河南三杨庄全新世以来的气候变化与洪水事件的沉积记录.pdf

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摘要…………………………………………………………ＩＩＩＡｂｓｔｒａｃｔ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．、ｆｌ引言………………………………………………………．．１１．１研究的目的和意义……………………………………………１１．２孢粉学的研究进展……………………………………………２１．２．１孢粉学研究的理论基础及意义………………………………．２１．２．２孢粉学与全新世气候变迁的国内外研究进展……………………．２１．３炭屑的研究进展……………………………………………．．４１．３．１炭屑研究的基本原理及意义…………………………………４１．３．２炭屑在古环境和考古方面的国内外研究进展……………………．４１．４古洪水研究进展……………………………………………．．５１．４．１古洪水的研究意义………………………………………．．５１．４．２古洪水在环境考古方面的研究进展……．……………………．．５２研究区概况……………………………………………………．７２．１自然地理概况………………………………………………．７２．１．１地理位置………………………………………………．７２．１．２地势地貌特征……………………………………………７２．１．３地质构造………………………………………………．７２．１．４气候特征………………………………………………．７２．１．５植被特征………………………………………………．７‘２．２取样点概况…………………………………………………８２．２．１三杨庄汉代村落遗址概况…………………………………．．８２．２．２剖面位置………………………………………………．８３研究方法……………………………………………………．．１０３．１样品的采集………………………………………………．．１０３．２剖面沉积特征和岩性描述……………………………………．．１０３．３年代确定…………………………………………．．……．．１１
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号引入孢粉学。

自此，第四纪孢粉学研究进入新阶段，孢粉分析被广泛应用于建立第四
纪地层单元以及重建区域内的植被变化１１３Ｊ。

为提高预测未来气候变化的准确性，孢粉学研究的重点多集中于全新世。

但早期由于研究水平和技术条件的限制，孢粉分析的研究成果仅限于定性地解释气候的冷热干湿，而且时间分辨率较低。

例如：１９４６年，Ｐｏｓｔ以温度为标准，将全新世气候粗略地划分为三个阶段，即升温期、高温期和降温期【ｌ４。

Ａｎｔｅｖｓ、Ｄｅｅｖｅｙ和Ｆｌｉｎｔ根据希腊字母将上述三个阶段分别命名为：Ａｎａｔｈｅｒｍａｌ（升温期）、Ｈｙｐｅｓｉｔｈｅｒｍａｌ（最温暖期）和Ｋａｔａｔｈｅｒｍａｌ（降温期）［１５Ｊ６］。

Ｎｉｃｈａｌｓ在研究加拿大中部亚寒带地区的植被演替时发现，５０００ａＢ．Ｐ．时该地区曾出现一个短暂的冷期【ｌ‘７１。

随着研究的深入和孢粉鉴定水平的提高，孢粉学研究方法上逐渐呈现出由低分辨率到高分辨率、由定性到定量的趋势。

另一方面，环境考古逐渐成为孢粉学一个新的研究方向，从孢粉组合中寻找人类活动与气候、植被的关系成为孢粉学研究的新热点。

例如Ｐａｖｅｌ等通过研究俄罗斯南部Ｂａｉｋａｌ湖地区末次冰期以来的孢粉记录，定量恢复了该区１５０００ａＢ．Ｐ．以来的年均降水量、最热月和最冷月温度，通过对比该区人类活动记录与植被的演替过程，认为该区长时间的人类活动对地层中孢粉组合的影响较小【１８】。

Ｄｒｅｓｃｈｅｒ－Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒ等研究了意大利中部ｄｅｌｌ’Ａｃｃｅｓａ湖地区１５０００ａＢ．Ｐ．以来的气候和植被变化，在２８００ａＢ．Ｐ．前后的地层中发现板栗和胡桃花粉，说明湖
泊周边地区已经有居民点出现，而农作物花粉和次生杂草类花粉的出现则指示了当地居民对周围自然环境的破坏【ｌ９１。

Ｔｈｏｍａｓ等通过分析以色列死海湖芯中的孢粉记录，定量重建了死海地区全新世以来冬季年均温和降水量，并认为该区全新世气候主要分为三个阶段，林地面积、橄榄种植以及农业用地三者之间相互影响，人为因素和自然因素共同影响着该地区全新世以来的植被变化【２０１。

我国孢粉学研究虽然起步较晚，但经过几代孢粉学家的努力，在全新世气候变化方面仍取得许多重要成果。

古气候定量重建方面，施雅风等根据孢粉、冰芯和古土壤等多方面的研究资料，初步确定了我国全新世大暖期的起止时间（８５００－３０００ａＢ．Ｐ．），并且定量重建了大暖期鼎盛时期的气候环境，研究还发现大暖期中发生过若干次气候波动事件【２１捌。

宋长青等以中国北方不同地区２１５个表土花粉数据为基础，选取１３种花粉类型建立花粉与气候因子间的转换函数，并定量重建了内蒙古调角海子地区１００００－２１００ａＢ．Ｐ．的年均温和年均降水型２３１。

许清海等根据北方地区部分科属的花粉—气候响应面模型，分别定量恢复了燕山南部５０００ａＢ．Ｐ．以来和岱海笳地１５００ａＢ．Ｐ．以来的气候变化
［２４，２５１。

环境考古方面，荆桂云等以孢粉和氧同位素分析为研究手段，恢复了张家口怀来
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究古森林火灾情况，并指出火灾对土地利用和植被演化产生重要影响［３７１。

张佳华等综合炭屑、孢粉和烧失量的分析结果，探讨了北京房山东地区１５０００ａＢ．Ｅ以来不同时期火灾发生的可能性，并且认为２４６０ａＢ．Ｐ．以来炭屑含量的升高与人类活动有着密切关系网。

崔海亭等结合炭屑亚显微结构和孢粉分析，恢复了赤峰黄土丘陵区青铜器时期的植被情况，并且认为当时的气候较为暖湿，植被以蒙古栎林和油松林为主［３９１。

Ｌｕｃｉａ等利用稳定同位素、古地球化学、孢粉和炭屑分析等多种指标研究了土耳其东部Ａｎａｔｏｌｉａ地区１３０００ａＢ．Ｐ以来的环境变化和人类活动历史，发现该区早全新世时期春季和夏季气候较为干燥，草原火灾频繁，约３８００ａＢ．Ｅ之后人类活动开始加强［４０１。

Ｌａｕｒａ等对意大利西西里岛的湖泊沉积物进行了孢粉和炭屑分析，揭示出地中海盆地全新世以来火灾、植被和气候三者之间的联系，认为新石器和红铜时代乔木植物花粉减少并非受气候和火灾的影响，而是人类活动造成的【４１】。

Ｃ６ｓａｒ等利用孢粉、炭屑和木本植物残体等资料并结合ＭＣ测年结果，研究了利比里亚半岛中部地区全新世以来植被、火灾和气候变化三者之间的相互关系，结果表明全新世早期由于气候转暖，原先的针叶林被地中海型树种取代，火灾对该地区植被影响较小；全新世晚期，可能是人为纵火的缘故，该地区火灾频繁且强度较大，当地植被受到严重破坏【４２】。

‰１．４古洪水研究进展
１．４．１古洪水的研究意义
洪水是影响人类生存和发展的主要自然灾害之一，依据洪水发生时间可分为实测洪水、历史洪水和古洪水【４３１。

其中实测洪水是指通过实际观测计量的洪水，历史洪水是指历史文献中记录的历史时期的洪水，古洪水是指第四纪以来至有洪水记录的时段内发生的洪水事件１４４１。

洪水资料对于预防洪水灾害和防洪工程建设等具有重要的参考价值，但由于洪水的实测记录和历史记录时间较短，数据和资料略显不足，因而更长时间段的古洪水研究显得格外重要。

古洪水事件是水文过程对异常气候变化的响应，经常发生于不同气候之间的过渡时期，尤其是气候转型时期的突变阶段【４５＇４６】。

因此，研究古洪水事件一方面有助于重建流域内长时间尺度的洪水发生情况，进而为制定防洪政策和设计防洪工程提供参考依据；另一方面，通过分析古洪水发生的周期，还可以反演古气候变化过程，从而对预测未来气候变化提供佐证１４７］。

１．４．２古洪水在环境考古方面的研究进展
近些年来，科学家在世界不同地区相继发现了史前洪水的遗迹，一些学者结合地质
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Ｉ炭屑带１
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ｌ炭屑带２１００
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１２３１００２００３００４００５００
洪积层古土壤层２弓
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要为松属）花粉含量显著高于临近的古土壤层。

产生这种现象的原因与洪水对花粉的分选作用、花粉来源范围以及人类活动强度等方面有关，一方面洪水对花粉进行了分选，草本植物花粉多沉积于河床上，而木本植物花粉则被洪水携带到河漫滩上并沉积在洪积层中；另一方面洪积层中木本植物花粉主要来源于乔木植被覆盖度较高的山地地区，而古土壤层中木本植物花粉主要来自草本植被覆盖度较高的平原地区，又因为平原地区人类毁林开荒等活动强度的增加，洪积层与古土壤层中木本植物花粉的含量差异更加明显，因而利用木本植物花粉含量的变化规律也能较好地划分出本区地层中的洪积层和古土壤层。

（５）孢粉组合显示，三杨庄在全新世早期可能已经有人类从事农业活动，中全新世晚期古耕地层中的孢粉和炭屑记录反映了当时刀耕火种的农业生产方式，战国古耕地层中木本植物花粉含量急剧减少，草本植物花粉和中华卷柏孢子含量普遍较高，反映了农业生产水平显著提高，同时地层中还留有犁耕的痕迹，说明当时铁制农耕用具已经广泛应用于农业活动中。

西汉文化层中人工禾本科花粉含量稀少，其原因有待进一步研究。

［１０４］郑振华，田芳，曹现勇，等．中原地区不同植被类型花粉组合特征及对周围植被的代表性［Ｊ］．地理与地理信息科学．２００８，２４（４）：９２－９７．
［１０５］李春海，唐领余，万和文，等．晚更新世以来浙江余姚地区植被变化及人类活动［Ｊ］．微体古生物学报．２００９，２６（１）：４８—５６．
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