中国南方秦汉时期古城护城河沉积物的光致发光（OSL）测年及其对地貌演变的启示

《CATENA》：Optically stimulated luminescence (OSL) dating of Qin-Han ancient city moat sediments in South China and its implications for geomorphic evolution

汉文化遗址的河道沉积演化与人类活动影响研究。通过光释光年代学(SAR-SGC协议)与Landlab地貌建模，揭示福建武夷山成村汉城遗址（206 BCE）的 Holocene沉积序列。研究发现：(1)气候驱动型沉积(早-中 Holocene)向人类主导型沉积(晚 Holocene)转变；(2)后废弃景观加速沉积(约2000年前)，形成全球普遍的"遗产沉积"现象；(3)山地地形加剧侵蚀， Han Dynasty时期人口增长与农业扩张导致河道地貌显著改变。为早期文明适应水文环境研究提供新案例。

　　在研究古代文明与自然环境之间的互动关系时，中国东南沿海地区的历史遗址为理解人类如何适应复杂的地理条件提供了独特的视角。本文以福建省武夷山市的城村汉城遗址为例，探讨了其环形护城河系统在秦汉时期如何与河流过程相互作用，以及这些互动如何影响早期城市化进程。城村汉城遗址是闽越国在亚热带南方地区的一个重要封地，其保存状态极为完好，为研究古代人类对自然环境的适应提供了宝贵资料。

护城河系统是早期城市形成的重要标志，它们不仅是防御工事，还承载着水管理、资源分配等多重功能。研究中结合了先进的光释光（OSL）测年技术与Landlab地貌建模方法，对城村汉城遗址的沉积演变及环境背景进行了系统重建。这种技术的结合不仅提高了测年的精度，还揭示了护城河在不同历史阶段的沉积特征及其与自然环境变化之间的关系。通过这种多学科方法，研究人员能够更准确地理解护城河的形成与演变过程，以及其在塑造早期城市适应策略中的作用。

通过多指标分析，研究得出了三个具有全球意义的重要结论。首先，优化的SAR-SGC测年方法为湿润亚热带考古遗址建立了可靠的年代框架，解决了热带地区年轻河流沉积物测年中的长期挑战。其次，沉积学证据表明，在全新世期间，沉积环境经历了从气候主导（早中全新世）到人为主导（晚全新世）的转变，这一模式与东南亚的环形护城河遗址及罗马边境城市等地区的早期城市发展情况相呼应。第三，Landlab模拟定量展示了废弃后的景观变化（约2000年前）如何引发加速淤积和冲积平原扩展，这一现象与全球范围内后城市景观的“遗产沉积”现象类似。这些发现不仅加深了我们对早期城市韧性的理解，还揭示了亚热带高地在早期国家形成与衰落中的关键但被忽视的作用。

护城河的演变过程与区域的自然地理条件密切相关。城村汉城遗址所在的地理位置是武夷山脉与闽江流域交汇的区域，其地形从西北向东南倾斜，形成了多样的山间盆地和山谷。这一地区的气候属于湿润亚热带季风气候，年均气温为18.3°C，年均降水量在1500至2000毫米之间，土壤类型主要为红黄壤，植被覆盖率达到80%以上，以亚热带常绿阔叶林为主。这些自然条件为护城河的形成提供了基础，同时也影响了其演变过程。

在研究方法上，本文采用了多种技术手段。首先，通过钻探两个位于西水门东侧的钻孔，采集了共12个OSL样本，其中6个来自HC3钻孔，6个来自HC4钻孔。这些样本的沉积层位分布和沉积速率变化为重建遗址的沉积历史提供了关键数据。其次，对样本进行了粒度测试，使用了Malvern公司的Mastersizer 2000激光粒度分析仪。通过对样品进行酸处理以去除碳酸钙，并通过过氧化氢去除有机物，研究人员能够获得更准确的粒度分布数据。此外，还进行了扫描电子显微镜（SEM）分析，观察了石英颗粒的表面结构特征，进一步揭示了沉积物的来源与搬运过程。

研究发现，城村汉城遗址的沉积物表现出明显的粒度分异，这反映了不同沉积环境下的搬运机制。例如，河床沉积物主要由中粗砂和砾石组成，而泛滥平原沉积物则以粉砂和黏土为主。这些粒度特征不仅有助于识别不同的沉积相，还为理解河流的搬运能力与沉积速率提供了依据。SEM分析显示，石英颗粒的表面特征表明它们经历了不同程度的搬运和沉积过程，其中一些颗粒表现出明显的水流作用痕迹，而另一些则显示出较少的机械作用痕迹，这可能与山洪的短距离搬运有关。

通过Landlab模型的模拟，研究人员发现，在晚期全新世（约2000年前）遗址废弃后，景观的变化显著加速了淤积过程，导致冲积平原的扩展。这一现象在世界其他地区如中美洲和地中海的后城市景观中也有所体现，表明人类活动对地貌演变的影响具有普遍性。此外，模拟结果还揭示了地形、气候和人类活动在地貌演变中的综合影响。例如，在4000年前，该地区的土壤侵蚀率相对较高，这可能与当时的气候条件和地形特征有关。然而，随着人类活动的增加，特别是在汉代，土壤侵蚀率进一步加快，成为地貌演变的主要驱动力。

研究还指出，人类活动对河流地貌的影响不仅限于简单的土地利用，还包括对河流系统的主动改造。例如，汉代城村汉城遗址的护城河设计考虑了防御和运输需求，这可能促使当地居民对河流进行系统性管理，以适应特定的地理和气候条件。这种主动的工程干预改变了自然河流的沉积过程，使得沉积物的分布和沉积速率发生了显著变化。研究还提到，护城河的建设可能促进了周边地区的农业发展，从而加剧了土壤侵蚀和沉积过程。

本文的研究不仅为城村汉城遗址的沉积历史提供了新的理解，也为全球范围内研究山区文明提供了新的视角。通过将考古遗存与自然过程的定量模拟相结合，研究揭示了人类如何在复杂地形和气候条件下调整自身策略，以适应和利用自然环境。此外，研究还强调了OSL测年技术在湿润亚热带地区考古研究中的重要性，为未来类似研究提供了可借鉴的方法论。

综上所述，城村汉城遗址的研究展示了古代人类如何通过工程干预与自然环境相互作用，塑造了特定的地貌特征。这种互动不仅反映了人类对自然环境的适应能力，还揭示了文明发展与环境变化之间的复杂关系。通过多学科方法的结合，研究为理解早期城市如何在不同地理和气候条件下生存和发展提供了新的科学依据。