全新世環境演變及其氣候事件對中華文化發展的影響

新世作為一個重要的人類文明時期，其氣候變化對人類社會的發展和變化起到了重要作用。山東處于黃土高原的東南邊緣,是典型的東部季風區。而且,在魯中山地的山間谷地及山麓地帶廣泛發育著一套厚度不一的黃土堆積,記載著環境演變的各種信息,目前,學者們主要集中研究該地區黃土的成因、物質來源及其環境意義[1~5],且已達到以下共識:黃土主體上是風成起源的,主要來源于沉積區以北的黃泛平原和冰期時萊州灣陸架出露的海相沉積層[2~5]。而很少將其作為全新世氣候演變研究的材料,將黃土沉積與古文化地層結合研究更是空白。山東地區是古代文明發源地之一,具有豐富的全新世歷史文化遺存,史前文化自成體系且無間斷,山東環境考古研究已成學者關注熱點[6~12],山東中部自古以來就是政治、經濟、文化中心,探討該地區新石器文化發展與環境演變的關系,不僅有助于過去全球變化(PAGES)的區域差異研究,而且對揭示該區新石器時代人地系統演變的歷史規律和內在機制,協調現今人地關系具有十分重要的意義。1地質背景和剖面位置從空間上,根據地貌基本特征,可以將山東省劃分為3個地貌區域:(1)山東半島區,位于濰河-沭河以東;(2)魯中南山地丘陵區,位于黃河-小清河以南,京杭大運河以東,濰河-沭河以西。(3)魯西北平原區,位于黃河-小清河以北,京杭大運河以西的廣大平原地區。本研究區域大致相當于魯中南山地丘陵區中的北部地區,行政區域包括濟南、淄博、濰坊、泰安和萊蕪五地市。南面是魯南山地丘陵;西面是魯西北平原;北面是黃河三角洲;東部、東北部是萊州灣、渤海灣和華北平原(圖1),屬暖溫帶大陸性季風氣候。年均溫12~14℃,年平均降水量600.8mm,一般為500~700mm。土壤類型主要為棕壤和褐土,少量水稻土和潮土。山城村剖面(117°21′46.2″E,36°43′59.4″N),如圖1所示,位于章丘市龍山鎮山城村,巨野河(西河)西約500m處,距離著名的龍山文化遺址(城子崖)300m。剖面所在地為泰山北麓山前沖積平原黃土臺地上,海拔56m,臺地長約近1000m。剖面厚約5m,層次清晰,在剖面同層位,溝崖多處分布有陶片等文化遺物。采樣時盡量采取不含文化層的自然剖面,其剖面層次完全可與相鄰帶有文化層的剖面相比較。剖面可劃分為以下層次:0~45cm,耕作層和現代風塵堆積層(TS和L0);45~160cm(S0),棕色古土壤,其頂部約50cm處見西周灰色陶片,約100cm和130~135cm處見灰色陶片,分別鑒定為大汶口文化和北辛文化;160~190cm(Lt),過渡層,灰黃色;190cm~未見底(L1),均勻的黃色,粘土質粉沙。每隔2.5cm自上而下連續采樣至3m深度,共采集樣品120個。2層位及地層對比為獲得剖面記錄的氣候演化過程,分別測定了磁化率、碳酸鈣、色度和粒度等。色度測試利用日本生產的K-MinoltaCR-400色度儀測定。磁化率用Bartington公司生產的MS-2B型磁化率儀測量;CaCO3含量用重量法測定。粒度分析采用英國生產的Mastersizer-2000型激光粒度儀,在相對誤差小于4%的條件下測量。所有測試是在泰山學院環境演變實驗室完成。通過觀察分析,發現該地區黃土古-土壤層序結構及其反映的氣候變化過程均與黃土高原相同,所以根據巖性地層學與氣候地層學原理以及剖面中文化遺物與地層的層位關系,結合歷史考古學斷代和大量14C年代數據,通過地層對比研究發現:從190cm深度成壤改造開始出現,故確定為全新世起點,根據目前國際上通用的全新世起始時間,確定其年代為11500aB.P.,160cm開始出現強烈的成壤改造作用,故確定為全新世大暖期的起點,年代為8500aB.P.,45cm深度古土壤S0成壤減弱,氣候惡化,另外S0頂部約50cm處見西周(1046B.C.~771B.C.)灰色陶片,確定為3100aB.P.,45cm深度以上為現代黃土沉積和耕作土壤。這樣就獲得了山城村剖面的基本年代框架。3間冰期氣候事件紅度(a*)和黃度(b*)均是表征土壤顏色的定量化指標,紅度值跟土壤中赤鐵礦的含量密切相關,隨土壤風化程度的增強而增大,且對氣候變化響應敏感。黃度值的大小主要取決于土壤中針鐵礦的含量,跟土壤的濕潤程度關系更為密切。土壤中磁化率值主要反映了土壤中鐵磁性礦物含量的高低,研究剖面磁化率高反映相對干冷的環境,反之,反映相對暖濕的環境。因為,在一定的溫濕環境下,會使高磁性的磁鐵礦、磁赤鐵礦轉化為低磁性的赤鐵礦或針鐵礦,而使磁化率降低。CaCO3含量的變化和淀積深度可大致反映黃土堆積時期大氣降水量的多少。粒度是反映沉積動力的重要因素,粒度大,冬季風活動強盛,反映相對干冷的環境,反之,反映相對暖濕的氣候環境。通過對研究剖面上述氣候替代性指標(如圖2所示)的分析,山東中部全新世的氣候并不穩定,存在著百年、千年尺度的變化。在103年尺度上,11500aB.P.以來氣候變化一般分為早期的增暖、中期暖濕和晚期轉干3個階段。全新世早期(Lt,11500aB.P.~8500aB.P.),以階段性的迅速升溫為特征,新仙女木事件(YoungerDryas)之后,全球氣候迅速轉暖而進入間冰期環境。該層位各種氣候替代性指標顯示(圖2),風塵堆積速率降低,沙塵暴減少,平均粒徑和粗粉沙(30~63μm)含量較馬蘭黃土(L1)低,但高于全新世大暖期(S0)的含量,暗示東南季風增強,降水量增加,Lt中碳酸鈣和磁化率較L1中含量降低,但成壤強度還比較弱,紅度和黃度值較L1值波動增大。全新世中期(S0,8500aB.P.~3100aB.P.),氣候替代指標特征如下,平均粒徑和粗粉沙含量全剖面最低,碳酸鈣也大量淋溶,含量僅為0.00~18.00gkg-1,磁化率值在S0中下部進一步降低,紅度和黃度值增加,為全剖面的最高值,這些指標都表明,此時,東南季風長期控制山東地區,溫度升高,降水增加,風塵堆積微弱,風化成壤作用強烈,全新世中期是全新世最為暖濕的時期。研究區和鄰近區域考古資料也證實了這一點。例如:后李遺址的孢粉分析發現,后李文化時期(8500~7500aB.P.),氣候暖濕,可能比今高2~3℃左右。北辛時期(7500~6300aB.P.)延續了溫暖濕潤的氣候狀況,大體類似于現在長江流域的氣候,大汶口文化早期階段,氣候溫暖濕潤,處于大西洋期,植被以闊葉樹種占優勢,并含少量亞熱帶成分。山城村剖面氣候替代指標顯示,大暖期內曲線波動變化,在約138~142cm、100~110cm和65~75cm出現三次明顯波動,平均粒徑、粗粉沙含量增加,紅度和黃度值減小,碳酸鈣含量也有不同程度的增加,應是3次氣候惡化事件。大暖期的氣候也不是穩定不變的,其中8200aB.P.、5500~5000aB.P.和4000aB.P.氣候事件已經得到區域甚至全國研究的證實。根據剖面文化層的時間控制可大致確定區域三次降溫事件的性質和時間,138~142cm出現在后李文化期以前,應該是8200aB.P.氣候事件;100~110cm對應大汶口文化時期(6300~4600aB.P.),應該是5500~5000aB.P.寒冷事件,氣溫比現在低2℃左右[14~16]。65~75cm揭示的降溫事件出現在西周文化期以前,而且氣候指標變化幅度較前兩次大,指示降溫更為明顯,所以應該是4000aB.P.前后的一次降溫事件,被認為是YoungerDryas以來最為寒冷的一次降溫過程西吳寺遺址出土的植物遺存顯示,龍山文化早期氣候比較暖濕,后來變得干涼,沂沭河流域也有類似的情況。總之,全新世中期是最為暖濕的階段,從后李文化約8500aB.P.開始至龍山文化早期(約4600aB.P.),地層大致對應于160~90cm,氣候最為暖濕,期間經歷了兩次幅度不大的降溫事件(約8200aB.P.和5500aB.P.)。龍山文化中晚期已變干、變涼,但仍較現在溫暖濕潤,直至4000aB.P.,發生了強烈的降溫和塵暴事件。以后略有升溫直至3100aB.P.全新世中期結束。距今3100多年前進入全新世晚期,紅度、黃度值持續減小,平均粒徑和粗粉沙含量持續增加,磁化率增大,碳酸鈣含量仍較低,表明降水量雖然減少但還可以使得碳酸鈣發生淋溶。表明東亞季風格局發生突變,西北季風勢力大大增強,山東從此進入了一個相對干旱少雨時期,這與前人研究結論一致。4新世氣候事件影響了舊城文化的發展4.1古典小說和遺址的分布特征4.1.1農業社會經濟結構山東省史前文化又稱海岱文化,是中華文明的重要發祥地之一,其文化特征明顯,發展脈絡清晰,有很好的連續性。山東中部文化發展序列為:后李文化,北辛文化,大汶口文化,龍山文化,岳石文化。后李文化時期(8500~7500aB.P.),代表性遺址有臨淄后李,濰坊前埠下,章丘小荊山、西河,長清月莊等。人類的活動范圍相對較小,只局限在山前沖積扇平原上。目前僅僅發現在泰沂山系的北側,本區所見遺址僅10余處,房址均為半地穴式。陶器以紅褐陶為主。對章丘西河、小荊山和前埠下遺址的考古顯示,當時農業生產還比較落后,工具以打制為主,但已有農作物的栽培,以豬為代表的家畜飼養開始興起。北辛文化時期(7500~6300aB.P.),主要遺址有泰安大汶口、長清張官、章丘王官莊、臨淄后李、青州桃園。房址半地穴和淺穴式為主。已出現少量的地面建筑。陶器分為泥質和夾砂陶,石器分為打制和磨制兩種。已由原始農業進入早期鋤耕階段,水稻和粟在這一時期開始栽培。大汶口文化時期(6300~4600aB.P.),主要遺址有泰安大汶口、諸城呈子、前寨、濰縣魯家口、安丘景芝鎮、濰坊前埠下,屬文化大發展時期,本區遺址數量增至170余處,當時的農業水平較北辛文化時有了較大提高,農作物以粟、黍為主,隨葬的生產工具顯示了較大的糧食收獲量;飼養業也已較發達。龍山文化時期(4600~4000aB.P.),代表性遺址有章丘城子崖、壽光邊線王、濰坊姚官莊、濰縣魯家口、臨胸西朱封,尤以城子崖遺址最為著名。房址分為半地穴式、地面式和臺基式。快輪制陶技術在這一時期得到普遍采用,“蛋殼黑陶”的大量出現,達到中國制陶史上的鼎峰時期。已進入穩定的種植農業階段,兼營家畜飼養及漁獵。泰沂山以北的地區是稻黍混作的農業經濟,以東以南地區屬于稻作為主的農業經濟。岳石文化(3900~3500aB.P.),與龍山文化相比,岳石文化分布范圍相對狹小,遺址數量減少了2/3以上,文化面貌相對落后。而且,岳石文化時期,至今未發現水稻遺存,可能是以旱作粟、黍為主。4.1.2陰山南部山地、沿海地區遺址區分布文中考古點位置、文化分期主要來源于《考古》、《文物》、《華夏考古》、《考古學報》、《考古與文物》等專業期刊發表的相關資料及考古文物部門的文物普查資料。將這些考古遺址點進行統計并投影到山東地形圖上(圖3),以便分析其分布特征。為便于描述和比較,將山東中部分為西部河谷區(主要是黃河和小清河谷地)、北部東部平原區(泰沂山以北以東的平原區域,海拔在150m以下)和南部山地區(主要是泰山、魯山和沂山等魯中山地丘陵區)。后李遺址僅分布在泰沂山以北的洪積扇平原區僅10余處,到北辛時期分布范圍擴大。大汶口文化是史前文化的大發展時期,遺址數量由北辛時的近30余處發展到176余處,山地以北以東平原區臨淄、青州、濰坊等遺址點最多,約95處,占54%;南部山地和西部河谷遺址數分別為41和34處,各占27%和19%。龍山文化時期是山東史前文化發展的鼎盛時期,遺址數量驟增為402處,分布范圍更加廣泛,增幅最大是北部東部平原區,遺址點增至284處,比例提高至71%;尤其是彌河兩岸遺址點特別密集;南部山地和西部河谷增長較北部區稍慢,遺址點數量和比例分別為61處(15%)和57處(14%)。岳石文化時期遺址數量驟減為101處,減幅最大的也是北部東部平原區,遺址數量減至35處(35%),西部河谷區減幅最小,僅減少了5處,所占比例升高至55%,南部山地遺址數量為10,占到10%。4.2新世氣候的發展對古代文化的發展的影響4.2.1氣候突變事件與后李文化的關系從全新世大暖期(8500aB.P.)開始,到4000aB.P降溫事件之前,氣候暖濕,水土資源優越,山區植被繁茂,給先民這里生存、繁衍提供了先機。經歷了后李文化、北辛文化、大汶口文化、龍山文化的發展演替。期間,經歷了8200aB.P.、5500aB.P.氣候突變事件,但是文化沒有發生間斷,而且自后李到龍山文化,生存范圍越來越大,發掘的遺址點越來越多,從后李時期10余處→北辛時期近30處→大汶口時期176處→龍山時期的402處,從后李時期刀耕火種的農業發展到龍山時期稻粟混作或稻作為主的定居農業,畜牧業也依次發展,制陶業也由后李時期粗陋的紅褐陶發展到精致的龍山時期“蛋殼黑陶”,人類征服自然的能力逐漸增強,石器工具由打制到磨制到龍山后期還出現了銅質工具。總之,人類文明程度越來越高。8200aB.P.事件發生在后李文化期間,當時文明程度還相當低下,氣候突變時,后李文化沒有立即停止,反而在其后發展了較其先進的北辛文化。5500aB.P.氣候突變事件發生在大汶口文化中后期,此時的文明程度較前期高,而且之后出現了史前鼎盛的龍山文明。表明8200aB.P.、5500aB.P.氣候突變事件的變化幅度在人類可以適應的范圍之內,沒有對當時決定人類生存的自然環境和農業產生太大的影響,反而像是人類進步的催化劑一樣,使得人類文明進程越來越快。然而之后發生的4000aB.P.氣候突變事件則完全不同,下面單獨一節進行闡述。4.2.240001a.p.氣候事件影響著古代和現代文化的發展5氣候突變事件對劉世原文化的影響(1)山東中部全新世氣候經歷了早期(11500~8500aB.P.)的溫涼變暖,中期的暖濕(8500~3100aB.P.)和后期(3100aB.P.以來)的逐漸轉涼。其中大暖期記錄了3次氣候寒冷事件。(2)在全新世最為暖濕的階段(8500~4000aB.P.),依次發展了后李文化、北辛文化、大汶口文化和龍山文化。其中8200aB.P.、5500aB.P.氣候事件沒有對文化發展產生明顯負面影響,反而,對文化的發展起了一定的催化劑的作用。(3)4000aB.P.氣候事件在剖面中表現明顯,氣候惡化,沙塵暴增加,來自北部、東北部大量風沙使得淄博、濰坊等地龍山人的生存環境急劇惡化,進而使喜暖濕的稻作農業受的極大地摧毀,人地資源矛盾突出,導致優秀的龍山文化被古樸的岳石文化所取代。(4)山東黃土和古文化的結合研究,其中的文化層對于認識黃土發育的年齡和成壤強度有一定的輔助作用,通過成壤強度的變化揭示古文化的發展也具有直接的現實意義。4000aB.P.氣候突變事件與前兩次氣候事件不同,它發生的時間不在某個文化期的中間,而是恰與龍山文化結束的時間一致,即氣候突變發生時,輝煌燦爛的龍山文化突然中斷,后被相對落后的岳石文化所代替。在考古學上的表現是遺址數量的銳減,由龍山時期的402處驟減為101處,僅為原來的1/4。相對于“戰爭說”和“洪水說”的解釋,很多學者傾向于氣候變化方面的原因。到底是什么原因導致了區域文明的衰落,我們做了如下分析,一方面,也就是說,當氣候突變,氣溫和降水大幅度降低時,研究區北部黃河三角洲水位下降,東北部的萊州灣海水后退,大面積海灘出露水面,沙塵暴頻發,冬季風攜帶風沙直驅而下,距離黃河三角洲和渤海灣最近的淄博、濰坊等北部和東部平原區生存環境急劇惡化。因為魯中山地的山間谷地及山麓地帶廣泛發育的黃土堆積,主要來源于沉積區以北的黃泛平原和冰期時萊州灣陸架出露的海相沉積層[2~5]。對應于研究剖面,就是75cm深度(4000aB.P.氣候突變事件)以來,粗粉沙和