中国东部是中国第四纪研究的发祥地。《北半球第三冰原探索》是作者在对中国山地，特别是中国东部中低山地多年考察研究、取得大量调查和测试资料的基础上，对中国东部第四纪冰川与环境变化研究的探索。《北半球第三冰原探索》系统分析研究了第四纪冰期时期北半球*强的两大洋流系统—湾流和黑潮对北半球三大冰原形成与发育的影响，分析了冰期时期北冰洋冰盆的形成及其对周边环境的影响，讨论了冰期时期寒潮路径的变迁以及对不同海域和地域的影响。《北半球第三冰原探索》运用丰富的实地调查资料，证明了北半球第三冰原的存在。《北半球第三冰原探索》基于寒潮与黑潮的相互影响，对中国东部第四纪冰川遗迹进行了探索，促进和发展了中国东部中低山地形成冰原的理论，并提出了冰期、间冰期寒潮源地的相互转换有利于我国东部气温的大幅度降低，可导致低海拔型冰川的形成。

冰期时期的洋流活动、寒潮活动作为同一整体来研究，阐明了"一湾一路"的变动是影响中国环境变化的主导因素。

第一章 洋流与冰川
　　第一节 洋流
　　第二节 北冰洋周边两大冰原的形成
　　第三节 北冰洋冰盆的形成
　　第四节 冰期/间冰期寒潮路径的转换
　　第五节 雪线的变动
　　第六节 “一湾一路”的变动是低海拔型冰川形成的直接原因
　　第七节 北半球第三冰原的研究过程
　　第八节 北半球第三冰原的形成
　　第九节 北半球三大冰原的对比
　　第十节 劳伦泰德冰盖边缘和中国崂山东侧冰碛海岸对比
　　世界上的两大洋流系统—湾流与黑潮在更新世冰期期间的活动，对北半球三大冰川系统的形成与消亡产生了重要的影响，它们的盛衰变化，既决定了全球性冰川分布的范围，又控制了全球性的洋面变动幅度。值得注意的是，湾流带来的部分水汽，除了形成劳伦泰德冰原，还在西风带的影响下，导致欧洲和亚洲共有的斯堪的纳维亚冰原的形成。更新世期间，由印度洋暖流带来的水汽与由亚洲北部、北冰洋冰盆区向低纬度扩散的寒潮带来的低温气流相结合，形成了广为分布的固态降雪，经过数万年的积累，导致中国东部大面积低海拔型冰川的形成。从全球范围来看，冰期时期来自北冰洋冰盆的寒冷气流，只有两条路径南下，其一从劳伦泰德东部边缘南下，*终进入北大西洋北部，使那里的水温不断降低；其二从贝加尔湖以北的勒拿河谷地一带南下，进入亚洲东部，特别是中国东部低山丘陵区，使那里成为全球同纬度*寒冷的地区，导致低海拔型冰川群的出现，也就是北半球第三冰原的形成。
　　冰期时期的北美洲，由于劳伦泰德冰盖、格陵兰冰盖和冰岛冰盖连成一片，来自北冰洋的寒冷气流只能从上述冰川群的东部边缘南下，进入北大西洋，不断地改变当地海洋的温度，而对劳伦泰德冰盖南部地区的影响甚微。这是北美大陆和亚洲大陆不同的地方，也是不能把北美大陆无大规模低海拔山地冰川的观点套到中国的原因。需要特别提出的是，在欧亚大陆，从北冰洋南下的低温气流不受青藏高原的影响，即可到达南海北部。
　　本书认为全球冰川分为两大类：一类为“常态类”冰川（也可称为比较稳定性冰川），这类冰川无论是冰期还是间冰期都存在，如南极、格陵兰岛、阿尔卑斯山、青藏高原及其他高海拔山区等，其规模可作轻微调整，也可随气候的变动而不断增厚或者变薄，基本上不影响大幅度的海面变动，当地雪线可在垂直方向上稍微调整变动；另一类为“动态类”冰川（也可称为不稳定性冰川），这类冰川只形成于冰期，间冰期来临时它们就快速消失，其规模巨大，都是低海拔型冰原，它们参与全球性大幅度海面变化，都有明显的贡献量。它们的形成与洋流和寒潮活动关系密切，与海拔关系不明显。
　　冰期时期北半球有三大低海拔冰原：①劳伦泰德冰原，受美洲地形控制，由墨西哥湾的水汽和东太平洋的水汽北上，与北方冷气流相遇而快速形成，可称为北半球第一冰原；②斯堪的纳维亚冰原，由墨西哥湾湾流北上，到欧洲北部转变为北大西洋暖流，再与极地冷气流相汇而形成，可称为北半球第二冰原；③中国东部低海拔冰原，由北冰洋冰盆内极度干冷气流扩散到中国东部低海拔地区，并与黑潮和南海暖流带来的水汽相汇而形成，可称为北半球第三冰原。
　　由此可见，三大冰原的盛衰变化是控制全球海面变化的主导因素。在中国境内，高海拔地区的冰川属于自然梯度型冰川，低海拔地区的冰川属于北冰洋气候扩散区形成的冰川，这两类冰川的成因不同，不能简单地用高海拔地区的雪线来否定低海拔区古冰川活动的存在。
　　更新世期间发生过多次冰期、间冰期气候的交替出现，目前正处在间冰期的前半段，后半段将是气温持续增高、残存冰盖融化、海面升起、环境炎热，环境将不适宜人类生存。无论是否存在人类的干扰，我们居住的星球仍然按照固有的规律变化。为了了解我们居住环境的变化过程，特别是要正确知晓近 200万年的演变史，必须对古冰川活动史、洋流变动、人类居住地的迁徙过程做进一步探索。冰期时期北半球三大低海拔冰原分布见图1-1。
　　第一节 洋流
　　洋流又名“海流”，古称“洋”。汉字中的“洋”字从水、从羊，“水”指水流、水体，“羊”意为“驯顺”，“水”与“羊”联合起来表示“像羊群顺走般流淌的水”，特指大海中浩荡的海流，亘古以来从不逆反，像羊群一般驯顺，可供水手驾驭、利用。顾名思义，海流就是海洋中的河流。浩瀚的海洋除了有潮水的涨落和波浪的上下起伏，还有一部分海水经常是朝着一定方向流动的。它犹如人体中流动着的血液，又好比是陆地上奔腾着的大河小溪，在海洋中常年默默奔流着。海流和陆地上的河流一样，也有一定的长度、宽度、深度和流速。一般情况下，海流长达几千千米，比长江、黄河还要长；而其宽度却比一般河流要大得多，可以是长江宽度的几十倍甚至上百倍；海流的速度通常为 1～ 2n mile/h（1n mile ≈ 1.852km），有些可达到4～ 5n mile/h。海流的速度一般在海洋表面比较大，而随着深度的增加则很快减小。盛行风是洋流的主要动力，海洋里那些比较大的水流，多是由强劲而稳定的风吹起来的。这种由风直接产生的海流称为“风海流”，也有人称之为“漂流”。由于海水运动中黏滞性对动量的消耗，这种流动随深度的增大而减弱，直至小到可以忽略，其所涉及的深度通常只有几百米，相对于几千米深的大洋而言，仅为一薄层。海流形成之后，由于海水的连续性，在海水产生辐散或辐聚的地方，会形成升、降流。在不同海域的海流由于海水温度和盐度的不同会产生密度差异，从而引起海水水位的差异，在海水密度不同的两个海域之间便产生了海面的倾斜，造成海水的流动，这样形成的海流称为“密度流”，又称“梯度流”或“地转流”。在北半球海洋中*著名的海流是湾流和黑潮。
　　图1-1 冰期时期北半球三大低海拔冰原分布示意图
　　海流按其水温低于或高于所流经海域的水温，可分为寒流和暖流两种，寒流来自水温低处，暖流来自水温高处，也就是说，从低纬度流向高纬度的海流为暖流，从高纬度流向低纬度的海流为寒流。世界上海流的分布见图1-2。北半球存在两条巨大的流系，它们对更新世期间北半球三大冰原的形成有重要的影响。
　　图1-2 世界海流分布图
　　一、墨西哥湾暖流
　　墨西哥湾暖流，又称“湾流”，是世界上*强大、影响*深远的一支暖流。北赤道暖流及圭亚那暖流汇聚于加勒比海和墨西哥湾后，经佛罗里达海峡流出，称佛罗里达暖流。它与东南来的安的列斯暖流汇合后，称墨西哥湾暖流，该暖流沿北美大陆架北上，在美国东海岸的哈特勒斯角附近偏向东北方向流动，在 45°N的纽芬兰浅滩外缘，因受盛行西风影响而折向东流，并在 40°W附近改称北大西洋暖流。虽然墨西哥湾暖流有一部分来自墨西哥湾，但它的绝大部分来自加勒比海。南赤道流、北赤道流在大西洋西部汇合之后，便进入加勒比海，通过尤卡坦海峡，其中的一小部分进入墨西哥湾，再沿墨西哥湾海岸流动，海流的绝大部分急转向东流去，从佛罗里达海峡进入大西洋。这支进入大西洋的湾流起先向北，然后很快向东北方向流去，横跨大西洋，流向西北欧的外海，一直流进寒冷的北冰洋水域，它的厚度为 200～ 500m，流速为 2.05m/s。湾流是由大西洋中的北赤道流和南赤道流中越过赤道的北分支汇合而成的。墨西哥湾是个巨大的温热“蓄水库”，它汇聚了南赤道流、北赤道流，还接纳了由信风不断驱入的大西洋表层暖水，因而墨西哥湾比附近大西洋水位高，湾内的海水从佛罗里达海峡流出，沿着北美大陆边缘向高纬度地区流动；与此同时，由于地转偏向力及其随纬度变化效应的共同作用，这部分越过赤道向北运动的暖水，便显著集中在大洋西部大陆边缘的一个狭带内，自西南向东北运行，成为分隔大洋西部近岸水系和大洋水系的一支强大暖流。湾流的规模非常宏大，它宽 60～ 80km，厚 700m，总流量达到 7400×104～ 9300×104m3/s，比陆地上所有河流的总流量还要高 80倍。若与我国的河流相比，它大约相当于长江流量的 2600倍，或黄河的 57 000倍。墨西哥湾暖流与北大西洋暖流和加那利寒流共同作用，调节西欧与北欧的气候，见图1-3和图1-4。
　　图1-3 北大西洋暖流示意图
　　图1-4 北大西洋流系示意图
　　湾流的流速相当大，在两侧往往有较弱的反向逆流。湾流的强流通常仅限于 75km宽的一个窄带内，表层*大流速可达 250cm/s，偏于流轴左侧，且有较明显的季节变化。湾流的厚度一般为 700～ 800m，但当湾流离开哈特勒斯角之后，在水深超过 4000m的深层大洋中也发现了湾流的踪迹。此外，在湾流之下的大陆斜坡上，还观测到一支流向与表层海流相反，且大致沿着 1000～ 3000m等深线流动的深层“逆湾流”。
　　湾流蕴含着巨大的热量，它所散发的热量恐怕比全世界一年所用燃煤产生的热量还要多。由于它的到来，英吉利海峡两岸的土地每年享受着湾流带来的巨大热能。如果拿同纬度的加拿大东岸加以对照，差别更为明显：大西洋彼岸的加拿大东部地区，年平均气温可低到 –10℃，而同纬度的西北欧地区可高到 10℃。
　　湾流带来的暖湿空气在强劲的西风吹送下，可以到达西北欧大陆内部，这对形成西北欧暖湿的海洋性气候有重要的作用。因此，西北欧大陆上生长着苍翠的混交林和针叶林，而在同纬度的格陵兰岛上则绝大部分是终年严寒并为巨厚冰层覆盖的冰原区。
　　二、黑潮
　　黑潮，又称“日本暖流”，是北太平洋西部流势*强的暖流，由北赤道暖流在菲律宾群岛东岸向北转向形成。主流沿台湾岛东岸、琉球群岛西侧向北流，直达日本群岛东南岸，在台湾岛东面外海宽 100～ 200km，深 400m，流速*大时每昼夜 60～ 90km，水面温度夏季达 29℃，冬季为 20℃，均向北递减。至 40°N附近黑潮与千岛寒流相遇，在盛行西风吹送下，再折向东成为北太平洋暖流。
　　从宏观来看，黑潮起源于北赤道暖流，止于黑潮 -亲潮扩展区。黑潮起源于开阔大洋，海水高温高盐、低营养盐、少悬浮颗粒、少微生物，相较邻近的同纬度边缘海海水，阳光透射水深更大，经散射和折射损失的比例更大，反射光更少而水色偏暗，因而得名“黑潮”。长期以来，我国对黑潮开展了大量的调查和研究，尤其是 20世纪 80年代以来，对黑潮实施了大规模的专题调查研究。众所周知，如果没有黑潮，中国海的环流体系将完全改变，中国海的海洋环境，如中国海的温度、盐度、密度分布与结构，以及水团配置、海洋生物资源及海底沉积物分布，都会是另一种面貌。在过去的冰期时期，黑潮是中国东部低山丘陵区古冰川形成的重要条件，黑潮及其变异不仅控制了几乎整个东海和邻近海域的水文分布与变化，还对中国东南沿海地区的气候变迁、古冰川的进退、降雨量多寡、降雪量的变动、渔业资源和航运具有巨大影响。黑潮流路见图1-5和图1-6。
　　图1-5 黑潮流路示意图（1）

目录
第一章 洋流与冰川 1
第一节 洋流 3
第二节 北冰洋周边两大冰原的形成 9
第三节 北冰洋冰盆的形成 10
第四节 冰期/间冰期寒潮路径的转换 12
第五节 雪线的变动 16
第六节 “一湾一路”的变动是低海拔型冰川形成的直接原因 18
第七节 北半球第三冰原的研究过程 18
第八节 北半球第三冰原的形成 21
第九节 北半球三大冰原的对比 22
第十节 劳伦泰德冰盖边缘和中国崂山东侧冰碛海岸对比 22
第二章 北半球第三冰原的主要冰川类型 27
第一节 冰川的形成、冰川运动和冰下喀斯特地貌 29
第二节 北半球三大冰原下的喀斯特地貌 32
第三节 小冰原冰川遗迹 34
第四节 山麓冰川遗迹 43
第五节 复合冰川遗迹 46
第六节 山谷冰川遗迹 47
第七节 冰斗冰川遗迹 50
第八节 悬冰川遗迹 51
第三章 北半球第三冰原侵蚀地貌遗迹 53
第一节 第三冰原保存的冰川“U”型谷与冰川“U”型石 55
第二节 粒雪盆 61
第三节 刃脊与角峰 62
第四节 擦痕、颤痕与刻槽 63
第五节 古冰川拖动、推动和刨蚀地貌 65
第六节 磨蚀地貌 66
第七节 羊背石 70
第八节 鼓丘 71
第九节 冰坎和悬谷 72
第十节 石林与石柱 73
第十一节 冰期时期的河流 76
第十二节 冰下溶蚀作用 78
第四章 第三冰原堆积地貌 81
第一节 终碛 83
第二节 侧碛 86
第三节 古冰川舌堆积 91
第四节 冰碛丘陵及其剖面 93
第五节 冰碛石河 99
第六节 冰川纹泥 102
第七节 石灰岩山区的花岗岩堆积 103
第五章 第三冰原的漂砾 105
第一节 堆放型漂砾 107
第二节 飞来石型漂砾 111
第三节 夹石型漂砾 116
第四节 石摞石型堆积 118
第五节 中国东部其他山地的漂砾 120
第六章 北半球第三冰原活动期的长江—长条形冰湖 133
第一节 长江概况 135
第二节 江西湖口、彭泽一带的砂山 137
第三节 彭泽砂山的沉积结构 139
第四节 石钟山 142
第五节 鄱阳湖 144
第六节 洞庭湖 146
第七节 江汉平原 147
第七章 北半球第三冰原活动期的冰缘环境 149
第一节 国内外关于冰缘环境的研究 151
第二节 冰期时期陆架环境研究 152
第三节 下蜀黄土 159
第四节 北半球第三冰原活动期的劈石 166
第五节 冰缘环境中的喜冷动物群 169
第六节 冰缘环境中人类文明的变动 172
第八章 北半球第三冰原的冰臼 175
第一节 全球气候持续变暖 177
第二节 天山冰川正在萎缩 179
第三节 冰臼研究史 180
第四节 冰川与冰臼的关系 184
第五节 北半球三大冰原地区旋转流形成的冰臼 188
第六节 第三冰原冰臼群的分布 202
第七节 旋转流形成的半冰臼群 219
第八节 冰川再次移动地区的冰臼 223
第九节 波状起伏的半冰川“U”型石（冰椅石） 224
第十节 南方冰臼群 225
第十一节 现代冰川表面上的旋转球 227
第九章 北半球第三冰原冰消期地貌遗迹 229
第一节 非旋转流形成的半冰川“U”型石（冰椅石） 231
第二节 冰川融水侵蚀槽 237
第三节 多条平行分布的冰川融水侵蚀槽 240
第四节 深度发育的冰川融水侵蚀槽 241
第五节 冰下河床型冰川融水侵蚀槽 242
第六节 象形石 243
第十章 纪念李四光 245
第一节 李四光生平 247
第二节 李四光对古冰川遗迹研究的贡献 248
第三节 如何分析国外批评者的意见 249
第四节 第四纪冰碛地层划分与古冰川遗迹研究的新曙光 250
第五节 第三冰原形成与消亡带来的资源 252
第六节 尾声 257
参考文献 259