第四纪科学与环境考古学

由于第四纪包含了人类生活与生产的全部历史，第四纪研究成为环境考古研究的主要内容。第四纪科学作为环境考古的一种研究手段，对于考古学家而言，其目的是获取更多的考古资料和更多的考古学信息，对解释人类社会发展的一般法则提供更多的帮助；对于第四纪科学家而言，古人地关系的研究只能通过环境考古学来实现。在环境考古研究中，第四纪科学主要承担3个方面的研究内容：①重建古人类活动区域自然环境演变的历史；②探索遗址形成和废弃的自然原因；③包括农业考古、人类起源与现代人起源等的专题研究。在研究方法上，可基于不同空间尺度进行，不同尺度有不同的研究方法。对于小尺度环境考古，采用主题研究；中尺度、大尺度和超大尺度研究，采用对比研究。所有的高级尺度研究一定是建立在低级尺度研究基础之上，就像一座金字塔。低级尺度研究是基础，是高级尺度研究资料和证据的积累；同时不同研究尺度可大可小，它的界定根据研究主题而决定。第四纪科学在环境考古发展中具有广阔的前景，但环境考古学的进一步发展还需要考古学家与地学家的精诚合作，需要双方多进行学科之间的交流。我国环境考古学的发展还处在资料积累阶段，应该循序渐进发展环境考古学。     

MIS 5以来长江三角洲地区沉积环境演变的光释光年代证据

长江三角洲是我国东部陆架-海岸沉积体系的重要组成部分, 是研究三角洲环境演化和人类活动的理想区域之一。前期大量的研究成果主要聚焦于冰后期和全新世长江三角洲响应海面上升的演进过程, 而冰期-间冰期尺度的长江三角洲地区沉积环境变化的研究因年代学工作薄弱而进展缓慢。本文在近年来对长江三角洲地区晚第四纪沉积物开展一系列石英OSL和钾长石(混合矿物)红外释光(pIRIR)测年研究, 且已取得一定的释光测年数据的基础上, 简要地梳理和总结长江三角洲末次间冰期以来区域沉积环境演化的研究进展, 着重分析晚更新世以来长江三角洲南北两翼沉积地层的年代框架异同、释光年代约束下末次冰期长江古下切河谷的演化历史及成因。释光测年及区域地层对比研究结果表明: 1)氧同位素(MIS)5e阶段(130~120ka)和全新世, 长江三角洲地区沉积环境受海洋作用影响比较明显。2)MIS 3阶段是否存在海侵环境, 不同测年技术得出了不同的年代学结论。且认为¹⁴C和常规的石英OSL测年得到的末次冰期早期地层(MIS 3~4)的年龄很可能都存在低估, 而钾长石或混合矿物红外释光测年可以发挥一定的测年优势。这也需要后期继续强化区域地层的年代学测试和对比研究。3)在MIS 4/2阶段, 长江三角洲南北两侧及主体平原均以陆相沉积环境为主。本研究结果可为全球或区域性大河三角洲及海岸系统响应末次间冰期以来海面变化的沉积历史对比研究提供参考。

     

沼泽沉积与环境演变研究进展

沼泽是水陆相互作用形成具有半水半陆过渡性质的自然生态系统。我国沼泽研究起步于20 世纪60 年代,期间有关沼泽沉积与环境的研究相对薄弱,90 年代以来虽已在泥炭沼泽孢粉解译全新世环境变化与泥炭沉积动力学方面有初步积累,但对潜育沼泽缺乏系统研究,尤其缺乏近代短时间尺度高分辨率环境变化历史记录研究,这方面与湖泊沉积及其环境演变研究相比已形成一定的差距。主要从学术文献、权威机关与科研机构两个方面对相关的国内外研究现状和进展进行总结,针对国内外研究现状和存在的问题提出了今后研究的重点：建立不同成因的沼泽沉积环境模式,从沉积学角度对沼泽定义及分类提供支撑;注重理论提升与定量化,使沼泽形成过程分析从定性描述走向定量化;注重现代化采样系统的应用与标准沉积剖面的建立;加强内陆潜育沼泽研究,注重现代过程与沉积剖面证据;扩大地理覆盖面,加强时空对比,加强沼泽区域性短尺度、高分辨率环境演化研究;深化沼泽沉积信息与流域环境变迁耦合机制研究。     

罗布泊干盐湖第四纪环境演变研究进展

罗布泊干盐湖作为塔里木盆地唯一的尾闾湖,经历了淡水湖—微咸水湖—咸水湖—盐湖—干盐湖的演化历程,是亚洲内陆环境演化及全球气候变化研究的天然实验室。简要概述罗布泊第四纪沉积特征及环境变化过程,并对未来研究提出展望。罗布泊早更新世主要为河流三角洲—滨浅湖—湖泊等沉积环境,是罗布泊盆地第四纪时期最为湿润的时期。自早更新世末期进入以含石膏粉砂黏土为主的咸水湖沉积阶段,中更新世中期罗北凹地进入巨量钙芒硝沉积阶段,干旱程度加剧,指示常年性盐湖亚环境。罗布泊全新统底部发育含石膏黏土、砂岩,表层广泛发育石盐壳,指示全新世伊始,罗布泊气候经历了一个相对湿润期,其北部逆向演化至咸水湖阶段,波动至半干旱气候,而后又向极端干旱气候转变,最终演化为干盐湖环境。展望未来,罗布泊古环境研究主要有以下几方面的内容需要进一步深入：(1)Ca-Cl型卤水对盐湖沉积亚环境综合判别的影响研究;(2)高精度地层时代框架;(3)可替代性环境演化载体;(4)定量化环境演变研究。     

罗布泊干盐湖第四纪环境演变研究进展

罗布泊干盐湖作为塔里木盆地唯一的尾闾湖,经历了淡水湖—微咸水湖—咸水湖—盐湖—干盐湖的演化历程,是亚洲内陆环境演化及全球气候变化研究的天然实验室。简要概述罗布泊第四纪沉积特征及环境变化过程,并对未来研究提出展望。罗布泊早更新世主要为河流三角洲—滨浅湖—湖泊等沉积环境,是罗布泊盆地第四纪时期最为湿润的时期。自早更新世末期进入以含石膏粉砂黏土为主的咸水湖沉积阶段,中更新世中期罗北凹地进入巨量钙芒硝沉积阶段,干旱程度加剧,指示常年性盐湖亚环境。罗布泊全新统底部发育含石膏黏土、砂岩,表层广泛发育石盐壳,指示全新世伊始,罗布泊气候经历了一个相对湿润期,其北部逆向演化至咸水湖阶段,波动至半干旱气候,而后又向极端干旱气候转变,最终演化为干盐湖环境。展望未来,罗布泊古环境研究主要有以下几方面的内容需要进一步深入：(1)Ca-Cl型卤水对盐湖沉积亚环境综合判别的影响研究;(2)高精度地层时代框架;(3)可替代性环境演化载体;(4)定量化环境演变研究。     

中国环境考古学的兴起、发展和展望

环境考古学是一门介于考古学与第四纪环境学(或古地理学)之间的边缘学科。它出现于20世纪之初,经过近1个世纪的摸索和实践,在理论和方法上日趋成熟。中国环境考古学出现较晚,但发展迅速,已经形成以人类生态系统理论为依据,以聚落和遗址古环境分析为主要手段,以探讨古代人类行为及其文化的形成、发展和演变的环境背景为目标的新型交叉学科。目前,它已经逐渐得到了中国考古学家的广泛认同,并成为考古学研究的重要组成部分,在涉及人类起源、MIS3阶段旧石器晚期文化革命、旧—新石器文化过渡以及农业起源、文明起源等一系列关键问题的研究中发挥着重要作用。     

长江三峡库区全新世环境考古研究进展

充分利用长江三峡工程文物抢救性发掘的宝贵机会,通过对重庆市忠县中坝遗址、丰都县玉溪遗址等典型遗址和神农架大九湖泥炭地层环境考古研究,摸索出了一套利用年代学、沉积学、重矿物组分鉴定、锆石形态统计、地球化学和环境磁学方法辨别考古遗址地层中古洪水沉积的方法;建立了该区地表孢粉-气候的转换函数,并将其用于对神农架大九湖泥炭地层的研究,弄清了该区全新世以来环境演变的背景,并将自然沉积地层环境演变记录与典型考古遗址地层古洪水事件作了对比分析。遗址时空分布研究表明:长江三峡库区旧石器时代至宋代677处遗址时空分布总趋势是从西往东、从高往低逐渐增加的,遗址多沿江河分布,且在河流交汇处呈聚集状态,这与人类多选择河流1～2级阶地为生、河流交汇处鱼类资源丰富有关。研究表明:中坝遗址能延续5000a的原因一方面与其盐业遗址的属性有关,另一方面与其长期具有良好生态环境有关。从该遗址T0202探方出土近20万件动物骨骼的分类统计证明了这一点。7.6kaBP以来,水位在吴淞高程147.024m以上的古洪水至少在玉溪遗址T0403探方中留下了16次沉积记录。神农架大九湖297cm厚的泥炭及其148个孢粉样品和10个AMS14C测年数据表明,该泥炭地层为本项目提供了理想的全新世自然环境演变背景,尤其8.2kaBP前后的降温事件很明显,6.7～4.2kaBP为中全新世最适宜期,4.2kaBP前后由暖湿转为凉干,3.5～0.9kaBP季风降水整体较弱,0.9kaBP前后转为较凉湿。根据对中坝和玉溪两处遗址地层的研究,在8.2～6.7kaBP期间出现有10个古洪水层;在6.7～4.2kaBP全新世最适宜期遗址地层中出现有8个古洪水层;在3.5～0.9kaBP降水减少的时期,中坝遗址中仅出现2个洪水层(即西周时期的37-1和战国早期的第21层);在0.9kaBP以来降水较多的时期,中坝遗址中存在3个洪水层(即宋代中期的11C-1层、清代的5-1层和1981年的2B-2层)。这表明,8.2～6.7kaBP的洪水在三峡地区次数是最多的,6.7～4.2kaBP的洪水数量次之。长江三峡库区的这一古洪水发生规律或许可以解释长江中游的江汉平原在7.8～5.1kaBP期间遗址数量偏少的原因。     

长江三角洲地区地下水环境质量评价

本文以水质监测资料为基础,根据地下水质量标准和生活饮用水卫生标准,对长江三角洲地区地下水环境质量状况进行客观的综合评价,指出该区地下水质量在我国南方为较差地区,潜水水质自西部至东部沿海逐渐变差,由HCO3型淡水向Cl.HCO3型或Cl型咸水过渡。全区大部分地区浅层地下水普遍遭受不同程度的污染,其中经济发达、工业密集城市及乡镇受污染较为严重,水质显著恶化,城市主要污染指标有NO2-、NH4 、有机物等。并论述了由于不合理开发利用地下水引起的区域地下水位持续下降、地面沉降、地面塌陷、地下水污染等环境问题在空间上的分布特征及其规律,提出改善与保护地下水资源及合理开发利用地下水的对策与建议。     

长江三角洲地区晚新生代地质与环境研究进展述评

长江是我国最长的河流和世界最主要的大河之一,长江三角洲地区则是我国人口最为密集和经济最为发达的地区之一。因此,研究长江三角洲地区晚新生代地质与环境的特征与变化,特别是长江河口地区的河谷变迁与三角洲发育,对于该地区的国计民生,具有十分重要的意义。长江三角洲地区晚新生代地质与环境的科学调查研究,已经走过了整整的一个世纪。随着经济的发展和科技的进步,长江三角洲地区晚新生代地质与环境的研究也取得了重大的进展。本文从现代三角洲发育、末次盛冰期长江河谷的深切与充填作用及冰后期地层的沉积相变化,埋藏硬土层的分布、特征、成因及其古土壤学性质,三角洲地区晚第四纪时期的海侵地层层序与新近纪及早、中第四纪地层及其沉积环境,以及从三角洲钻孔的碎屑锆石、独居石年龄谱及沉积物成分和地球化学组成随时间的变化来推论长江贯通三峡的时间等方面所取得的进展和所存在的问题,按照研究时间的大体顺序和地层的新老次序进行了较详细的综述和简要评论。最后根据自己的认识和判断,概括了长江三角洲地区近一个世纪来研究工作所取得的进展和所存在的问题,并在此基础上提出了今后进一步工作的几点建议,希望能引起广大同仁及有关部门的注意,以期达到抛砖引玉的目的。     

环境演变信息的管理与应用

用于环境演变研究的信息既具有时间属性(包括时间分辨率和所能达到的时间尺度),又具有空间属性,并且不同来源的信息还有各自的特点。本文总结了用于环境演变的信息,包括器测数据、文字记载和考古信息以及环境代用指标在内的基本信息的特点,信息存在的3种基本形式,即统计数据、图像数据和地图数据,以及如何运用数据库和地理信息系统技术来对环境演变信息进行管理,最后给出了东北样带现代生态环境演变管理信息系统和中国农业自然灾害综合区划图编制两个实例。     

长江三角洲全新世环境演变与人地关系研究综述

综合分析了近20年来长江三角洲全新世环境演变与人地关系研究的进展，着重对长江三角洲的形成与演变、环境演变与人类活动、人地关系的历史演变、古环境研究方法等进行了综述。指出今后研究的主要内容，包括多种环境替代指标的相互验证，高分辨率研究，定量研究，加强环境质量的时空演变研究，加强综合研究，寻求人地关系协调发展的途径。     

长江河口水下三角洲沉积物组成变化及其环境意义

三角洲不同年代的沉积物组成记录了流域-河口-近海沉积物源汇过程动态变化信息。文章以长江河口水下三角洲A3-1和A6-6柱样为对象,进行了光释光（OSL）年代、粒度和元素地球化学分析,探讨了不同年代沉积物地球化学组成差异及其影响因素。研究结果表明,柱样长度为1.58 m的A3-1沉积物年龄为1070±50~1180±30 a（距今约1000~1200年）,柱样长度为1.80 m的A6-6沉积物为49±9~198±21 a（距今约50~200年）。柱样A3-1和A6-6元素组成存在显著差异,其中A6-6具有较高的Al、Fe、Mg、K、Ca、Cu、Cr、Co、Cd、V、U和Th等元素含量,而A3-1具有较高的Na和Zr含量。粒度是影响两个柱样元素含量的重要因素,利用Al归一化粒度影响后,柱样A3-1具有高Na和低Ca的特征,以及较低的Cr/Th比值。Ca/Al-Na/Al-Ti/Al三元图也清晰表明了A3-1和A6-6的物源差异。通过与长江主要输沙支流和黄河沉积物元素组成的比较,两个柱样元素组成差异的原因主要有两个：一是长江不同支流对长江沉积物贡献随着时间的变化,其中年龄较老的A3-1沉积物（距今约1000~1200年）更多来自汉江,年龄较轻的A6-6沉积物更多受到嘉陵江影响;二是黄河近千年南迁的影响,距今约50~200年的A6-6沉积物具有高Ca特征,反映了高Ca的废黄河物质对近期长江三角洲沉积的影响。研究表明,河口三角洲沉积物的组成存在动态变化的特征,通过年代和元素组成的分析,可以提供流域和海洋环境变化对三角洲沉积环境演变的控制信息。

     

中国环境考古学研究综述

近十几年来，环境考古学在中国取得了令人瞩目的发展。回顾十几年来的研究实践可以发现，我国旧石器时代的环境考古工作，主要集中于古代人类生存环境的重建，在研究方法上经历了传统分析阶段和多元分析阶段，现在试图进入综合研究阶段。而新石器和铜石并用阶段的环境考古工作，则集中于探讨考古文化的兴衰、更替、中断和转移的环境背景。实践证明，现阶段的环境考古学需要考古学和地学各分支学科之间的紧密结合，需要基础理论上的突破与研究方法上的改进。     

长江三角洲(江南)地区新近纪地层划分及时代讨论

根据对长江三角洲 (江南 )地区多年来积累的古地磁、孢子花粉、微体生物化石、同位素测年等资料的重新研究 ,并结合岩性特征、地层层序进行区域地层对比 ,发现区内新近纪地层较齐全 ,自下而上将新近系层序厘定为中新统洞玄观组 (N1 d) /白龙港组 (N1 b)、六合组 (N1 l) ,上新统新建干窑镇组 (N2 g) ,并将第四纪 /新近系界线划在磁性地层极性柱的 M/ G之间 (距今大约 2 .6 Ma)。     

长江三角洲北翼J9孔岩芯沉积特征及地层初步划分

长江三角洲北翼地区缺少较长尺度的第四纪海陆变迁及环境演变的深入探讨,深达423m的海安县基岩标J9孔为此提供了较好的研究对象。通过观察该孔松散层岩芯,总结其沉积特征,认为岩芯明显可划分为6个特征岩性段。同时,地层古地磁测试结果显示： 0～200m为布容正极性世,200～334m为松山负极性世,334m以下为高斯正极性世。综合分析岩芯沉积特征并参考古地磁测试结果对地层进行了初步划分,认为 0～39m为全新世地层,39～153m为晚更新世地层,153～200m为中更新世地层,200～334m为早更新世地层,之下为新近纪地层。从沉积地层特征推测,在第四纪地层中可能存在有5个海侵层,自上而下为第Ⅰ海侵层（镇江海侵）、第Ⅱ海侵层（滆湖海侵）、第Ⅲ海侵层（昆山海侵）、第Ⅳ海侵层（嘉定海侵）和第Ⅴ海侵层（如皋海侵）,分别出现在孔深 5～39m段、59.2～85.1m段、121～153m段、171～200m段和 246.3～277.2m段。孔深39～41m存在的晚更新世晚期特征硬粘土标志层,指示本地不是冰后期古河谷的发育地。     

古环境DNA与环境考古

古环境DNA（ancient environmental DNA,简称ancient eDNA）指保存于古环境样品中的生物古DNA（ancient DNA,简称aDNA）。与直接从古代生物遗存内获取的单一物种古DNA不同,古环境DNA为多种生物的混合DNA,常常以小片段DNA分子形式吸附在腐殖质和矿物颗粒上,主要从粪化石、牙结石、肠道残留物、冰川、冻土、泥炭、湖泊、海洋、洞穴和遗址沉积物等环境样品中获得。古环境DNA研究自1998年开始兴起,经历了早期的DNA条形码（DNA barcoding）古代物种鉴定,到DNA宏条形码（DNA metabarcoding）古代生物类群恢复,再到近期的鸟枪法宏基因组（shotgun metagenomic）古生态系统重建等发展历程,目前已形成了完善的研究体系,可以完成对古环境样品中大部分动物、植物和微生物物种的检测。相比于传统的动植物化石形态鉴定手段,古环境DNA研究具有样品用量少、方法简单快捷、不依赖于化石、一次实验可以确定大量物种信息等优势。目前,国际上的古环境DNA研究在古生态环境重建、古代农业发展、古代人类食性、人类扩散历史和人类活动对环境影响等环境考古领域的应用都取得了良好的进展并发表了大量成果,但国内相关研究还少有报道。本文综述了古环境DNA技术的发展、研究方法、应用方向及存在的问题等内容,认为随着古环境DNA研究技术的日趋完善,其在环境考古学中的应用前景也将更加广阔。

     

基于分形理论和Kohonen网络的城镇体系的非线性研究——以长江三角洲地区为例

结合长江三角洲地区，探讨分形理论、人工神经网络（Kohonen网络）在城镇体系研究中的应用问题：运用分形理论，计算长江三角洲地区城镇体系规模结构分形分布的分维数和城镇体系空间结构的关联维数，并分析其规模结构和空间结构的分形结构特征；运用Kohonen神经网络模型，对长江三角洲地区的城市进行城市职能分类，分析其职能结构；提出长江三角洲地区城镇体系的发展对策，同时分别评述分形理论和Kohonen网络方法在城镇体系研究中存在的优势与不足，并提出其改进方法。     

长江三角洲地区晚新生代沉积物岩石磁学特征及其物源指示意义

对长江三角洲地区7个晚新生代钻孔沉积物的岩石地层和磁化率特征进行详细对比,并进一步选择浦东机场孔（PD孔）进行了详细的岩石磁学测试,讨论了该地区的晚新生代沉积物物源的演变。结果显示沉积物磁性的4次显著变化：  1）各钻孔上新世磁性强弱差异明显;   2）早更新世早期本区普遍表现出弱磁性;   3）从早更新世中晚期至全新世,磁性强度一般随粒度粗细变化波动,即砂质沉积磁性强,泥质沉积磁性弱;   4）晚更新世晚期以来,细颗粒沉积物的磁性较明显增强。磁性参数分析显示上新世和早更新世早期磁性矿物晶体颗粒较细,早更新世中晚期-晚更新世以粗晶粒磁性矿物为主,全新世细晶粒磁铁矿再次占主导。我们认为上述磁性变化反映构造沉降控制下现代长江三角洲地区物源区的不断扩大。