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地球演化进入新阶段:人类纪 精选

已有 3347 次阅读 2023-5-23 23:33 |系统分类:澳门黄金赌城

地球演化进入新阶段:人类纪

彭渤

人类赖以生存的地球总是在不断地运动和演化。现阶段地球演化已经不是先前认为的第四纪,而是进入到了她的一个新的(演化)阶段,即“人类纪”。“人类纪”这个概念已经提出来很久了,国内学术界也开始重视“人类纪”的研究,如中国地质学会今年将举办有关“人类纪”的专门学术讨论会,中国地理学会地貌与第四纪专业委员会也将“人类纪”作为学术年会的讨论专题等。这里谈谈对“人类纪”的理解和认识,为一孔之见,不对和不妥之处,恳请批评指正。

“人类纪”概念的提出1873年,意大利地质学家Antonio Stoppani首先提出“地球上一种强大的、普遍存在的、可与地质作用力相匹配的作用力,即是人为作用力”的认识,不但注意到了人为作用对地球环境影响的重要性,而且还首次提出了“Anthropozoic era”的概念,为后来“人类纪”概念的提出奠定了认识基础;1926年,Vernadsky进一步强调人为作用对地球演化的影响,提出“智慧圈”(noÖsphere)的概念来表征人为作用对地球未来和地球环境越来越明显而重要的影响。为“人类纪”概念的提出指明了研究的方向,即需要强调研究人类活动对地球环境的影响。

2002年,诺贝尔奖得主、德国马普化学研究所Crutzen在长期的研究中,注意到如下突出事实:(1) 人口增加引起地球资源的快速、大幅开发利用,导致大气层中甲烷、二氧化碳等温室气体含量的大幅增加,引发全球气温上升,进而诱发热带雨林快速消失、生物灭绝加快等突出问题;(2) 筑坝、扑鱼等人为活动加速淡水资源的开发利用,改变地表河流的循环通道,引发水系环境的变化;(3) 能源资源的开发利用、化肥的大量施用等加剧硫化物、氮氧化物、二氧化碳等温室气体的排放和在环境中的积聚,诱发酸雨沉降、光化学烟雾形成、气候变暖等等突出环境问题。基于这些不同类型人为活动对地表环境影响的考量,Crutzen在《Nature》上发表题为“Geology of mankind”的文章,正式提出“人类纪”的概念。认为“Anthropogcene could be said to have started in the late eighteenth century, when analyses of air trapped in polar ice showed the beginning of growing global concentrations of carbon dioxide and methane”,即“人类纪为19世纪后期极地冰川记录到全球大气二氧化碳、甲烷开始明显增加的时期”。

随后,Crutzen等基于全球尺度的大气颗粒物氧同位素的分析结果,借助计算机大数据模拟,发现在全球气温上升的背景下,南美热带雨林和北非撒哈拉沙漠之间大气颗粒物发生反向迁移的事实,并认为这种大气颗粒物的反向迁移是由于南美热带雨林地区土壤、岩石风化作用增强的结果,从而促使北非撒哈拉沙漠与南美热带雨林之间发生角色的互换,并预测未来100年南美热带雨林会变成现在的撒哈拉沙漠,而现在的撒哈拉沙漠会变成现在的南美热带雨林。这种地理环境单元角色的互换进一步引发全球动荡的环境变化。从而在提出“人类纪”概念的基础上,勾勒出“人类纪”环境特征。

学界主要观点。“人类纪”概念提出后,我国学者积极响应,已故著名地质学家刘东生院士首先发表文章,强调要注重并加强“人类纪”的研究。国际地学界更是高度重视“人类纪”的研究。国际第四纪地层分委员会成立了“人类纪”工作组(AWG)2013年出版了专业国际期刊《Anthropogcene》。尽管这样,学界对“人类纪”仍存在两种观点:一种观点是以芬兰学者Kunnas(2017)和美国学者Bauer(2021)为代表,认为“人类纪”是如今地球上正在发生的事件,而不是一个地质时代;一种观点是以AWG召集人之一、英国地质学家Waters(2022)代表的大多数学者,认为“人类纪()”是一个地质时代,而且有地层沉积记录,如蒸汽机时代开启大幅的煤等化石燃料利用,燃料燃烧留下的黑碳颗粒物(1)等,即为典型的人为作用印记。此外,还有氮、磷等多种物质,可作为反映“人类纪”人为作用的沉积记录。因而,有可能建立“人类世”金钉子剖面,展示人类世地层的特殊地质记录,从而推进有关“人类世”的研究。

笔者认为,“人类纪”概念的提出,是新世纪以来地球科学发展中的一件大事,代表自然地理学乃至地球科学研究中取得的重要研究新成果和新进展。

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1 化石燃料燃烧产生的碳质颗粒物SCP扫描图(AWG, 2022)

 

人类世金钉子候选剖面。目前,AWG已在全球范围确定了12个“人类世”金钉子候选剖面,其分布如图2,剖面特征如图3。其中,1 为南极半岛;2为日本别府湾;3为加拿大加Crawford湖;4为波罗的海特兰岛;5为意大利的埃内斯托洞;6为澳大利亚弗林德斯礁;7为维也纳博物馆;8为美国旧金山河湾;9为美国Searsville水库;10为中国四海龙湾湖;11为波兰Snie Zka泥炭;12为美国西花圃岸。“人类世”金钉子剖面的确立和研究,将开启“人类世”研究的新格局。

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2 全球“人类世”金钉子候选剖面分布图(Waters et al., 2022)

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3 全球12个人类世GSSP“金钉子剖面特征(Waters et al., 2022)

 

研究展望。在未来,“人类纪()”的研究将进一步受到重视。“人类世”金钉子剖面的确立是有关“人类纪”研究的关键。另外,人类世地层特征及其反映的地球环境变化等方面的研究,将为预测地球未来环境变化提供新的科学认识。

 

 

2023525日长沙




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