2023-08-09 13:38

“沙丘的诞生和成长的舞台已经搭建好了”:撒哈拉沙漠是如何从一片广阔的森林变成我们今天看到的干旱景观的

数百万年前,撒哈拉沙漠是一片覆盖着树木和草原的绿洲。那么,它是如何成为世界上最大的炎热沙漠的呢?

在他的书《当撒哈拉是绿色的》(普林斯顿大学出版社,2021年)中,马丁·威廉姆斯探索了这一标志性景观鲜为人知的历史。在下面的书节选中,作者着眼于海洋的消失和全球变冷是如何为撒哈拉沙漠的诞生奠定基础的。


在大约6600万到3400万年前的古新世和始新世的大部分时期(但不是全部),现在撒哈拉南部和中部的大部分地区气候炎热潮湿,被赤道雨林覆盖。在高度有机和植被密集的土壤表面下,化学风化作用非常强烈,暴露在地表附近的岩石被风化的深度可达50米,这一过程被称为深度风化。

在随后的中新世(2300万至530万年前),该地区经历了隆起和气候干燥。两个独立的因素加剧了已经发生的气候干燥。

一个是中新世晚期,随着非洲向北向欧亚大陆移动,广阔的特提斯海萎缩。地中海是这片曾经广阔的海洋缩小后的遗迹。因此,北非被剥夺了从特提斯海吹来的充足潮湿空气供应。第二个关键因素是大约800万到600万年前中新世晚期全球变冷,这是我们今天非常熟悉的现代陆生动植物生态系统传播的时期。

横跨撒哈拉的中新世差异隆起,加上气候干燥和保护性植物覆盖的减少,迎来了一个对深层风化地幔的强烈侵蚀和不规则风化锋暴露的时期。在今天的撒哈拉沙漠的许多地方,这一过程留下的地貌遗产包括一些巨石,它们有些不稳定地矗立在下面的岩石上。撒哈拉高地的隆起引起了一波河流侵蚀。在撒哈拉沙漠广泛河流侵蚀的最后阶段,从高地流出的河流沉积了砾石、沙子和粘土。

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撒哈拉沙漠的起源大概就起源于这个时期。然而,在中新世时期,撒哈拉并不像今天这样普遍干旱。有相当长的湿润气候间隔,在此期间,地中海植物缓慢地向南迁移到撒哈拉中部和南部,而潮湿热带地区的植物缓慢地向北迁移。

今天,这些大迁徙的唯一证据是地中海和热带植物的一些稀疏的遗存种群,它们现在占据了霍格尔、蒂贝斯特、Aïr和杰贝勒马拉的山区避难所。在这个时期,植物的迁移由于以前水道的存在而变得更加便利,并且很可能沿着它们的山谷进行。一些大河从现在的乍得盆地向北流过撒哈拉,最后流入地中海。

这些河流雕刻出非常宽阔的山谷,其中一些山谷今天在利比亚南部沙漠的地面上清晰可见,这些山谷位于蒂贝斯提火山和位于蒂贝斯提北端以东的三个大型砂岩高原之间。从太空看,它们更加壮观。来自动植物化石和沉积物地球化学的综合证据也证实,这些中新世河流源头的气候相对湿润,乍得盆地中新世晚期的植被由湿地、稀树草原和林地组成。

但北非地中海沿岸地区却有一个非常奇怪的惊喜。

在596万到533万年前的中新世晚期,发生了一系列非常引人注目的事件。在那段时间里,地中海与大西洋的联系偶尔会被切断,每次都在几个世纪内干涸,变成一片盐漠。一些地质学家认为地中海的反复干涸是由地球运动引起的。我觉得这个建议没有说服力。我认为,更有可能的是,我们正在应对与南极洲西部冰盖的增长和衰退有关的全球海平面波动。

沙丘和巨大的沙海的诞生和成长的舞台现在覆盖了撒哈拉沙漠的五分之一。

在冰期期间,随着冰盖的增长,全球海平面下降,直到位于现在直布罗陀海峡下面的地中海西端的浅岩露出海平面,并作为一个非常有效的水坝,阻止大西洋地表水自由流入地中海盆地,并从地中海深处流出。现在,大西洋的平均深度约为1200英尺(365米),在非洲最接近欧洲的地方,它的深度约为656英尺(300米)。在中新世晚期,它一定很浅,从那时起,由于海洋侵蚀,它会变得更深。

在冰量低、海平面高的入流阶段,与干旱期相交替,与冰期相一致。最终的结果是在地中海海底堆积了一层厚达0.6英里(1公里)的盐和其他蒸发物。

不管是什么原因,地中海的干燥使北非失去了一个主要的湿气来源。这些盐沉积物现在被埋在海洋上新世沉积物的保护层之下。此时,在红海的海底形成了一个类似的盐沙漠,因此非洲很可能在基因上与欧亚大陆隔离了很长时间,这可能促进了我们的人类祖先在非洲而不是在其他地方的出现。

地中海不断干涸的另一个后果是所有流入地中海的河流的出水口不断降低,导致一些非常深的河谷的形成。例如,尼罗河在开罗以北1.5英里(2.5公里)处蜿蜒而下,在阿斯旺以低于现在海平面557英尺(170米)的水流,阿斯旺位于现在尼罗河三角洲上游745英里(1200公里)处。在那段时间里,尼罗河从峡谷中侵蚀了大约19200立方英里(80000立方公里)的岩石,并将其沉积在地中海东部的海底。

最终的结果是逐渐出现了我们今天称之为撒哈拉沙漠的广阔而干旱的土地。沙丘和巨大的沙海的诞生和成长的舞台现在覆盖了撒哈拉沙漠的五分之一。


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