三江平原生态地质环境系统构成特点与形成演化

一、三江平原生态地质环境系统的构成特点

生态环境是指人类的生物圈环境，即影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体。生态地质环境是从生态学角度出发，以人类所处的地质环境为核心，来研究人类生命环境与自然生态环境及其社会生态环境之间的相互关系，统称为生态地质环境。

（一）地质环境系统

地质环境系统是同人类活动密切相关的，同时，又与其他自然环境系统有紧密联系的地质空间，是人类生活和生产活动的最主要场所。地质环境系统是一个多成分系统，主要由地貌环境、岩石环境、土壤环境和水环境4个子系统组成。各个子系统之间，彼此相互联系、相互作用，进行着物质、能量的转换与传递。

地质环境作为一个特殊的地质空间，受到大气圈、水圈、生物圈和地球内部圈层等自然系统的作用和影响，也受到人类社会、经济系统的强大作用和影响。

三江平原是中生代和新生代以来形成的断陷盆地。古近-新近纪以来的新构造运动，大部地区以稳定下降为主，沉积的第四系河湖相松散堆积物厚达200～300m，岩性多为砂、砾石夹淤泥。地表土壤多为富有机质的泥炭土、沼泽土、黑土、草甸土、白浆土。在三级层状地形（台地、低平原、河谷平原）之下，埋藏了古近-新近系孔隙裂隙承压水和第四系厚度大而结构单一的砂砾石孔隙潜水。平原表面地势低平，坡度1/1 000～1/5 000，绝对高程34～100m。主要地貌有台地、Ⅰ、Ⅱ级阶地、高低漫滩等。微地貌复杂，碟形洼地、线形洼地、自然堤广布，古河道、河曲遍布。零星残丘残山兀立于平原中，基岩出露面积较少，但第四系基底均为基岩，从古元古界到新生代各类岩石均有，形成了地壳的地质环境。地表水系发育，河网密布，泡沼、牛轭湖星罗棋布，河道迂回游荡。

（二）生态系统

生态系统按形成条件，可将生态系统分为自然生态系统、人工生态系统和半自然生态系统。

1.自然生态系统

是未受或基本未受人类干扰或人工改造的、在一定空间和时间范围内依靠生物及其环境本身的自我调节来维持相对稳定的系统。按照栖息地或环境形态特征可将自然生态系统分为水生和陆地生态系统。湿地则是陆地和水体系统之间的过渡地带，那里水位线就在或接近地表，或者是由浅水覆盖的土地。而三江平原则以原生湿地生态系统占主导地位而闻名于世。

湿地一般有下述3种属性：即①在地下至少周期性地长出水生植物；②占优势的底质是未排出水的湿土壤；③如为非土壤底质，则每年的生长季节中的一段时间覆盖了浅层的水。

三江平原大规模开发前，由于气候湿润，水分充沛，平原区地表低洼，排水不畅，从而形成沼泽纵横交错的以自然生态系统为主的北国水乡的自然景观。以水为主的湿生环境，生长发育了茂密的喜湿植物群落和岛状森林，构成以湿地生态体系为主的自然生态体系。

2.半自然生态系统

农业生态系统是在自然生态系统基础上发展起来的一种生态系统，属于半自然生态系统。比如三江平原大面积水田属于季节性湿地生态系统；人类从事的林业、畜牧业和各种养殖业也属这类系统。

三江平原随着近50年来的大规模人工排水、开荒、烧荒、围垦沼泽草原，原始生态系统完全变了样，已由原来自然生态系统为主的环境转变为半自然生态系统为主的环境。

3.人工生态系统

人工生态体系主要体现在城市生态系统。本区较大的城市有：佳木斯、绥滨、富锦、桦川、宝清、抚远、同江、建三江、红兴隆等。

生态地质环境系统把人类作为一个生命系统，主要突出人在生态地质环境中的核心地位，人类活动是各种自然作用中最大的作用者，研究人类在自然界或社会经济领域中的生存环境与地质环境之间的关系。

鉴于此，结合三江平原，我们从与生态地质环境有关的因子：水、气候、植被、地貌、土壤、第四系松散堆积物、岩石来加以阐述。特别是三江平原经近50年开发以来，其由自然生态体系转变为半自然生态体系与人工生态体系所发生的各因子的变化来进行研究。

二、三江平原自然生态地质系统形成与演化

现代的水系变迁、地形地貌、土壤植被等是岩石圈、生物圈、大气圈和水圈长期相互作用的结果。而地壳运动与古气候的冷暖交替是控制地质形态时空规律及其古环境演变的主导因素。

（一）构造变迁与水系系统的形成与演化

本区地质环境的基本格架大约在8 000×10⁴a前就已形成雏形。中生代末期和新生代初期以来，由于太平洋板块库拉脊的强烈扩张，更加剧了断裂复活和裂谷生成。随着板块作用和弧后扩张的断续发展，使古老的佳木斯隆起带和那丹哈达岭优地槽褶皱带产生分异。三江地堑、小兴安岭、完达山等地块继续上升，乌苏里江和挠力河流域发生北东向断裂。山地遭受风化剥蚀，使上部背斜轴部夷平。而三江地堑大约在晚侏罗世末开始活动，逐渐沉陷，接受了近2 000～2 500m厚的侏罗-白垩系沉积。由于后期日本海的强烈扩张，裂谷发展受到限制，直至日本海盆开始收缩，三江地堑复活。

古近-新近纪，区内锡霍特深断裂带，挠力河断裂带和西部在白垩系形成的伊-依断裂带继续发育，使两侧盆地不断扩大和加深。在距今约1 000×10⁴a前的新近纪时，挠力河断裂和伊-依断裂再次活动，使其现在山前地带全部陷落归入三江平原。此同时，在局部地段，沿断裂带有火山活动，喷出玄武岩，形成玄武岩台地，台面微具起伏，而小兴安岭和完达山继续抬升，到现代已上升了400m。

大约在距今300×10⁴a前，即第四纪初期，松花江在测区内开始形成。在早更新世中晚期，黑龙江已形成，约在福兴一带入松花江再北汇，但河流能量较小，尚未切穿嘉荫河谷。梧桐河也已形成，流出山口后汇入松花江。在创业至友谊一带，发育一圆形大湖。松花江到桦川时分两支，主流继续北汇与黑龙江汇合；另一支流过花马泻入此湖。

进入中更新世时，由于三江平原整体稳定下沉，致使沉积范围极广，古气候再度恶化，山区形成冰川。古三江湖南迁至宝清一带。同时在集贤、汤原一带有一处湖泊。古挠力河已形成，连同松花江南部的分支流一起北入黑龙江，乌苏里江还是一条近东西向的小河。黑龙江在中更新世中晚期已切穿嘉荫峡谷，同时松花江切穿依兰峡谷。距今（80～60）×10⁴a时，山区仍继续上升。在中更新世晚期，古三江湖达到极盛时期，平原边缘的山麓地带被水淹没，普遍加积了厚度大、范围广的湖相粘土层。

晚更新世早期，又有一次强烈的地壳运动发生，山区继续隆升，并形成深切谷地，平原区整体稳定下沉，加积冲湖积层。小兴安岭东坡的各级河谷，从山区携带来的粗粒物质沉积在平原边缘，形成了冲洪积扇，晚更新世中期，三江平原河流量增大，经常淹没低洼地带，致使同江—集贤一线以东地区被水淹没，沉积了厚6～10m的砂质粘土。晚更新世末，平原区整体抬升，创业—友谊一带的大湖消失，平原的东部发育成挠力河、别拉洪河沼泽性河流。在距今（7～1）×10⁴a前，冰缘作用十分强烈，形成各类典型的冰缘地貌。在山区广泛发育冰缘宽谷或冰缘河谷，在较大河谷中均形成埋藏谷地，使晚更新世早期的堆积物被埋藏。

全新世时期，随着晚更新世最后一次冰期结束，全球性气候的普遍转暖，使测区进入近代和现代温暖湿润的气候环境，其自然地质环境开始了一个新的发展时期，区内的很多水系支流业已形成，河流下切，侵蚀作用加强，已形成的堆积平原部分遭受侵蚀切割，“三江”干流量增加，弯曲度加大，迂回摆动，心滩、边滩、岛屿及现代堆积物形成，黑龙江在绥萝地区留下6条古河道，最后回归到中俄边境上。这样，经过漫长的时间，内外地质作用，最终形成了目前的“两山”、“三江”、“一平原”的自然地质景观。

（二）植物与气候系统的形成与演化

三江平原，地势低平，沼泽广布，地表植被基本上以沼泽植物和草甸沼泽植物为主，高大的乔灌木只在低山丘陵处才有零星的分布。然而，在平原的形成过程中，却经历了与现代完全不同的几个植物群演替和多次气候变化过程。

新近纪孢粉组合特征的分析，证明古近纪末新近纪初罗汉松和铁杉在该区广泛生长，罗汉松和铁杉在我国目前只在南方的云、贵、川地区分布，落羽杉在新近纪开始之后，由于地形的变化，气候不如古近纪那样炎热、湿润，因此罗汉松和铁杉分布大大减少，只在低洼湖沼，小溪两旁有零星分布。云杉与罗汉松、铁杉花粉同时大量增多，说明这些高大乔木随着山体高度的变化，显示出明显的垂直分带特点。喜凉的松和云杉主要在山体最高处生长，罗汉松、铁杉则在低山、丘陵地区生长。中新世早期，总的气候属于暖温带向温带过渡的温暖、湿润气候方向发展，但是松和云杉大量出现，说明新近纪开始与古近纪气候相比有明显的温凉特征。植物群明显是以针叶树为主的针阔叶混交林。

中新世中晚期，气温又有回升。茅荑花序为主的孢粉组合代替了松、云杉、罗汉松、铁杉为主的孢粉组合。温带的茅荑花序植物大量出现，还有少量的亚热带落叶或常绿分子参加，如山毛榉、枫香、山核桃，这些常绿乔木出现，标志当时气候已经由中新世早期温凉气候又转为较温暖、湿热气候。当时植物群是以温带阔叶树为主的针阔叶混交林。

上新世开始，该区气候逐渐恶化，从孢粉组合中看出一些喜温的阔叶树，如鹅尔枥、枫杨、胡桃花粉大大减少，草本植物花粉逐渐增加，这些都说明森林面积与中新世时期相比大大减少。华北地区上新世与该区有相似之处，但是乔灌木树种，无论从数量和种类都不如华北地区丰富。由于气候逐渐向寒冷转干方向发展，因此大量的喜温的阔叶树逐渐向远东和小兴安岭山地迁移。

第四纪，全球性气温下降，植物群也随之发生与新近纪不同的变化。温带阔叶树种类和数量逐渐减少，反之，寒温带植物群成分逐渐增多。周围邻区山岳冰川的出现和消融，对该区气候是有直接影响的。因此，第四纪以来孢粉组合交替出现（植物群交替变化）与气候冷暖、干湿变化相适应。

早更新世与中更新世初期均出现松、桦为主的孢粉组合，耐寒的针叶树如松、云杉、冷杉随着温度降低，分布高度逐渐下降。丘陵岗地排水较好的沟谷布满桦树灌丛，广阔的平坦地带，草甸类型植物大量出现，构成以松为主的森林草原景观和桦为主的灌木丛林。具有大陆性寒冷偏干的气候。

早更新世与中更新世晚期孢粉组合是以松、桦、栎为主。组合中栎和胡桃花粉增加，标志着气候由初期寒冷、变干向较暖、较湿方向发展。随着气候转暖，栎树分布范围扩大。这种以松桦、栎为主的针阔叶林与现今小兴安岭和远东沿海山地植被有些相似。说明当时气温比现今要高。

晚更新世，三江平原是处于黑龙江、松花江、乌苏里江三大江汇流冲积作用时期，该区别拉洪河组下部构成松、云杉为主的孢粉组合。耐寒的针叶树在本区相继扩大分布，说明气候又进入寒冷时期。同时在组合中还出现了一定数量的卷原形和泥灰藓孢子，这又进一步说明当时气候不仅变冷，而且较潮湿，地面局部积水较多，沼泽开始发育。别拉洪河组下部浅黄色粉细砂之上普遍发育富含有机质淤泥层和泥炭层中，孢粉主要以松、榛为主，说明当时由于气候变冷，高大的乔木退居山区，广泛发育的是耐寒的灌木丛林及温草甸植物。猛犸象-披毛犀动物化石主要出露在别拉洪河组上部，这进一步说明晚更新世由于气候普遍转冷，大批猛犸象-披毛犀动物群由西伯利亚逐渐向我国东北三江平原、松辽平原以及华北平原迁移。因此，晚更新世时期通过孢粉和动物群分析，说明当时处于寒冷时期，植物群是以针叶林、灌木丛林、草甸为主。

全新世开始之后，世界性气候普遍转暖，三江平原晚更新世广泛分布在粘土层中冰冻裂隙和融冻泥流，随着全新世气候转暖，大规模融化，构成了该区沼泽发育的特殊地貌类型———碟形洼地，泥炭就是在碟形洼地基础上开始发育。

该区全新世泥炭层中孢粉组合划分出三带可与辽东半岛南部全新世泥炭层对比。桦属占优势带相当于普三兰店泥炭层，代表转暖变干的北方期气候。以栎为主的阔叶林带相当于大孤山泥炭层，代表温暖、湿润的大西洋期，这个时期是泥炭发育形成最适宜时期。松占优势相当于前洼地泥炭层，代表大西洋和北方期，反映较冷、较湿的气候。

（三）史期地质环境的变化

根据考古资料，在距今45 000～22 000a间，为末次冰期的一个间冰期，本区气候相对变暖。这时源于华北的新人（相当于山顶洞人）分数支迁徙东北，其中有几支到达本区。当时的气候与现在大体相当，温暖而湿润，山上生长松桦、云杉、榛、蕨、栎、桤等植物，三江平原生长着草原植落和发育着众多的湖泊。在草原和森林中，栖息着大量的猛犸象、披毛犀、野马、野牛、虎熊、鬣狗等；水中生活着各种鱼类和水生动物。广大地区一片鸿蒙初开、混混洪荒、榛莽济济、繁茂昌盛气象。这时的人们已学会了钻燧取火，集体居住山洞、土洞或用木石搭架的屋里，过着狩猎、捕鱼、放牧、采集的生活。

晚更新世末，由于全球的冰川分布，迫使猛犸象离开了原来的生活环境而迁移，这对本区猛犸象分布带来一定影响，同时人类的狩猎活动也对猛犸象的迁移起了一个加速的作用。在境内许多地方，发现了人类食用猛犸象的“庖厨垃圾”，在饶河县小南山，找到4～5个猛犸象个体的牙齿，并伴有旧石器。因此猛犸象在境内曾作为古人类的狩猎对象。大约在距今15 000a前，全球气候恶化，盛冰期来临。猛犸象为了生存，被迫沿着西伯利亚通过白令海峡的冰桥一带迁移北美。而残留本区的猛犸象由于环境的变化和人类的捕杀，使它们逐渐灭绝了。

在6 000a前，人类进入新石器时代，三江平原出现了新开流文化，其文化遗存产于各级河谷的高河漫滩。古人类居住地域，主要沿乌苏里江、黑龙江、松花江及挠力河流域一带，多依山傍水，毗邻森林以居。从抚远、饶河等地已经发掘出的历史文物看，有新石器时期人类制造的石斧、石刀、骨器、玉器、陶罐等。在2 200～3 000多a前的周秦时期，我们的满族祖先———肃慎人开始进入了氏族社会。他们利用这里的大好自然资源，制造梏矢、砮石和网罟等工具，狩猎捕鱼，耕种原始农业，繁衍生息，创造了灿烂的文化，从而开创了人类对自然地质环境的征服活动历史，托出了一个丰富多彩的地质环境和人类主要发祥地之一的风貌。这也说明肃慎等民族的人们在极其艰苦的地质环境里顽强地生存繁衍，劳动于这块神奇的土地上，并不断地改造地质环境、建设居住条件，开拓新的领地。不过大面积的原始森林和沼泽区仍处于尚未受到人为干扰的自然生态系统和自我调解之中。

在最近1 500a以来的历史时期，当时本地主要为土著人，汉晋时为扶余和挹娄人，南北朝时为勿吉人，隋唐时为靺鞨人，辽金时为女真人，清朝时为满洲人，再加上赫哲人、鄂伦春人。他们生活在“土地多山险”、“土气极寒”的环境里，“食五谷”、“入山行猎”、“衣麻布”。居住在夏季支木坡草为舍、冬则掘地穴以为屋，过着半定居或不定居的生活。由于这一带山多林密，川原丰饶，江河纵横，山禽、野兽、渔产等资源极盛的优越自然地理、地质环境，所以适宜人类的生产和生活及繁衍。随着人口的增加和阶级社会的出现，本地区古代村落得到发展。据考古发现了唐辽时代的古城堡，金、北宋时代渔猎部落的墓群，元明时代的古驿站废墟等。这些村落的兴起和存在，为人们在这一寒冷地区的生存和征服自然起到了积极作用。但是，由于生产力水平有限，人们往往不能同大自然抗衡而是敬畏大自然。还有人们的存在仅以猎取食物为主，渔猎、采集、耕种范围的局限性、边缘性和需求食物量的有限性，还尚未形成对自然生态地质环境的冲击和压力。加之清朝开国初视东北为其祖先发祥圣地，防止满人汉化，曾采取“四禁”政策，这在客观上对保护地质环境生态系统平衡起到了一定的积极作用。这期间这里的气候经历了几次冷暖波动，直到近代逐步形成了一个稳定的寒温带大陆性湿润气候，旱、涝及正常年份各占1/3，一个新构造运动较缓、地震活动较弱的较稳定的适于人类生存的地质环境。

1880年清廷全面解除对东北的禁令，采取“屯垦实边，警防俄患”的对策，颁饬“放荒、免税、补助”三事，奖励向东北地区屯垦守疆。从此大量荒民如潮水般涌进来，“土地开发之后，不断斩木为屋，辟地成田”；放火烧荒，听其自便，淘金伐林，碍难禁止，揭开了本地区的开发历史。加之清末外强入侵，日、俄两国对本区森林和砂金资源进行掠夺，原始森林环境和矿产资源受到冲击。1925年区内建成了铁路，开发了鹤岗、双鸭山的煤田，这对以后的区域经济布局产生了决定性的影响，逐渐改变了原始景观，并对地质环境造成了一定的危害，形成一系列地质灾害。

20世纪30年代，日本帝国主义侵占东北，修建了中东、绥佳等铁路线，掠夺式开发这里的煤炭资源和森林资源。为了围剿和封锁抗日联军，采取放火烧山的政策，有时大火绵延数十里。他们以“拔大毛”等方式大肆对森林乱砍滥伐，使山中林木遭到严重破坏，部分地区变成了荒山秃岭，森林生态系统原生环境发生了改变，掠走煤炭亿吨以上。其后果导致地表坡面侵蚀加剧，水土流失严重，生态失去平衡，自然地质环境遭到破坏。

新中国成立后的大规模开发始于20世纪50年代，先有青年志愿垦荒队，后有王震将军率领10万转业官兵来到“北大荒”屯垦戍边。60年代，又有40万知识青年上山下乡开发北大荒。80～90年代，又对三江平原进行三次大规模的“立体式”开发，原始沼泽草原开垦殆尽。在三江平原地区开垦出200×10⁴hm²的黑土地，造就了36个农场和数不清的连队村庄，将苍莽荒芜的原野改造成富饶美丽而生机勃勃的良田，使之成为我国重要的商品粮基地之一，使这片荒原沼泽变得无比壮美与辉煌。但是在开发商品粮食基地的同时，也破坏了三江平原的原生环境，如不及时进行规划治理，必然使三江平原的生态地质环境向恶劣化方向发展。

由此可见，东北在新中国成立初期直到20世纪50年代中期，随着国民经济恢复时期的建设，三江平原属于低水平温饱式开发时期。1953年至20世纪60年代，是“专一开荒务农”的时代，沼泽草原受到破坏，但是自然生态地质环境系统还有巨大的自控调节作用，一时生态破坏危害程度没有被人们所察觉。60～70年代末，三江平原在生态环境建设上实行重开发、轻建设、求产出、少投入，只顾眼前利益、不顾长远利益，只顾自己着想、不为子孙后代考虑等掠夺经营方式，使生态地质环境遭到极大的破坏，这时生态破坏和遭到大自然的报复与惩罚已明显表现出来。80年代初到1996年，三江平原采取立体开发，共开荒20×10⁴hm²，旱田改水田30×10⁴hm²，打机井3万眼左右，兴修水利动用土石方5×10⁸ m³，改造中低产田150×10⁴hm²。这样就造成沼泽急剧减少，生态系统恶化严重，特别是气候干旱和局部地段地下水大幅度下降，生态地质环境所受到的压力越来越大。1997年至今，以三江平原资源综合开发与环境整治规划开始实施，三江平原的湿地全部停止开垦，这一时期的生态地质环境保护与建设已进入规划和决策时期，使生态地质环境得到一定的恢复。

城市环境演变过程是从矿区建设、农场建设、商业区建设、交通枢纽规模不断扩大开始，发展成工农相对结合的乡镇人口集中区，进而发展成大中城市。由于城市人口增多，密度增大，一系列环境问题发生了，结果是封闭式的自然生态系统→小型的城市、矿区、乡镇生态系统→大型的城市、矿区、农场生态系统→开放式城乡结合生态系统。

从以上分析可以看出，对生态地质环境系统产生压力、使环境恶化变迁的原因，主要作用是人类经济活动的范围与规模，其中尤以当代农业、林业、采矿、工业活动影响最大，特别是人口的大量增加。在短时间内改变地球原始风貌，使地质环境急剧恶化，使人类面临“人口、资源”问题的严重挑战。可见，三江平原的人口增长和人类的经济活动与地质环境的变化有密切的内在关系。

（四）未来生态地质环境系统的演化

生态地质环境系统是在时间中不断形成、发展、变化的，而不是一成不变的。

由于人类活动的加剧，未来本区气候可能转暖，本区气候可能与现今的辽宁省相当。日照充足，干旱时间延长，春季风力加大，冻结时间短，岛状多年冻土将完全消失。由于冻害造成的一些工程地质问题和对农业生产造成的影响有可能得到解决。

三江平原的开发与湿地破坏，引起了黑龙江省和国家的重视。黑龙江省已作出要建立生态省的目标，已将三江平原的生态建设纳入规划之中。国家也已出台了一些法规政策。退耕还林、退耕还湿，保护生态环境已在三江平原展开。因此，三江平原的生态地质环境系统将有所好转。人工林地将增加，森林覆盖率将提高，湿地保护面积将继续扩大，矿山生态破坏恢复治理将提高，生态农业的规模将扩大，个别生态环境方面的恶化趋势将减慢，水土流失面积将逐年缩小，地表水的污染程度将减轻，生物种类减少的数量将下降，洪涝将减少。同时也应看到富锦引水灌区、绥滨“引黑”灌区及一些自然保护区的建立将改善三江平原东部水分补给，生态退化将明显遏制。而且对调节水均衡、防风压沙、增湿调温、改善气候等有显著效果。

总之，三江平原未来生态地质环境系统正面临着一场严峻的考验。我们应该清醒认识到，一旦生态地质环境发生破坏，要想恢复也是十分困难的，需要几十年乃至上百年的治理与恢复。尤其人是最主要因素，如果人们继续破坏环境，那么生态地质环境系统可能恶化更严重。如果人们下决心保护与治理生态环境地质系统，那么恶化的生态地质环境系统会明显得到改善。所以对未来生态地质环境系统演化的预测是应用科学观点、超前意识、动态变化，并具有一定警告性。