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2019 , Vol. 39 >Issue 2: 221 - 231

DOI: https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2019.02.006

山东中低山丘陵古冰川遗迹质疑

  • 王乃昂 ,
  • 张律吕 ,
  • 余莺潇 ,
  • 于昕冉 ,
  • 田璐
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  • 兰州大学资源环境学院,甘肃 兰州 730000

作者简介：王乃昂（1962-）,男,山东郓城人,教授,博士,主要从事气候环境变化研究。E-mail:

收稿日期: 2018-03-09

  要求修回日期: 2018-06-22

  网络出版日期: 2019-02-10

基金资助

国家自然科学基金项目（41871021）、兰州大学中央高校基本科研业务费专项（LZUJBKY-2018-IT82）资助

收起

Question the So-called Glacial Landforms in the Middle and Low Massifs in Shandong Province, Eastern China

  • Wang Nai’ang ,
  • Zhang Lyulyu ,
  • Yu Yingxiao ,
  • Yu Xinran ,
  • Tian Lu
Expand
  • College of Earth and Environment Science, Lanzhou University, Lanzhou 730000, Gansu, China

Received date: 2018-03-09

  Request revised date: 2018-06-22

  Online published: 2019-02-10

Supported by

National Natural Science Foundation of China (41871021), The Foundamental Research Funds for the Central Universities (LZUJBKY-2018-IT82).

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本文是开放获取期刊文献，在以下情况下可以自由使用：学术研究、学术交流、科研教学等，但不允许用于商业目的.
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摘要

近年来,有关山东中低山丘陵“古冰川遗迹”时有报道,使中国东部第四纪冰川问题在某种意义上再起纷争。为作澄清,通过实地考察对业已报道的“古冰川遗迹”进行质疑,指出其列举的“冰碛垄”“古冰斗”“擦痕”“颤痕”等不符合冰川地貌证据的专有属性和判别标准,冰期划分和雪线重建不符合科学发现与科学事实确证所需的充分条件,即不满足“将古论今”、地貌组合三要素系统配套、成因-环境一致性的判别原则和方法。因此认为,山东中低山丘陵不存在第四纪冰川遗迹。部分学者提出“低海拔型古冰川”的论断,是基于例外主义的泛冰川论,必然会引致“雪球地球”事件进而颠覆第四纪为灵生纪的科学基础。

关键词： 泛冰川论; 例外主义; 冰川地貌; 冰期划分; 雪线重建

本文引用格式

王乃昂 , 张律吕 , 余莺潇 , 于昕冉 , 田璐 . 山东中低山丘陵古冰川遗迹质疑[J]. 地理科学, 2019 , 39(2) : 221 -231 . DOI: 10.13249/j.cnki.sgs.2019.02.006

Abstract

A contention about whether extensive Quaternary glaciation exited or not in middle and low mountainous areas in Eastern China (east of 105°E) has been lasting for about a century, and many scholars in Chinese and overseas contributed their knowledge to it and published many results in print. With the development of glacial geomorphology, sedimentology, archaeology, the Quaternary science discipline has made significant progress, the wrong idea about extensive glaciation in middle and low mountainous areas in Eastern China has been denied and systematically corrected in the 1980s. There are undisputed glacial landforms that formed in the last glacial cycle well preserved in Mt. Helan, Mt. Taibai, Mt. Changbai and high alpine in Taiwan in Eastern China. However, the mortar shape landforms, diamictons, and rock or bedrock with striations were taken as evidence of glaciation since the 1990s. In the past two decades, many so-called new glacial evidence has been reported in the middle and low massifs. Are they real glacial landforms? Fieldwork and comprehensive analysis indicate that the so-called glacial vestiges in Mt. Meng, Shandong Province, were not glacial landforms, because the speculative timing and snowline (or equilibrium-line altitude) from these questionable landforms are conflicted with the surrounding environmental variation. The new so-called discovery and facts are not necessary and sufficient conditions to prove the existence of glaciers in the middle and low massifs of Shandong Province. The characteristics of the so-called moraines, palaeo-cirques, stratifications, and chatter mark also not agree with the standard identification of them. Many strange names and classifications that have been used in their studies are also not systematical and specific. The speculated low elevation palaeo-glaciers and intrusive alien snowline could not be used to illuminate their assumed glacial theory. In a word, the low elevation glaciation is not a correct hypothesis. There are no glaciations in middle and low massifs in Shandong Province during the whole Quaternary.

Key words： extensive-glacier theory; exceptionalism; glacial landform; division of glacial period; reconstruction of snow line

1 基于例外主义的泛冰川论

中国东部第四纪冰川的研究,是由地质学家李四光教授首先提出的。1922年,李四光在中国地质学会大会上作《中国第四纪冰川作用的证据》报告后,受到了熟悉第四纪冰川现象的瑞典地质学家Andersson等外国学者的强烈反对。1931年,李四光教授带领学生到江西庐山作野外实习,发现庐山发育有平底谷地、漏斗形洼地、山麓带泥砾混杂堆积以及带有擦痕的巨砾等地质地貌现象,认为已找到第四纪冰川“显著有力和有概括性的证据”。在1933年秋季的中国地质学会第十次年会上,李四光以理事长身份作了《扬子江流域第四纪冰期》的演讲,详细地报告了庐山冰川遗迹,认定第四纪冰川在中国东部中低山地广泛分布。他说：“从低地冰川扩展的纬度而言,我们的亚洲大陆确实突破了地球上所有大陆的记录”[1]。在讨论中,当时与会的葛利普、翁文灏、谢家荣、杨钟健、德日进、诺林等人多持怀疑态度。例如古气候学家巴尔博和法国古生物学家德日进即断定中国东部无第四纪冰川存在,至多不过有数次干冷与湿热的循环而已。
1934年,李四光邀请4位著名的地质学者到庐山考察和讨论,除诺林说了一些模棱两可的话,另3位均持怀疑观点。其中,巴尔博对庐山地貌和沉积物的成因解释为流水作用和坡积、洪积所产生的结果,并撰文申述反对的理由[2]。1937年,李四光总结庐山研究成果,写成《冰期之庐山》专著[3]。但因抗日战争爆发,直到1947年才得以国立中央研究院地质研究所专刊的形式发表。根据庐山地区的“冰碛物”“冰川地貌及冰溜遗痕”划分出鄱阳、大姑、庐山3次冰期和2次间冰期,并认为大理冰期晚于庐山冰期,为更新世最后一次冰期。凭借李四光的学术声望和社会地位,庐山第四纪冰川学说为不少研究者所拥护。
1949年中华人民共和国成立后,中国第四纪冰川研究更加广泛而深入。除继续对中国东部第四纪冰川进行研究外,逐步对青藏高原地区展开工作。1957年,孙殿卿出版《中国第四纪冰川遗迹纪要》[4]一书,对此前30多年的中国第四纪冰川工作进行了总结。20世纪60年代,在李四光主持下,成立了一个规模不大的“第四纪冰川遗迹研究联络组”,全国许多地方相继有发现第四纪冰川遗迹的报道。据不完全统计,李四光及其后继者从20世纪20年代至今,在中国东部陆续建立了100多处古冰川遗迹点,北到大兴安岭,南至西双版纳、海南岛,高如庐山、黄山,低至胶州湾海平面,均发现有“古冰川遗迹”。1974年,南京大学地貌教研室出版《中国第四纪冰川与冰期问题》[5]一书,较客观地搜集整理了中国各地区第四纪冰川资料,将中国东、西部冰期进行了对比,指出了应深入研究的问题,可反映当时的研究程度。
需要说明,自李四光先生在20世纪30年代倡导建立了以庐山为中心的中国东部泛冰川理论后,就一直充满了质疑,伴随着激烈的争论。1963年,黄培华[6]基于对庐山地貌、混杂堆积物、冰川形成条件及古生物4个方面的判读,全面否定长江中下游以南的第四纪冰川遗迹。1981年,施雅风与崔之久、李吉均、英国人E. Derbyshire等拥有现代冰川研究经验的专家赴庐山考察,发现庐山某些地貌和沉积物与冰川遗迹相似,但并非冰川成因。施雅风[7]于1981年在《自然辩证法通讯》发表“庐山真的有第四纪冰川吗”一文,再次引发了庐山第四纪冰川真伪问题的争论[8,9,10,11]。周廷儒根据冰期冰缘永冻带的位置和地带性雪线高度,认为当时中国东部黄土带或亚热带如要发生山地冰川,必须是高度达3 000 m以上的山地。并从冰蚀地貌与雪蚀地貌、真冰碛和假冰碛、网纹红土与古风化壳的关系等方面,对中国东部中低山地区曾被广泛认为是“冰川遗迹”的地貌现象提出质疑。从1983年,施雅风与李吉均、崔之久等课题组联合全国16个单位数十人,选择中国东部具有代表性的16个地点,通过4 a来100多人次的考察分析,对李四光学派的误判进行了较为彻底的纠正,主要成果集中在1989年出版的《中国东部第四纪冰川与环境问题》（以下简称《问题》）[12]专著中。该书指出：庐山及中国东部海拔2 000 m以下的中低山地在第四纪期间从来没有发生过冰川作用,中国东部只有长白山、太白山、台湾雪山与南湖大山保存有确切的第四纪冰川遗迹,其他地区存在误判的各种地质地貌现象,完全可以用非冰川成因予以解释;二是末次冰期古环境的研究结果不支持中低山地发育冰川,海拔低于2 000 m的中低山地第四纪时气温、雪线及冰川积累区面积比率（AAR）等指标都不具备发育冰川的条件。
1989年《第四纪研究》刊出李四光先生100周年纪念专号,著名大地构造学家黄汲清院士撰文《简谈李四光教授追求真理的精神》[13],文中说：“（《问题》）内容丰富,论证精详,他们的结论基本上否定了李四光学派的成果和观点,这是一件好事”。早年曾接受李四光庐山冰期模式、质疑低纬度广西地区冰川遗迹的地貌学家丁骕教授,在1990年对《问题》进行评述说：“本书分析我国东部之冰川遗迹及于环境之推绎,包罗之方面甚广。由发现之历史,历年各家研究之累积,各种研究之心得,企图为近十年来之争议,为一公正之评判。……。冰川研究涉及科学全体知识,非一言可决者。此书作者之所言者,已尽客观之能事。公允持平,不失治学之风度,足为后学之规范也”[14]。
由此可见,施雅风等发起的对中国东部第四纪泛冰川问题的质疑与系统研究,基本否定并更正了长期以来对中国东部中低山地泛冰川论的错误观念。但在近30 a来,由于各地旅游开发需要,有不少地学工作者热衷在中国东部地区继续寻找所谓的第四纪冰川遗迹,以致误导游客。例如,1998年韩同林[15]在大兴安岭南侧海拔1 500 m的大青山顶上发现有世界罕见的“冰臼群”;钱方等人[16]则在其主峰黄岗梁发现“冰川U形谷”“冰斗”“冰碛”等冰川遗迹。一些学者甚至说：“内蒙古大青山一带古冰臼群的发现,再次推翻了中国东部低山丘陵区不存在古冰川遗迹的论断。也就是说,否定中国东部低山丘陵区古冰川存在的“句号”尚未完成,又再次被否定” [17]。伴随着“错误的‘冰臼’成因说” [18],近年又兴起山东中低山丘陵冰川说,试图以局部来支持泛冰川乃至大陆冰川观点[19]。一时之间,崂山“发育了典型的冰川侵蚀和堆积地貌”,“崂山有我国海拔最低的冰臼,表明崂山一带的古冰川活动带有大陆冰川的性质”,“这种崂山特有的冰碛海岸,在全球中纬度海岸上也是非常罕见的”,“终碛堆积垄的发现,为确认中国东部低山丘陵区存在大型古冰川活动,又提供了新的证据”。“通过对山东泰山、鲁山、蒙山、沂山、崂山、大泽山、大株山、小株山、五莲山、青岛午山、浮山进行新的调查,发现所有被考察的山区都存在古冰川遗迹,山东半岛一带蕴藏着大量的古冰川遗迹,尚有待开发”。“这一宝贵资源一旦得到利用,将会大大提高崂山作为国家重点风景名胜区的风景资源的科学价值,也必将为崂山旅游增添新的内涵”。鲁山“与冰碛堤、巨漂砾、壶穴和冲刷槽等构成一套完整的证据群,指示了鲁山地区第四纪冰川存在的历史”[20]。“蒙山地区这些组合性冰川遗迹的发现,为中国东部第四纪冰川的研究提供了直接的证据” [21]。如是等等,不一而足。
如此之多的山东第四纪冰川现象被“日日有发现”“月月有报道”,实际上形成了泛冰川乃至泛冰盖倾向。其学理基础则是“异地入侵型（寒潮入侵型）雪线”“低海拔型古冰川”等概念,并虚拟出与冰川运动原理相悖的所谓非典型冰川,即“古冰川是一种很薄、运动速度很快、作用能很大的冰川”。进而认为“不能根据西部冰川研究来否定东部第四纪冰川”,“不能用西部典型冰川的标准来否定东部非典型古冰川的存在”,等等 。由此说明,泛冰川论者的价值取向和随之而来的认知误区,即所谓的“新争论”“新的证据”“否定之否定”等,其实质是例外主义思潮,必然造成已基本澄清的中国东部第四纪冰川问题在某种意义上重起纷争。尤其在没有现代冰川发育、尚未判定存在确切冰川作用遗迹的地方,贸然开展本科生冰川地貌实习或冰川科普活动,这对缺少认知力、辨识力和鉴别力的年轻学生造成的影响,甚至会持续到下一代甚至后面几代。因为从心理学规律来说,第一印象往往是非常深刻与持久的,他们在早期阶段固化下来的错误观念是很难被纠正的。因此,适时澄清山东中低山丘陵“冰川遗迹”的真伪问题,是十分必要的。这既不能以仅仅适用于特定范围的理论为依据,也不能以某些论著发表与否为根据,而应立足于可测度的地质地貌观察证明,即地质遗迹是否符合冰川地貌证据的专有属性或判别标准[22]。

2 悖逆将今论古的二难推理与不当类比

近30 a来所报道的山东中低山丘陵古冰川遗迹真真假假、似是而非,要澄清其非科学的认识论问题并非易事。因为准确回答地质历史时期的外动力过程地貌“是什么和为什么”,至少需要有逻辑（logical）和实证（empirical）2个方面的支持。从科学哲学的角度看,科学研究使用的方法基本分为三大类,即归纳法（induction）、演绎法（deduction）和类比法（analogy）。其中,类比法是根据两个或两类对象在某些属性和特征上的类同,从而推断或推论它们在其他属性和特征上也可能相似的一种研究方法。第四纪冰川时空尺度的特殊性（空间的广泛性和时间的漫长性）使得人们目前还无法在实验室再造冰川形成与进退的真实过程,因此通过长期地学研究实践总结的类比方法具有重要意义。19世纪英国地质学家莱伊尔（C. Lyell）提出的“现在是过去的钥匙”（The present is the key to the past）名言,后来被称为“将今论古”的现实主义原则和方法,启示人们可以根据现今地球发生的各种地表过程及其地貌学、沉积学记录,研究地质历史时期的气候环境变化。泛冰川论者往往反对今古冰川作用遵循共同的规律,排斥利用中国西部现代冰川理论解释东部的疑似冰川遗迹,进而提出或强调冰川地貌经过他种后期外力作用的改造,已经完全不能对比或无法辨认。人们不禁会问,如果真的后期侵蚀破坏已把冰川地貌弄得面目全非,冰川论者又何能以地貌证据来说明古冰川果真存在呢?这种逻辑上的前后矛盾,反映其理论实质是摒弃了“将今论古”原则的例外主义思潮,科学实践则是充满悖论的二难推理与不当类比。
类比法的推理过程是从“特殊”到“特殊”,其前提基础是“先比后推”“同中求异”,比较是为了确定研究对象之间的共同点和差异点。气候地貌之间的共同点是类比法能否施行的前提条件,气候环境不同的垂直地貌带之间是无法进行成因类推的。例如,山东蒙山与贡嘎山自然地理环境具有显著的差异,不具有冰川作用遗迹比定类推的前提,绝不能仅就地貌形体的某一特征具备形态相似性就得出结论。所谓蒙山“冰川擦痕”（图1）、“新月形凿口”实为“环形痕”或“撞击坑”,完全可以用非冰川成因的重力崩塌或山洪泥石流岩石撞击解释。即便是从冰川上游搬运下来的冰碛石,某些凹痕既可能为重力崩塌碰撞所致,也可能是发生雪崩或冰下河道的岩石撞击所致。《蒙山第四纪冰川组合遗迹的发现及初步研究》（以下简称《发现》）[21]一文中的所谓“颤痕”,本质上也是按图索骥的类比归纳推理,如果将之作为冰川作用遗迹的直接证据,则会出现冰川运动与兰溪峡谷方向几近垂直的矛盾。因此,仅根据地貌形态某一个体具有相似特征是不能准确解读其成因的。否则,自然界存在许许多多类似冰川颤痕的岩石破裂结构,若这些破裂形态全被当作冰川侵蚀证据——颤痕,岂不贻笑大方！更何况类比推理是一种可靠性最小的或然性推理,基于合理形式所得的结论也只能是猜测,前提真结论未必就真,它会引向发现也会导致错误。换言之,所谓“蒙山冰川遗迹的科学性,可靠性”,乃是用不当类比而造成因果关系曲解的错误归因。避免此类错误的根本方法,需要掌握大量的第一手区域地貌资料,综合运用“将今论古”和“古可喻今”的统一性方法,进行严格的规范性实证研究,以方法的完善化逐步克服认识上的片面性。
Fig.1 Comparison of typical glacial striations and Mengshan non-glaciogenic scratches

图1 典型冰川擦痕和蒙山非冰蚀擦痕比较

有学者认为,中国东部古冰川地貌考察不够全面,亦即“有没有”问题尚未搞清楚,需要进行大量的地质调查。他们并依据山东中低山丘陵一带的调查结果,肯定地说由古冰川活动而形成的地貌类型非常广泛,还有很多古冰川遗迹的“处女地”有待调查。此种泛冰川论调,只需对业已报道的古冰川遗迹进行辩伪,则不攻自破。例如,山东沂源县芝芳沟十八转谷地发现的“沂源冰斗”,被称为即便与现代高山区的冰斗冰川相比,也是国内罕见的、保存完好的、侵蚀地貌与堆积地貌相对应的复合景观。果真如此吗?我们认为,问题不在于主张什么,而是要有确切的地貌证据。经2017年6月中下旬实地考察所见,当地既无岩盆,更无最具判别冰川遗迹的关键证据——斗口反向岩坎,同高度上也没有冰斗群出现,因此不具有鉴别古冰川价值的典型冰斗应具有的三要素地貌组合[22]。“沂源冰斗”仅形似而已,根本不是粒雪盆与终碛垄“古冰川地貌组合”,更谈不上“保存完好”（图2）。该谷地沟口处的所谓“终碛堤”,海拔高度约440 m,剖面上部ESR测年结果为66.6 ka B.P.,下部为138.1 ka B.P. [17],其形成时代被认为与崂山“束住岭冰期”相当,无论如何都是说不通的。众所周知,末次冰期早冰阶的时代范围为75~58 ka B.P.,显然“沂源冰斗”的所谓“终碛堤”发育时代主要在末次间冰期,时间上主要对应于MIS5（130~75 ka B.P.）。从其天然露头剖面可以看到,该沉积物主要由石灰岩碎块组成,砾石直径大者在1 m左右,分选差且处于弱胶结,可能是气候暖湿阶段形成的沟口扇被后期流水侵蚀切割所致。进而言之,“沂源冰斗”可能是垂直节理发育的灰岩在流水侵蚀、溶蚀和重力崩塌等外动力地貌过程作用下岩壁后退的结果。
Fig.2 Comparison of typical cirque and “Yiyuan cirque” in Yiyuan County of Shandong Province

图2 典型冰斗和山东“沂源冰斗”比较

泛冰川论的失误不仅在于将最具成因争议的“非冰蚀擦痕”“漂砾”“混杂堆积”等作为古冰川遗迹的“铁证”,还包括在冰川地貌分类与命名方面创造一些概念模糊的新名词,没有做到规范的分类和命名。他们往往使用诸如“冰窖”“冰坡”“冰笕”“冰臼谷”“环痕”“灯盏石”“马鞍石”“冰椅石”“飞来石”“网纹石”“麻花石”“摞摞石”“拖动石”“扁平石”“柱形石”“劈石”“流痕槽”“冲刷槽”“压坑石”“拖鞋石”“猴子脸”等一类术语,来描述“冰蚀地貌”“冰碛石”“冰消期地貌”特征,至于其成因和为什么属于冰川遗迹则鲜见讨论。又如,把夷平面或山顶圆度很高的球状风化之花岗岩砾石,当作“漂砾”而不考虑冰川作用范围,显然都是不够全面的。甚至使用“‘脏兮兮’型冰川”“‘干净’的冰川”等概念,试图向读者展示中国东部存在不同于高寒类型的非典型冰川,则更不足取。这种缺少规范且混乱的冰川地貌分类与命名,无疑是中国东部中低山地古冰川遗迹“日日有发现,月月有报道”且遍及“大江南北”“长城内外”的主要原因。
“将今论古”原则体现了外动力过程和地貌营力的“古今一致性”,或“均一性原理”,现代冰川的发育条件（如水热环境）、固有的属性（如成冰作用和力学热学特征）、作用过程（如侵蚀、搬运、堆积机理）、分布规律（如同类条件下的空间一致性）等,不仅可用于古冰川研究,而且可作为解释过去气候环境事件的有效方法。因此,作为寒冷气候产物的冰川及其形成的独特地貌形态,不同时代与区域的遗迹均有其共性,现代冰川作用及其地质地貌特征是鉴别古冰川遗迹、推论古冰川作用范围不可或缺的知识背景。那种“不能根据西部冰川研究来否定东部第四纪冰川” “不能用西部典型冰川的标准来否定东部非典型古冰川的存在”等例外主义论点,其在方法论上的谬误是不言而喻的。

3 故步自封的冰期划分与对比

冰川是寒冷气候的产物,因此冰期划分与对比需要了解冰川发育时的气候背景。第四纪期间,冰期与间冰期旋回是其主要的气候特征,出现了多次波动幅度达10℃以上的冷暖变化。冰川进退可产生形态独特的侵蚀与沉积地貌,因此从19世纪冰川学说诞生以来,相对冰期的划分主要是运用地貌地层学方法。欧洲学者依据阿尔卑斯山和斯堪的纳维亚冰川地貌的发育与分布特征,提出了“冰期理论”。其中,最著名的是20世纪初Penck与Bruckner根据德国南部阿尔卑斯山冰水沉积提出的4次经典的冰期模式[23],并根据冰水沉积所在的多瑙河4条支流名字将它们命名为贡兹、民德、里斯与玉木（Günz,Mindel,Riss和Würm）。循此方法,后又辨认出Biber、Donua与Haslach 3次冰期[24]。
至20世纪中后期,随着多种可对冰川地貌进行定年的测年技术发展及应用,根据海洋沉积有孔虫壳体中可反映全球冰量变化的氧同位素测定,建立了跨越多次冰期-间冰期旋回的深海氧同位素阶段（MIS）。与此同时,米兰科维奇冰期天文学说和全球冰期的同步性也得到了进一步的证实。根据海洋微体古生物的氧同位素分析结果,自1.8 Ma B.P.以来可以分辨出61个冷暖阶段,构成30.5个冷暖旋回,其中偶数阶段代表冰期,奇数阶段代表间冰期。以地貌地层原理划定的冰期与MIS指示的冰期相比,发现前者每一个冰期实际相当于氧同位素的几个冷期或冰阶,如末次冰期相当于MIS2和4,随着研究的深入,发现经典的阿尔卑斯山4次冰期都出现在0.78 Ma B.P.以来布容正相极性时段[25]。
毋庸置疑,中国第四纪冰川研究曾经走了相当长的一段弯路。随着古气候学、古生物学、古地理学、冰川沉积学新成果的不断出现与认知的深入,特别是可靠年代学资料的不断积累,李四光及其追随者创立的中国东部中低山地4次“冰期”假说已逐渐被扬弃,因为中国东部仅有长白山、太白山、贺兰山、台湾雪山与南湖大山等数个中高山存在确切的末次冰期冰川遗迹。20世纪80年代以来,基于地衣法、常规14C与AMS14C、热释光（TL）、光释光（OSL）、宇宙成因核素（CRN）法等获得的年代学资料,并结合地貌地层学方法划分的冰期序列,相关研究者重建了80万年以来可与MIS对比的中国第四纪冰期-间冰期序列[26]。目前,业已确定的中国第四纪冰期中包括有4次主要冰川作用期,分别为780~570 ka B.P.的昆仑冰期（相当于MIS16~18,甚至达到MIS20）、470~450 ka B.P.的中梁赣冰期（相当于MIS12）、200~130 ka B.P.的古乡冰期（相当于MIS6,即倒数第二次冰期）和75~10 ka B.P.的末次冰期（大理冰期）,均有大量的年代学数据支持。在末次冰期,还可细分出75~60 ka B.P.的末次冰期早冰阶、54~44 ka B.P.的MIS3中期冰进和30~16 ka B.P.的末次冰期晚冰阶。其中,18 ka B.P.是末次冰期的最盛时期,称为盛冰期（Last Glaciation Maximum,简称LGM）。此时欧洲与北美的大陆冰盖扩展至最大范围,在北美洲甚至扩展至40°N以南。在近万年来的全新世,气候变暖过程中亦曾多次出现冷事件与新冰期,直至16~19世纪的小冰期。全新世期间发生的冰川前进,过去统称为“新冰期”冰川作用,包括全新世初期、8.2 ka B.P.短暂冷期、4~3 ka B.P.冷期以及小冰期的冰川波动。在测年资料不断增多的条件下,多数学者又倾向于将新冰期仅限于晚全新世冰川的显著波动,时间是4~3 ka B.P.或略有出入。《冰期之崂山》[27]、《山东蒙山第四纪冰川遗迹光释光测年研究及冰期划分与对比》（以下简称《对比》）[28]等继续沿用“庐山冰期”等4次冰期模式并进行跨区域对比,显然是不能与时俱进的。
准确地判别各种冰川遗迹,确定其年代学框架并破译其包含的古环境信息,是重建第四纪冰川作用范围进而划分冰期的前提。从地貌地层学角度而言,冰期划分首先需要进行冰川侵蚀与沉积地貌分析,诸如冰斗及冰斗阶梯、U形谷套嵌、冰碛物的岩性组合、沉积特征和风化程度、冰碛与冰水沉积组合关系等。此外,还得考虑沉积成因与沉积环境的结合,从整个区域沉积体系和演化中去确定沉积类型[29],而不能仅以局部观察的所谓“冰碛垄”为据进行“冰期”划分。在这方面,《对比》一文建立的“拦马冰期与蒙山冰期”,不但缺少多尺度地貌类型组合的系统分析,亦即山麓地带沉积物的分析没有结合山体上部是否存在冰川侵蚀地貌,也没有利用多种测年方法进行交叉分析、互相验证。何况“冰川遗迹均已剥失殆尽,无法辨认”,又如何能进行冰川沉积系列的分析?那最初据以确定这些地表现象为冰川成因的“证据”是否为“真正的真实”,已然是个难以自圆其说的悖论问题。例如《对比》关于冰碛垄地貌特征的论述：“四个期次的冰碛垄,沿着沟谷分布,具有明显的自上而下的排列特征……冰碛分布向上游退缩的同时,冰碛规模也表现出逐渐变小的趋势性规律”[28]。此种“冰碛垄”既不同于世界各地发现的冰川尾端呈垄岗状、垂直冰川流向排列能够用以确定冰川作用下限的弧形终碛垄,也不同于中国西部现代冰川下游呈线性排列能够用以确定时代顺序的多级阶状侧碛垄,又焉能据之划分冰期?正如前人所说,认为带擦痕的砾石就是冰碛石或只要确定了某一次或两次冰川的遗迹,就一定配套成4次冰期等,如此去进行古冰川研究,必然导致“泛冰川”的结果。实际上,蒙山拦马墙巨砾堆积堤的分布特征与砾石的圆度、分选和砾组结构,均指示它可能是山洪泥石流的产物[22]。
《对比》所命名的“拦马冰期”时代更令人费解。“对于该冰碛垄（指拦马墙）获得的8.2 ka B.P.的年龄值,目前在中国东部中低山区尚属于首次,由于构成该冰碛垄的砾石表面新鲜,形成时间近,笔者曾将其推断为末次冰期的产物,根据测年结果,本次将其确定为早全新世时期的产物” [28]。如此“首次”发现、划分的“拦马冰期”,不仅与《发现》一文认定的末次冰期的“蒙山冰期”矛盾,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。况且仅用1个可能存在计算参数错误的测年数据就贸然得出“冰期”的结论,实在无法想象其年代界限和年代构成该怎样理解,又焉能与李四光先生早年建立的“四次冰期”对比。众所周知的“8.2 ka B.P.早全新世全球冷事件”,虽然是一次普遍性降温,但幅度甚小,即使在现代冰川作用地区此次冰进遗留的冰碛垄也不多见。实际上,世界各地现代冰川前缘大都有新仙女木和新冰期、小冰期冰碛垄,为何蒙山如此反常。对于这些问题,《对比》是无法自圆其说的。

4 不能自洽的雪线重建方法与结果

冰川是所在区域诸多自然地理因素组合的产物,其中气候、地势（主要指海拔高度）、地形（有无平坦的夷平面或山顶面等）是冰川发育的3个决定因素。一般来说,气候是某个地区能否发育冰川的充要条件。在气候因素中,对冰川发育影响最大的是雪线（物质平衡线）所在高度处的夏季（6~8月）平均气温与固态降水（主要指降雪）。固态降水决定冰川的积累,高于0℃的气温决定消融,两者共同决定雪线的高度。中国7月平均气温,从南到北比同纬度纬圈平均气温分别高出0~4℃之多,加之雨热同季的组合,显然不利于冰川的形成。对于不同类型的冰川,降水和气温在冰川形成和发育中所起的主导作用存在区域差异。位于极大陆型冰川区的西昆仑山、祁连山西段和青藏高原内部等山地,雪线高度上的年降水量仅为200~500 mm,高大山脉所提供的丰富冷储和宽广的粒雪盆,足可发育规模较大的冰川。但在海洋型冰川区,气候温和,冰雪消融强烈,只有冬春季节形成的大量积雪才能与之相平衡。
雪线触及地面是发生冰川的必要条件。判断某种地质地貌现象是否为冰川遗迹,除了分析现象本身的特征外,还必须考虑产生这种现象的时代和特定地区是否具有冰川发育的气候条件,冰川作用遗迹的确认必须力求与环境证据相统一,不能彼此矛盾互相冲突。换言之,重建雪线高度是一项不可或缺的工作。李四光先生对于冰川形成条件问题曾经给予重视,但现在的泛冰川论者却很少进行此类深入研究,以致见到擦痕、巨石、壶穴就视为冰川遗迹,甚至据之划分冰期、重建雪线,这种沿用早年研究范式导致的系统误判是需要给予纠正的。《对比》确定雪线的方法尤为令人费解：“经后期调查,目前在蒙山地区发现最高的冰碛物赋存海拔在700 m左右,根据岩石的风化程度分析应属于拦马冰期的产物,从而可以近似推断拦马冰期时蒙山雪线的高度在700 m以上。同时根据蒙山500~600 m山峰环绕的山谷有冰碛发育,而400 m海拔环绕的山谷则无冰碛发育的现象推断,蒙山地区最低雪线的海拔高度约为300 m左右,综合分析蒙山地区的最低与最高雪线高差在400 m左右”。如果说《发现》所谓海拔700 m雪线的确定是依据侧碛垄最大高度多少还有冰川地貌学内涵可言,那么《对比》关于“400 m海拔环绕的山谷则无冰碛发育的现象”“蒙山地区最低雪线的海拔高度约为300 m左右”的论断则是匪夷所思的。
以山东中低山丘陵为例,它包括胶东丘陵、胶莱平原及鲁中南山地,多花岗岩地貌。较高的山峰多在北部,最高峰泰山海拔1 532 m,鲁山海拔1 108 m,沂山1 032 m,南部只有蒙山高达1 156 m,其余山顶多在500~600 m。它们在纬度地带上距离末次冰期多年冻土南界较近,垂直高度上则可能出现末次冰期多年冻土或古冰缘地貌。本文认为,无需利用青藏高原现代冰川雪线高度（5 000~6 000 m）向东延伸来否定山东中低山丘陵发育冰川的可能性,仅利用中国东部中低山地末次冰期雪线和同一纬度日本的末次冰期雪线的研究结果,即可证伪山东半岛所谓“低海拔型雪线”。郭良等认为,“束住岭冰期”崂山的雪线高度在海拔720~750 m[27];《发现》一文划定的“蒙山冰期”雪线,海拔高度为700 m,两者可谓如出一辙。但它们不仅与根据太白山（107°45′37″E,33°57′27″N）、台湾雪山与南湖大山（24~25°N）以及长白山（127°59′E,42°06′N）确切冰川遗迹和年代学资料重建的中国东部末次冰期雪线[30]（图3）相差甚大,而且按这种“低海拔型雪线”推论,必然导致“雪球”结果而颠覆第四纪为人生纪或灵生纪的科学基础。
Fig.3 The last glacier equilibrium-line altitude variation in China[30]

图3 中国末次冰期冰川平衡线分布[30]

中低纬度山地能否发育冰川主要看山体高度是否达到与当时冰期气候相耦合的高度。山东中低山丘陵所处纬度决定了绝大部分地区夏季均温远超过0℃,现代冰川只能靠垂直温度梯度效应来抵消夏季升温,故冰川只能发育在高海拔山地。施雅风先生曾指出,李乃胜等推算末次冰期冰川平衡线是850 m,其依据是已被日本学者Y·Ono与T·Naruse研究否定了的日本末次冰期冰川平衡线推得的[30]。冰川平衡线分布具有一定的地带性规律,与周围环境有千丝万缕的联系,是气候环境特征的总体反映。根据台湾雪山、南湖大山和长白山确切冰川地貌及其年代学资料推算,台湾高山末次冰期冰川平衡线为3 500~3 600 m,纬度稍高的长白山约为2 200 m。那么根据地理纬度,蒙山（35ºN）末次冰期时理论冰川平衡线高度大约接近2 800 m,高出蒙山龟蒙顶近1 700 m。又如,与蒙山地理纬度相近的日本富士山（35°21′28.8″N）,主峰海拔3 776 m,未发育现代冰川,二者具有一定的可比性,且后者的年降水量大于前者。日本学者曾经根据古冰斗、针叶树化石等的高度,研究得出日本列岛末次冰期雪线和森林上限较现在下降了1 500 m左右。根据小野有五的研究,相当于山东半岛纬度的日本当地现代雪线约在海拔4 000 m的高度,末次冰期雪线为2 500 m左右,下降值为1 500 m[31,32]。日本列岛冬季多雪,属海洋性季风气候,山东中低山丘陵现代雪线的高度大致为4 100 m,较日本本州中部山地略高100 m。另外,已知末次冰期太白山的古雪线下降幅度为600 m,在大洋彼岸的美国喀斯喀德山为900 m,欧洲阿尔卑斯山是1 200 m。以现代雪线高度作基础,即便按照末次冰期雪线下降幅度1 500 m估算,山东中低山丘陵末次冰期雪线也不会低于2 600 m,高出蒙山龟蒙顶达1 500 m之多,根本没有发育古冰川的气候条件。《发现》等推算山东中低山丘陵末次冰期雪线时,显然没有参照亚洲东部区域雪线的研究成果,没有考虑到气候地带性或环境一致性原则,是主观推测的结果。如果蒙山真的发生过LGM的山麓冰川,即当时雪线的高度为700 m,则当地的水平基带必将进入亚高山草甸带。按水平地带类推,包括黄土高原在内的整个华北地区必将进入冰雪带,理应有大陆冰川发育,这显然与古地理事实完全相悖。总之,无论从哪个角度来看,《发现》等的研究结果都是不合理且不可信的。

5 结语

经过近一个世纪的发展,第四纪冰川学已逐步成为一门规范的学科。如果说在20世纪20~30年代,由于中国的科学发展相对落后,有条件考察和研究冰川的人不多,不得已而停留在人云亦云的状态尚有情可原。那么时至今日,中国冰川学经过几代人的努力已经使其研究水平大为提高,以前困惑了许多人的问题也得到了基本澄清,如果依然抱残守缺就不得不说是裹足不前了。
尽管存在逻辑推论和实证不足等问题,山东中低山丘陵所报道的一些独特地质地貌现象仍有一定的观赏性与旅游开发价值。建议当地学者结合历史文献记载,通过实地深入而具体的调查研究确立其成因专属性;同时对沉积相进行比较研究,建立相应的沉积模式,进而探寻蒙山地区外动力过程地貌诸如泥石流或特大洪水发生的时代、地貌特征和诱发原因。相信经过系统研究,拦马墙巨砾堆积堤等地貌景观的成因将得到合理解释,甚至有可能证明其或为郯城大地震导致的群发性灾害遗迹之一（如山洪泥石流等）。果如此,则既利于蒙山的旅游开发,又能促进地貌学科的发展和地学知识的普及。本文的主旨在于说明包括蒙山在内的山东中低山丘陵不存在古冰川遗迹,由于认识水平和条件所限,有些问题只是粗浅涉及,欢迎并期待当地学者进一步揭示真相后的批评指正,以便修正既有观点与认知。

The authors have declared that no competing interests exist.

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周尚哲. 阿尔卑斯山地区第四纪冰川最新研究[J].冰川冻土,2012,34(5):1127-1133.阿尔卑斯山是冰川学和第四纪冰川学的诞生地. 第四纪冰川学在全球发展, 最初以Penck在阿尔卑斯山建立的模式为脚本. 此后, 阿尔卑斯山一直是欧洲第四纪山地冰川变化研究的核心地区. 笔者以为, 该区研究对中国第四纪冰川研究仍然具有参照意义, 故有必要简要但较为系统地介绍一下其研究概况与最新进展. 百年以来, 欧洲学者根据新发现的冰水砾石层, 将Penck的4次冰期模式发展为7次冰期. 即在贡兹(Günz)冰期之前增加了巴伯尔(Biber)冰期和多瑙(Donau)冰期, 在贡兹冰期和民德(Mindel)冰期之间增加了哈斯兰(Haslach)冰期, 并对其年代学进行了不少探索. 认为多瑙冰期可能在上新世和更新世之间, 但迄今, 这些较老的冰期年代仍存在很大不确定性. 里斯(Riss)冰期、 武木(Würm)冰期已获得较多的宇宙核素暴露年代. 特别是欧洲学者对许多谷地中保留的多道冰川堆积进行年代学研究, 获得大量的宇宙核素暴露年代数据, 揭示末次冰期最盛期以来, 冰川在总体退缩的大趋势下, 发生规模依次减小的冰进事件, 和北欧冰后期历次气候变化的其他记录相呼应.

[Zhou Shangzhe.New advance in study of Alpine glaciations. Journal of Glaciology and Geocryology,2012,34(5) :1127-1133.]

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赵井东, 施雅风, 王杰. 中国第四纪冰川演化序列与MIS对比研究的新进展[J]. 地理学报,2011,66(7):867-884.近年来,随着多种可对冰川地形进行直接定年的测年技术的发展与应用,中国第四纪冰川研究取得了新进展,较为突出的是获得了大量与地貌地层关系相符的年代学资料、建立了冰川演化若干典型范例以及进一步确立了青藏高原构造隆升与冰川发育的耦合关系。中国第四纪冰川演化序列与海洋氧同位素阶段（Marine Oxygen Isotope Stage,MIS）比较经历了2000年、2002年两次立案与改进。笔者基于近年来新测得的年代学数据、已建立的冰川演化序列以及青藏高原隆升与冰川发育的耦合关系等新的研究资料,提出了中国冰期与海洋氧同位素阶段比较的2011年改进方案,包括近百万年冰川变化的15个特征时段及其对应的时间与中国冰期名称等信息。

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[Zhao Jingdong, Shi Yafeng,Wang Jie.Comparison between Quaternary glaciations in China and the Marine Oxygen Isotope Stage (MIS):An improved schema. Acta Geographica Sinica,2011,66(7):867-884.]

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王照波,张剑,王江月,等.山东蒙山第四纪冰川遗迹光释光测年研究及冰期划分与对比[J].地质论评,2017,63(3):694-702.针对蒙山发育的第四纪冰川遗迹,采用光释光(Optic Stimulated Luminescence)的测年方法,对遗迹较新的冰碛垄进行了采样与测试,首次在我国东部中低山区获得了8.2ka BP与18.2 ～ 22.2ka BP两个时间段的冰期年龄值,对应于8.2ka BP早全新世全球冷事件与末次冰盛期.根据冰碛垄的特征与测定年龄值,结合我国以往其他地区冰期的对比研究,在蒙山建立了拦马冰期与蒙山冰期.本项研究,确认并发展了李四光关于我国东部第四纪冰川理论.

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[Wang Zhaobo, Zhang Jian, Wang Jiangyue et al. A study on quaternary glaciation moraines in Mount Mengshan,Shandong Province with Optically Stimulated Luminescene (OSL) and comparison of glacier period division. Geological Review,2017,63(3):694-702.]

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Ono Y, Naruse T.Snowline elevation and eolian dust flux in the Japanese Islands during Isotope Stages 2 and 4[J]. Quaternary International, 1997, 37: 45-54.Changes in snowline elevation and dust flux clearly contrast the paleoenvironments of the Japanese Islands during Isotope Stages 2 and 4. A lower snowline elevation and a smaller dust flux during Isotope Stage 4 suggests a climate with a cold and dry summer dominated by winter monsoonal precipitation between 70 and 55 ka. A higher snowline elevation and a larger dust flux during Isotope Stage 2 indicates a climate with a cold and very dry summer with a minimized winter monsoon precipitation especially around 18 ka. A drier climate during Stage 2 can be explained by (1) a lowering of sea surface temperature in the Japan Sea by blocking the warm Tsushima Current during a sea-level lowering; (2) the extension of sea ice over the northern part of the Japan Sea and the Sea of Okhotsk; and (3) weakening of the summer monsoon and the southern migration of the polar front. The increase in dust flux in both Stages 2 and 4 suggests an intensification of westerlies and winter monsoon during these stages. A bigger dust flux in Stage 2 than Stage 4 reflects (1) stronger westerlies and winter monsoon, and (2) the emergence of continental shelf which became an important dust source.

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