冷氣流的外延，北極冰蓋的形成、保持與消退可能與南極冰蓋存在一定差異，這主要的原因可能是北極地區(qū)多為海域，而南極地區(qū)多為陸地，且北極海域與北大西洋暖流交匯，會(huì)延遲冰蓋的形成時(shí)間，但是當(dāng)北極冰蓋一旦形成且發(fā)育到一定程度，其周圍一旦擴(kuò)展到大陸則進(jìn)一步促進(jìn)冰蓋的生長(zhǎng)，如北美的勞倫泰德冰蓋、北歐的斯堪的納維亞冰蓋、我國(guó)東北亞的松遼冰蓋(王照波等，2020a)、華北冰蓋等的形成則與其有關(guān)。南極周圍廣袤的海洋強(qiáng)大的暖流交匯則反過來抑制冰蓋發(fā)育，與北極冰蓋走向相反的演化方向，因此強(qiáng)盛期的北極冰蓋要比南極冰蓋更具有強(qiáng)大的影響力。當(dāng)冰蓋消融時(shí)，過了臨界值，北極冰蓋周邊的大洋暖流一旦與北冰洋交匯，則冰蓋消融的速度也會(huì)比南極冰蓋更加迅速。

4 結(jié)論

(1)基于三角脊鏈、冰斗邊界定律等冰蝕地貌的對(duì)比研究，山東省丘陵地區(qū)廣泛分布的曲折狹窄的山脊不是巖溶作用的結(jié)果，而是冰蓋冰蝕作用形成的龍紋狀三角脊鏈，由此顯示了我國(guó)華北地區(qū)經(jīng)歷了一次大規(guī)模的冰蓋過程。根據(jù)影像解譯分析，其主要分布在華北平原一帶，故稱其為“華北冰蓋”。丘陵灰?guī)r區(qū)冰川巖溶遺跡的發(fā)現(xiàn)，表明灰?guī)r淺表的巖溶作用主要為冰川巖溶作用。

(2)基于沂水龍山堯山組玄武巖的噴發(fā)時(shí)間(7.86±0.5) Ma，結(jié)合河北省井陘縣雪花山一帶冰磧層上覆玄武巖的噴發(fā)時(shí)間(6.31±0.23) Ma，初步約束該期冰蓋發(fā)生的時(shí)間為中新世的晚期，大致在(7.86±0.5) Ma至(6.31±0.23) Ma之間。

(3)中新世晚期的天寶冰期，在冰蓋侵蝕、冰川巖溶、風(fēng)塵沉積、深海沉積、周邊區(qū)域孢粉特征上具有環(huán)境演化的一致性，中國(guó)東部冰期的形成是北極冰蓋氣候外延的結(jié)果。冰期時(shí)來自北極的北路寒潮與來自太平洋的暖濕氣流的交鋒區(qū)域，是形成華北冰蓋及周邊山地冰川的氣候原因。

致謝：該項(xiàng)研究得到了自然資源部第一海洋研究所徐興永研究員、中國(guó)石油大學(xué)呂洪波教授、南京師范大學(xué)黃家柱教授、中科院海洋研究所趙松齡教授、南京大學(xué)楊達(dá)源教授、中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)所錢方教授、河南地礦職業(yè)學(xué)院張先教授的大力支持與幫助，在此表示由衷的謝意！ 文中所用衛(wèi)星圖片均取自Google Earth。