末次冰盛期极端环境下科斯滕基21遗址的沉积-土壤档案揭示冰缘地貌系统动态演化

本研究聚焦俄罗斯顿河阶地上旧石器时代遗址科斯滕基21（Gmelin）的沉积-土壤复合体（PSA），通过分析风成、崩积和冲积沉积序列中的初始成壤作用（Cryozems/Cryogleysols）与三组冻融旋回（pedocryocycliths），首次系统重建了末次冰盛期（LGM, MIS 2.2）极端气候下冰缘地貌的动态演变过程，揭示了古人类在年均温低于现代10-15℃的严酷环境中适应策略，为欧亚大陆北部古环境重建与人类迁徙研究提供了关键案例。

　　

在距今约2.7-2万年前的末次冰盛期（Last Glacial Maximum, LGM），东欧平原曾是一片冰缘荒漠——年均温比现代低10-15℃，年降水量不足200毫米，永久冻土带南界直达北纬49°的顿河下游。这种极端环境下，猛犸象在苔原-草原上漫步，而人类如何在零下40℃的寒冬中生存？答案可能埋藏在俄罗斯顿河畔的科斯滕基21遗址中。这个旧石器时代遗址如同地质"千层糕"，保存着古人类活动遗迹与冻融作用塑造的沉积-土壤档案（Pedosedimentary archive, PSA）。

以往研究对LGM时期东欧平原的环境认知存在两大谜团：一是短暂气候波动（如格林兰间冰阶GI 2-4）如何影响冰缘地貌系统；二是古人类在极端气候中如何选择栖息地。尽管Gmelin古土壤层曾被考古学家作为年代标志层，但其形成机制与气候指示意义始终未解。俄罗斯科学院地理研究所的Sycheva团队联合考古学家，首次对该遗址PSA展开系统的微形态学分析，揭示了3组冻融旋回（pedocryocycliths）记录的冰缘动态。

研究人员采用多学科方法：通过考古地层学厘清文化层序列；运用沉积学区分风成（eolian）、崩积（colluvial）和冲积（alluvial）沉积物；借助微形态学识别初始成壤作用（如Cryozems和Cryogleysols）；结合已有¹⁴C测年数据建立年代框架。样本来自遗址第一阶地的X33-35/Y17-21探方，涵盖从牛轭湖沉积到斜坡相的完整地层剖面。

Archeology and chronology
科斯滕基21遗址包含旧石器时代晚期多个文化层，最早发掘于1956年。研究聚焦的Gmelin古土壤层经放射性碳测年确定为20.5-22.8 ¹⁴C ka BP，对应LGM最寒冷阶段。遗址地层记录了从水下（牛轭湖）到陆地（斜坡）的环境转变，为理解古人类在极端气候下的栖息地选择提供了时空坐标。

Morphology of the covering Soil–Colluvial–Alluvial complex
剖面显示独特的"三明治"结构：上部为浅蓝棕色黄土状砂壤土（层1），含冻裂填充的白色碳酸盐结核；中部Gmelin古土壤（PS1）呈现褐灰色砂壤土，发育冻融褶皱与冰楔假形；下部为牛轭湖薄层砂质黏土（层8）。微形态分析揭示PS1经历两阶段发育：初期在永久冻土背景下形成干旱型Cryozems，后期转暖湿环境发育Cryogleysols。

Stratigraphy and genesis of PSA
沉积序列包含3组pedocryocycliths旋回，每个旋回由初始成壤层与上覆沉积物组成。最显著的是第二旋回中的Gmelin古土壤，其上部被风成黄土快速掩埋，这种"瞬时封存"机制使其微观特征得以完整保存。沉积速率计算表明，单个旋回持续时间不超过500-800年，对应格林兰间冰阶GI 2-4的短尺度气候波动。

Conclusions
研究首次证实Gmelin古土壤是LGM时期短暂气候回暖的产物，其两阶段发育模式（Cryozems→Cryogleysols）反映了冻土退化过程中的干-湿转换。三组pedocryocycliths旋回揭示冰缘系统存在500年尺度的气候振荡，这种高频环境波动促使古人类采用"脉冲式"迁徙策略——在短暂暖期沿河谷扩散，寒冷期则退回洞穴避难。该成果为理解极端气候下的人地关系提供了新视角：看似严酷的冰缘环境实则存在可供利用的生态位，古人类通过精准把握气候节奏实现了高纬度地区的持续定居。

这项研究的意义不仅在于填补了东欧平原LGM时期高分辨率环境记录的空白，更开创性地将沉积微形态学应用于考古遗址解读，为全球冰缘区古环境重建树立了新范式。当气候变化再次成为人类面临的挑战，这些来自末次冰盛期的"地质记忆"，或许能给我们应对未来极端气候的启示。