北京日報客戶端 | 記者 王鴻良

黃河是中華民族的母親河，是中華文明的搖籃。自古以來，華夏兒女對黃河的形成演化曆史都有着極大的好奇心與探索欲。“黃河之水天上來，奔流到海不複回。”如今，人們對于黃河的來龍去脈已經有了比較清楚的了解，但黃河是什麼時候形成的，很久以來仍然是個謎團。

近期，蘭州大學地貌演化與新生代環境研究團隊在前人研究工作基礎上，通過三門峽地區的環境鑽探研究，獲得了現代黃河水系在距今約125萬年前形成的可靠證據。我們邀請研究團隊成員蘭州大學教授王鑫和餘子瑩對此做詳細解讀。

現代黃河流向示意圖（根據國家測繪局官網地圖繪制）

（1）研究黃河三門峽是關鍵

黃河的形成演化涉及漫長地質時期複雜的水系重組過程。

有學者認為，黃河形成之前，中上遊地區存在多個相互獨立的内流水系，後因中遊河流的溯源侵蝕，将原來不同地段的涓涓細流串聯起來形成洋洋大河，在貫通三門峽後東流入海，形成了現代黃河水系。

也有學者認為，黃河曾自内蒙古經黑河-洋河-永定河東流入海，後因中遊河流的溯源侵蝕，襲奪了古黃河内蒙古以上的水系，形成了現代黃河水系。

還有學者認為，黃河曾自蘭州地區南下，經渭河東流入海，後因中上遊河流的溯源侵蝕，襲奪了古黃河蘭州以上的水系，形成了現代黃河水系。

盡管黃河的形成演化曆史非常複雜，衆說紛纭，但大體可以劃分為兩個演化階段：一個是古黃河階段，無論是内流河，還是從其他河道東流入海，在形态特征上均與現今黃河水系格局截然不同；一個是現代黃河階段，以“幾”字彎的形成和貫通三門峽東流入海為标志，在形态特征上與我們今天看到的黃河大體一緻。

那麼，現代黃河水系的格局是什麼時候開始形成的？三門峽是現代黃河的必經之路，且三門峽以東地區河道頻繁改動、不易獲得河流形成演化的直接證據，所以要解開這個謎底，關鍵的節點就在三門峽。

（2）用“芯”發現水系演化

沉積物受重力影響有序沉積，按先後順序層層堆疊，形成地層，如同書頁有序排列組成書籍。不同類型沉積物的顔色、顆粒大小、層理、物質組成、賦存化石等特征均有所不同，如同書頁中的文字，記錄了沉積物形成時的氣候環境狀況。

三門峽是黃河主幹道上的最後一道峽谷，南北分别被中條山、秦嶺和崤山所限，河道擺動和河流沉積物的沉降空間極為有限，若黃河流經三門峽，必然在盆地中心位置留下足迹。因此，确定三門峽地區最老黃河沉積物的年代，即可獲得現代黃河水系形成時代的可靠證據。

在中國科學院院士陳發虎的協調和指導下，蘭州大學資源環境學院地貌演化與新生代環境研究團隊王鑫教授等與多家單位聯合，在三門峽盆地中心實施了環境鑽探并開展合作研究，獲取了黃河貫通三門峽曆史的完整岩芯記錄。

通過對岩芯形态的描述與粒度、易溶鹽含量等指标的測定，研究團隊發現岩芯108.7米處發生了顯著的環境變化。在150米至108.7米，岩性以灰綠色-棕褐色黏土與粉砂為主，多見水平層理，部分層位見大量石膏晶體、白雲石、盤星藻化石，蒸發鹽含量整體偏高，反映了當時的三門峽盆地是一個封閉型的微鹹水湖。自108.7米以上，地層中開始大規模出現河流沉積物，河流砂含量開始急劇增加，蒸發鹽含量急劇降低，反映了一條大河自此流經三門峽。

（3）用“磁”确定河流時代

接下來的問題是，岩芯108.7米處，對應的是什麼時間？

研究團隊通過古地磁定年技術，建立了鑽孔岩芯的年代框架。現今，地磁場的地磁北極在地理北極附近、地磁南極在地理南極附近。但在地質時期，地磁場曾發生無數次的倒轉，如最近一次持續時間很長的倒轉發生在距今78萬年前。

科學家主要通過深海磁異常條帶的研究，建立了地質時期地磁場倒轉的時間序列，稱之為國際标準極性柱。地球上任何一點磁針均沿地磁場方向排列，若地磁場發生倒轉，磁針的方向相應發生倒轉。沉積物中含大量的載磁性礦物，如同一個個小磁針，記錄了當時的磁場方向。因此，從岩芯頂部到底部密集采樣，通過系統測量分析，獲得樣品形成時地磁場方向的信息，建立岩芯的磁極性變化序列，然後與國際标準極性柱進行對比，即可獲得鑽孔不同層位的時代。

研究團隊按平均70 厘米間距采集了217塊古地磁樣品，對每個樣品進行了不少于13步的交變退磁和熱退磁處理，建立了鑽孔岩芯高分辨率的磁極性變化序列，通過與國際标準極性柱的對比，建立了岩芯的古地磁年代标尺。結果表明，岩芯底部年代約為196萬年前，從封閉型微鹹水湖到河流環境轉變的時代為約125萬年前。

（4）125萬年前現代黃河形成

我們知道了約125萬年前一條大河流經三門峽，那麼如何确定這就是黃河呢？三門峽盆地地勢相對低窪，周邊山地的徑流彙集于此，形成局地河流也屬情理之中。那麼，這條河流到底是局地河流還是黃河？

物源分析是判定河流身份的鑰匙。由于黃河流經鄂爾多斯地塊上的沙漠、黃土高原時攜帶大量泥沙，若是黃河，沉積物中必然能發現大量來自鄂爾多斯地塊的碎屑物質，相反，若是局地河流，沉積物應來自中條山、崤山、秦嶺等近緣山體。好比生物之間通過DNA檢驗即可判斷親緣關系，沉積物中也有類似的查驗技術，如常用的Sr-Nd同位素、重礦物組合等方法。我們的研究選取岩芯不同部位的樣品測試Sr-Nd同位素以及進行重礦物鑒别。結果表明：108.7米（約125萬年前）為同位素值分異處，其下同位素值與秦嶺相近，指示125萬年前為近緣沉積；108米以上部分同位素值與鄂爾多斯地塊一緻，說明125萬年後鄂爾多斯地塊碎屑物質開始大量湧入，代表現代黃河水系形成。此外，重礦物組合的研究結論也與此一緻，證明了約125萬年前沉積物源發生改變，現代黃河物質開始輸入，即現代黃河水系形成。

（5）追尋現代黃河形成原因

最後一個問題是，大約125萬年前，到底是什麼因素促成了現代黃河水系的形成？

河流上遊地區的構造擡升、流域氣候變化、海平面的降低是影響大江大河水系發育和重組的可能因素。

若流域降水和地表徑流增多，可能導緻湖水溢出，切穿峽谷，形成河流，稱之為河流演化的“湖水溢出”模型。大量來自三門峽盆地周邊地區的古氣候重建結果表明，約125萬年前後黃河流域降水并無顯著增加，研究團隊的岩芯檔案也記錄了河流發育之前湖泊逐步萎縮的過程，與“湖水溢出模型”不符。故而，黃河流域氣候變化對現代黃河的形成影響較小。

青藏高原的隆升造就了我國西高東低的地貌格局，奠定了“一江春水向東流”的基礎。此外，青藏高原的隆升及其遠源效應，影響着黃河中上遊地區的斷層分布，為河流的發育和改道提供了便利條件。因此，青藏高原的隆升對黃河的形成演化無疑具有重要影響。但最近的研究結果表明，青藏高原東北緣、秦嶺、中條山等的隆升時代遠早于現代黃河水系的形成時代。因此，山體隆升也不是現代黃河水系形成的原因。

中外科學家通過深海岩芯、冰芯、中國黃土等研究載體，建立了第四紀（約258萬年前至今）全球氣候環境變化框架，揭示了距今125萬年至70萬年是全球氣候轉型的關鍵時期，稱之為中更新世氣候轉型。自125萬年前起，全球氣候變化的脈搏從之前的4.1萬年主導周期逐步轉變為70萬年之後的10萬年主導周期。自125萬年前開始，全球冰量快速增加、全球溫度快速降低、全球海平面也快速降低。

現代黃河水系在約125萬年前開始形成，在定年誤差範圍内與全球海平面加速降低的時間基本一緻。研究團隊通過地貌分析認為，海平面加速降低可引起華北平原河流侵蝕能力的顯著加強，進而導緻河流自東向西切穿三門峽。因此研究團隊提出，在中更新世全球氣候轉型期，全球海平面尤其是最低海平面的加速降低，可能對現代黃河水系的形成演化有重要影響。

綜上所述，研究團隊通過對三門峽盆地鑽孔岩芯的系統研究，明确了現代黃河在約125萬年前開始形成，提出了全球氣候轉型期海平面的加速降低可能對現代黃河形成演化有重要影響的新認識，為研究世界大江大河的形成演化曆史和水系發育模式提供了新視角。

圖片由蘭州大學教授王鑫提供。

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