劉秉翔　魏博雯

有一句詩這樣描繪中國西北的一大片土地：“皇天后土大河長，溝壑縱橫風(fēng)雨狂?！边@就是黃土高原。在大家的印象中，提到黃土高原，首先映入眼簾的便是一塊塊貧瘠昏黃的土地，千溝萬壑縱橫交錯，風(fēng)沙肆虐干旱少雨。如果俯瞰這片黃土地，刀砍斧劈的高聳巖層堅(jiān)實(shí)而挺拔，猶如一部渾然天成的百科全書矗立在世人面前，默默訴說著滄海桑田、斗轉(zhuǎn)星移的地質(zhì)變化。

何為黃土高原？

我們都知道，高原指的是地勢較高的地區(qū)，準(zhǔn)確來講，是指海拔高度在500米以上的地區(qū)。不同于山地的是，高原通常具有面積較大、起伏較小的頂面，但外圍與周圍地形存在較陡的高度差，以此區(qū)別于常見的平原地形。我國有4個(gè)高原，其中，青藏高原、內(nèi)蒙古高原和云貴高原均是用地區(qū)來命名，唯獨(dú)黃土高原是以其獨(dú)特的自然風(fēng)貌來命名的。

黃土高原最典型的特點(diǎn)就是廣泛的區(qū)域都被黃土掩埋。這里的黃土有些像我們?nèi)粘Ｒ姷降纳硥m暴，但它并非字面意義上“黃色的塵土”，而是特指形成于第四紀(jì)期間（大約從260萬年前開始，一直延續(xù)至今）的黃色粉土（灰塵顆粒直徑為0.005～0.05毫米）。當(dāng)然黃土并不完全由這種粒徑大小的灰塵組成，還包含一些粒徑較大的細(xì)沙和黏土粒。世界上的黃土高原主要分布在北半球中緯度的干旱及半干旱地帶，中國的黃土高原可謂世界之最。我國大約有63.1萬平方公里的地面被厚度為100～300米的茫茫黃土覆蓋，主體范圍大致北起陰山，南至秦嶺，西抵日月山，東到太行山，橫跨青海、寧夏、甘肅、陜西、山西、河南6?。ㄗ灾螀^(qū)），整體面積相當(dāng)于意大利和波蘭兩國面積的總和。

黃土從何而來？

黃土高原上那么多的黃土究竟是從何而來的呢？

要想探究這個(gè)問題，首先需要考慮如此小粒徑的黃土是怎么形成的。黃土其實(shí)也是由大塊的巖石演變而來的。

我們總是用?？菔癄€這樣的詞匯來描述一件事物的永恒，其實(shí)，在地質(zhì)歷史上百萬年的時(shí)間尺度上，?？菔癄€并非不能實(shí)現(xiàn)。我們見到的看似堅(jiān)硬的石頭也可以變成細(xì)微的塵土，在這個(gè)過程中，起到“粉碎機(jī)”作用的便是氣候。

想要形成黃土，首先需要干旱干燥的荒漠氣候?；哪貐^(qū)氣候干燥，降水極少，蒸發(fā)量很大，地表植被十分貧乏，導(dǎo)致晝夜溫差極大。例如，新疆廣袤的沙漠地區(qū)就是這樣的環(huán)境，甚至有“早穿皮襖午穿紗”的說法來形容早晚巨大的溫差。白天，太陽火辣辣地炙烤，石頭表面溫度急劇升高，發(fā)生膨脹；夜間氣溫突降，又使石頭的表面迅速收縮。在日復(fù)一日、年復(fù)一年的熱脹冷縮作用下，再堅(jiān)硬的石頭也會出現(xiàn)裂縫，然后就像剝洋蔥一般層層剝落，直至完全崩解，最后變成粒度很小的粉塵。

那么，黃土高原上的黃土是來自哪里呢？關(guān)于這些黃土的“老家”，曾有兩種說法：一種說法認(rèn)為，黃土高原的黃土形成于本地，是當(dāng)?shù)氐膸r石崩解之后留存在原地，沉積而成；還有一種說法認(rèn)為，黃土高原的黃土來自我國西北（新疆、內(nèi)蒙古等地區(qū)）的荒漠。如今，第二種說法已經(jīng)得到科學(xué)家的證實(shí)，證明這些黃土的確從我國的西北荒漠遠(yuǎn)道而來。

風(fēng)吹出來的高原

既然黃土來自遙遠(yuǎn)的西北荒漠，那么它們是通過什么方式來到了黃土高原呢？

有兩種比較流行的說法：一種是“水成說”，認(rèn)為搬運(yùn)黃土的是流水；一種是“風(fēng)成說”，認(rèn)為是風(fēng)將黃土從西北老家吹到了黃土高原上。一開始，黃土高原的“風(fēng)成說”并沒有多少人支持，畢竟說高原上100多米厚的黃土是風(fēng)吹出來的，聽上去的確有些天方夜譚。然而，隨著分析技術(shù)的不斷發(fā)展，“黃土高原是風(fēng)吹出來的高原”這個(gè)觀點(diǎn)，有了越來越多的科學(xué)依據(jù)。

如果足夠細(xì)心，我們就會發(fā)現(xiàn)，在刮沙塵暴時(shí)，越細(xì)膩的粉塵越容易被大風(fēng)吹到遠(yuǎn)處，而顆粒較大的沙礫則被留在原地。

事實(shí)上，風(fēng)的力量是驚人的，荒漠地區(qū)大風(fēng)不止，一次風(fēng)暴能從方圓幾萬甚至幾十萬平方公里的地面上，吹揚(yáng)起幾十萬甚至上百萬噸黃土物質(zhì)。當(dāng)風(fēng)速大于5米/ 秒時(shí)，就可以將細(xì)小的黃土物質(zhì)旋上幾千米的高空。強(qiáng)勁的大風(fēng)可以將新疆、內(nèi)蒙古荒漠地區(qū)的沙土席卷到空中一路搬運(yùn)。在黃土從西北南下的過程中，受到山脈阻擋，風(fēng)力減弱，較重的沙礫沒有大風(fēng)的裹挾就會在重力作用下率先沉降，而更細(xì)小的粉塵可以隨風(fēng)飄浮得更遠(yuǎn)。如此一來，不同粒度的沙塵在風(fēng)力遞減和山脈攔截的雙重作用下，完成了定點(diǎn)“空降”。

這個(gè)現(xiàn)象正好與黃土高原從北向南的沙粒粗細(xì)變化相吻合?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，黃土高原上越靠近西北沙漠的，黃土顆粒越粗，越向東南的，沙土顆粒越細(xì)，很有說服力地說明黃土是從西北荒漠被大風(fēng)吹來的。

“風(fēng)成說”還有一個(gè)有力的證據(jù)，就是在黃土層中發(fā)現(xiàn)的一些蝸牛殼。

蝸牛，一種生活在陰暗潮濕環(huán)境中的軟體生物，看上去與黃土高原風(fēng)馬牛不相及，但正是這個(gè)小家伙，在黃土高原的形成學(xué)說中起到了舉足輕重的作用。黃土在沉降過程中很容易掩埋一些微小的生物，蝸牛殼由于較為堅(jiān)硬，能較好地保存下來。科學(xué)家研究了黃土層中掩埋的蝸牛殼的殼口朝向，發(fā)現(xiàn)幾乎所有剖面中的蝸牛殼的殼口都是朝下的。眾所周知，日常生活中活著的蝸牛在爬行或休眠時(shí)，大多數(shù)都是殼口向下的，這說明，這些蝸牛在被黃土掩埋時(shí)都是活著的。而且黃土層中的蝸牛大多是陸生蝸牛，如果是“水成說”，蝸牛殼的種類也應(yīng)該屬于海洋或淡水螺類，而且由于水流的沖刷，殼口的方向也不會全部朝下，而是朝向不一。

其實(shí)，黃土高原的成因并不能只用單一的學(xué)說來解釋，而是多種因素復(fù)合作用的結(jié)果。當(dāng)然，風(fēng)在黃土高原的物質(zhì)供應(yīng)方面起了決定性的作用，但流水對黃土物質(zhì)的搬運(yùn)也不容忽視。黃土在風(fēng)力、重力、降雨、地下水活動等因素的綜合影響下，被不斷堆積和侵蝕，形成了獨(dú)特的黃土地貌。

千溝萬壑——特殊的黃土地貌

如果俯瞰中國地圖，我們會發(fā)現(xiàn)，黃土高原并非完整的一塊，而是被很多溝谷切割得支離破碎。

之所以會形成這樣的地貌，是因?yàn)辄S土土質(zhì)疏松，土壤孔隙度很高，在暴雨多發(fā)的黃土高原，河流沖刷下的黃土層很容易發(fā)生崩塌，有的地方就形成了四周“千尺溝谷”、中央“萬里平臺”的地貌，看上去如同烤熟的面包一般矗立著，這種地貌就是黃土塬（呈臺狀，四邊陡，頂上平）。但這“萬里平臺”也是暫時(shí)的，流水的沖刷就像一把刀，如同切面包一樣，將黃土塬從中間切出一條條的脊形，此時(shí)的黃土塬就變成了黃土墚（條狀的黃土山崗，頂較平，四周較陡）。當(dāng)黃土墚在垂直方向進(jìn)一步受到風(fēng)吹日曬、河流沖刷，便會形成頂部渾圓、四周高聳的小山包，這種小山包被稱為黃土峁（頂部渾圓、斜坡較陡的黃土丘陵）。

黃土塬、黃土墚和黃土峁都是黃土高原典型的地貌，從黃土塬到黃土峁，是整個(gè)黃土高原地區(qū)地貌變化的全過程。

神秘天書——黃土與氣候

地球形成的歷史，往往被山川河流的變化遷移所記錄，這種天然記錄受到氣候、地質(zhì)運(yùn)動的影響，往往是間斷的、不連續(xù)的。而黃土高原是一個(gè)例外，它記錄了這片大陸200多萬年的古氣候、古地理方面的變化和重大地質(zhì)事件。

黃土高原上的黃土堆積并不是一整塊的，看黃土的剖面就知道，像一個(gè)千層蛋糕。根據(jù)黃土的顏色、堆積時(shí)代和賦存化石特征，可以總共分為3個(gè)大層，越靠下的形成時(shí)期越早，越靠上的形成時(shí)期越晚。3層黃土層厚薄不同，顏色各異，呈現(xiàn)出色彩斑斕的黃土奇觀。

最底層的是形成于距今243萬～73萬年前的“午城黃土”。午城黃土顏色較紅，其中發(fā)現(xiàn)了眾多裸子植物花粉和長鼻三趾馬、三門馬、中國貉、李氏野豬等古生物的化石，說明午城黃土堆積時(shí)的環(huán)境還是比較溫暖濕潤的。

第二層黃土層形成于距今73萬～12.7萬年前的“離石黃土”。離石黃土的顏色比午城黃土淺，呈淺黃紅色，在這一層中開始出現(xiàn)一些舊石器時(shí)代早期的古人類文化，例如分布于山西省芮城縣匼（kē）河村的匼河文化，以及山西省襄汾丁村的丁村文化。

第三層是距今12.7萬～1.1萬年前的“馬蘭黃土”，顏色也是這3層黃土層中最淺的，人類的耕作、生產(chǎn)和生活都在這一黃土層上展開。

為何不同時(shí)代的黃土顏色會有那么大的區(qū)別呢？因?yàn)槎逊e的黃土顏色受到了氣候影響。干燥寒冷的氣候下堆積的黃土，呈灰黃色，而潮濕溫暖的氣候下堆積的黃土，顏色偏紅褐色。根據(jù)黃土的顏色，再結(jié)合黃土層中埋藏的植物碎片的種類，就可以大致反映出當(dāng)時(shí)的氣候條件。黃土高原的3層黃土層表明，過去的200多萬年間，黃土高原的氣候從暖濕變?yōu)楦衫洹?/p>

由黃變綠——黃土高原的治理

黃土高原是中華民族的發(fā)祥地之一，曾經(jīng)的黃土高原也是“翠柏?zé)煼?，清泉灌頂”?/p>

先秦時(shí)期，黃土高原還維持著良好的自然生態(tài)系統(tǒng)，《詩經(jīng)》中多篇文章都在描繪黃土高原地區(qū)富饒豐沃的自然環(huán)境，例如《詩經(jīng)·小雅·鹿鳴》中“呦呦鹿鳴，食野之蘋”，描繪的就是黃土高原地區(qū)野鹿互相鳴叫著在廣闊的草地上吃草的情景。西周時(shí)期，黃土高原森林植被覆蓋率高達(dá)53%，但隨著鐵器的發(fā)明和生產(chǎn)力的提高，人口規(guī)模不斷擴(kuò)大，為滿足開墾農(nóng)田、修建房屋等生活需求，黃土高原上的林草植被覆蓋率持續(xù)減少。到南北朝時(shí)期，黃土高原的森林覆蓋率約為40%，至唐宋時(shí)期，下降至33% 左右。至明清時(shí)期，人口數(shù)量進(jìn)一步增加，森林覆蓋率下降至約15%。清末至20世紀(jì)初期，大批人口進(jìn)入黃土高原腹地山區(qū)，中華人民共和國成立初期進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)，這里的森林覆蓋率僅為6.1%。

黃土高原地區(qū)自北向南橫跨暖溫帶、中溫帶兩個(gè)熱量帶，自東向西橫跨半濕潤、半干旱兩個(gè)干濕區(qū)，具有典型的大陸季風(fēng)氣候特征，冬季干冷，夏季多暴雨，加上黃土本身土質(zhì)疏松，高原溝壑縱橫，植被稀少，使得黃土高原地區(qū)成為我國生態(tài)環(huán)境脆弱的地區(qū)之一，水土流失十分嚴(yán)重。

中華人民共和國成立70余年來，幾代人都在持之以恒地治理黃土高原，讓黃土高原由“黃”變“綠”，成為享譽(yù)全國的“米糧川”。

一方面，采用植樹造林的方式，增加黃土高原的植被覆蓋率，讓植物的根系固結(jié)土壤，抵御暴雨的侵蝕，從根本上解決黃土高原水土流失的問題。另一方面，修建大量蓄水保土的工程設(shè)施。比如，在一些緩坡上修筑水平梯田來平整土地，攔蓄雨水；修筑土堤，將淤泥填在溝谷中，形成平坦肥沃的可耕地。最后，因地制宜，合理安排農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，本著“宜農(nóng)則農(nóng)，宜林則林，宜牧則牧”的方針，在山高陡坡地植樹造林或封山育林。

經(jīng)過幾代人的努力，曾經(jīng)的荒山禿嶺披上了綠裝，黃土高原地區(qū)的水土流失情況也得到了極大的改善。由黃土高原進(jìn)入黃河的黃沙量，在1919-1959年，有16億噸/ 年，到2000-2018 年，銳減到約2.5億噸/年，植被覆蓋率也在2017年達(dá)到了約65%。這其中的變化可謂“天翻地覆慨而慷”，也是一代代科學(xué)家和治沙人辛勤努力的成果。