西安半坡遺址全新世古氣候環(huán)境的探討

李秉成（西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系）

摘要：目的討論最近1000年來的植被和環(huán)境制定治理黃土高原及其水土流失的戰(zhàn)略方針預(yù)測未來黃土高原的氣候變化。方法通過對西安半坡遺址大圍溝剖面的地質(zhì)調(diào)查、密集采樣和孢粉分析討論該區(qū)植被的演替。結(jié)果論證了全新世古氣候環(huán)境的特征總結(jié)了早、中、晚全新世在該區(qū)發(fā)育的植被及其所代表的氣候環(huán)境。從該剖面17個樣品中分析出了大量孢粉做出了黃土地層的孢粉圖式。據(jù)該剖面上孢粉組合變化的分析得出了全新世的植被與相應(yīng)的氣候在時間上的演變與空間上的分布范圍。結(jié)論中全新世氣候溫暖濕潤；晚全新世溫涼干旱。

為了說明西安半坡遺址全新世古氣候環(huán)境對北緯34°～39°、東經(jīng)106°～10°的范圍內(nèi)進(jìn)行了勘察與研究。該區(qū)屬于黃河中游黃土高原的中部主要對位于渭河地塹盆地的中段——西安半坡遺址等地進(jìn)行了研究。

1地質(zhì)概況

渭河谷地的全新世地層一般分布于河谷的一級階地及其以上各級階地和塬上的黃土地層表面上包括黑壚土上的薄層黃土。

全新統(tǒng)：①灰、黃、灰褐色耕植土疏松大孔隙厚0．3m；②灰褐色黃土狀土疏松含陶片（第1文化層）厚0．75 m；③黃褐色黃土狀土含木炭屑、陶片、骨片厚0．2 m；④黃褐色黃土狀土含黏土量較大堅硬孔隙較小含少量陶片厚0．62m；⑤褐紅色黃土狀土含炭屑、骨片、陶片及礫石（第2文化層）厚0．7 m；⑥褐灰色亞黏土含陶片、骨片、炭屑（第3文化層）厚0．62m；⑦灰黃色亞黏土密實(shí)、堅硬含大小不等的鈣質(zhì)結(jié)核、陶片及炭屑厚1．27 m；上更新統(tǒng)：⑧典型黃土（晚更新世馬蘭黃土）未見底。

2植被的演替

半坡遺址在主要文化層（圖1由上數(shù)第5層）中曾發(fā)現(xiàn)大量木炭屑14C年齡數(shù)據(jù)范圍在560±105～6640±105a B．P．之間［12］。這說明半坡人在此地活動的主要時期歷時約100年。據(jù)地層情況和孢粉圖式（圖1圖2）可知前面所述數(shù)據(jù)只反映了半坡人主要的活動時期約相當(dāng)于第ⅡⅢ文化層而下面的第7層也有人類活動的遺跡（陶片、炭屑）可能要早于前述數(shù)據(jù)。據(jù)有關(guān)專家介紹關(guān)中地區(qū)大量半坡文化遺址測年結(jié)果證明半坡早期文化在750～500a B．P．之間半坡晚期文化上限可達(dá)400a B．P．因此估計大圍溝剖面地層的時限約在850～300a B．P．之間。

半坡遺址孢粉圖式（圖2）十分清楚地分為兩部分下部喬木花粉豐富上部喬木花粉貧乏從前述年代資料可知兩者的界線正在第Ⅱ文化層的上界處約500 a B．P．之際。因此下部是850～500a B．P．的大西洋期上部屬于500～250 aB．P．的亞北方期。我們用Ⅱ代表中全新世的孢粉帶并進(jìn)一步分為1與2兩個亞帶

2.1Ⅱ1亞帶

1）以X17號樣為代表中生草本植物花粉占優(yōu)勢達(dá)9．5％主要有十字花科（Cruciferae）占50．6％豆科（Leguminosae）10．2％石竹科（Caryophyllaceae）7．4％混生蒿（A rtemisia）、藜（Chenopodiaceae）、旋花（Convolvulaceae）、香蒲（Ty-pha）喬木花粉僅占0．5％。當(dāng)時植被為草甸草原氣溫回升。

2）包括X15.X16兩個樣，喬木花粉占16.8%，其中耐寒涼的針葉樹花粉顯著增加最高可達(dá)14．8％并以松（Pinus）為主云杉（Picea）、冷杉（Abies）次之雜有0．3％～2．3％的闊葉樹。如：樺（Betula）、臭椿（A ilanthus）、鵝耳櫪（Carpinus）等耐旱的蒿、藜、菊（Compositae）為主的草本植物花粉占優(yōu)勢（67．2％～91．5％）。組合中水生香蒲和環(huán)紋藻（Concentricystes）也很多當(dāng)時植被為松、蒿森林草原氣溫稍涼。

3）以X14號樣為代表喬木花粉占24．2％其中松9．7％鐵杉（Tsuga）6．4％云杉4．8％冷杉0．5％。此外還有闊葉樹樺、鵝耳櫪、胡桃（Juglans）、臭椿的花粉少數(shù)草本植物花粉中有蒿41．6％藜17．6％。其次又有菊科（Compositae）2．4％禾本科（Gramineae）2．9％等當(dāng)時植被為含有亞熱帶山地樹種鐵杉的溫帶闊葉落葉森林草原氣候溫暖濕潤。

4）包括X12X13兩個樣喬木花粉高達(dá)30．6％針葉樹花粉明顯增長松20．2％云杉、冷杉13．2％闊葉樹和鐵杉花粉下降以櫟（Quercus）為主的闊葉樹花粉減過至1．4％～2．0％草本花粉達(dá)68．3％以蒿、菊、禾草為主水生香蒲繁茂達(dá)本剖面的峰值（16．1％）當(dāng)時植被為以松為主的針葉林氣候變涼。

5）包括X9X10X1樣喬木花粉占17．7％～31．1％其中針葉樹松5．2％～8．7％云杉2．5％～3．7％冷杉0．4％～1．2％鐵杉4％～14．2％闊葉樹花粉2％～6．3％種類較多有樺、榛（Corylus）、鵝耳櫪、榿木（A lnus）、櫟、栗（Castanea）、胡桃等草本花粉中有蒿31．6％～43．8％藜17．7％～2．3％等。當(dāng)時植被為含有鐵杉的針闊混交林或森林草原氣候溫暖濕潤。

2．2Ⅱ2亞帶

本亞帶以喬木花粉明顯減少耐旱草本花粉顯著增多為特征。其下部包括X4～X8等5個樣喬木花粉占3．4％～8．9％闊葉樹花粉多于針葉樹有櫟、臭椿、胡桃、榆（Ulmus）等。以松為主的針葉樹逐漸消失鐵杉亦有出現(xiàn)草本花粉大量增加89．4％～96．6％以蒿、菊、藜為主水生香蒲顯著減少植被為疏林草原氣溫比前期降低。其上部包括X1～X3等3個樣喬木花粉占3．3％～6．3％闊葉樹較多有樺、櫟、榆、胡桃等針葉樹以松為主以蒿為主的草本花粉高達(dá)89．1％～96．2％喜溫干的蕨類植物中華卷柏（Salaginellasinensis）的孢子增至3．9％植被為疏林草原或干草原氣候趨于干涼。西安半坡遺址孢粉組合特征表明在半坡人生活的中全新世早期氣候轉(zhuǎn)暖先是發(fā)育著以松、蒿為主的森林草原氣候溫涼較干。其下部雖出現(xiàn)短暫的以十字花科、豆科為主的中生草原植被表明當(dāng)時氣溫曾一度回升變暖。其后進(jìn)入喬木植物繁盛期那時半坡村附近草本植物繁茂耐旱蒿屬遍布中生草本婆婆納、毛莨、傘形、唐松草、茄、豆科、水生植物香蒲繁盛淡水藻類環(huán)紋藻亦有生長表明當(dāng)時湖沼發(fā)育。在遺址附近還散生有種類較多的落葉闊葉樹種有櫟、臭椿、胡桃、榆、鵝耳櫪、樸、榛、樺、楓楊、栗、漆等。在離半坡村較遠(yuǎn)的山地生長有較多現(xiàn)今主要分布在秦嶺以南的亞熱帶山地針樹種鐵杉另有松、少量的云杉和冷杉。這個時期當(dāng)喜暖的落葉闊葉樹種增多時鐵杉也相應(yīng)變多反映了當(dāng)時氣溫和降水條件比較好發(fā)育了森林或森林草原植被氣候濕潤適宜屬大西洋期。其間還發(fā)生過降溫的氣候波動表現(xiàn)為針葉樹繁盛。

3古氣候環(huán)境

孢粉圖式（圖2）中的Ⅱ帶是最引人注目的中全新世的一個帶。其特點(diǎn)是喬木花粉激增顯示森林茂盛草木叢生的景象可分為前后兩期。前期（亞帶Ⅱ1）在南部西安、藍(lán)田一帶曾有溫帶闊葉落葉林或針闊葉混交林的發(fā)育向北到富平以至榆林一帶則變?yōu)樯植菰瓕幭乃礈弦粠t為灌叢草原或森林草原。其中闊葉落葉林以櫟為主與現(xiàn)代關(guān)中所在的南溫帶落葉闊葉林成分基本相似但其中有一些可以見于南溫帶而更多地出現(xiàn)在北亞熱帶的樹種如楓楊栗、漆化香也有只見于亞熱帶的山核桃和冬青還有亞熱帶山地針葉樹鐵杉的大量出現(xiàn)。這證明當(dāng)時氣候帶有所北移現(xiàn)生于秦嶺以南的樹木向北滲入氣候比現(xiàn)代溫暖而濕潤而藍(lán)田富平一帶有大片湖沼發(fā)育。其中水生香蒲和環(huán)紋藻的繁盛也無疑證明了氣候的溫暖和濕潤。

半坡遺址發(fā)掘的獵物中有獐（河麂Hydropotesinermis）和竹鼠（Rhiz-omys sinensis）都是亞熱帶動物現(xiàn)今已不見于西安地區(qū)特別是竹鼠是以竹根為食物的當(dāng)時半坡一帶必然生長著茂密的竹林。據(jù)竺可楨研究［3］現(xiàn)代竹類的分布向南退縮了1～3個緯度年均溫較當(dāng)時下降了2℃。

所有這一切說明這一時期是全新世最溫暖濕潤的時期符合全球冰后氣候最佳期（Climatic Opti-mun）和大西洋期的特點(diǎn)。

但是孢粉資料還顯示此期內(nèi)氣候還有一些變化。例如在西安半坡可以分為5個階段：①十字花科草甸草原、氣候開始變暖；②松、蒿森林草原是一個稍微涼干的氣候波動；③闊葉落葉林含亞熱帶山地針葉樹種鐵杉等氣溫上升；④以松為主并含有相當(dāng)數(shù)量云杉、冷杉的針葉林標(biāo)志著氣溫相當(dāng)?shù)叵陆?；⑤以松、櫟為主的針闊葉混交林還有許多溫帶闊葉落葉樹如鵝耳櫪、胡桃、榆、臭椿等特別引人注目的是鐵杉花粉達(dá)到了全剖面的最高峰。這正是高溫期（Hypsithermal）中氣溫最高的時期大約距今5000～6000a亦即半坡人生活的極盛時期。

值得注意的是前述第④階段即在大西洋期中的一個降溫的波動在各剖面上都有顯示如新莊村剖面［4］的松、蒿森林草原水洞溝的以松為主的森林草原。這一時期大約距今700aB．P．左右。

水洞溝剖面可以作為黃土高原以北、沙漠南部地帶的代表在大西洋期的早期和晚期都是灌叢草原但晚期多了一些松和櫟的生長說明最暖期在晚期這和半坡的情況是一致的而中期為以松為主的森林草原顯示一個偏涼的波動。

雖然比起西安一帶當(dāng)時茂密的森林景觀來說水洞溝一帶是要荒涼得多了但無論是喬灌叢草原還是森林草原都比現(xiàn)今生長著油蒿A rtemisia or-dosica）和麻黃（Ephedra sinica）［5］群落的荒漠草原植被要繁茂得多。由此可見大西洋期溫暖氣候的影響是極為普遍的。

這—時期大體與仰韶文化發(fā)育的時期符合仰韶文化距今6750～4650a。所以我們沿用浦慶余的命名［6］并略加修改稱之為“仰韶最暖期”。

中全新世晚期相當(dāng)于孢粉亞帶Ⅱ2此時在黃土高原從南到北都是以溫帶闊葉樹或與松混合的疏林草原或森林草原［78］個別地點(diǎn)如藍(lán)田東城水庫見亞熱帶的山核桃侵入說明此時的氣候仍然是相當(dāng)溫暖的但比前一時期要涼、干些但比目前要溫、濕些。估計年均溫比今高1～2℃降水量約高10～化以至夏、商之時故稱龍山-夏-商溫暖期。

4）晚全新世250 a B．P．以來氣溫在波動式地下降以致形成現(xiàn)今黃土高原氣候的特征。