探尋黃河的“年輪”

趙君鵬

作為中國第二大河，黃河以“幾”字形在中國大地上奔涌向前，長約5 464千米，流域總面積達(dá)79.5萬平方千米。黃河流域是中國開發(fā)最早的地區(qū)，是中華文明最主要的發(fā)源地，因而黃河被中國人稱為“母親河”。

鮮為人知的是，“幾”字形是現(xiàn)代黃河的形狀，而古黃河是呈“一”字形的，從寶雞峽進(jìn)入渭河盆地，流經(jīng)三門峽，然后奔流入海。古黃河在中游改道之后，從六盤山出發(fā)，向北流去，經(jīng)賀蘭山過陰山、河套，再由呂梁以西向南折返，最后經(jīng)三門峽東流入海，這就形成了現(xiàn)代黃河。那么，現(xiàn)代黃河是什么時(shí)候開始形成的呢？

現(xiàn)代黃河的形成是地殼構(gòu)造變化的表現(xiàn)，也是地表水系演化的結(jié)果。研究現(xiàn)代黃河形成的確切時(shí)間，有助于研究黃河流域的演化過程，包括河道的形成、變遷、地質(zhì)構(gòu)造的活動(dòng)等；有助于人們理解地質(zhì)構(gòu)造和氣候的相互作用是如何塑造我國地理環(huán)境格局的，對(duì)認(rèn)識(shí)古氣候和古水文的變化意義重大。

但是，確定現(xiàn)代黃河河道形成的時(shí)間難度較大，因?yàn)辄S河流域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，涉及不同的地層和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，并且地質(zhì)演化是長期的過程，包括地殼均衡抬升、斷裂活動(dòng)、沉積作用等環(huán)節(jié)。同時(shí)，作為世界上含沙量最多的河流，“黃河斗水，泥居其七”，泥沙的不斷堆積和侵蝕逐漸改變了黃河河道的寬度、深度、水流路徑等地理特征，導(dǎo)致黃河過去的河道形態(tài)變得模糊。這些都給確定現(xiàn)代黃河河道的形成時(shí)間增加了難度。

幸運(yùn)的是，如同樹木的年齡可以通過年輪記錄，黃河也通過古水記錄了自己的年齡。經(jīng)過考察，科學(xué)家決定將揭秘現(xiàn)代黃河年齡的地點(diǎn)選在渭河盆地。因?yàn)槲己优璧匚挥邳S土高原和秦嶺造山帶之間，保存著7 500米的巨厚細(xì)粒河湖相沉積，在此地鉆孔可以采集到上百萬年以前的古水，而且渭河盆地地?zé)豳Y源豐富，當(dāng)?shù)赜性S多深部地?zé)峋钌羁蛇_(dá)4 000米，便于采集不同深度的地下水。

2023年，中國科學(xué)院的科研團(tuán)隊(duì)從渭河盆地3 500米的地下采集了8組古黃河留下的地下水樣品，并綜合氪-81與氯-36方法開展精細(xì)的定年工作。作為惰性氣體的一種，氪-81由宇宙射線形成，在大氣中分布均勻，其半衰期是23萬年，定年范圍可達(dá)130萬年。氪隨著地表水滲入地下后，會(huì)不斷衰變，它在地下無干擾源，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，被看作是十萬年到百萬年尺度區(qū)間古老地下水的理想示蹤劑。采出地下水，測出氪-81含量，就可以測出地下水從離開地表到重新回到地表的時(shí)間。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，自秦嶺山脈開始，越往北，黃河河道地下水的年份越久，這里的地下水在受重力驅(qū)使向北運(yùn)動(dòng)時(shí)，溶解了古三門湖湖相沉積中的氯化物，因而氯元素含量顯著增加，并最終與盆地中心部位的老地下水混合；鄂爾多斯高原隆升，黃河溯源侵蝕和不斷下切，導(dǎo)致沿黃河深層地下水由東西走向變?yōu)槟媳弊呦颉＿@個(gè)變化發(fā)生在110萬年到130萬年前，和出現(xiàn)在更新世中期的氣候轉(zhuǎn)型期相對(duì)應(yīng)。最終，科研團(tuán)隊(duì)將現(xiàn)代黃河形成的斷代時(shí)間節(jié)點(diǎn)定為125萬年前。

無獨(dú)有偶，2022年，蘭州大學(xué)與多個(gè)科研機(jī)構(gòu)組成的科研團(tuán)隊(duì)獲取了黃河貫通三門峽歷史完整的巖芯檔案，運(yùn)用沉積學(xué)、古地磁定年、物源分析等方法，也提出現(xiàn)代黃河水系在125萬年前開始形成。

“黃河落天走東海，萬里寫入胸懷間。”125萬歲的現(xiàn)代黃河風(fēng)華正茂，在中華大地上波瀾壯闊，氣勢磅礴。