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《中國自然地理系列專著·中國古地理：中國自然環(huán)境的形成》系統(tǒng)地闡述了中國自然地理環(huán)境的起源、演化和形成過程。全書分總論和分區(qū)專論兩部分內容�？傉摬糠郑ǖ谝徽轮恋谒恼拢�，以時間為主線，“厚今薄古”地闡述了對現(xiàn)代中國自然環(huán)境形成具有深遠影響的重大事件或過程，主要包括中國大陸的拼合、構造－地貌格局的奠定、季風氣候的形成、冰期－間冰期的環(huán)境變化和人類活動等；分區(qū)專論部分（第五章至第十二章），從典型景觀組合出發(fā)把全國劃分為八個自然地理區(qū)域，并從典型景觀組合“發(fā)生”的角度，分別闡述了各區(qū)自然地理環(huán)境的形成和演化過程。
　　《中國自然地理系列專著·中國古地理：中國自然環(huán)境的形成》可供自然地理學、環(huán)境演變和環(huán)境考古等領域的研究人員參考，也可作為高等院校地理學、地球系統(tǒng)科學、第四紀地質學等學科的教學參考書。

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第一章古自然地理環(huán)境的形成和演變
　　自然地理環(huán)境由地球表層的巖石圈、水圈、大氣圈、生物圈等共同組成，是一個復雜的巨系統(tǒng)，其中任何一個圈層的變化都會受到其他圈層的制約，并引起其他圈層的相應變化�，F(xiàn)代地理環(huán)境就是在這種長期、復雜的各圈層相互作用的過程中進化、發(fā)展形成的。
　　中國自然地理環(huán)境是全球自然地理環(huán)境的一部分，是在全球自然地理環(huán)境形成、演化的背景下發(fā)展、推進的。雖然或有自己的特色，但發(fā)展過程基本上與全球一致。即使在各圈層發(fā)展過程中區(qū)域性相對最強的巖石圈，中國大陸形成發(fā)展過程中的構造事件、構造期也都可以與國際地質聯(lián)合會擬定的國際構造事件、構造期一一對應，只是或有活動的強弱程度、影響范圍的大小以及時間上稍有提前或落后的差別（圖1.1）。
　　中國大陸是一個由多個陸塊拼合而成的大陸。構成現(xiàn)今中國大陸的眾多小陸塊原本各自在大洋中“漂移”，互不相屬，經過多次“碰撞、聯(lián)合、分裂、再碰撞”的板塊運動過程，到中生代中國大陸的現(xiàn)代輪廓才基本成型，并成為歐亞大陸東南部的組成部分。與每次拼合過程相伴的構造活動不僅決定著當時的巖漿活動和類型、海陸分布的格局、侵蝕和沉積區(qū)的分布等諸多古地理過程與格局，而且對現(xiàn)代區(qū)域地貌及自然景觀的形成具有深遠的影響。
　　中國大陸形成后，海水基本上撤出；在周邊太平洋板塊、印度板塊和西伯利亞板塊運動的作用下，出現(xiàn)了控制現(xiàn)代地貌結構的新華夏構造體系和盆嶺相間的格局，為現(xiàn)代地貌形態(tài)奠定了基礎；上述演變過程，為生物界在中國大陸的發(fā)展提供了良好的機遇。經過中生代的發(fā)展、變化，中國自然地理環(huán)境完成了從古代向現(xiàn)代的過渡。
　　第一節(jié)　前寒武紀自然地理環(huán)境的形成和發(fā)展
　　漫長的隱生宙是地球現(xiàn)代自然環(huán)境的孕育期�，F(xiàn)今規(guī)模的中國大地在此期間還遠沒有形成，但存在于構成現(xiàn)代中國大地主體的華北、揚子、塔里木等多個古陸塊（地臺）上的記錄，都已印證了從陸核凝聚的初始階段起，巖石圈、大氣圈、水圈的形成與協(xié)同演化，全球冰期氣候劇變，乃至原始生命的出現(xiàn)這一系列自然地理環(huán)境孕育、進化的全過程。
　　一、古陸塊的形成與自然環(huán)境的演化
　　地球大陸殼的形成始于40億年前，現(xiàn)今世界各大陸（如格陵蘭、北美、南非等許多地點）都發(fā)現(xiàn)了形成于約38億年前的古老陸殼。隨著同位素年代學技術的進步和應用，在現(xiàn)今中國的范圍內也已發(fā)現(xiàn)多處古老陸殼的存在：冀東遷西巖群中最古老的巖石年齡為3720～3650MaB.P.，遼寧鞍山附近花崗質古陸殼年齡為（3804±5）MaB.P.，都與地球上最古老陸殼形成的時間相當，屬于地質年代最古老的始太古代（圖1.1）。
　　中國境內最古老的巖石主要出露在中朝古陸、塔里木陸塊以及揚子陸塊的西部和東北部（圖1.2）。地球物理異常和一些深部鉆探表明，這些陸塊內部都具有太古宙的結晶基底，它們就是現(xiàn)今中國境內最古老的陸殼所在。
　　地表古老陸殼形成之后，在近40億年的漫長地質時期中經歷了多次的構造變形、變位以及相關的巖漿變質作用。這種歷時相對較短的活躍變化與所經歷的時期，稱為“構造事件”（tectonicevent）和“構造期”（tectonicstage）。每一活躍時期結束后，都會出現(xiàn)一個歷時較長的穩(wěn)定期。地殼就在這樣相對較短的劇烈變動與隨后較長穩(wěn)定時期的交替過程中發(fā)展、演化。
　　與國際地層劃分方案中太古宙的古、中、新三個時期相對應，中國境內可分別以冀東遷西巖群、河北阜平巖群、山西五臺群的變質巖系為代表，它們之間都是不整合接觸的，表明存在構造活動，并分別命名為遷西事件、阜平事件和五臺事件（萬天豐，2004）。
　　國際上劃分太古宙和元古宙的主要依據是地殼構造體制的轉變，即從全活動體制轉化為大陸地殼普遍地快速增生和大面積的克拉通化（craton，陸殼達到穩(wěn)定狀態(tài)并在以后地質時期很少再發(fā)生構造變形的地區(qū)）。大量2500MaB.P.左右的可靠同位素測年數(shù)據的廣泛出現(xiàn)，表明構成現(xiàn)代中國大陸主體的許多陸塊的基底形成于太古宙末期，接近于全球性的克拉通化時期。五臺群的成分、構造環(huán)境都還顯示著太古宙的特征，經過五臺運動，不整合面上堆積了滹沱群。滹沱群底礫巖厚度大、礫石成分復雜且下伏層位變化大，表明基底侵蝕范圍很廣，侵蝕歷時也很長。這一規(guī)模巨大的不整合面就是中國境內太古宙與元古宙的分界線。
　　滹沱群是位于現(xiàn)代中國境內元古宙的第一個單元，屬于古元古代。古元古代的初期在國際上有一個特殊名稱――成鐵紀（Siderian），因該時期是世界上出現(xiàn)硅鐵建造的主要時期，故在世界上形成多處特大型鐵礦。在中國，此類沉積鐵礦主要分布在山西和山東，其中以山西呂梁地區(qū)袁家村鐵礦較為著名。但中國鐵礦形成的最重要時期是在早于滹沱群形成時代的新太古代，此期間形成的鐵礦儲量約占全國鐵礦總儲量的50%，在華北陸塊的北緣、南緣、五臺、魯西都有分布，特別是鞍山本溪、冀東密云、五臺更為集中。這一類型的鐵礦為與海底火山作用關系密切的條帶狀成鐵建造，在含鐵巖系中廣泛分布有火山巖，特別是中、基性火山巖（沈保豐等，2005）。與新太古代的成鐵建造不同，古元古代條帶狀鐵礦石英巖是大陸架淺海環(huán)境中以沉積作用為主形成的，其在世界上的廣泛沉積表明當時水圈和大氣圈的性質不同于今日，都缺乏自由氧，且都屬于還原性質。因為如果大氣中含有一定比重的自由氧，鐵元素必將形成不溶于水的高價鐵，不可能以溶解狀態(tài)經水流搬運而進入海洋。在成鐵建造形成之后，情況發(fā)生了巨大的變革。滹沱群中出現(xiàn)了紅色地層，并出現(xiàn)大量的、多種類型的碳酸鹽質的疊層石，意味著水圈、大氣圈已經不再處于還原狀態(tài)，生物圈也有了進化。世界上最古老的疊層石見于澳大利亞西部的古陸塊中，距今35億年，意味著地球上生命的起源。但只是在“成鐵紀”之后，疊層石才在數(shù)量和類型上大為增長，出現(xiàn)了地質學上的“疊層石時代”。疊層石是以藍藻為主的藻類和部分細菌通過生命活動而形成的生物沉積構造，“疊層石時代”的出現(xiàn)，表明菌藻類得到了極大的繁衍。
　　藍藻的出現(xiàn)也就是地球上植物光合作用的開始，藍藻在它的生命過程中通過光合作用釋放游離氧，逐漸改造了環(huán)境，使原先的還原性大氣和水體逐步轉化為氧化環(huán)境。這一轉化又直接影響著生命的進一步發(fā)展，為生命加快進化速度提供了外在條件。于是到了元古宙末期，在澳大利亞南部埃迪卡拉（Edicara）地層中已有類似于今日水母、海鰓、蠕蟲等的動物群出現(xiàn)，年齡約為距今7億年，是至今已知的最古老的無脊椎動物，它們都只有在水體中氧含量足以供它們維持生命時才可能存在。與此相應，我國元古宙末期震旦紀地層中，如宜昌的燈影組、黑龍江的麻山群等，也都發(fā)現(xiàn)可與埃迪卡拉動物群相對比的化石或印痕化石。
　　不過，對藍藻本身來說，這一環(huán)境變化卻是一幕悲劇。在原先的還原環(huán)境與后來的氧化環(huán)境之間應該存在著一個臨界點，在此以前的環(huán)境是適合于藍藻的繁衍發(fā)展的，所以才會有“疊層石時代”的出現(xiàn)，一旦超過這個轉折點，氧化程度日益增強的新環(huán)境逐漸不利于藍藻的生存，于是它不得不逐漸衰落，讓位于后來的生命。對藍藻來說，自由氧是它生命過程中排出的“廢物”，雖也有“物競”和“天演”，但主要是自身這些“廢物的積累”使它自己遭到了邊緣化。藍藻這種由于自己無意識的行為所產生的后果，應是對當今人類活動與全球變化關系的一個警示。
　　20世紀初，氣候學家AlfredWegener提出了大陸漂移學說，這個關于巖石圈發(fā)展、演化的假說在學術界幾經反復，直到20世紀60年代古地磁記錄、海底擴張現(xiàn)象得到證實，才得以肯定。其后，加拿大地球物理學家J.TuzoWilson又提出了關于板塊構造的“威爾遜循環(huán)”理論。
　　Wegener等原企圖證明的是地球上的大陸在大約2億年以前曾聚合成兩大塊體：南方諸大陸聚合成岡瓦納古陸（Gondwana）、北美與歐亞大陸聚合成勞亞古陸（Laura？sia），兩大古陸再結合在一起構成聯(lián)合古陸（Pangaea泛大陸），并推演了2億年來聯(lián)合古陸的分裂、漂移過程和路線。
　　到了20世紀90年代，學術界又提出了一個羅迪尼亞（Rodinia）超級古大陸假說，特別是P.F.Hoffman等以格林威爾（Grenville）碰撞帶巖石建造的全球對比研究為基礎，復原了這個存在于11億年前的超級大陸（圖1.3）。
　　經歷了太古宙和元古宙早期的構造事件后，到了羅迪尼亞超級古大陸時期，已經出現(xiàn)了構成現(xiàn)代中國大陸主體的多個陸塊，主要是：華北（中朝）陸塊、塔里木陸塊、揚子陸塊、華夏陸塊、柴達木陸塊以及其他許多小陸塊（圖1.4）。其中，華北陸塊西起阿拉善，東延抵朝鮮半島，范圍最大，克拉通化的時間也最早；華夏古陸的范圍和時代還存在很多爭議。
　　當時，這些陸塊還都各自在大洋中“漂移”，互不相屬，還得按照漂移學說和威爾遜循環(huán)學說在以后漫長的地質時期中經過多次的“碰撞、聯(lián)合、分裂、再碰撞”，才能最終形成現(xiàn)代中國大陸的格局。這些陸塊在超級大陸羅迪尼亞中所處的位置現(xiàn)在還難有定論。由于揚子陸塊震旦紀地層中存在可與澳大利亞南部古陸元古宙末期埃迪卡拉動物群相對比的化石或印痕化石，因而認為揚子陸塊（南中國陸塊）應處在與澳大利亞相鄰的位置上；又由于華夏古陸與揚子古陸約10億年前存在強烈碰撞的記錄，或認為這些碰撞正顯示著羅迪尼亞超級大陸的形成過程。
　　二、新元古代冰期
　　新元古代，另一個對其后全球自然環(huán)境發(fā)展有重大影響的事件是全球性冰期的來臨。新元古代冰川活動至少有兩期，分別稱為Sturtian冰期（720MaB.P.左右）和rangerian冰期（590MaB.P.左右），國際地質構造期年代表上稱這一時期為“成冰紀”（800～680MaB.P.）。在中國，相當于Sturtian冰期的冰川堆積出現(xiàn)在揚子、塔里木和柴達木陸塊（圖1.5）。揚子陸塊西部堆積的是冰積礫巖，后期為冰水紋泥沉積；揚子陸塊東部為海相冰川沉積。標準剖面南沱冰積層可以與南澳大利亞及非洲加丹加的冰川堆積相對比，從沉積古地理方面也提供了當時揚子陸塊與這兩大古陸地理位置比較接近的證據。相當于Vrangerian冰期的冰川堆積以華北陸塊南緣的羅圈冰磧層為代表，以冰積礫巖和冰水含礫泥砂巖為主，分布范圍從河南、陜南向西延伸到天山一帶，是古陸邊緣的山岳冰川冰海沉積（圖1.6）。

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