“大漠風塵日色昏，紅旗半卷出轅門”，浩瀚的塔克拉瑪干沙海東西綿延一千多公里，南北寬五百余公里，是世界第二大流動沙漠。在中國少數(shù)民族語言維吾爾語中，“塔克拉瑪干”意為“進去出不來的地方”，但其所處的塔里木盆地的“塔里木”卻被解釋為“永久的家園”或者“樹木生長的地方”。對同一區(qū)域的兩種解釋截然不同，既指示了這無垠沙海有著惡劣的自然環(huán)境 (圖1)，也意味著這里可能曾是水草豐美的文明搖籃。深居內(nèi)陸的塔克拉瑪干沙漠既是北半球最重要的粉塵源區(qū)之一，也是陸上“絲綢之路”的重要組成部分，在地球氣候系統(tǒng)和東西文明交流史上均扮演著重要角色。該沙漠的自然環(huán)境演變歷史及其對繁盛一時的“西域三十六國”等沙漠古文明興衰變遷的影響，一直備受關(guān)注。然而，由于塔克拉瑪干沙漠超過85%的區(qū)域被流動沙丘覆蓋，缺乏較連續(xù)的古環(huán)境記錄載體且沉積環(huán)境復(fù)雜、沉積記錄獲取難度大，使得準確認識該地區(qū)的環(huán)境演變過程成為研究難點。

圖1 塔克拉瑪干沙漠腹地沙丘景觀，可見古水文遺跡及枯死的胡楊樹

浙江大學地球科學學院楊小平教授帶領(lǐng)的沙漠環(huán)境演變研究團隊，多年來致力于通過廣泛的野外考察，結(jié)合實驗室分析和遙感技術(shù)，從多學科視角深入理解全球變化背景下我國干旱-半干旱區(qū)的地表過程及人地關(guān)系，力圖在思路上突破依靠連續(xù)沉積地層重建古氣候變化過程的窠臼，深入沙漠內(nèi)部獲取環(huán)境變化的直接證據(jù)。該團隊于《科學通報》2021年第24期上發(fā)表的研究文章《晚更新世以來塔克拉瑪干沙漠中部地區(qū)的環(huán)境演變》，對近十萬年來塔克拉瑪干沙漠的環(huán)境演變過程進行了重建，并分析了相關(guān)驅(qū)動機制及其與沙漠古文明的關(guān)系。

研究人員通過廣泛的遙感調(diào)查和地貌學考察，在塔克拉瑪干沙漠南部尼雅河、亞通古斯河流域從沙漠邊緣到腹地選取了多個較為典型的河流-湖泊(及靜水沉積)-風沙沉積剖面，以沉積地層學為基礎(chǔ)，對其開展了全面系統(tǒng)的研究 (圖2)。他們利用一種能夠直接測定沉積物埋藏年齡的方法，即利用沉積物中的石英礦物被埋藏以后的信號累積測定沉積物被埋藏時間的技術(shù)(光釋光測年)，對沉積學解釋得到的濕潤時期進行年代學框定。結(jié)果表明，塔克拉瑪干沙漠在近10萬年以來至少經(jīng)歷過3個比較典型的濕潤時段，即距今約7~5萬年前，1.7~1.1萬年前和距今5000~2000年前。

圖2 塔克拉瑪干沙漠尼雅河流域地形、水系及相關(guān)沉積地層記錄

研究人員將這些沙漠腹地保存的濕潤記錄與全球溫度重建數(shù)據(jù)進行比較，發(fā)現(xiàn)這些相對濕潤的環(huán)境出現(xiàn)在全球氣溫由冷變暖的轉(zhuǎn)折時期 (圖3)。結(jié)合地貌學和遙感分析，研究人員推測在這三個時段，由于氣候迅速變暖，沙漠周邊冰雪融水增加導致發(fā)源于沙漠南部昆侖山的河流徑流量驟增，能夠縱深沙漠內(nèi)部，從而在沙漠深處留下流水沉積的證據(jù) (圖2)。當然，并不排除西風帶南移導致塔里木盆地周圍山地的地形雨雪增加的可能。

圖3 不同載體所記錄的塔克拉瑪干沙漠及其毗鄰地區(qū)近8萬年以來氣候變化過程

中晚全新世以來的濕潤時期，特別是尼雅河和亞通古斯河下游記錄的距今2000年左右的濕潤時期，與塔克拉瑪干沙漠深處多個已消失古文明的繁盛時期一致。距離沙漠南緣70 km左右的尼雅遺址，因出土織有“五星出東方利中國”八個篆體漢字的國家一級文物漢代織錦而被譽為20世紀中國考古學最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。尼雅遺址的考古學證據(jù)與該研究的地層學證據(jù)共同說明在2000年前的漢代，塔克拉瑪干沙漠南緣的河流能夠深入沙漠至少70 km并造就沙漠綠洲，為彼時沙漠文明的繁盛提供了水源保障。該項研究從地質(zhì)學視角破解了近十萬年來塔克拉瑪干沙漠環(huán)境演變的前世今生，尤其是為考古學探明的沙漠古文明繁盛時期提供了堅實的自然科學證據(jù)。  

該研究得到了科技部科技基礎(chǔ)資源調(diào)查專項(2017FY101001)和國家自然科學基金(41672182, 41430532)的聯(lián)合資助。

楊小平, 杜金花, 梁鵬, 張德國, 陳波, Rioual P, 張峰, 李鴻威, 王旭龍. 晚更新世以來塔克拉瑪干沙漠中部地區(qū)的環(huán)境演變. 科學通報, 2021, 66 (24): 3205-3218, doi: 10.1360/TB-2020-1383.