0 引言

近一个世纪以来,国内地学界对中国东部(105° E以东)中低山地有无第四纪冰川给予了极大的关注,一些知名学者先后参与讨论,刊布的论著数量众多。近年来,更有不少学者投身其中,成绩显著,遂使这一研究成为关于第四纪环境变化研究的一个重点领域[1-10]。然则,回顾中国第四纪冰川研究近一个世纪的学术史,在给我们带来丰硕学术成果的同时,也留下了不少无法回避的困惑与难题。面对这些困惑与难题,如欲维持学术的专业规范、 专业品质、 真正取得认识之深化,亟需地学界同仁自觉反思研究的方法与观察的局限,寻找解决争议的逻辑起点,建构核心概念体系与界定明确的研究对象,加快形成共同的话语平台和共识,才能提高本学科解决国家经济建设重大问题的能力。基于此,本届研讨会远承两千年前稷下学宫“百家争鸣”之传统,近接一百年来冰川学人“将今论古”之文脉,邀请国内外第四纪冰川及相关领域造诣精深的知名学者为全国高校自然地理学骨干教师培训班举办专题讲座,旨在为相关专家提供一个直接进行观点交锋、 自由发表意见和具有专业规范的学术交流平台。

第四届中国第四纪冰川与环境变化研讨会于2017年8月10日至15日在兰州顺利召开,由兰州大学、 中国地理学会、 中国冰冻圈科学学会(筹)共同主办,兰州大学资源环境学院地球系统科学研究所承办,冰冻圈科学国家重点实验室、 中国冰冻圈科学学会(筹)第四纪冰川专业委员会、 中国科学院成都山地灾害与环境研究所、 甘孜藏族自治州海螺沟景区管理局为支持单位。来自中科院西北生态环境资源研究院、 中科院青藏高原研究所、 北京大学、 南京大学、 中山大学、 武汉大学、 河海大学等23个科研院所和高校的90多位代表参加了研讨会(图1)。著名冰川学家与地理学家李吉均院士莅临研讨会并致辞祝贺。与会代表一致认为,本届会议举办得非常成功,促进了中国第四纪冰川与环境变化研究的发展。

1 第四纪冰川年代学取得长足进展,推动了中国第四纪冰川与环境变化研究的深入

地貌学与沉积地层学相结合、 测年技术的发展与应用,使古冰川遗迹定年成为可能。这促进了中国第四纪冰川与环境变化研究的深入,新成果不断涌现,国际影响日益显著[11-16]。如果说20世纪80年代以前以冰川地貌识别、 查明各地冰川作用的序列及相对年代、 青藏高原是否存在统一的大冰盖为研究重点[17-21],那么20世纪80年代至今,以绝对年代为支撑的冰川作用序列与深海氧同位素阶段对比、 不同时空尺度冰川进退驱动机制、 古平衡线重建和冰期气候条件则是研究的热点问题[11,22-24]。特别是在青藏高原及其东缘山地,已经建立起第四纪冰川演化的时间序列[25],进一步探明了末次冰期早、 中冰阶(MIS 3中期)冰川规模大于末次冰盛期(LGM)的古地理事实[26],初步揭示了冰缘黄土的发育模式和百年尺度冰川变化的驱动机制[27-28],提出了湖泊沉积示踪古冰川活动等新的研究思路[29]。

崔之久教授以岷山运动与岷山晚更新世冰期为例,探讨了青藏高原东部第四纪冰期历史的区域分异与构造隆升的关系,指出岷山隆升高度达到末次冰期雪线4 000 m以上是冰川发育的必要条件。杨达源教授根据西北干旱区山前洪积扇堆积、 塔里木盆地的古河道与沙山残丘、 冰消期以来湖泊普遍扩张等特点,提出它们可能是LGM冰川与积雪融水所致。李世杰研究员以青藏高原湖泊与冰川变化及其互动关系为题,报告了末次冰消期以来冰川补给型湖泊记录的冰进事件,但近年气候持续变暖加之降水呈上升趋势,湖泊又开始出现扩张[30-33]。刘耕年教授根据西藏亚东-康马第四纪冰川地貌年代、 冰川平衡线研究的一些最新成果,指出全新世有多次冰进过程[34]。李德文研究员提出应加强冰川构造作用、 冰川组构分析和冰川球粒成因研究,这些冰川沉积指标地质记录保存潜力大,对古冰川重建具有现实意义[35-36]。王杰教授报告了青藏高原第四纪冰川研究进展,提出本区冰期系列与其他冰川作用区差异明显,存在大量MIS 3中期冰进的冰川遗迹[11,25,37-39]。

与会代表指出,可靠的年代学框架建立是第四纪冰川研究的基本要求,也是冰冻圈演化与古环境重建的关键,如何准确测定冰川遗迹的形成年代依然是目前第四纪冰川研究的重点和难点。今后需要用诸如10Be、 OSL等测年方法,加强冰川作用时限的科学性与可对比性研究,争取早日建立完整的中国第四纪冰川年代学框架。总之,经过老中青三代人的不懈努力,80万年以来可与MIS进行比对的中国第四纪冰期演化序列日趋清晰[23]。冰川发育的气候与构造耦合模式是基于重要的构造事件与冰期系列的对应关系提出来的,这不仅得到冰川地貌学、 沉积学证据的支持,而且有大量第四纪冰川发生时限的年代学证据[40-42]。

2 对中国东部中低山地有无古冰川问题有了更为理性和科学的认识

在中国第四纪冰川研究的进程中,中国东部很多地区报道发现了“古冰川遗迹”[7-8,43]。各研究学派从不同角度论证或是质疑这些“古冰川遗迹”的真伪,学术争论至今已长达近一个世纪,被称为“百年论战”。近年来,有不少地学工作者,依然坚持在中国东部地区继续寻找第四纪冰川遗迹。研讨会前,在中国科学院西北生态环境资源研究院郑本兴研究员、 赵井东副研究员的带领下,部分参会代表在四川龙门山进行了野外考察,认为所谓的“飞来峰”根本不是第四纪冰川作用遗迹,而是构造推覆体,建议当地政府适时更改不妥的地名。为了真正获得现代冰川与其外围古冰川遗迹的感性认知,他们还前往贡嘎山海螺沟冰川(图2)进行了调研。中国科学院成都山地灾害与环境研究所张文敬研究员亲自到现场为与会代表讲解了现代冰川与古冰川遗迹的相关情况。

在过去的二十多年中,国内多地陆续报道发现花岗岩岩体上发育的臼状、 穴状、 坑状等地貌现象,被一些学者指认为“冰臼”[44]、 “冰消期地貌”[45],并由此推论该区域曾发育第四纪“大陆冰川”。近年,随着研究的逐渐深入,“冰臼论”这一错误观点受到越来越多地理学者的批驳[46-48]。对此,赤峰第四纪环境研究所(民办非企业单位)杨树森工程师专门撰文进行针对性的质疑[49]。山东中低山丘陵(最高峰泰山海拔1 532 m)多花岗岩地貌,在纬度地带上距离末次冰期多年冻土南界较近,垂直高度上可能出现末次冰期多年冻土或古冰缘地貌,是目前中国东部中低山地第四纪冰川有无问题争论的热点地区。对当地乃至中国东部沿海地区,有研究学者认为,东部低山丘陵区古冰川面积大约有300万km2、 古冰川发育的气候条件是特殊的,在前人“冰期冷槽”[50-51]假说基础上,又提出“异地入侵型(寒潮入侵型)雪线”“低海拔型古冰川”等概念,甚至认为“古冰川的研究已进入日日有报道,月月有发现这一新的发展时期”[43],崂山古冰川研究成果是对施雅风等人专著的“否定之否定”。与会专家认为,凡此既不符合自然地理学的地带性规律,也不利于第四纪冰川学科的健康发展。

所谓“三高”与“三低”环境的东西对分模式,是违背气候纬度地带性和垂直地带性规律的伪命题,只能是“不结果实的智慧之花”。尽管中国东西部末次冰期环境存在区域差异,但其共性要远多于差异,因为全球冰川研究已经成为一门有理论基础、 有实践经验的冰冻圈科学门类。某些疑似的古冰川地貌,完全可以用其他非冰川成因予以解释,所谓的“侧碛垄”“终碛垄”多数情况是季风气候条件下沟口古泥石流沉积或特大洪水“巨石边滩”。当然,也不能把所有混杂堆积都归因于泥石流,或者因具多解性而不思进取。至于最近报道的“蒙山第四纪冰川组合遗迹”“蒙山冰期”“8.2 ka BP的拦马冰期(Lanma glacial periods)”“拦马冰期时蒙山雪线的高度在700 m”等[52-53],所依据的“冰石河”“冰碛堤”不仅与古冰川地貌无涉,而且与近万年来的全新世或冰后期(post-glacial period)是现代间冰期(modern interglacial period)的公认范式相悖,是不合理的。

早在1939年,前苏联地理学家C.B.卡列斯尼克就曾指出,“冰川首先是一定气候状况下的产物”。随着科学家们的深入研究和理解,逐步发现冰冻圈的各个要素更应被视为“天然的气候指示计(nature climate-meter)”。换言之,古冰川事件是第四纪时期气候波动最直接最有力的地质证据,忠实地记录了过去冰冻圈的变化。现有的地貌地层学以及不断积累的可靠的年代学资料显示,地处北半球中低纬度的青藏高原及周边山地,无论是现代冰川还是第四纪冰川都是以高大山地为依托发育的,青藏高原及周边山地阶段性隆升与全球冰期气候耦合是中国第四纪冰川发育的根本原因[2,11]。在气候因素中,对冰川发育影响最大的是平衡线所在高度处的气温(尤其夏季6-8月平均气温)足够低与固态降水,泥石流发育的条件与冰川形成条件两者不可同日而语。中国东部地区在晚更新世末次冰期年平均气温的最大降温值或可达到10～13 ℃[54-55],但最冷月平均气温降低幅度远大于最热月降温值,这有利于冻土而不利于冰川发育。进而言之,冻土发育主要受冬季降温幅度的影响,依据砂楔等古冻土现象计算的冰期降温幅度更多反映的是冬温状况,不考虑其贡献率得出的年平均气温下降幅度可能存在高估[56],今后应予修正。

3 建议适时编制第四纪冰川遗迹调查与评价技术规范

科学始于测度,其真谛在于证实或证伪。从科学发展史的角度看,大家对中国东部中低山地一些地貌和沉积物成因类型认识上的分歧,实质上是对冰川遗迹判别标志的不同理解造成的。因此,不宜泥于一些意义不明确的现象或基于“地质记录的不完整性”而持冰川或非冰川观点,对此应持科学的存疑态度。由于过去对真正的古冰遗迹宣传报道不够,加之国内有关冰川作用遗迹的地貌学术语定义不够清晰,以致存在泛冰川论、 命名失实等现象。这在中国第四纪冰川研究领域造成一定程度的混乱,使初学者产生了不少困惑,也给不明就里的游客与读者传播了大量的错误信息。

泛冰川论的研究价值取向和随之而来的认识论误区,其实质是例外主义思潮,必然造成第四纪冰川研究领域永无休止的所谓争论,甚至影响到公众对于整个冰川学共同体作为专业权威的信心,理应引起广大地学工作者的重视与驳难。在本次研讨会上,王乃昂教授“浅论冰川颤痕”的报告,指出作为微观冰蚀地貌的标志之一,颤痕可有狭义和广义之分,国内对其形成机制、 环境指示意义研究不足。其研究团队利用实地考察所测数据证明鲁中南中低山地确无古冰川遗迹,近年见诸报道的鲁山“颤痕”[8]、 蒙山“颤痕”[52]等,既不符合国际文献关于颤痕(chatter mark)的定义,也无微观冰蚀地貌的具体特征,不具有科学事实和科学发现的必要条件,没有做到规范的分类和命名[57-61]。山东中低山丘陵见诸文献的“沂源冰斗”“U型谷”“磨光面”“擦痕”“颤痕”“冰碛垄”“摞摞石”“羊背岩”“漂砾”“蒙山第四纪冰川组合遗迹”等皆不实之谓,其成因具多解性,说明地景形成的多样性和复杂性。它们要么是具凹岸分布特征、 砾石最大扁平面倾向上游呈叠瓦状结构、 零星擦痕垂直于长轴、 个别砾石直立的流水作为搬运介质的泥石流(包括特大洪水)沉积,要么是具贝壳状断口、 伴生单独擦痕的重力崩塌堆积,要么是坡崖无擦面(facet)、 无颤痕伴生而粗短毛糙、 孤立分散及突然角度变化的洪流、 泥石流擦痕(有的甚至与沟谷走向垂直或斜交),更没有岩槛、 岩盆和斗壁三要素组合的古冰斗这一最关键的地貌证据。因此,亟待加强岩石地貌、 气候地貌、 外动力和坡地重力过程地貌的综合研究,减少对有关现象的多解性,确立其成因专属性。在成因揭示未明确的中国东部中低山丘陵,今后的本科生教学实习、 科学普及工作以及在地质公园标牌、 博物馆陈列和解说词中,应将两种乃至多种可能的地貌成因类型,采用冰川学、 地貌学、 地质学等术语和概念,向公民进行具权威性和专业性的客观推介。

第四纪冰川学者应积极建构核心概念体系与界定明确的研究对象,加快形成共同的话语平台和共识,摒弃或消除例外主义错误观念的影响。惟其如此,才能解决冰川作用遗迹判别标准各说各话的学术争论,让中国东部中低山地有无第四纪冰川的理性推断得到科学的证实或证伪。为此,吁请中国地理学会等国家级学会积极组织相关专家,以科学家的历史责任和使命担当,秉承李四光先生“冰川综合体”理念,编制具有行业标准的“第四纪冰川遗迹调查与评价技术规范”,用以规范大多数古冰川学者的研究路径和价值取向,推动中国第四纪冰川与环境变化研究走出超迈历史宿命的关键一步。否则,这种旷日持久的所谓争论将成为一个无法证伪的信念之争,很难深入下去。

4 加强高校教师冰川学专业培训,加大科学普及力度

本届研讨会前举办的第五届全国高校自然地理学骨干教师培训班,以中国第四纪冰川与环境变化为主题,培训形式主要有专家学术报告、 学员讨论交流和野外实习等,取得了积极成效。李吉均院士、 崔之久教授、 秦大河院士等13位知名专家,围绕中国第四纪冰川基础知识、 前沿研究进展、 关键问题及其动态、 研究热点等做了专题报告。李吉均院士根据自己丰富的研究经历,从见证者角度对中国第四纪冰川研究进行了回顾,提出要证明中国东部中低山地是否存在第四纪古冰川遗迹,需要有确凿的、 经得起推敲的证据,更需要丰富的野外考察经验,而非凭空判断。崔之久教授以“混杂堆积与环境”为题,从混杂堆积的概念、 特点、 国内外争论、 成因及其判别标志等方面,阐述了混杂堆积成因的复杂性、 多解性,明确了泥石流作用痕迹与冰川作用痕迹的区别,强调不能把混杂堆积简单归纳为冰川作用,在这一点上不应该存在争论[62]。秦大河院士以“冰冻圈科学的发展”为题,从冰冻圈的概念、 分类、 分布、 特点、 影响、 功能和机遇等方面,对冰冻圈这一学科在地理学及社会服务方面的重要性,以及在当前国际环境下应如何发展等发表了独到的见解[63-65]。周尚哲教授以“第四纪冰川研究历史”为题,从第四纪冰期的提出、 冰期天文理论、 冰期形成的原因、 中国东部第四纪泛冰川问题和第四纪冰川研究历史的启示等5个方面[66-67],指出中国东部雪线没有下降到足够低、 只在个别高山发育末次冰期冰川,黄土红土沉积、 孑遗动植物等证据均不支持冰川环境,进而提出确定第四纪冰川遗迹需明确鉴定标准、 将今论古和就地因素优先的鉴别原则。王乃昂教授围绕中国东部中低山地古冰川遗迹的争论,提出确定冰川作用遗迹的原则应包括将今论古、 地貌组合系统(即宏观、 中观和微观尺度冰川地貌之界定需要“三要素”证据配套)、 古冰川事件与环境协调一致等,今后需要对微观冰蚀地貌的分类、 判别标志、 形成机制、 环境意义等加强研究。并指出现阶段编制第四纪冰川遗迹调查与评价技术规范的重要性和必要性,即确定冰川作用遗迹的地貌学、 沉积学和年代学证据是重建第四纪冰川进而划分冰期的前提。张威教授认为,中国第四纪冰川的发育强烈地依赖于山地的海拔高度,是构造-气候耦合作用的结果[41-42],东部中低山地75 ka以来地貌形态学证据可靠的末次冰期冰川遗迹目前仅在长白山、 贺兰山、 太白山和台湾雪山等地有发现[41-42,68-70]。并指出,青藏高原东缘第四纪冰川发育特征与机制研究有助于深入认识中、 低纬度冰川作用的基本规律及成因机制,及进一步解决中国东部有无第四纪冰川的学术争论。培训班还邀请任贾文研究员、 刘时银教授、 明庆忠教授等,分别就冰川运动和作用、 冰川编目与冰川变化、 冰川旅游开发作了专题报告。

培训班学员以小组为单位,对“中国东部中低山地第四纪古冰川遗迹”这一问题进行了充分讨论,各组代表进行了总结发言。大家一致认为,中国东部中低山地第四纪冰川有无的争论问题,到了通过系统探讨取得共识、 澄清非科学问题的时候了。呼吁第四纪冰川研究者应当在有关专业杂志上集中发表一批争鸣论文,主动到相关高校和国内一些著名景区进行宣讲活动,加强冰川学的科学普及工作。在野外教学实习环节,培训班重点考察了祁连山东段现代冰川特征(图3)、 冰川发育条件、 垂直地貌分带性、 冰斗湖、 冰川槽谷、 末次冰期终碛垄、 擦面条痕石及微观冰蚀地貌等,对冰川作用遗迹鉴定的方法和标准进行了现场教学,加深了学员们对中国第四纪冰川基本特征的理解和认识,达到了理论联系实际、 巩固基础知识和提高专业素能的目标。

5 结语

20世纪50年代,美国著名哲学家、 科学史家库恩(Thomas Kuhn,1922-1996)不同意逻辑实证主义和波普尔关于科学与非科学的划界标准,提出“范式(paradigm)”是科学标志的新观点[71]。“范式”是指某一科学家集团在某一学科所具有的共同信念,这种信念规定了他们共同的基本理论、 基本观点和基本方法,为他们提供共同的理论模型、 解决问题的框架和努力方向。库恩的一个简单例子是占星术和天文学,天文学有它自己的基本理论、 观点和方法,从而为天文学家集团提供了考察和解决问题的模型,因此天文学是科学。而占星术没有形成自己的范式,所以是非科学的。方之于中国第四纪冰川研究,就是亟待形成冰川作用遗迹调查与评价技术规范。

回顾中国第四纪冰川研究的发展过程,需要本领域科学家基于科学事实、 科学理论和科学观念适时指出泛冰川论的缺陷和不足,特别是其中所走过的弯路,无疑是开展学术史批判的合适对象。这里的所谓批判,是指有关学者需要抱持一种反思的理性态度,在史实重建与地貌解释方面力争去伪存真,在问题意识、 研究路径与方法、 理论探讨等方面追求律则性的普遍科学范式,而不是特殊性研究的方法论,诸如冰川作用遗迹保存的不完整性、 人们发现冰川地貌的不全面性、 中国东部低海拔古冰川遗迹不同于中国西部地区乃至全世界的古冰川遗迹、 东部古冰川遗迹和现代冰川区无法对比、 东部的雪线高度与青藏高原关系不大、 地球不存在统一的雪线等等。直到现在,一些学者之所以能在中国东部中低山丘陵发现“冰川遗迹”并对它们进行研究,甚至将个别中高山地区确有分布的古冰川遗迹泛化与扩大化为“中国东部低海拔型古冰川”,究其原因,是他们对冰川发育条件、 冰川作用遗迹识别标志、 古环境与古气候研究进展等了解不够和例外主义观念所致。错误的发现是走向真理的第一步,李四光学派或其理论由于历史条件限制存在的瑕疵,与它的学术贡献和所产生的积极影响相比是微不足道的,仍不失为中国第四纪冰川研究的科学曙光。

本届研讨会和培训班的成功举办,得到了各位专家和与会代表的一致认可。秦大河院士认为,培训班不仅能够为全国高校自然地理学骨干教师提供学习、 交流的平台,更促进了该学科向着科学、 规范的方向发展,是值得支持和持续举办的一项活动。培训班学员们也对本届培训班和研讨会给予了积极评价,希望以后多举行此类学术活动,给在一线从事自然地理学教学与研究的教师提供更多的学习、 交流机会。

经研究决定,第五届中国第四纪冰川与环境变化研讨会将于2019年在美丽的海滨城市大连召开,届时将由辽宁师范大学城市与环境学院承办。

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