中國從哪里來?將往何處去?解答這個問題的角度多種多樣,而地質學家的視角更為特別。
類似于宇宙起源于一次大爆炸,現今中國的地理格局則與一次大碰撞息息相關。大碰撞造就了如今地球上最高、最年輕的高原——青藏高原,并影響到中國的地貌、氣候、水系、生命等,且這一影響還在繼續。

中國及其周圍區域地形圖/ 圖片來自123RF
答案會是什么?
●身為人類,我最好奇的問題是,我從哪里來?將往何處去?
●而身為中國人,我最好奇的問題會變成:中國從哪里來?將往何處去?
●解答這個問題的角度多種多樣,地質學家的答案或許最為特別,因為他們會從一個行星尺度的宏大視角出發。答案不在掌控中國經濟命脈的繁華都市,而在這顆星球上非常突出的一塊寒冷高地——青藏高原。
●我們對青藏高原的了解,始于40多年前。當時中國正處于“文化大革命”的混亂之中,一批科學家憑借簡陋的裝備毅然進入青藏高原,開展了第一次青藏高原綜合科學考察研究,他們的足跡遍布高原的角落。
●40多年后的2017年,作為國家戰略任務,第二次青藏高原綜合科學考察研究被啟動。數千名科研工作者被組織起來做研究,持續時間將長達十余年。這是全球地學界極具影響力的項目之一。
●憑借這些科學研究,我們不但會從中了解“中國從哪里來”,還依稀會看到“中國將往何處去”。

青藏高原地形圖
青藏高原的平均海拔超過4000米,是世界上海拔最高的高原,有“世界屋脊”之稱。它西起帕米爾高原,東至橫斷山,南抵喜馬拉雅山脈南緣,北迄昆侖山—阿爾金山—祁連山北側,東西長約3000千米,南北寬300~1500千米,其中絕大部分位于中國境內。此圖所采用的具體范圍據張國慶等的研究(2015)。


珠穆朗瑪峰北坡 / 攝影 李健

南迦巴瓦峰 / 攝影 張揚的小強 南迦巴瓦峰位于喜馬拉雅山脈東端,屬于第一級階梯。

東川紅土地 / 攝影 劉珠明 東川紅土地位于云貴高原,屬于第二級階梯。

華北平原 / 攝影 陳俊杰 華北平原,屬于第三級階梯。
在青藏高原上,許多巨大的山脈次第隆起。喜馬拉雅山、昆侖山—阿爾金山—祁連山南北夾峙;岡底斯山脈、念青唐古拉山、唐古拉山,居于腹地;興都庫什山—喀喇昆侖山、橫斷山分立東西兩端。這些高大的山脈囊括了地球上14座8000米級山峰、絕大多數的7000米級山峰,以及數不勝數的5000~6000米級山峰。因此,這次大碰撞堪稱5億年來最重要的造山事件。
其中珠穆朗瑪峰高達8844.43米,為世界最高峰。喬戈里峰的海拔為8611米,為世界第二高峰。世界第十四高峰希夏邦馬峰,則完全位于中國境內,海拔為8027米。其他聲名赫赫的極高山,如位于西藏林芝的南迦巴瓦峰,位于西藏阿里的岡仁波齊峰,位于云南的卡瓦格博峰,位于新疆的慕士塔格峰,位于四川甘孜的貢嘎山,位于四川稻城亞丁風景區的央邁勇峰等,則形成了中國西部的擎天之柱。
然而,大碰撞的“洪荒之力”還沒有釋放完畢。青藏高原誕生的同時,大碰撞的力量也開始向外圍擴散。此前已經有了一定海拔高度的另一些地方也受到擠壓,進一步抬升,包括黃土高原、云貴高原、內蒙古高原。
中國四大高原無一不受到大碰撞的巨大影響。至此,中國大地上出現了顯著的三級階梯。青藏高原海拔最高,為第一級階梯;海拔為1000~2000米的內蒙古高原、黃土高原、云貴高原等,構成了第二級階梯;大興安嶺、太行山、雪峰山以東,大部分海拔在500米以下,為第三級階梯。中國的地理格局就此形成。
三級階梯的差異,使得中國的地貌景觀極富變化。萬千山嶺、大美山河,就在這三級階梯上依次顯現。可以說,沒有大碰撞,就沒有今天的中國,更沒有因三級階梯的差異而造成的地貌景觀的千變萬化。
但是,大碰撞對中國的影響不止于地貌。科學家們發現,作為大碰撞的最大產物,青藏高原的上空生成了一臺超級“風機”。它將顛覆原本控制中國的行星風系。

中國三級階梯示意圖
貳 高原“風機”
如果不考慮地形等諸多因素,地球上接近地面的大氣層將以一種非常規律的方式流動,這便是行星風系。
在北緯30°附近的亞熱帶地區,行星風系控制下的氣流不斷從高空下沉至地面。溫度越來越高,水汽也越來越不易凝結,難以形成降雨。受此影響,北緯30°附近出現了大面積的干旱地帶,從北非到西亞,幾乎連成一片。如果沒有意外,同樣位于北緯30°附近的中國南方地區,也會比現在干燥得多。
但是“意外”還是降臨了。平均海拔超過4000米的青藏高原,比平原地區接收到的太陽輻射更多。夏季,高原表面吸收的太陽能不斷加熱地表上方的空氣,相當于將一塊巨大的太陽能電熱毯放到4000米高的大氣層中。大氣受熱上升,地面氣壓降低,高原開始“抽吸”外圍的氣流進行補給,一個大型“抽風機”制造完成。南亞季風、東亞季風都被“抽吸”進入大陸。
南亞季風從印度洋呼嘯北上,季風裹挾的大量水汽彌漫群山。氣流或從山間峽谷魚貫而入,形成洶涌的水汽通道;或在喜馬拉雅山脈南緣聚集,形成大量降水。藏南的墨脫、察隅等地,都是中國降水較豐富的地區。

青藏高原對亞洲季風的影響示意圖

行星風系示意圖

藏東南云海 / 攝影 李珩

浙江鼎湖峰 / 攝影 馬玉晗
此圖拍攝于浙江省縉云縣仙都風景區內。鼎湖峰地處中國東南地區,氣候濕潤,山中水汽充足,云霧繚繞。

塔克拉瑪干沙漠 / 攝影 趙來清
此圖為塔克拉瑪干沙漠及生長在其中的胡楊。塔克拉瑪干沙漠位于塔里木盆地腹地,因距海較遠,加之青藏高原對大氣環流的影響,氣候極為干旱,年降水量多在50毫米以下。極端干旱的氣候使得這里的植被覆蓋度極低,多為裸露沙山。胡楊一類喬木植被多分布在沙漠邊緣及有河水流經的地方。
源于太平洋的東亞季風,勢力大大增強,它可以從海洋深入中華腹地,擊退行星風系對中國南方的控制。充沛的水汽驅散了北緯30的干旱,一個煙雨江南誕生了。如果沒有青藏高原這個巨型“抽風機”,一切或將不復存在。但大自然是追求平衡的,煙雨江南誕生的同時,青藏高原也阻擋了印度洋水汽的北上。地處內陸而干旱少雨的中國西北地區變得更加干旱,沙漠、戈壁大范圍出現。
不僅如此。冬季,強勁的西風也受到青藏高原的阻擋,不得不改變路徑。它們吹起西北沙漠中的沙塵,沿著青藏高原北部邊緣向東推進,沙塵顆粒在太行山以西、秦嶺以北降落,形成了黃土堆積厚度最高達400米的黃土高原。煙雨江南、大漠西北,再加上氣候高寒的青藏高原,中國的三大自然區——東部季風區、西北干旱半干旱區、青藏高寒區,就此成形。
高原“抽風機”重塑了中國的氣候。一座“超級水塔”又在高原上豎立起來,中國的水系也將為之一變。

中國三大自然區示意圖

藏東南冰川 / 攝影 曹鐵
叁 “超級水塔”
隨著海拔的上升,青藏高原大氣層中的水汽凝結,形成了大量降雪。降雪日積月累,壓實形成冰川,厚度可達數百米,猶如絕境長城。其長度從幾千米到幾十千米不等,如一條條巨龍,沿著山谷傾瀉而下,又好像樹枝一樣延伸,漫流無際。
青藏高原究竟有多少冰川?答案是4萬多條。其覆蓋面積約4.4萬平方千米,比一個臺灣島還大許多,占全國冰川面積的80%以上。同時,它也是全球同緯度最大的冰川作用中心。
青藏高原還擁有地球上海拔最高、數量最多的高原湖泊群。面積大于一平方千米的湖泊有1000多個,約占全國湖泊總面積的50%。此外,青藏高原的湖泊類型也極其豐富。論面積,從珍珠般的高山海子,到中國第一大湖——青海湖,應有盡有;論形成原因,涉及構造湖、冰蝕湖、堰塞湖等;論水質,有淡水湖、咸水湖及鹽湖。
如此眾多的冰川、湖泊,再加上地下水、地表河流,青藏高原化身為一座平均海拔超過4000米的“超級水塔”。當水塔的閘門打開時,水流便可以高屋建瓴之勢向四周奔流,中國乃至亞洲的水系布局由此奠定。
在中國西北部,石羊河、黑河、疏勒河,流向河西走廊,塔里木河則匯入塔里木盆地。它們各自滋潤出一片綠洲。在中國東部,黃河、長江順著三級階梯奔流而下,孕育出中華文明。

八一冰川 / 攝影 吳瑋
八一冰川位于祁連山北側中段,為平頂冰川。

青海湖 / 攝影 仇夢晗
青海湖是中國面積最大的湖泊,湖泊面積達4435.69平方千米,相當于上海市陸地面積的2/3。圖為青海湖一角。

扎布耶茶卡 / 攝影 陸雨春
扎布耶茶卡位于西藏自治區日喀則地區仲巴縣境內,擁有豐富的鹽類資源。

黃河 / 攝影 許兆超
晉陜交界處,黃河在這里形成了5個“S”形大轉彎。
在中國西南部,瀾滄江、怒江、獨龍江、雅魯藏布江、象泉河、獅泉河及孔雀河,流出國門,成為亞洲諸多文明的源泉。
“超級水塔”孕育了超級大河。這些河流蘊藏的水能占到全國的44%,是世界上河流水能蘊藏量較集中的地區之一。強大的水流切割了山地,還形成了“三江并流”“大拐彎”等奇麗景觀。
至此,中國的地貌、氣候、水系都已形成,最后該輪到生命登場了。可是,像青藏高原這樣的高寒之地,又將如何對生命產生影響呢?

發源于青藏高原的主要河流分布圖
平均海拔超過4000米的青藏高原是眾多河流的發源地。這些河流從高原向四周擴散,奠定了亞洲大部分地區的水系格局,黃河、長江、恒河、湄公河、印度河、薩爾溫江、伊洛瓦底江等亞洲重要河流均發源于青藏高原。因此,青藏高原也被稱為“亞洲水塔”。
肆 生命之舟
西藏阿里札達盆地,土林溝壑縱橫,看起來干旱荒蕪,了無生機。
2010年8月7日,科學家在這里發現了幾塊化石,它們屬于世界上已知最古老的豹類——布氏豹。隨后,更深入的研究揭開了一個驚人的秘密:豹亞科動物起源于青藏高原。它們曾走下高原,進入東亞、南亞,演化出了古中華虎、云豹;后又進入美洲,演化出了美洲豹;還進入非洲,演化出了非洲獅、花豹。
此后,更多的化石在札達盆地被找到,包括數以千計的脊椎動物的化石標本。科學家發現,不僅是豹亞科,許多“北極動物”同樣起源于青藏高原,而非人們通常認為的北極。
原來,隨著青藏高原的隆升,高原上的動物們為適應寒冷的環境,不斷演化,譬如長出厚厚的皮毛。距今260萬年前,大冰期降臨,原本溫暖的北極地區變得更加寒冷。但在青藏高原上的動物們早已適應寒冷的環境,包括北極狐、披毛犀在內的動物,順利從青藏高原擴散到北極,并開辟出了全新的家園。
可以說,起源于青藏高原的動物的遷徙和演化,奠定了第三極和更廣闊地區的生物多樣性。
如今,在青藏高原廣袤的土地上,在眾多的垂直山地之間,依然生活著中國40%的維管植物、43%的陸棲脊椎動物,堪稱中國生物多樣性的基石。這其中就包括布氏豹的姊妹物種雪豹,以及許多青藏高原特有的物種,如藏狐、藏野驢、藏原羚、藏羚羊、野牦牛等。
就連在青藏高原上生活的人群,也在獨特的環境中創造出了獨特的文化和精神崇拜,成為中華文明中的獨特一員。

布氏豹頭骨復原/制圖Mauricio Antong、曾志杰

決斗的藏羚羊 / 攝影 張強
照片拍攝于可可西里。

披毛犀的起源與擴散示意圖
圖片由中科院古脊椎所鄧濤團隊提供(2012)。

札達盆地生物復原圖/制圖Julie Selan
該圖復原了距今530萬年至260萬年的札達盆地生物活動場景。

雪豹 / 攝影 次丁
照片拍攝于青海省境內。提示:圖中有兩只雪豹。

納木錯 / 攝影 李珩
納木錯曾是西藏面積最大的湖泊。近年來因為冰川融水加劇,加之青藏地區降水增加,使得原西藏第二大湖泊色林錯的湖面面積陡增,從而超過納木錯。納木錯暫居第二。圖中遠處可見實際位于納木錯西南方向的念青唐古拉山脈及其主峰念青唐古拉峰,近處為圣象天門景觀。
伍 未來
大碰撞碰出了一個“大中國”,并影響到中國的地貌、氣候、水系、生命等諸多方面,且這一影響目前還在繼續。
印度板塊仍在以每年44~50毫米的速度北進,力量不斷向外圍擴散,使高原內部及其周圍都成為地震高發帶。近年來的許多具有破壞性的地震,如汶川地震、雅安地震、玉樹地震、九寨溝地震等,大多受其影響。
高原“抽風機”也在持續抽吸著季風,在甘肅南部、四川、云南形成大量降水,洪水、泥石流多發。
再者,冰川融化、湖泊擴張,青藏高原正在變得愈發濕暖。“超級水塔”影響下的大江大河也會因此出現重大消長,甚至影響著周邊30億人的生存和發展。
未來,青藏高原將帶給我們怎樣的改變?我們又將如何應對?
為尋找答案,參加第二次青藏高原綜合科學考察研究的科研工作者們再次啟程,他們登上雪山、深入大湖、挑燈夜戰……有了這種對科學真知的孜孜探索,中國的未來才能走得更遠、更堅實。