杭州湾顶部全新世中期环境演变与良渚古城-塘山大坝的建造

杭州湾顶部全新世中期环境演变与良渚古城—塘山大坝的建造末次盛冰期全球气候寒冷,海平面位置在现今位置以下150米左右,河流下切侵蚀作用明显,形成巨大的古河谷.全新世早期,伴随着全球气候变暖,海平面快速上升,海水填充古河谷形成巨大的河口湾环境.全新世中期以来,海平面上升趋于平缓,河流携带的大量陆源碎屑物质在河口附近逐渐堆积,伴随着三角洲主体的形成,河口湿地也开始发育.在此背景下,新石器人类活动在世界主要大河三角洲地区开始出现,河流-三角洲成为孕育早期农业文明发展的重要摇篮之一.在我国长江三角洲地区,广阔的平原上现存着众多的新石器遗址,这些文化遗存忠实地反映了史前文明在该地区的演化过程,时间表现为马家浜文化、崧泽文化和良渚文化这一从老到新的演化序列.其中,良渚文化因其遗址数量最多,文化内涵最为丰富,被认为是早期文明发展的最高阶段.值得注意的是,虽然海平面在全新世中期以后总体上趋于稳定,并接近现代海平面,但感潮型的三角洲冲积平原对海平面的小幅波动仍然十分敏感,早期农业文明的发展仍然会受到海平面波动、风暴潮和大潮汐等环境变化的影响和制约.处于早期农业文明高级阶段的良渚古王国、即瓶窑-良渚古城和大坝(良渚古城体系,下同),三角洲环境对古文明提供了何种可依托的关系,古人又如何适应环境演变?古城体系的兴衰与三角洲环境变迁存在何种关联?这些将是论文着重探讨的内容.论文在杭州湾顶部瓶窑-良渚地区的良渚古城区域展开工作.在参考前人大量成果的基础上,在良渚古城附近获取了两支沉积物岩芯(LZ和XL钻孔),以及西北部塘山大坝白虎弄附近的三个沉积物剖面(BHN-A,BHN-B和BHN-C)通过对沉积物岩芯和剖面的年代学、代用气候和环境指标的分析,恢复了全新世中期以来杭州湾顶部地区的沉积地貌环境演变、气候和海平面波动过程.据此深入地探讨了环境演变与古城体系建造的相互关系,论文取得的主要进展和结论如下：1.建立了研究区全新世早期以来海平面波动的曲线,认为全新世中后期相对稳定的海平面变化促进了三角洲平原的发育.利用具有海平面指示意义的沉积相变化结合高精度加速质谱(AMS14C)测年以及遗址“最低居住面”高程信息首先重建了研究区全新世海平面波动曲线.海平面变化显示：研究区的海平面在约9,000到7,000calyrBP期间快速上升到距现今海平面以下5m的高程；随后在7,000到6,000calyrBP年期间逐渐接近现今海平面位置.最大海侵期,海岸线曾到达杭州湾西部天目山山脚,古城地区当时处在古杭州湾顶部的浅海环境中.沉积物粒度较细,且有孔虫数量较多,反映了河口湾-浅海相沉积环境特征.在全新世中期以来温暖的气候背景下,降水增多导致地表径流作用加强,大量泥沙被携带至此,同时钱塘江所带来的泥沙在此地汇合,一起在海湾堆积,共同建造三角洲平原.之前的浅海环境演变为河口-三角洲湿地环境,并逐渐成陆,形成广阔的冲积平原,这为良渚文明在此发展奠定了物质基础.2.建立了良渚古城区域古水系的分布,结合钻孔沉积相的分析,认为稳定的岸线和有利的古地形地貌特征吸引古人在聚居和筑城的主要因素.在最大海侵之后,三角洲岸线开始向海推进.古城以东密集、且平行分布的纵向水系反映了5,000calyrBP之后海岸线快速向海推进的特点,也是长江三角洲广阔的冲积平原的共同特点.在距今7,000-5,000calyrBP期间,长江三角洲平原主体广布潮滩和盐沼,当时的太湖盆地为一古泻湖,存有多处巨大的潮汐通道,与广海联通,环境仍十分脆弱,不适合古人长期居住,遑论修建古城.从成陆时间看,LZ孔揭示的成陆时间约为5,000calyrBP,而位于东面、距离仅为5公里的XL钻孔成陆较晚,约4,300calyrBP.成陆地层埋深在LZ仅为1.3米,XL成陆埋深在4米以下.这表明当时古海湾的地势坡度较大.但是,古城处在山体环绕的小山坳中,可有效减弱海侵、风暴潮和大潮汐等带来的海洋灾害的影响,同时也可依靠山体进行必要的躲避.因此,良渚古人在此容易获取资源并发展生产,进而在早期新石器文明的积淀上发展古城体系.3.建立了研究区气候、环境变化的代用指标序列,认为暖湿的气候和湿地淡水化过程促进了稻作农业在研究区的发展.全新世中期,研究区的气候延续了全新世大暖期的温暖湿润的特点.区内植被以常绿阔叶和落叶阔叶木本占优势,反映了温暖湿润的气候条件.在良渚文化期间(5,200-4,000calyrBP),虽然松属含量增多,但青冈栎、胡桃和枫香等喜暖植被亦占据相当的比重,所反映的温和偏湿的气候条件十分适合早期稻作农业和人类活动.在5,200-5,000calyrBP期间,LZ钻孔孢粉浓度值极高,而且耐盐的藜科含量较高,沉积物中发现少量有孔虫,表现为半咸水的潮滩相环境,不利于稻作农业的开展(禾本科(>40μm)含量极低).随后在5,000-4,000calyrBP期间,藜科逐渐减少,一些陆生草本如麻黄和蒿属逐渐增多.淡水草本(香蒲和水蓼),以及水龙骨的出现,反映了湿地环境淡水化的过程.温和湿润的气候条件,以及逐渐淡水化的湿地环境为良渚古城地区稻作农业及人类文明发展提供了最基本的保障条件.根据LZ钻孔孢粉记录显示,约5,000calyrBP之后,人工培育的水稻(禾本科>40μm)逐渐增加,并在约4,800calyrBP以后开始快速增加,与炭屑(>125μm)良渚文化中后期的高值相吻合,代表了频繁的人类活动和稻作农业在良渚文化中后期达到顶峰.4.根据塘山大坝的年代学和磁学特征,提出其修建时间晚于古城,是古城重要的蓄水防洪工程,反映了古城发展的需求LZ钻孔的岩性在距今5,000年前后由灰色的有机质泥过渡为棕黄色粉砂质泥,反映了研究区成陆的过程.古城城墙基底的青灰色泥顶部的AMS-14C测年反映了可能建造古城的年代不早于4,800calyrBP,这与考古学家报道的古城修建时间(约4,500-4,300calyrBP)相近,处于良渚文化早中期.塘山大坝基底OSL测年结果表明大坝约修建于4.11kyrBP前后,属于良渚文化后期.坝体剖面BHN-A年代学数据排列无序,反映了塘山大坝在白虎弄段人为修建的特征.类似的,BHN-A剖面磁组构的测量结果也显示磁性矿物椭球体长轴磁偏角方向杂乱无章,与该剖面无序的年代学相似,反映了大坝人为修建的特征.修建大坝的工程用土来自于邻近地区,总土方量可能达到300万立方米以上.BHN-C的磁组构测量结果表明大坝基底以下的样品,长轴磁偏角的方向是较为统一的,主要指向南方和东南方,与北部山体河流入海流向是一致的,反映出河流冲积平原的特征.故本研究认为位于良渚古城西北部的塘山大坝在白虎弄段是人工修建而成,且大坝修建时间晚于古城.这反映了良渚古人对古城建造和社会发展的认知过程.在古城逐渐形成的过程中,当人们感受到来自季风暴雨、洪涝灾害的威胁时,修建大坝不仅可以直接抵御洪水,而且可以蓄水、灌溉,为古城人民的生活提供便利.5.讨论了良渚地区新石器文明与气候、海平面以及地貌环境演变的适应与响应关系,认为从全新世中期以来,良渚地区人类活动经历了由适应环境向改造环境的转变.LZ和XL钻孔和塘山大坝剖面的年代学以及代用环境和气候指标综合分析揭示：研究区约在6,000年前海平面稳定之后开始逐渐成陆,在5,000年左右环境由潮滩过渡到淡水沼泽.稳定的环境逐渐吸引了古人迁徙此地,在前期约2000年农业文明的基础上(马家浜和崧泽文化),发展了良渚古城体系,古文明达到顶峰.成陆之后的淡水湿地环境是良渚文明和稻作农业发展的基础,稻作农业的发展关系到文化的兴衰.炭屑数据及禾本科花粉的资料表明,稻作农业在良渚中后期发展到顶峰之后,随着良渚文明的衰弱也逐渐减弱.炭屑和禾本科的数据反映了古城衰败之后的一段时间内研究区鲜有人类活动,直到2,000calyrBP前后的东汉时期才重新开始有人类活动迹象.在良渚文明后期塘山大坝的修建被认为是良渚人抵御洪水的努力,同时也为古城提供淡水储存和农田灌溉的服务.塘山大坝的修建,反映了古人在面对环境变化带来的问题时采取的主动措施,意味着古人由适应环境逐渐向改造环境的转变.良渚古城在