青海喇家遗址全新世中期土壤与泥流沉积物地球化学特征

通过对青海官亭盆地详细的野外考察,在民和县喇家遗址北部发现了典型的全新世中期风成黄土古土壤剖面。经过详细的野外考察、系统采样和地球化学元素分析、粒度、磁化率等指标测定,从剖面中初步鉴别出两组红粘土质泥流沉积层(RC_1、RC_2),分别记录了发生在3850 a B.P.至3600 a B.P.期间的两场大型泥流事件。该研究主要对剖面中两层红色粘土质泥流沉积层与古土壤层以及岗沟源区沉积物的地球化学性质进行对比研究。结果表明:(1)两层红粘土层均为喇家遗址后山沟源区域的暴雨山洪泥流堆积物,粘土质细粉沙质地,层次混乱,随古地面地形起伏变化,含沙石、黄土团块、陶片和木炭屑等。(2)单个泥流堆积层中,元素含量变化剧烈且有极值出现,这是多次暴雨泥流间歇性发生的有力证据。(3)两层红色粘土层与岗沟源区第三纪红粘土的理化特征都极为相近,据此,可推断出该剖面中两层红粘土层均源自北侧谷坡大红山(第三纪红色粘土)地区的大规模暴雨山洪泥流。这些研究成果对于深入理解黄河上游地区史前环境变化及其产生的自然灾害、人类活动之间的关系具有重大的科学价值。     

汉江上游黄土常量元素地球化学特征及区域对比

本文对汉江上游黄土的常量元素含量及相关地球化学参数CIA、Na/K、淋溶系数、退碱系数、残积系数等进行了系统分析。结果显示：① 汉江黄土的主要化学成分为SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃,三者含量总和达767.3 g/kg;常量元素含量大小排序为SiO₂>Al₂O₃>Fe₂O₃>K₂O>MgO>Na₂O>CaO。风化成壤过程中Na、Ca、Mg、Si发生不同程度的迁移淋溶,而Fe、Al、K相对富集。② 其风化成壤强度呈现从马兰黄土L₁→过渡性黄土L_t→古土壤S₀逐渐升高、全新世黄土L₀又降低的规律,记录了该区域气候经历了末次冰期（55.0-15.0 ka BP）冷干、早全新世（15.0-8.5 ka BP）增温增湿、中全新世（8.5-3.1 ka BP）达到最暖湿,晚全新世（3.1-0.0 ka BP）降温变干的演变过程。③ 汉江黄土与洛川、巫山、下蜀黄土的元素组合特征高度一致,不同地区常量元素（CaO除外）含量十分接近且UCC标准化值变幅均小于0.25,这暗示了它们风化之初具有相似的风成沉积基础;但不同区域黄土的化学风化强度差异明显,大致呈现洛川黄土<汉江黄土<巫山黄土<下蜀黄土的趋势,与中国现代季风气候的空间变化规律相吻合,即不同地区黄土风化程度差异主要是东亚季风变化影响的结果。     

黄河源区玛曲段末次冰消期古洪水事件及其光释光测年研究

通过对黄河源区玛曲段河谷开展野外考察,在太吾若(TWR)发现典型的古洪水滞流沉积剖面。根据野外沉积学宏观特征判别,并结合粒度分布、磁化率、地球化学元素和石英颗粒微形态特征等室内实验分析测定结果,准确鉴别出TWR剖面所夹一组多层洪水滞流沉积物(SWD),属典型的河流洪水在高水位滞流环境下沉积的悬移质泥沙。结果表明,TWR剖面古洪水SWD和现代洪水SWD沉积学分类为沙质粉沙,现代土壤为黏土质粉沙,现代风成沙为中沙。古洪水SWD粒度自然分布频率曲线为正偏,呈单峰,主峰高且峰值集中,分选性良好。古洪水SWD和现代洪水SWD磁化率较低,介于现代土壤和现代风成沙之间,化学元素明显区别于现代土壤和现代风成沙,表明它们尚未受到风化成壤作用影响,为古洪水悬移质快速沉积形成的滞流沉积物。石英颗粒微形态特征的分析表明,古洪水SWD和现代洪水SWD石英颗粒表面分布明显的三角痕、V形坑、撞击坑和凹面等水成沉积物的典型特征,属于河流沙类型。采用单片再生剂量法(SAR)光释光技术测年,证明在13.6~13.0 ka BP,黄河源地区经历了一期多次的大洪水事件,发生时段对应末次冰消期向全新世转折的时期,与欧洲和格陵兰冰芯记录末次冰消期中的Bolling/Aellrod暖期相对应,此时青藏高原地区冰川大规模消融,这期古洪水事件正是流域内冰融水大量下泄汇入黄河而形成的大洪水。     

汉江上游郧县人遗址地层沉积学研究

通过在汉江上游河谷进行地貌学和沉积学野外考察观测,并对郧县人遗址沉积地层系统采样,进行磁化率、烧失量、粒度和地球化学元素等一系列理化指标的测试分析,结果表明,郧县人遗址地层剖面下部为汉江第三级阶地具有二元结构的河床相卵石层和河漫滩相中砂层,上部为风成黄土和古土壤覆盖层。这种风成沉积物与汉江河流悬移质沉积物性质完全不同。根据地层对比和古地磁B/M界限位置,及其与深海沉积物氧同位素气候年代序列的对比,可以确定郧县人遗址地层剖面顶部为第8层古土壤(S8),对应MIS19,形成于785~760ka;其下为第9层黄土(L9),对应MIS20,形成于815~785ka。含有郧县人头盖骨和哺乳动物化石的钙结核层出现在黄土(L9)的上部,年龄为800~785ka,对应于MIS20冰期后段最为寒冷的时期。     

青海喇家遗址地层划分及齐家文化废墟覆盖层成因分析

对喇家遗址进行了全面的野外考察,在其北部发现完整连续的全新世黄土-古土壤地层剖面。通过系统采样、粒度和磁化率等多种指标测试,结合OSL技术测年断代,建立了完整的土壤地层序列。深入分析土壤沉积物性质与地表过程,揭示了覆盖齐家文化废墟的沉积物的成因。研究结果表明：喇家遗址土壤沉积物地层层序自地表向下依次为：现代土壤（MS,0~1.50 ka B.P.）→全新世晚期风成黄土（L₀,1.50~3.10 ka B.P.）→全新世中期古土壤（S₀,3.10~8.50 ka B.P.）→全新世早期过渡性风成黄土（L_t,8.50~11.50 ka B.P.）→晚更新世晚期马兰黄土（L₁,>11.50 ka B.P.）。其中全新世中期黑垆土古土壤（S₀）被3组红色粘土质泥流（RC₃、RC₂和RC₁）和山洪沙土（FFD）沉积层穿插分隔为4个亚层（S_0上、S_0中上、S_0中下和S_0下）。这证明黑垆土发育过程中,在OSL年龄3.96~3.65 ka,对应于¹⁴C年龄3.85~3.60 ka B.P.出现一个山洪泥流盛行期,来自于盆地北侧沟谷的大规模暴雨山洪泥流,在大红山前古洪积扇前沿溢出沟槽、扩散覆盖了黄河第二级阶地面的土地。其中与大地震相伴随的第一期暴雨山洪泥流过程,摧毁了喇家遗址齐家文化聚落,造成居室内人群的死亡。     

汉江上游现代大洪水滞流沉积物的粒度分布特征研究

对汉江上游现代大洪水高水位滞流沉积物(SWD)系统地采样测试分析,结果表明:汉江上游现代大洪水SWD沉积物性质是沙质粘土或粘土质沙、沙质粉沙或粉沙质沙。其分布特征大致分为两大类:安康段以上基本是以粉沙质沙或沙质粉沙为主,安康段以下基本是沙质粘土或粘土质沙。粒度成分和粒度参数都反映现代洪水SWD经过充分的分选,但是受多种因素影响,其粒径组成具有明显的空间变化。水库或大坝对大洪水SWD的粒度自然分布频率单峰曲线尖窄的形状没有明显的影响,而更多与其沉积的微地貌环境和水动力条件有关。     

河南晚更新世—全新世黄土记录的环境变化及物源特征

基于河南新郑县的一套完整晚更新世—全新世黄土古土壤剖面(格大张剖面),应用端元分析模型,对75个沉积样品的粒度分析数据进行分析,并对各端元组分在地层深度对应的时间尺度上做了小波变换。结果认为,从格大张剖面沉积物粒级组分中可以分离出三个沉积端元,端元1可能指示了东亚夏季风作用动力特征,夏季风的强弱引起的温湿变化造成相应时期内沉积物的古土壤化的强弱;端元2可能指示了东亚冬季风作用下沙尘暴沉积动力作用特征,代表了典型风成黄土的粗颗粒组分特征;端元3粒级组分更粗,代表了更强搬运动力条件,应属于东北风搬运黄泛平原粗颗粒而来的近源沉积物,距今3100 a以来尤为显著。根据小波分析结果,认为各端元组分在不同的时间尺度上具有周期性特点。端元分析法在指示沉积物沉积动力环境和物源特征上具有很好的效果,各端元组合特征能够敏感地反映出沉积动力组合特征,很好地反映晚更新世以来各动力变化特征。采用小波分析方法对识别各端元组的周期性特征以及根据目前状态推断未来可能的趋势具有参考意义。     

黄河上游官亭盆地古洪积扇前沿全新世地层序列研究

青海官亭盆地喇家遗址史前巨大灾难事件，是我国史前环境变化与文明演变研究领域的热点之一。通过对官亭盆地喇家遗址北侧大红山前古洪积扇前沿地带的野外考察，进行土壤沉积物地层划分、结合理化指标测试分析，发现该地带土壤与沉积物的基本层序，自下而上依次为晚更新世马兰黄土（L₁）—全新世早期过渡性风成黄土（L_t）—全新世中期古土壤（S₀）—全新世晚期风成黄土（L₀）—现代耕作土壤（MS）。这个层序特点与黄河北岸第二级阶地喇家遗址区域相同，也与黄土高原地区全新世土壤沉积物的层序相同。在全新世中期黑垆土古土壤（S₀）中夹有三层红色泥流沉积层（RC₁、RC₂、RC₃），是全新世中期后段气候恶化条件之下，暴雨山洪泥流溢出沟槽在地面扩散沉积形成。该地带以RC₁为代表第一期山洪泥流事件早于喇家遗址毁灭的年代。以RC₂为代表的第二期山洪泥流层卷入密集的木炭屑和杂物，表明在山洪泥流发生的时候有火灾发生，这对应着3 850 a B.P.毁灭喇家遗址的大地震和山洪泥流群发生灾难事件。以RC₃为代表的第三期山洪泥流事件，与喇家遗址区域相同发生在3 600 a B.P.。其后在古洪积扇前沿到黄河第二级阶地的范围，再没有发生山洪泥流溢出沟槽扩散覆盖土地并且毁灭聚落成灾的现象。在喇家遗址北侧古洪积扇区域建立了全新世土壤地层序列，分析了该地带山洪泥流与喇家遗址灾难事件的联系。这对于研究揭示史前时期以来官亭盆地人地关系演变具有科学意义。     

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青海官亭盆地喇家遗址全新世地层序列与史前灾难研究

黄河上游官亭盆地喇家遗址的考古发掘,揭示出史前多重灾难毁灭齐家文化聚落和人群的骇人事件,成为史前环境变化与文明演变研究领域的热点之一,也引起了学术界和各类媒体的关注.但是,围绕喇家遗址史前灾难问题产生了激烈的学术争议.究其原因,关键是对于遗址区域地表过程、沉积物性质和来源、地层序列和层位关系认知不够.文章对喇家遗址所在的黄河第二级阶地和整个官亭盆地,进行地貌学、土壤学、沉积学和地层学观察分析的基础上,系统采样,进行沉积学测试分析和年代测定,建立了晚更新世晚期-全新世地层序列和年代框架.发现其基本层序与黄土高原中东部地区相同,从下向上仍然是晚更新世马兰黄土(L_(1-1))-全新世早期黄土质过渡层(Lt)-全新世中期黑垆土(S_0)-全新世晚期黄土(L_0)-现代土壤(MS).其中,在喇家遗址齐家文化聚落废墟东部,全新世中期黑垆土层(S_0)被两组红色黏土质泥流沉积层(RC_1/RC_2)穿插,分裂成为3个亚层,即古土壤层上段(S_(0上))、中段(S_(0中))和下段(S_(0下)).通过地层对比与OSL测年和~(14)C测年数据的综合分析,表明在中全新世晚期,即3850～3600a BP,受到青藏高原边缘地带强对流天气影响,官亭盆地北部晚第三系红层丘陵沟壑地区,频繁发生高强度暴雨山洪和泥流灾害.它们沿着沟道流经古洪积扇前沿和黄河第二级阶地进入黄河河道.其中有两期多次大规模的山洪泥流过程,溢出沟槽扩散到黄河第二级阶地表面喇家遗址区域.其间还有两场多次大地震及其相关地质灾害与之相伴生,形成群发性巨大灾难事件,共同摧毁了喇家遗址的齐家文化聚落,造成居室内人群的死亡.文章建立了喇家遗址区域晚更新世晚期-全新世沉积物与土壤地层序列,分析论证了史前灾难的成因,对于深入探索黄河上游官亭盆地史前环境变化与灾害,以及人类活动影响问题具有科学意义.