史前异常洪水事件及其对华夏文明的影响

史前异常洪水事件及其对华夏文明的影响

异常洪水是人类造成的严重危害之一。这是世界上广泛开展救灾和防灾活动的重点之一。由于观测资料和历史文献的局限性,目前我们对史前异常洪水事件还缺乏系统的了解。通过对史前洪水的研究,可以揭示异常洪水事件发生、发展的规律及其对人类生存环境的影响,为正确制定防灾减灾措施提供科学的依据。洪水对古人类文化和活动的影响备受关注,在西方有Noah方舟,在东方有大禹治水的传说,这些发生在史前的传说一直是中外学者求证的对象。近年来,科学家相继报道在地中海、黑海和美国等地发现了史前异常洪水事件的记录,并开始探讨气候变化、史前异常洪水事件与人类文明演进之间的关系。如对黑海与里海之间博斯普鲁斯海峡沉积物的分析发现,黑海在7.5kaB.P.发生了特大洪水,使黑海海平面以每天15cm的速度升高,造成来自于西南亚的农业人口向欧洲中部及埃及、南美索不达米亚迁徙,促进了农业在欧洲的发展。我国的史书上有不少关于虞夏时期洪水肆虐的记载。由于史书记载的洪水事件发生在华夏文明诞生前夕,因此一直为地质学家、地理学家和考古学家所关注。近年来,我们进行的史前洪水调查表明,当时在我国北方确实发生过史前异常洪水事件,这些事件对华夏文明的演进起到了重要的作用。本文试图通过对这一时期洪水事件的初步研究,分析异常洪水事件的特征和区域差异,探讨异常洪水事件出现的气候背景及其对我国华夏文明起源的影响。1异常洪水事件的地质记录据野外实地调查,在我国淮河流域、黄河流域和海河流域,都发现有4kaB.P.前后异常洪水事件的地质记录。受地貌条件的制约,在不同地貌部位,如山间盆地、山麓地带、山前倾斜平原和下游冲积平原等,洪水的地质记录具有不同的表现形式。1.1盐碱地区的流变学和洪水分析峡谷与盆地相间是山区河流的特征。当异常洪水事件发生时,由于山间盆地空间相对比较狭小,再加上峡谷排水不畅,上涨的泛滥洪水可以迅速淹没整个盆地。代表性地点见于黄河上游甘青交界地区的循化盆地和官亭盆地。黄河自西向东从循化盆地和官亭盆地流过,由上游向下游依次形成松巴峡、循化盆地、积石峡、官亭盆地和寺沟峡。峡谷段谷深壁陡,阶地不太发育,而盆地中黄河普遍发育有多级河流阶地。官亭盆地的一至三级阶地前缘分别高于黄河河面约5,25和40m,其中以二级阶地最为发育,约占盆地面积的2/3,其上分布有属于新石器晚期的齐家文化遗址(4.1～3.8kaB.P.)。黄河二级阶地堆积下部为粗大砾石层,上部为棕黄色粉砂,两者构成典型的二元结构。野外观察发现,这一级阶地上普遍覆盖着一层厚达3～5m左右的棕红色黏土。该红黏土质地黏重,缺乏跃移总体,悬移总体占90%以上,其中夹有大量细微的波状砂质条带,是洪水泛滥时期的漫洪堆积。在棕红色黏土下伏的阶地面上,可以见到沙波、拖曳构造、冲刷槽等层面构造和被棕红色黏土掩埋的齐家文化遗址(14C测年结果为(4090±75～3678±75)aB.P.,经树轮校正,半衰期5370a,下同),说明当时上涨的洪水淹没了河流两岸人类居住的阶地,对阶地面进行了强烈的冲刷和改造,并给人类遗址造成严重的破坏,随之在整个二级阶地上加积了厚层的漫洪相棕红色黏土。洪水的上涨高度以目前一级阶地与二级阶地之间的高差估算,大致在20m。在漫洪相的棕红色黏土层中夹有多层富含有机质的灰黑色黏土,这些灰黑色黏土层是洪水退落之后泛滥平原上残留湖沼的堆积物。漫洪相的棕红色黏土与湖沼相的灰黑色黏土在剖面上交替出现,反映当时黄河的洪水泛滥相当频繁,属于洪水多发的时期。根据官亭盆地喇家村漫洪相棕红色黏土之下掩埋的齐家文化遗址(其最晚的年龄为3678±75aB.P.)与棕红色红黏土上部夹有的辛店文化早期灰坑(年龄为2775±75aB.P.),推测洪水多发期出现在齐家文化晚期到辛店文化早期,年代大致在3.65～2.75kaB.P.之间,延续时间约900年。1.2古洪积扇和古空间山麓地带地势转折明显,在主河发生异常洪水事件的同时,附近山区的沟谷中由于暴雨引发的山洪和泥石流,往往会在山麓地带形成大规模的洪积扇或泥石流扇。代表性地点见于青海官亭盆地、山西陶寺和河南孟庄等地。在青海官亭盆地黄河二级阶地的前缘陡坎,经常可以见到阶地堆积层中夹有众多的砂砾石透镜体,其物质组成与阶地堆积有明显的不同,主要由磨圆不好和分选极差的粗砂砾石组成,并夹有粗大的砾石,具斜交层理和槽状层理,属山地沟谷洪流带来的古洪积扇堆积。古洪积扇切割充填在二级阶地沉积物之中,扇顶与阶地面一致,其上直接覆盖着黄河泛滥带来的漫洪相棕红色黏土,说明山洪的暴发出现在黄河大洪水到来之前,时间大致在3.6kaB.P.。在山西塔儿山山麓的陶寺,分布有龙山文化时期的一处古代城址。在考古发掘中,发现城址的东城墙和西北城墙都有被山洪冲毁的现象。根据山洪堆积物中含有陶寺晚期的陶片以及其上覆盖有含陶寺晚期陶片的文化层,推测山洪发生的年代在陶寺晚期,大约在4kaB.P.。在太行山东麓的河南孟庄,也发现有龙山文化时期古城址被山洪冲毁的现象。山洪堆积出现在龙山文化晚期,其发生的年代大约也在4kaB.P.。1.3古决口扇的堆积物山前倾斜平原一般比较宽阔,受构造抬升和河流下切的影响,往往表现为多级的山前台地。当异常洪水事件发生时,由于山前台地的地势较高、台地面相当宽阔并且有一定的倾斜,所以上涨的洪水一般只能淹没台地的边缘部分,并在台地上形成决口扇或漫洪河道,很难完全淹没整个台地。代表性地点见于我国地貌大势二级阶梯与一级阶梯之间的过渡带,如豫西的新寨和北京的海淀台地。河南新寨位于淮河上游主要支流双洎河的北岸,这里山前黄土台地发育,台地面宽阔,可达数十公里,前缘高于河面25m。台地上分布有龙山、新寨和二里头时期的文化遗址。在台地的前缘发现有埋藏古决口扇,古决口扇堆积体顶面埋深1.45m,底面埋深4.69m,平面上呈扇形,宽15～68m,在断面上呈上平下凹的透镜状,属切割充填堆积。堆积物以棕褐色黏土质粉砂与棕黄色粉砂频繁交互为特征,沉积韵律十分清楚。其中棕黄色粉砂粒度较粗,多条带状或豆荚状细砂条,还夹有多个沙坡堆积,属于决口初期水动力比较急剧多变时期的泛洪沉积;棕褐色黏土质粉砂粒度较细,具有细微的水平层理,几乎全部由悬移物质组成,属于决口后期洪水比较稳定时期的泛洪沉积。两者的频繁交替,表明洪水的多发性。根据古决口扇夹在二里头文化层与龙山文化层之间,在水平方向上与新寨时期的文化层(3.55～3.40kaB.P.)水平过渡,推断河流决口发生在3.55～3.40kaB.P.。出于汲水方便和安全的考虑,先民们一般都选择靠近河边的高地作为自己的栖息地。在人类居住的黄土台地上出现决口扇,说明在3.55～3.40kaB.P.的新寨文化时期,本区出现过异常洪水事件。当时洪水泛滥,河水漫上黄土台地,在台地上形成决口扇,并冲毁了部分新寨时期的文化遗址。洪水上涨的幅度以台地面与较低一级阶地之间的高差估算,大约在15m,多洪水期延续的时间约150年。在北京西郊海淀台地的北缘(北京大学校园的位置),地下4m处也发现有埋藏的古决口扇,古决口扇断面呈层状和上平下凹的透镜状,厚5m左右,宽10～50m,也属于切割充填堆积。古决口扇堆积物下部为灰黑色与灰白色交互的中细砂层,层理十分明显,夹有完整的树木和人类文化遗存。下伏侵蚀面十分明显,多侵蚀槽,侵蚀槽中充填有大量的黑色粉砂质黏土团块,反映河流决口时期强烈的水流作用;上部为灰黑色黏土质粉砂,有机质含量高,反映了洪水退落之后的漫滩和湖沼环境。海淀台地顶面的年龄据热释光测定为10kaB.P.,说明台地形成的年龄在10kaB.P.前后,而下切在台地中的古决口扇,根据其中所含人类文化遗存的性质和树木的14C测年数据,推测古决口扇出现在4.8kaB.P.之后,当时从海淀台地西北流过的古永定河发生了异常洪水,随着河水的暴涨,洪水漫上海淀台地北缘,并在台地上形成决口扇,造成人类遗址的破坏。当时洪水上涨的幅度,根据海淀台地上古决口扇与台地北侧古永定河故道中同期埋藏古河道的高差估算,大致在9m。1.4异常洪水事件河流下游平原构造运动比较稳定,地貌以地势低平、平原广阔、河谷宽浅为特征。当异常洪水事件发生时,随着河水的上涨洪水漫出河岸,淹没河流两岸大片的平原,形成广阔的泛滥平原。代表性的地点见于我国地貌大势一级阶梯的黄淮海平原,如鲁西南地区和冀中地区。在鲁西南地区菏泽和微山湖一带的平原上,有众多的土丘分布。这些土丘高于平原面一般在10m左右,当地称堌堆,其上保留有龙山文化和岳石文化时期的遗址。在堌堆周围的平原上分布有灰黑色—黑色的湖沼相堆积,这些堆积厚2～4m,呈层状或透镜状产出,是洪水退落以后泛滥平原上遗留的漫滩或牛轭湖堆积,而突兀在泛滥平原之上的堌堆,其顶面大致在一个高度上,是更高的一级平原面经洪水强烈冲刷破坏之后的残留。推测在龙山文化晚期,该地区出现过异常洪水事件,洪水对高平原及其上的人类遗址造成强烈的破坏,形成侵蚀残余的堌堆地貌。在泗水的尹家城遗址,我们还发现堌堆上的龙山文化层被一层河流相细砂所覆盖,说明洪水有时甚至漫上高于平原逾10m的堌堆,估计洪水上涨高度在10m。在冀中肃宁等地地势较高的河间地上,发现有大面积的泛滥平原堆积。堆积物厚1～2m左右,上部主要为具水平层理的黏土层,下部为具上爬层理和交错层理的细砂层,两者构成一个完整的泛洪沉积旋回。黏土层的14C测年数据在3.5kaB.P.左右,说明海河下游在3.5kaB.P.前后也发生过异常洪水事件,漫槽洪水淹没了广大的河间地,形成广阔的泛滥平原。上述列举的史前异常洪水现象,尽管发生的地区不同,所处地貌部位不同,大小规模和延续时间也有一定的差别,但基本上都出现在4kaB.P.前后的龙山文化晚期至二里头文化早期。时间上的一致性,说明它们基本上应该属于同一次史前异常洪水事件。2降温事件的表现大量资料证明,4kaB.P.前后有过一次全球性的降温事件,这次降温事件在我国的敦德冰芯、吉林金川泥炭堆积和农牧交错带都有明显的反映。前述异常洪水事件,在时间上恰好对应于这次降温事件,两者的同时出现使人们不禁联想到气候的异常变化可能是引发这次异常洪水事件的主要原因。2.1群落植被在洪水时期的变化古气候研究的证据说明,官亭盆地4kaB.P.前后出现的异常洪水事件与一定的气候背景有密切的关系。在异常洪水出现之前的齐家文化时期,孢粉谱显示当地植被比较稀疏,主要为蒿属、藜科等草本植物,代表温带草原环境。而在洪水时期,孢粉比较丰富,以木本植物为主,主要为松属、云杉属和冷杉属,其次还出现一些落叶阔叶树,如桦属、榆属、榛属和桑科等;草本植物次之,种类较多,多为温带草原常见的种属,如蒿属、藜科、禾本科和莎草科等;还有一定数量的蕨类植物,如水龙骨科、卷柏属等。洪水时期的孢粉组合代表温带森林草原环境。洪水期后,孢粉浓度明显降低,其组分以草本植物为主,再次出现温带草原环境。植被面貌的变化表明,在异常洪水发生时期,该地区气候比较湿润。气候的变湿可能是史前异常洪水事件出现的主要原因。2.2生物量和木本植物种类组成新寨位于中原地区,古气候研究表明,在异常洪水事件发生时期,当地曾出现一次气候变湿事件。在异常洪水事件出现之前的龙山文化时期,植被主要以草本植物占绝对优势,以蒿属为主,禾本科和藜科次之;木本植物种属单调,仅有少数的松属和个别的桑科、栎属和榆属,代表暖温带草原植被。而在洪水事件发生的新寨文化时期,草本植物减少,木本植物增多,除松属为主外,还出现10多种落叶阔叶树,如漆树属、桑科、枫杨属、胡桃属和榆属等;蕨类植物和湿生水生草本植物增多。洪水时期的孢粉组合代表暖温带森林草原植被。洪水期之后的二里头文化时期,草本植物再次占绝对优势,以蒿属为主,禾本科和藜科次之;木本植物较前明显减少,仅有松属和少数的桑科。这一时期的孢粉组合代表暖温带草原植被。上述孢粉分析结果表明,在异常洪水事件发生时期,本区出现突然变湿事件。这次变湿事件导致了洪水事件的出现。2.3发挥其他藻类及藻类的作用北京大学燕园遗址洪水堆积层中的孢粉组合以木本植物为主,有松属、栎属、冷杉属、云杉属、桦属、鹅耳枥属、椴属、榛属、胡桃属和桑科等;草本植物含量不高,有蒿属、藜科、禾本科、麻黄属和莎草科等;其它还有一定数量的蕨类植物、水生植物及藻类。这一孢粉组合说明,在洪水时期,燕园地区的植被面貌是以松属为优势,混生有栎属、桦属、椴属、鹅耳枥属、胡桃属和榛属等落叶树种的暖温带针阔混交林。在河道堆积中还出土有大量胡桃楸的果实,目前胡桃楸生长在北京地区海拔300m以上的中低山区,而当时在海拔50m的北京平原上生长,说明洪水时期气候要比今天温凉湿润一些。温凉湿润的气候环境导致了降雨的增加和河流的泛滥。3基本前景和社会历史我国北方4kaB.P.前后发生的异常洪水事件,在时间上恰好处于我国华夏文明诞生的前夕,因此它对华夏文明的影响受到了广泛的关注。黄河上游的甘青地区是我国西北地区齐家文化的主要分布区。在3.8kaB.P.前后,齐家文化突然衰退,农业文化被畜牧业文化所取代,在齐家文化晚期出现的黄河异常洪水事件,可能是造成文化衰退的主要原因。在这一地区,受峡谷深切、盆地狭小、谷盆相间这一地貌特征的制约,洪水的影响十分显著。在齐家文化的主要分布区之一的官亭盆地,当时的异常洪水淹没了人类的主要栖息地。在洪水堆积之下的喇家遗址中,发现有史前洪水灾难的记录,说明当时的异常洪水给人类带来了灭顶之灾,造成喇家遗址人类的非正常死亡和遗址的彻底毁灭。在洪水堆积剖面中夹有少数晚于齐家文化的辛店文化时期灰坑,说明在洪水的间歇时期,人类曾一度回到这里,但再次来临的洪泛又迫使他们再一次离开。在洪水堆积的顶部,分布有规模较大的辛店文化时期遗址。与属于齐家文化的喇家遗址不同,辛店文化遗址中出土有大量的动物残骸,表明在洪水之后,重新回到这里居住的先民们的生产方式和生活方式发生了明显的变化,农业被畜牧业所取代。文化的这种转变可能与环境的演变有密切的关系,其中严重洪水灾害的影响以及洪水带来的棕红色红黏土,质地黏重紧实,不利于农作活动,可能