风真的搬运了整座黄土高原吗

刘秉翔　魏博雯

有一句诗这样描绘中国西北的一大片土地：“皇天后土大河长，沟壑纵横风雨狂。”这就是黄土高原。在大家的印象中，提到黄土高原，首先映入眼帘的便是一块块贫瘠昏黄的土地，千沟万壑纵横交错，风沙肆虐干旱少雨。如果俯瞰这片黄土地，刀砍斧劈的高耸岩层坚实而挺拔，犹如一部浑然天成的百科全书矗立在世人面前，默默诉说着沧海桑田、斗转星移的地质变化。

何为黄土高原？

我们都知道，高原指的是地势较高的地区，准确来讲，是指海拔高度在500米以上的地区。不同于山地的是，高原通常具有面积较大、起伏较小的顶面，但外围与周围地形存在较陡的高度差，以此区别于常见的平原地形。我国有4个高原，其中，青藏高原、内蒙古高原和云贵高原均是用地区来命名，唯独黄土高原是以其独特的自然风貌来命名的。

黄土高原最典型的特点就是广泛的区域都被黄土掩埋。这里的黄土有些像我们日常见到的沙尘暴，但它并非字面意义上“黄色的尘土”，而是特指形成于第四纪期间（大约从260万年前开始，一直延续至今）的黄色粉土（灰尘颗粒直径为0.005～0.05毫米）。当然黄土并不完全由这种粒径大小的灰尘组成，还包含一些粒径较大的细沙和黏土粒。世界上的黄土高原主要分布在北半球中纬度的干旱及半干旱地带，中国的黄土高原可谓世界之最。我国大约有63.1万平方公里的地面被厚度为100～300米的茫茫黄土覆盖，主体范围大致北起阴山，南至秦岭，西抵日月山，东到太行山，横跨青海、宁夏、甘肃、陕西、山西、河南6省（自治区），整体面积相当于意大利和波兰两国面积的总和。

黄土从何而来？

黄土高原上那么多的黄土究竟是从何而来的呢？

要想探究这个问题，首先需要考虑如此小粒径的黄土是怎么形成的。黄土其实也是由大块的岩石演变而来的。

我们总是用海枯石烂这样的词汇来描述一件事物的永恒，其实，在地质历史上百万年的时间尺度上，海枯石烂并非不能实现。我们见到的看似坚硬的石头也可以变成细微的尘土，在这个过程中，起到“粉碎机”作用的便是气候。

想要形成黄土，首先需要干旱干燥的荒漠气候。荒漠地区气候干燥，降水极少，蒸发量很大，地表植被十分贫乏，导致昼夜温差极大。例如，新疆广袤的沙漠地区就是这样的环境，甚至有“早穿皮袄午穿纱”的说法来形容早晚巨大的温差。白天，太阳火辣辣地炙烤，石头表面温度急剧升高，发生膨胀；夜间气温突降，又使石头的表面迅速收缩。在日复一日、年复一年的热胀冷缩作用下，再坚硬的石头也会出现裂缝，然后就像剥洋葱一般层层剥落，直至完全崩解，最后变成粒度很小的粉尘。

那么，黄土高原上的黄土是来自哪里呢？关于这些黄土的“老家”，曾有两种说法：一种说法认为，黄土高原的黄土形成于本地，是当地的岩石崩解之后留存在原地，沉积而成；还有一种说法认为，黄土高原的黄土来自我国西北（新疆、内蒙古等地区）的荒漠。如今，第二种说法已经得到科学家的证实，证明这些黄土的确从我国的西北荒漠远道而来。

风吹出来的高原

既然黄土来自遥远的西北荒漠，那么它们是通过什么方式来到了黄土高原呢？

有两种比较流行的说法：一种是“水成说”，认为搬运黄土的是流水；一种是“风成说”，认为是风将黄土从西北老家吹到了黄土高原上。一开始，黄土高原的“风成说”并没有多少人支持，毕竟说高原上100多米厚的黄土是风吹出来的，听上去的确有些天方夜谭。然而，随着分析技术的不断发展，“黄土高原是风吹出来的高原”这个观点，有了越来越多的科学依据。

如果足够细心，我们就会发现，在刮沙尘暴时，越细腻的粉尘越容易被大风吹到远处，而颗粒较大的沙砾则被留在原地。

事实上，风的力量是惊人的，荒漠地区大风不止，一次风暴能从方圆几万甚至几十万平方公里的地面上，吹扬起几十万甚至上百万吨黄土物质。当风速大于5米/ 秒时，就可以将细小的黄土物质旋上几千米的高空。强劲的大风可以将新疆、内蒙古荒漠地区的沙土席卷到空中一路搬运。在黄土从西北南下的过程中，受到山脉阻挡，风力减弱，较重的沙砾没有大风的裹挟就会在重力作用下率先沉降，而更细小的粉尘可以随风飘浮得更远。如此一来，不同粒度的沙尘在风力递减和山脉拦截的双重作用下，完成了定点“空降”。

这个现象正好与黄土高原从北向南的沙粒粗细变化相吻合。科学家发现，黄土高原上越靠近西北沙漠的，黄土颗粒越粗，越向东南的，沙土颗粒越细，很有说服力地说明黄土是从西北荒漠被大风吹来的。

“风成说”还有一个有力的证据，就是在黄土层中发现的一些蜗牛壳。

蜗牛，一种生活在阴暗潮湿环境中的软体生物，看上去与黄土高原风马牛不相及，但正是这个小家伙，在黄土高原的形成学说中起到了举足轻重的作用。黄土在沉降过程中很容易掩埋一些微小的生物，蜗牛壳由于较为坚硬，能较好地保存下来。科学家研究了黄土层中掩埋的蜗牛壳的壳口朝向，发现几乎所有剖面中的蜗牛壳的壳口都是朝下的。众所周知，日常生活中活着的蜗牛在爬行或休眠时，大多数都是壳口向下的，这说明，这些蜗牛在被黄土掩埋时都是活着的。而且黄土层中的蜗牛大多是陆生蜗牛，如果是“水成说”，蜗牛壳的种类也应该属于海洋或淡水螺类，而且由于水流的冲刷，壳口的方向也不会全部朝下，而是朝向不一。

其实，黄土高原的成因并不能只用单一的学说来解释，而是多种因素复合作用的结果。當然，风在黄土高原的物质供应方面起了决定性的作用，但流水对黄土物质的搬运也不容忽视。黄土在风力、重力、降雨、地下水活动等因素的综合影响下，被不断堆积和侵蚀，形成了独特的黄土地貌。

千沟万壑——特殊的黄土地貌

如果俯瞰中国地图，我们会发现，黄土高原并非完整的一块，而是被很多沟谷切割得支离破碎。

之所以会形成这样的地貌，是因为黄土土质疏松，土壤孔隙度很高，在暴雨多发的黄土高原，河流冲刷下的黄土层很容易发生崩塌，有的地方就形成了四周“千尺沟谷”、中央“万里平台”的地貌，看上去如同烤熟的面包一般矗立着，这种地貌就是黄土塬（呈台状，四边陡，顶上平）。但这“万里平台”也是暂时的，流水的冲刷就像一把刀，如同切面包一样，将黄土塬从中间切出一条条的脊形，此时的黄土塬就变成了黄土墚（条状的黄土山岗，顶较平，四周较陡）。当黄土墚在垂直方向进一步受到风吹日晒、河流冲刷，便会形成顶部浑圆、四周高耸的小山包，这种小山包被称为黄土峁（顶部浑圆、斜坡较陡的黄土丘陵）。

黄土塬、黄土墚和黄土峁都是黄土高原典型的地貌，从黄土塬到黄土峁，是整个黄土高原地区地貌变化的全过程。

神秘天书——黄土与气候

地球形成的历史，往往被山川河流的变化迁移所记录，这种天然记录受到气候、地质运动的影响，往往是间断的、不连续的。而黄土高原是一个例外，它记录了这片大陆200多万年的古气候、古地理方面的变化和重大地质事件。

黄土高原上的黄土堆积并不是一整块的，看黄土的剖面就知道，像一个千层蛋糕。根据黄土的颜色、堆积时代和赋存化石特征，可以总共分为3个大层，越靠下的形成时期越早，越靠上的形成时期越晚。3层黄土层厚薄不同，颜色各异，呈现出色彩斑斓的黄土奇观。

最底层的是形成于距今243万～73万年前的“午城黄土”。午城黄土颜色较红，其中发现了众多裸子植物花粉和长鼻三趾马、三门马、中国貉、李氏野猪等古生物的化石，说明午城黄土堆积时的环境还是比较温暖湿润的。

第二层黄土层形成于距今73万～12.7万年前的“离石黄土”。离石黄土的颜色比午城黄土浅，呈浅黄红色，在这一层中开始出现一些旧石器时代早期的古人类文化，例如分布于山西省芮城县匼（kē）河村的匼河文化，以及山西省襄汾丁村的丁村文化。

第三层是距今12.7万～1.1万年前的“马兰黄土”，颜色也是这3层黄土层中最浅的，人类的耕作、生产和生活都在这一黄土层上展开。

为何不同时代的黄土颜色会有那么大的区别呢？因为堆积的黄土颜色受到了气候影响。干燥寒冷的气候下堆积的黄土，呈灰黄色，而潮湿温暖的气候下堆积的黄土，颜色偏红褐色。根据黄土的颜色，再结合黄土层中埋藏的植物碎片的种类，就可以大致反映出当时的气候条件。黄土高原的3层黄土层表明，过去的200多万年间，黄土高原的气候从暖湿变为干冷。

由黄变绿——黄土高原的治理

黄土高原是中华民族的发祥地之一，曾经的黄土高原也是“翠柏烟峰，清泉灌顶”。

先秦时期，黄土高原还维持着良好的自然生态系统，《诗经》中多篇文章都在描绘黄土高原地区富饶丰沃的自然环境，例如《诗经·小雅·鹿鸣》中“呦呦鹿鸣，食野之苹”，描绘的就是黄土高原地区野鹿互相鸣叫着在广阔的草地上吃草的情景。西周时期，黄土高原森林植被覆盖率高达53%，但随着铁器的发明和生产力的提高，人口规模不断扩大，为满足开垦农田、修建房屋等生活需求，黄土高原上的林草植被覆盖率持续减少。到南北朝时期，黄土高原的森林覆盖率约为40%，至唐宋时期，下降至33% 左右。至明清时期，人口数量进一步增加，森林覆盖率下降至约15%。清末至20世纪初期，大批人口进入黄土高原腹地山区，中华人民共和国成立初期进行统计时，这里的森林覆盖率仅为6.1%。

黄土高原地区自北向南横跨暖温带、中温带两个热量带，自东向西横跨半湿润、半干旱两个干湿区，具有典型的大陆季风气候特征，冬季干冷，夏季多暴雨，加上黄土本身土质疏松，高原沟壑纵横，植被稀少，使得黄土高原地区成为我国生态环境脆弱的地区之一，水土流失十分严重。

中华人民共和国成立70余年来，几代人都在持之以恒地治理黄土高原，让黄土高原由“黄”变“绿”，成为享誉全国的“米粮川”。

一方面，采用植树造林的方式，增加黄土高原的植被覆盖率，让植物的根系固结土壤，抵御暴雨的侵蚀，从根本上解决黄土高原水土流失的问题。另一方面，修建大量蓄水保土的工程設施。比如，在一些缓坡上修筑水平梯田来平整土地，拦蓄雨水；修筑土堤，将淤泥填在沟谷中，形成平坦肥沃的可耕地。最后，因地制宜，合理安排农业生产，本着“宜农则农，宜林则林，宜牧则牧”的方针，在山高陡坡地植树造林或封山育林。

经过几代人的努力，曾经的荒山秃岭披上了绿装，黄土高原地区的水土流失情况也得到了极大的改善。由黄土高原进入黄河的黄沙量，在1919-1959年，有16亿吨/ 年，到2000-2018 年，锐减到约2.5亿吨/年，植被覆盖率也在2017年达到了约65%。这其中的变化可谓“天翻地覆慨而慷”，也是一代代科学家和治沙人辛勤努力的成果。