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长江何时东流去

2019-10-25 马丽华 《青藏光芒》

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  同为中华民族母亲河,同源同宗于大高原,黄河流贯北中国,那是属于黄土地上黍稷与小麦的河流;万里长江中下游,尤其江南,一向被视作南部中国和稻作文明故乡的代指;而在大江大河源区,则是牦牛的高原,牧业文化的领地。有关黄河东流水系依次贯通的时间节点,至少经由兰州大学师生几代人给出了答案,那么长江呢?历来的采访中却是鲜少听人提及,直到从《青藏高原研究学科发展报告2012—2013》中读到相关专论,始知长江研究以“高原隆升与大型水系演化”为子课题,自2012年起,列入中科院战略性科技先导专项“青藏高原多层圈相互作用及其资源环境效应”(简称“青藏专项”),同时意味着将该领域的百年探索连同诸说并存的局面一并席卷进来。不由得想到,在这样一本尽可能全面反映青藏高原研究的书里,怎能不涉笔长江?哪怕只是提要式体现,也是好的。

  正发愁相关专家一个都不认得,“捷径”适时出现。某次会议场合,有幸结识了南京师范大学地理科学学院郑洪波教授,正是青藏专项“水系演化”课题负责人,讨教可以直奔主题。乍见他意气风发健步走来,还以为是青藏研究“新人”呢,一经介绍才知资质原来相当深厚——郑教授本职为从事第四纪地质和自然地理专业的教学与科研,兼职为中国第四纪研究委员会副主任,江苏省地理学会副理事长;早年读硕时受教于刘东生先生,天然地拥有了“青藏情结”,与长江结缘在大渡河阶地考察,时在1992年;后在澳大利亚攻读博士写论文,所关注的仍为青藏高原隆升效应种种。2001年归国之初,任职同济大学海洋与地球科学学院“长江特聘”教授,岗位正是“海陆结合”:在汪品先院士支持下,专注于长江这一连接最大高原与最大海洋的纽带,系统研究长江地质演化历史及其对西太平洋边缘海沉积的影响,并且自成一家之说……就凭这样的实力资质,如同异军突起,高位进入,郑洪波团队得以在青藏专项中独当一面,而长江,也由此正式纳入青藏研究视野。

  所以参与青藏专项不过几年,能够厚积薄发,建树颇多,突出表现在有关青藏高原隆升和长江演化的论文,以封面文章的高规格,发表于《美国科学院院刊》(PNAS,2013)。所持观点,与李吉均先生有同有异,相同点在古长江曾经南下而后被“袭夺”东流,关键不同点在东流水系建立的时间,认为更早、更“老”,早在渐新世的最后一幕。另有关于塔克拉玛干沙漠形成的论文,相继发表于同一国际顶级期刊(PNAS,2015)。两篇重磅论文看似南辕北辙,实则南北呼应,一并指向关联密切的同一问题:青藏高原隆升的地貌效应和气候效应。

  会议间隙匆匆一面,简短交谈,之后便是邮件往返的“笔谈”。对于每一提问,郑教授必做认真回复,释疑解惑的同时,并不避讳与前辈大师、与侪辈同人的观点分歧,从文笔到格局,自有一番与研究对象相匹配的气象在。之不吝赐教,突出表现在将自己新写就的一篇长文提供来做参考(2015年发表在NationalScienceReviews,即《国家科学评论》),岂止补课教材,岂止省却了查阅资料的劳心费时,并且让初衷为“提要式体现”的本节岂止不再显得局促单薄。

  上万字篇幅的文章题为《长江的诞生——构造与地貌意义》。可归类为科学史学范畴:梳理脉络,盘点百年,有综述,有评议,作为一线实地参与者,更有独到见解。结合几番往返的邮件解答,悉心研读之下,首先明晰的是有关“长江诞生”的定义,以及长江研究的意义所在——

  “所谓长江的诞生,是指发源于青藏高原,流经四川盆地、华南褶皱系、江汉盆地和苏北盆地等不同的构造沉积单元,所形成的贯通的、东流的水系。人们往往将长江诞生和长江现代河谷的形成等同一体,其实这之间既有联系,也有本质不同。现代长江诞生之前,流域中可能存在几段河系,流向不同的方向或者盆地。

  “长江的诞生,标志着中国东倾地形的最终建立,这是在青藏高原整体隆升、亚洲东部岩石圈伸展减薄、西太平洋边缘海扩张等重大构造运动共同作用下的结果,最终塑造了现今的宏观地形地貌和水系格局。换言之,长江的诞生是亚洲新生代宏观构造地貌演化的结果,也是构造地貌演化的直观表现。”

  长江研究百年史就此跃然于眼前,正好印证尤其修订了最初单凭道听途说而形成的四“太”印象——

  说流程太长没错,但是世界级大河中不乏更长远者,若论沿途地质地貌之复杂,却无一可与之比肩。且不说它在高原面上的峰岭旷野间赶了多远的路,即便从横断山区高山深峡里奔涌而下,切穿一系列山地和盆地,直至东海大陆架,一众构造和地貌单元自成体系,哪一个不曾拥有一部自身演化史;无论内流、外流,何尝不曾孕育过一己专属的河流体系,从古代先贤对于江源的探询,到现今何时、如何被一线贯穿的叩问,特别是深藏其间的重大科学问题俨如一组待解的多元高次方程,是不是足以吸引太多的求索目光,以至于古今中外的探访者足可罗列出一个长卷的谱系清单,那其中不乏闪闪发光的名字,让后来人长久瞩望依次走过的身影——

  过往朝代大部时间里,国人多以岷江为扬子江上源,直到1638年,徐霞客“问奇于名山大川”,撰写名篇《江源考》,以实地踏勘考证出金沙江为其“正源”,由此匡正了千年谬误。将近300年后,1914年,中国现代地质学的开创者丁文江先生沿循徐霞客当年足迹,亲临金沙江,以《徐霞客游记》“证以所见闻”,遂将考察所感发表于《独立论评》。1928年,丁先生编撰《徐霞客年谱》,犹对其《江源考》推崇备至:“知金沙江为扬子江上游,自先生始,亦即先生地理上最重要之发现也”;又在《金沙江的南岸——武定、元谋》一文中进一步指出,“现在的龙川河的水量很小,不能冲出如苴宁平川这样的宽谷。足见得在地质史上苴宁平川不是龙川河所独有的谷。我的意见是从川边来的鸦砻江,与龙川河、红河本来是从北向南的一条大江。以后鸦砻江的水被自东向西推进的扬子江抢了去了。于是鸦砻、龙川、红河就变成了三条不相通的江”。这段描述道出了金沙江演化过程的一个关键,这就是后来广为流传的金沙江“袭夺说”的雏形。在当时资料极度匮乏,野外工作条件异常艰苦的情况下,丁文江先生能做出如此科学推断,着实令后生叹服!

  自1907年Willis开展长江三峡地区的地质研究开始,中外科学家包括李四光、李春昱、巴尔博、任美锷、李吉均等相继对长江演化问题进行过专门研究,可说是历经一个世纪的探索。对于“长江东流水系何时建立”这一关键科学问题,在学术界却一直存在重大争议,计有前第三纪(白垩纪几近上亿年)、第三纪早期(古近纪数千万年)、第三纪晚期(新近纪千百万年)、更新世早期和更新世晚期(一两百万年至几十万年前)等多种观点,成为地学界一个著名的“世纪谜题”。对于长江东流水系形成和演化的方式也有袭夺说、先成说等差异。百年探索中的不同时间段,各有不同观点轮番占据上风;所瞩目的焦点位置,在三峡,在云南石鼓“第一湾”,或在全部流程中每一可能的时空节点。

  分歧如此之大,缘起于各时代的前辈学者在思想方法和研究手段诸方面存在明显差异,同时印证了长江演化问题的复杂性、研究工作之不易,历时百年,却没有哪一团队哪一个人有条件全程去做。现在好了,这一局面就将改观。仰赖青藏专项的保障与扶持,借助高科技、新手段,郑洪波团队得以专心致志,从源头的唐古拉山到入海口的长兴岛,沿江而下,溯源而上,行程数万公里,孜孜以求;得以在地球系统科学思想指导下,将长江作为一个系统,将区域构造运动、盆地演化、地貌演化和气候演化有机结合,采用多学科交叉的研究方法,例如将区域地质学方法、构造地貌学方法、沉积物示踪方法、古环境分析方法,尤其独到的还有海陆结合的方法等等,进行有机综合——郑教授认为,唯其如此,才有可能揭示出长江演化过程的真实面貌。

  从大渡河阶地开始长江研究,到勾画出这份《长江演化模式图》,历时1/4世纪之久,先期研究成果集中在长江中下游地区。沿江两岸广泛分布的同一套砾石层,之所以长期以来受到地质学和地理学界关注,只因其中隐藏着一系列新生代盆地向心水系何时贯通东流的关键信息,基于“长江砾石层”生成年代,相当于确认了长江东流的初始时间。然而学术界对于这套砾石层的年代划分各持己见,占主导地位的观点认为年代较新。郑洪波团队针对南京地区的“长江砾石层”进行了系统的沉积学与年代学分析,得出不同结论,认为“长江砾石层”的沉积年龄至少在早中新世。依据来自对南京地区“雨花台砾石层”中的碎屑锆石开展的U-Pb年龄谱分析和Hf同位素分析,发现它们与现代长江的锆石年龄谱系非常相似,以此表明,至少在渐新世/中新世之交,与现代长江类似的沉积物已经到达南京地区即苏北盆地西南缘。换言之,贯通东流的长江水系当在此时业已建立。不惟南京地区,江汉盆地亦如是:长江贯通之前为断陷盆地沉积,普遍发育石膏、盐岩之类蒸发岩,不存在贯通大江流过的可能,而中新世之后的沉积覆盖层,则与现代长江沉积物相近似,说明同步于长江的诞生,江汉—苏北盆地串并联通。

  参与了青藏专项,中下游工作继续进行。2013年整整一年,团队成员定点在长江大通水文站,以每两周一次的频率进行长江水样和悬浮物样品的系统采集,为研究长江流域现代河流沉积物、悬浮物的季节性变化与空间变化提供了重要材料;这一年的夏秋之际,郑洪波教授参加综合大洋钻探计划IODP346航次,在冲绳海槽钻取了深海沉积岩芯,且是迄今为止在冲绳海槽底部所获最长岩芯,为研究长江和黄河物质的输送提供了难得的记录。这一年即将过去的时候,研究重点转移到长江上游金沙江地区,郑教授率队登上云南高原,考察云南丽江地区黎明和剑川盆地,重点对新生代沉积开展地层学与年代学研究,旨在解答一系列科学问题:长江在贯通东流之前,其上游情况如何?是否存在古金沙江?如果是,发源何处?是否南流?

  剑川盆地位于石鼓“长江第一湾”西南,这里想必尘封着金沙江的故史前情。在剑川盆地高海拔地区也即现今的云南高原面,广泛出露了古近纪河流沉积体系,主要是长石石英砂岩,发育斜层理,砂岩分选和磨圆好,成熟度高,属于大型远源河流的沉积体系。经古流向测量,发现河流的主体流向为南东方向。据郑教授初步判断,这或许就是古金沙江存在并南流的证据;由于其后云南高原隆升,以及青藏高原东南缘的构造运动,南流的金沙江在渐新世/中新世之交,改道东流,从此诞生了现代长江。

  溯源而上,2014年8月,郑洪波团队班师西藏昌都地区,继续新生代沉积盆地研究。在贡觉县境内,发现了古近纪大型河流沉积体系,保存在现今4000~5000米的高原盆地中。古流向测量表明其为南流水系,疑为古金沙江或古澜沧江的沉积,亦即现代金沙江和澜沧江诞生之前的河流沉积。这些古近纪沉积极有可能与云南地区的古近纪沉积属于统一的大型南流河系。

  一手地质,一手地理,以地球系统科学思想观照,立足于“青藏高原隆升与环境效应”的国际地学“热点”,重新审视高原隆升这一亚洲新生代构造地貌演化中的重大事件,且看东去有长江,西北有沙漠,在郑教授眼中,全都是青藏高原隆升效应的体现,二者具有内在联系,既各成系统,由果及因,又是打开青藏高原隆升时代之钥。郑教授说,越来越多的科学家认为,青藏地区在新生代早期即印度板块与亚洲板块碰撞之后,已然开始差异隆升,渐成盆—岭结构。尽管相信青藏高原在第四纪也存在构造运动,但更倾向认为,青藏高原的主体轮廓早在渐新世晚期—中新世早期就已建立起来,并且足以大大改变亚洲宏观地貌、水系、气候格局,包括季风演化和内陆干旱化的加剧。

  沙漠形成、长江贯通正当此时,那么黄河呢?

  所以正在进行的“巨型水系演化”课题也包括黄河演化研究,郑洪波团队已经完成了汾渭地堑的卤阳湖科学深钻(1100米),旨在从中寻找黄河、渭河、汾河演化的地质记录。看来又是一个充满挑战的课题,祝愿他们斩获新的成果。

  青藏高原与西部环境,一直作为兰州大学李吉均教授科研团队的持续面向,优势领地,优先发言,较长时间稳居主流地位,算上背后的施雅风先生及其科研机构,似可称之为“兰州学派”了。不过这念头刚一闪过,就觉察出不对头的地方,一方面是李吉均所代表的还是青藏队总体形成的观点,并不限于兰州人,另一方面更重要的是,目前青藏专项的首席人物姚檀栋院士虽为地道的兰大和兰州冰川所出身,也并未囿于既成观点,而是主动引入不同理念,足见青藏研究事业海纳百川的新气象大格局。而有了如此这般的“交锋”实例,也使得进行中的青藏研究生动起来。郑洪波教授曾动情地说,科学的真谛在于探求本真,科学研究的历程,一定是站在前人的肩膀上,既要继承,更要创新;而创新常常意味着挑战固有认识,甚至挑战自己!创新,更需要文化,这就是求真务实,百花齐放,百家争鸣。

  最近一次兰大采访,是在本书初稿完成之后,当面请教潘保田教授,核实观点数据:面对越来越多的质疑和挑战,是否还在坚守三次隆升、两次夷平的青藏高原隆升模型——冈底斯运动,3800万~3000万年前;喜马拉雅运动,2100万~1800万年前;青藏运动,360万年前至今?

  没错,还在坚守,800万年前可能有隆升,但强烈的整体隆升还是自360万年以来。至于长江,潘教授说他虽未实地参与,依然认同李吉均先生关于长江东流水系形成于200万年前的观点。至于黄河,他认为较之长江研究,黄河阶地所拥有的最大优越条件在黄土堆积,可作为准确的定年依据。坦然面对质疑挑战,更像是激励并振奋,回答说,没有争论就没有发展,有了争论,说明我们提供的证据说服力不够;以往仅限于粗线条勾勒,今后需要细化去做。所以最近几年里,他依然继续专注于晋陕峡谷,究竟是在370万年至120万年间的哪一时段被黄河切穿,延伸到内蒙古的;由于大河演化与构造运动密切相关,同时继续专注于祁连山隆升—侵蚀的山体演化研究。

  长江故事,黄河故事,同构青藏隆升宏大叙事之精彩篇章,皆属国人家园之前尘往事。面向的是自然科学,饱含的是人文情怀。在姚檀栋、吴福元两位院士领衔的“青藏专项”旗下,大河演化课题尚在进行中,郑洪波教授作为首席科学家,已经承担起新一轮国家重大科学研究计划项目(即“973”项目)——继续跟进大江大河演化历程,探源中华农业文明与环境变化之间的关系:从长江流域的稻作起源,到黄河流域的旱作起源,通过南稻—北粟格局的最终形成,探讨中华农耕文明的孕育成长,揭示新石器时代人类适应环境变化的策略。该项目联合了国内相关领域一线科学家,包括中国科学院地质与地球物理研究所吕厚远研究员、古脊椎动物与古人类研究所李小强研究员、中国科技大学张居中教授,等等,意在跨越“两河”流域,打通自然与人文。就其团队构成,有理由相信未来将交出一份很棒的成绩单。

  长江之子,黄河之子,郑、潘二位教授同龄人,一个雄心勃勃,一个自信满满,同为亲爱的大江大河代言。无论诞生于几千万年前还是几百万年前,最终一南一北流贯中国,就仿佛合力将舞台布设完毕,只待农耕文明发端,中华先民登场。所以说,与其作为研究对象,探求母亲河身世,何尝不是心怀感恩的致敬之举,富有仪式感,既庄严又亲切。以黄河—长江为纽带连结而成的命运共同体,决定了中国之所以中国的基本样貌和历史走向,中华文明由此灿烂,常川不息。至此,长江—黄河研究已然超越了自然史意义,进入人文史地。

  一部纪录片中的一组镜头令人过目难忘:从繁殖地到越冬地的候鸟群,长距离旅行途经喜马拉雅,必得一鼓作气,不可停留。那是5万只蓑羽鹤,美丽而勇敢的精灵们,飞越雪峰之巅所凭借的,是上升气流提供的助力,得以完成这年复一年不乏悲壮的行程。

  行迹不见的气流,川流不息的风,相关研究属于大气科学范畴。从前很长的时间里,高原大地形对于大气环流的影响并未引起关注,然而上世纪50年代,中外科学家不约而同地注意到了,最初一批成果为青藏高原气象学的建立奠定了科学基础。在全球变化研究中,这一学科领域得到了极大加强。“八五”攀登计划青藏项目中,以“青藏高原近代气候变化、趋势预测及对环境影响的研究”作为五课题之一,到“973”项目时,自成专题“青藏高原气候系统变化及其对东亚区域的影响与机制研究”。

  涉及大气环流,风云变幻,是一个不容易说清楚的问题。困难在于类似地球物理的非直观,大气物理看不见摸不着,天书般的学术论文本来就不是写给大众看的。由于并非必备知识,一般人不懂也没关系,但是对于作者来说就不一样了。之所以面对复杂艰深,迎难而上,除了与本书主旨有关,即自认不可不反映这一重要领域的努力和成果,还来自一个文人情结。黄仁宇所写《中国大历史》有言:自古中华“大一统”观念由来的自然背景,是黄土、黄河、季风雨。由此联想到,这何尝不是中华民族得以形成的地理因素呢!是不是值得煞费苦心弄明白。