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文档简介

1、第63卷第3期地理学报Vol.63,No.32008年3月ACTAGEOGRAPHICASINICAMar.,2008浙江上山遗址剖面记录中更新世以来的环境演变毛龙心,岫缺平I懿甲,辆籍,瞰4,史辰夔(1.北京大学城市与环境学院,北京100871;2,浙江省文物考古研究所,杭州310014;3.陕西师范大学旅游与环境学院,西安710062;4.中国科学院地质与地球物理研究所匕京100029)摘要:通过对上山文化遗址的野外勘察、野外采样和室内粒度、磁化率、释光年代(OSL)和AMS'XZ年代分析,探讨了上山地区地貌演变过程,分析了上山文化形成与发展的环境背景。研究结果表明,中更新世早期,

2、上山地区为河流相砾石层堆积,中更新世晚期173kaBP左右,由于气候和海面变化及其新构造运动的影响,形成了河流的二级阶地。而后阶地上接受风尘堆积,形成了中更新世晚期的网纹红土。晚更新世,粉尘堆积加速,堆积,厚约Im的下蜀黄土。全新世(11.5kaBP-)开始,气候转暧,粉尘堆积速率降低,上山台地上保存有命名为“上山文化”的新石器遗址,其年代为114008600aBP,遗址中发掘出大量陶器和石器工具,并发现有栽培水稻遗存,这是迄今为止长江下游地区发现的最早新石器遗址,是探索该地区农业起源和新石器文化演化具有重要意义的地点。上山台地西侧低地经历河流相一湖沼相一河流相一湖沼相的地貌过程,并旦AMSC

3、年代表明,西侧水源消亡于距今1000多年,而台地东侧仍有河流流过,表明上山遗址所处地貌位置为靠近河湖水源的河流阶地之上覆有风成黄土的低平台地。关键词:环境演变;网纹红土;释光断代;中更新世;上山文化;浙江近几十年来对浙江新石器时代遗址进行的大量:考古学研究,形成了以河姆渡一马家滨格泽一良渚文化年代序列的认识框架然而,近几年来先后对萧山跨湖桥遗址、峡县小黄山遗址网和浦江上山遗址的发掘和研究取得了重大的突破,将浙江乃至整个长江下游地区的稻作和新石器文化的历史提前了约三千年。上山遗址发现于2000年,于2001年、2004年和2005-2006年先后三期发掘出大量陶器和石器工具,并发现有栽培水稻遗存

4、,其年代为114048600aBP,这是迄今为止长江下游地区发现的最早新石器遗址。人类历史文化的演进与环境的关系十分密切&哟。本文通过对上山文化遗址进行实地考察、典型剖面取样、室内实验分析,探讨上山地区的地貌演变过程,分析上山文化的形成与发展及其与地理环境的关系。1研究区概况上山遗址位于浙江省金华市浦江县的浦阳江盆地(图1)。浦阳江盆地是晚白垩纪晚期形成的盆地基底而后经过河流的侵蚀和堆积作用形成河谷盆地。在构造上主要受到江山一绍兴断裂带等东北一西南向构造带的控制皿。上山遗址位于浦阳江盆地的中心,浦阳江从遗址南侧约2km处由西南向东北流过;从盆地南北两侧山地有多条支流流向干收稿日期:20

5、07.1Q25;修订日期:2008-11-27基金项目:国家重点基础研究发展规划(2003CB415201);国家科技支掉计划项目课题(2006BAK21B02)Foundation:NationalBasicResearchProgramofChina,No.2003CB415201;NationalScienceandTechnologySupporlProgram,No.2006BAK21B02作者简介:毛龙江(197&),男,湖南涟源人,博士后,主要从事环境演变与环境考古、海岸海洋科学等方面的研究.E-mail:mljl214图1上山遗址所在区域地貌图Fig.1流一浦阳江,其中

6、一条支流一蝶蚣溪从上山遗址东侧由西北向东南流入浦阳江。上山遗址地处盆地内的台地上,台地地势平坦,海拔高度为50m左右,属亚热带季白"快4风气候区,年均气温为16.7上5°C,年均降雨量1513年均日照时数1746.3h,无霜期247d【叫2剖面特征kiliiblA文化层2b孙枚战国文化层卜smij;32cI上山文化上外2c2I.山文化下层,0。00OOO上山剖面B2al近fUz!h*2ii-2近代层卜润图2浙江上山遗址剖面图Fig.2ProfileofShangshanSiteinZhejiangGeomorphologyofShangshanSiteinZhejiang7

7、文化庆云漏有L湖濒-O00051的笛总req5豚“是:6度嫌色*庆mm,年均嶂小纹化6。海。8。北两区,本文剖面选取的是南区西侧的陡坎,并向下开挖探槽,发现古河道的砾石层,为上山遗址分为南、OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOoOOOoooooooooooo7OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOGQOOOOOOOOOOOOOOoOOOOOOOOOOOOOOo30000000000000oOOOOOOOOOOOOOOooOOOOOOOOOOOOOOooII1LL-2*色溜汨相了更好的研究该区的环境演

8、变及其文化与环境的关系,本文把上山剖面分为上山台地和上山平地两个部分,上山台地部分为遗址所在地,定为上山剖面A部分,探槽剖面处于上山平地,定为上山剖面B部分(图2),剖面特征如下:上山剖面A部分:表土层,1415cm厚,灰色;文化层,其中2a层为近代层,棕褐色,上部颜色略深,厚度25cm,下部颜色略浅,厚度2430cm;近代层之下为春秋战国文化层(2b),厚度约30cm;2b层之下为2c(上山文化层),2c分上下两层,其中2cl层为上山文化上层,厚度2535cm,2c-2为上山文化早期地层,厚度1J50cm,与其下部的下蜀黄土层为不整合接触;下蜀黄土层,厚度100cm,棕黄色,裂隙中夹少量的白

9、色网纹,含铁锤结核,与下逐渐过渡,与下层界线明显,为晚更新世风尘堆积物;白色钙板层,厚度30cm,质地坚硬,在实验室内加盐酸反应剧烈;网纹红土层,厚度80-100cm;砾石层网纹化,表现为由网纹红土层逐渐过渡到其下的砾石层,具有过渡层性质,厚度达到110cm;砾石层,具有一定的磨圆度,厚度达260cm,未见底(图2)o上山剖面B部分:表土层,10cm厚,灰色,粘土质粉砂;湖沼相层,青灰色淤泥,厚度达到90cm,粘土质粉砂;砾石层,2030cm厚,具有较好的磨圆度;湖沼相,6080cm,灰黑色,粘土质粉砂,与下层为不整合接触;砾石层,4450cm,与上层为同期异相;灰绿色砂层,30cm厚,未见底

10、(图2)。3 研究方法在野外考察基础上,对浙江上山遗址剖面进行系统采样。剖面A自地表开始往下每10cm间隔采样,至网纹红土底部,共采集粒度和磁化率样品31个,剖面B对剖面中的两个灰黑色淤泥层以10cm间隔进行采样,采集粒度和磁化率样品16个;在剖面A深度为40-50cm、110-120cm、130140cm、190200cm、240-250cm、300-310cm处各采光释光样品一个。野外采样时使用多个黑色不透明塑料袋进行密封,以防漏光影响年代测试结果,在剖面B深度为8090cm、160170cm各采“C样品一个进行年代分析。对47个粒度、磁化率样品经过室内自然风干,每个样品取10.0gift

11、行研磨至粒径小于2mm(不损坏原粒体),使用英国Bartington公司制造的MS2-B型磁化率仪进行测定,每个样品测量6次,取其平均值。在原样中取1.0g样品进行粒度前处理,并对处理好的样品使用Mastersizer2000激光粒度仪测定,测量:范围0.022000jim,误差小于2%。6个光释光年代样品测定根据标准的方法进行了样品前处理(直径411am)"/,即样品前处理均在柔和的红外灯(波长大于590nm)下进行,首先将样品轻轻研磨,然后经过氧化氢在室温下处理72h以除去有机物质,再经盐酸在室温下处理约24h以除去碳酸钙,最后用蒸馋水将处理的残液洗滤至中性。并用蒸僧水沉淀法提取

12、411jim的沉淀物作为最后的待测样品,然后沉淀在9.8mm的不锈钢样堞上成为最后用于释光测定的样片。样品预热、辐射和测定均使用Ris0TUOSLDA-15释光测定仪。2个AMS,4C年代样品由北京大学考古文博学院潘岩老师完成。4 研究结果从分析结果来看,上山剖面A低频磁化率变化范围为11.0X10"m3/kg267.8xl0-8m'/kg之间(表1,图3)。其峰值出现在文化层和近代土层,其最大值为267.8X28mVkg,此层平均值为158.3-8m3/kg;其次为下蜀黄土层,其变化范围19.0x10<m'/kg61.0X10*8m3/kg,最低为网纹红土层,

13、其变化范围为ll.OxlOnV/kgZlSxlOmTkg,平均值为17.1x10m3/kg0上山剖面B的两个青灰色或黑色淤泥层低频磁化率表现为低值,变化范围为6.3x10*m7kg39.6X10*m7kg。上山剖面A粒度主要是以粉砂(62.57am)为主,约占总含最的60%85%之间,其次为砂,其含量在5%30%之间,粘粒(<4jim)的含量较低,这与强烈的风化作用产生粘粒的迁移有密切关系。而且,不同层位其含量变化极其明显,其中,下蜀黄土层粉砂含量明显高于文化层和网纹红土层位,含量高达81.5%以上,而砂含量显著低于文化层和网纹红土层位,含量一般低于10%o上山剖面A中粉砂粘土比值变化明

14、显,文化层位明显高于下蜀黄土层和网纹红土层,并表现为与粉砂含量曲线成正相关关系,而与粘土含量变化曲线成反相关关系,其比值在文化层中最高为28.9,在下蜀黄土层和网纹红土中一般低于15。上山剖面B中的两个青灰色淤泥层,主要以粉砂为主,但在剖面深度60cm、140cm处出现高的砂含量(图4),为洪水作用形成的沉积。6个光释光(OSLage)沉积年代样品和2个AMS,4C年代测定结果表明(图3,图4),63卷63卷表1浙江上山遗址剖面典型层位磁化率和粒度分析结果Tab.1Themagneticsusceptibilityandgrain-sizedistributionatShangshanSite

15、inZhejiang层位样品个数低频磁化率(IO-8m5/kg)>62.5ym/%粒度参数62.5-4um/%<4um/%中值粒径/<t>粉砂/粘土文化层994.5-267.8®0-89.110.5-90.50.4490.44212.5-28.9158.3*26.315.7下蜀1019.0-61.00-27.265.7-90.56.0-15.74.9-637.5-12.8黄土层25.88.89.1网纹811.0-21.90-70.721.9-84.11.4-15.92.1-6.45.1-20.3红土17.127.163.

16、剖面B96.1-39.68.3-67.130.6-1.8-5.811.7-23.010-90cm13.623.514.1剖面B86.3-14.726.8-81.317.6-68.11.2-3.50.7-5.713.4-18.0130-200cm11.648.015.1注,表中为值的范围:为各层位平均值上山剖面A下部砾石层形成于173kaBP,砾石层上部的网纹红土形成于中更新世晚期,其上的下蜀黄土形成于末次冰期。全新世早期(11500-8500aBP)的气候转暖,在上山地区出£现了上山文化'(114

17、048600aBP),上山文化层上部为春秋战国时期文化层。上山遗址台地西侧的低洼地处剖面B的两个青灰色淤泥层形成时间为1500-1700aBP,青灰色淤泥层下部为古河流砾石层,表明上山台地上山剖面A下部砾石层形成于173kaBP,砾石层上部的网纹红土形成于中更新世晚期,其上的下蜀黄土形成于末次冰期。全新世早期(11500-8500aBP)的气候转暖,在上山地区出£现了上山文化'(114048600aBP),上山文化层上部为春秋战国时期文化层。上山遗址台地西侧的低洼地处剖面B的两个青灰色淤泥层形成时间为1500-1700aBP,青灰色淤泥层下部为古河流砾石层,表明上山台地粘f-

18、.%粉砂01020002040-6080-100120-140160-180200-220240-260280-300320-0-2040-6080-100120-140160-180200-220240-260,280-300320-图3砂中值粒性粉砂/粘十.低顾磁化率050100048016320140280,1,0204060,80-100120-140160-180200-220240-260280-300,320-I0-20,4060120-140160-180200-220240-260280-300320-0-2040-60,80-100120-140160-180200-220

19、240-260280-300320-J0>20406080100120140160180200220240260320浙江上山遗址剖面A粒度、磁化率曲线Curvesofmagneticsusceptibilityandgrain-sizedistributionofprofileAatShangshanSiteinZhejiang西侧水源干涸时间距今至多1000余年。5 讨论5.1地貌与水文过程上山剖面很好的记录了该地区中更新世以来的地貌演化与环境演变过程,剖面A部分下部的砾石层厚度达到3.7m,野外考察和采样过程中,对砾石层进行了细致的观察和部分砾石测量发现,砾石具有较好的磨圆度,具有

20、典型的河流砾石特征,属于河流的二级阶地的砾石层,此阶地为堆积阶地。砾石层上覆网纹红土的底界年代为173kaBP,反映了上山台地在浦江盆地内在中更新世晚期173kaBP之前发生过一次河流下切。中更新世晚期173kaBP以来的粉尘堆积形成网纹红土。从野外沉积剖面特征也可以看出,砾石层上部的网纹红土没有层理、质地均匀、垂直节理发育,白色网纹一般沿节理方向发育,所以不可能是流水作用和坡面过程作用下的沉积物°粒度分析结果也表明,网纹红土的粒度主要以粉沙为主,无砾石,因而具有风成特征。这就表明中更新世晚期,可能相当于倒数第二次冰期,阶地上接受了风尘堆积。由于长江下游地区整体而言气温和降水偏高,加

21、上末次间冰期时期的暖湿气候条件,使堆积的风尘堆积物发生强烈的风化淋溶过程,发育了网纹而形成网纹红土。而之下的砾石层上部也有1.1m左右的厚度受到了明显的风化改造和网纹化作用,砾石层上部的网纹化作用既可能在砾石层沉积之后就已形成,也可能是同上覆的网纹红土-起形成。上山遗址下伏网札1%粉砂砂中值粒冷粉加帖I:低镣隘化率02468050100040800368162402040札1%粉砂砂中值粒冷粉加帖I:低镣隘化率02468050100040800368162402040图4浙江上山遗址削面B粒度、磁化率曲线Fig.4Curvesofmagneticsusceptibilityandgrain-s

22、izedistributionofprofileBatShangshanSiteinZhejiang纹红土中的白色网纹展布方向表现为上下型,而且,在浙江宁波等地发现网纹红土下伏岩石裂隙中发育网纹,因此我们初步认为网纹的发育不仅与气候有关,而且与土壤的孔隙有关。上山剖面中网纹红土低频磁化率表现为低值,其值低于下蜀黄土,主要与浙江强降水、高气温有密切关系。吕厚远等峋通过对全国不同地带,不同环境下的表土样品研究发现年均温15°C,年降水量1100mm左右为临界值,低于此值的黄土高原及周边地区的土壤磁化率与年均温、年降水量成正相关关系,高于此值的华南地区为负相关。网纹的发育主要是在湿热气候条

23、件下进行的,湿热气候使土壤遭受的风化作用和淋溶作用强烈,网纹发育迅速。白色网纹和红色基质的化学全量分析表明,白色网纹中的Fez。,含量一般在1%3%,而红色基质中一般为8%9%。由于在网纹形成的过程中,强降水使土壤孔隙中长时间饱水,使土壤处于还原状态,大量的3价铁转化为2价铁。另一方面,铁、铺可以和土壤中的有机质的羟基蛋氨酸以一定的摩尔比例反应形成的具有配位键的金属有机螯合物,铁、镐的有机螯合物具有极高的活动性,在土壤中的淋溶和迁移非常强烈。从而降低了网纹红土中的铁磁性矿物的含量,这些是网纹红土中磁化率较低的主要原因。中更新世末至晚更新世早期的末次间冰期,气候相对温暧湿润,当时的平均温度比现今

24、高23P,在亚洲和欧洲的黄土地区是一个强烈的成壤期,并且发生一次大规模的海侵m。对上山地区而言,并未受到海水影响,但受到末次间冰期的高温、高湿的气候影响,台地上的风成堆积物进一步受到风化改造。晚更新世末次冰期,上山台地上堆积了厚约1.41.5m厚的下蜀黄土层,粒度分析结果显示,下蜀黄土粉砂含量占80%以上,无砾石,无水平层理,具有典型风尘沉积特征,其磁化率也较低,分布在19.0X10,mgl.OxlOmg之间,反映末次冰期气候总体上寒冷干早,降水量较少。全新世(11500aBP)开始,气候转暖,粉尘搬运与堆积的速率快速降低。伴随气候转暖,上山文化兴起。经过北京大学考古与文博学院的AMS,4C年

25、代测定,其年代为11400-8600aBP,表明全新世早期的转暖对上山文化有重要影响。剖面所在台地中心其他考古剖面还发现在上山文化上部有马家滨文化,马家滨文化上部为春秋战国文化层,春秋战国层上部为近代层。研究结果表明,人类活动能够极大地改变环境中磁性物质的循环形式和存在状况,使得环境物质的磁性特征具有明显的人类活动印迹,遗址地层多表现为磁化率高值,因而可以利用磁性信息识别人类活动成因的土状堆积和追索人类活动的历史牌可。从实验分析结果来看,磁化率的峰值出现在此层,其平均值达到158.3X10m3/kg,最大值为267.8X108nf/kg,这与人类堆积物有密切关系。而且,从粒度分析也看出,文化层

26、中砂的含量较高,平均含量高达26.3%,并且在近代层20cm处出现异常变化,也与人类活动带入一些粗颗粒有一定关系。另一方面与全新世适宜期的高温高湿气候条件导致土壤发育,产生更多细小粘土矿物而导致磁化率升高。上山剖面B下部为砂砾石层,砾石最粗的达到2X4X8cm,小的达到1.5x2x3cm,磨圆度好,具有典型的河流沉积特征,可能属于螟蚣河古河道沉积。砂砾石层上部为两个青灰色或黑色淤泥层夹厚度不大的砾石层,对两个淤泥层的实验分析表明,淤泥层的磁化率值较低,平均值分别为13.6x10$m3/kg、llGxlOn/kg,这主要与沉积物长期处于水下还原环境有关,可能属于湖沼相沉积。两个淤泥层之间夹的砾石

27、层,厚度2430cm,具有较好的磨圆度,属于河流相沉积,因此可能推断台地西侧洼地经历了河流相、湖沼相、河流相、湖沼相的演变过程。两个AMS,4C年代的测定结果表明,两个湖沼相的形成时间大致为1.68kaBP、1.58kaBP,目前上山台地西侧低地已经被改造为农用地,这就充分表明西侧水源干涸的历史并不长,推测最长时间为1000余年。5.2上山遗址形成环境的初步探讨上山遗址出土了较多的陶器,器型以大口平底盆为主,比例约占到70%80%,此外还有双耳罐、卷沿罐、圈足盆、钵形器及圜底器等。陶器类型较为单调,陶质疏松、火候较低,明显具有一些较为原始的特征。遗址出土了较多的石器工具,石器见有极少量的磨制石

28、器(镑型)石片石器,磨盘、磨块(棒)和石球等,其中石球、石磨棒、石磨盘的组合可能为稻谷、坚果类食物的脱壳、碾磨、敲砸工具,与原始采集、农业经济模式有一定的联系气这些充分反映了上山遗址保留了由旧石器向新石器过渡的原始特征。上山遗址出土的夹炭陶片和红烧土表面普遍发现谷壳印痕,陶胎中夹杂的大量谷壳,说明当时使用的稻谷数量很多。在先民的生活中,稻米是重要的食物来源。而且,稻米粒的长度比野生短,粒的宽度比野生稻大,可以确定为经过人类选择的早期栽培稻。上山遗址稻作遗存的发现把长江下游的栽培历史提早到一万年左右,比河姆渡文化提早了3000年。90年代在长江中游地区发现了湖南玉蟾岩和江西万年仙人洞与吊桶环等新

29、石器时代早期遗址,并出土了万年前的古稻遗存心司。因此,上山遗址稻作遗存的发现表明长江中、下游地区均是重要的稻作起源地。上山文化的稻作品种与跨湖桥和河姆渡文化时期相似,栽培的是粳稻,并且很可能是热带粳稻刖。而且,上山遗址中含有跨湖桥遗址的文化因素,以及在一些地层中发现地层的叠压关系,这样就可以推断上山文化沿着河流而下传播到跨湖桥和河姆渡文化的分布区宁绍平原和杭嘉湖平原。这表明了钱塘江流域也是重要稻作起源地之一。综上分析表明,栽培稻在中国南方腹心地带起源之后,并未在这自然食物来源充足的区域内直接得到成规模的发展,而是在中国南方腹心地带西北侧的两湖平原西部地区和东北侧的钱塘江流域率先得到发展凶。聚落

30、地点的选择在很大程度上受地理环境要素的制约,如地貌、水源、交通、资源等因素。在我国长江下游地区,地貌是聚落遗址选择的决定性因素,先民往往会选择平原和盆地中的台地、土墩等地貌作为居住和生活的场所,这样可以避免洪水灾害。然而,水源是人生活之本,一方面先民必须防御水灾,另一方面,必须考虑台地周围是否有河流或湖泊等水源。上山遗址属于典型的台墩型遗址,上山台地东、西两侧均有河流流过,台地西侧有低洼的湖沼地,因此,上山先民选择了既能够防御洪水灾害又能提供水源的上山台地C结论通过对上山遗址的地貌勘察、遗址剖面的取样、室内实验分析,探讨了上山地区地貌演变过程,分析和探索上山文化的形成与发展及其与地理环境的关系

31、,得到以下结论:(1) 中更新世早期,上山地区为河流相砾石层堆积,中更新世晚期173kaBP左右,形成了河流的二级阶地,而后阶地上接受风尘堆积形成了中更新世晚期的网纹红土;晚更新世,粉尘堆积加速,堆积了厚约1m的下蜀黄土;全新世(11.5kaBP)开始,气候转暧,粉尘堆积降低,上山台地上保存有上山文化的新石器遗址,其年代为114048600aBP,遗址中发掘出大量陶器和石器工具,并发现有栽培水稻遗存,这是迄今为止长江下游地区发现的最早新石器遗址。(2) 上山台地西侧低地经历了河流相一湖沼相一河流相一湖沼相的地貌过程,并且AMS,4C年代表明,西侧水源可能消亡于距今1000多年,而台地东侧仍有河

32、流流过,表明上山遗址所处地貌位置为靠近河湖水源的河流阶地之上覆有风成黄土的低平台地。(3) 上山遗址稻作遗存的发现表明栽培稻在中国南方腹心地带起源之后,其西北侧的两湖平原西部地区和东北侧的钱塘江流域率先得到发展。参考文献(References)WuJianmin.Therelationoftheenvironmentalvariancewithdistributingofpre-historicalsitesinYangtzeDelta.SoutheastCulture,1988,(6):16-35.吴建民.长江三角洲史前遗址的分布与环境变迁.东南文化,1988,(6):16-35.1 XuJ

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