西班牙阿塔普埃尔卡Gran Dolina遗址TD10单元洞穴入口沉积环境与古土壤的景观演化及年代地层学关联研究

研究人员针对西班牙Sierra de Atapuerca遗址Gran Dolina洞穴单元TD10的沉积环境演化问题，通过大尺寸薄片显微分析和贝叶斯年代地层模型，划分出TD10a/TD10b/TD10c三个岩性地层单元，揭示了从中更新世MIS 12到MIS 9期间洞穴入口斜坡沉积过程与古土壤形成的动态关系，为重建古人类活动环境提供了重要地质证据。该研究发表在《CATENA》杂志。

　　

在探索人类演化历史的长河中，洞穴遗址如同时间胶囊般保存着珍贵的古环境和人类活动证据。西班牙北部的Sierra de Atapuerca考古遗址群因其完整的更新世地层序列而闻名，其中Gran Dolina洞穴的TD10单元记录了关键的中更新世时期环境变迁。然而，这个洞穴入口沉积环境的形成机制及其与气候变化的对应关系长期存在争议——早期研究认为其由岩崩形成，而后续观点则提出后续泥石流改造的假说。更棘手的是，在显著的四纪气候波动背景下，该单元沉积相却表现出异常低的变异性，这种矛盾现象亟待合理解释。

为解决这些问题，来自西班牙多个研究机构的团队开展了系统研究。他们创新性地结合大尺寸薄片（14×6 cm）显微分析与贝叶斯年代模型，首次将TD10单元细分为TD10a、TD10b和TD10c三个岩性单元，并对应到海洋同位素阶段（MIS）。研究发现这些沉积记录了从洞穴入口岩屑堆积到层状斜坡沉积的演化过程，特别是揭示了已消失的中更新世斜坡土壤特征。该成果不仅厘清了沉积过程与古生态重建的关系，更为理解考古记录的形成机制提供了新视角，论文发表在著名地学期刊《CATENA》上。

研究团队采用了三项关键技术方法：首先是对北剖面和东剖面两个10米长的地层剖面进行系统采样，获取28个未扰动沉积物柱状样；其次制作43个大尺寸薄片进行微相分析，鉴定出6种沉积微相（MF1-MF6）；最后运用OxCal程序建立贝叶斯年代模型，整合已发表的TL-IRSL和U-series/ESR测年数据，将地层单元与MIS阶段精确关联。样本来自Gran Dolina洞穴中层的TD10单元，该处包含19米厚的沉积物，跨越早中更新世到晚中更新世。

研究结果部分，通过"Gran Dolina TD10的岩相地层学"分析显示，TD10c由黑色风化壳的泥质砾石组成，底部与TD9呈波状不整合接触；TD10b以红色泥质角砾为特征，包含TD10.2bb和TD10.3考古地层单元；TD10a则呈现红色-黄红色细砾沉积，含TD10.1bb骨床层。在"TD10的地球年代学与贝叶斯年代地层学"部分，研究将六个年代地层单元（I-VI）对应到MIS 12至MIS 8，其中TD10b（单元II-III）跨越MIS 12a-11a（424-384 ka），TD10a（单元IV-VI）对应MIS 11a-8c（384-274 ka）。

"TD10的微相分类"鉴定出六种特征性沉积微相：MF1显示逆粒序的泥质砾石薄层，解释为颗粒流沉积；MF2为杂乱泥质砾石，反映改造的颗粒流；MF3中倾斜的粗砾石指示冻融蠕变；MF4的块状泥质层对应土溜作用；MF5显示杂基支撑的砾质泥，代表泥石流；MF6则是由泥质层与泥岩屑组成的纹层，反映漫流沉积。通过"TD10的野外几何形态与微相分布"重建，研究识别出楔状、新月状和透镜状三种沉积体几何形态，对应不同的斜坡过程组合。

在"TD10的古土壤"分析中，研究区分出复合型、累积型等五种土壤剖面类型。TD10b保存着深冻土（单元P4）与褐色钙质土（单元P3）的空间变异，反映冰期-间冰期气候波动；TD10a（单元P5）则发育从初始黑色石灰土到棕色森林土的演化序列，对应温暖湿润环境。特别值得注意的是，TD10.1bb和TD10.2bb骨床层形成于钙质表生作用的成岩过程中，这种"浓缩沉积"机制很好地解释了考古材料的保存状态。

研究结论部分，通过多尺度分析方法重建了Gran Dolina洞穴入口六个沉积序列（S1-S6）的演化历史。S1（TD10c）代表洞穴堵塞期的侵蚀产物；S2-S6（TD10b-TD10a）则记录洞穴入口后撤过程中不同位置的沉积输入。研究创新性地将古土壤发育阶段与MIS阶段精确关联，发现TD10b（S2-S3）应重新对应到MIS 12-10，而非贝叶斯模型显示的MIS 11，这一修正使其与西北欧已知的中更新世土壤地层更为吻合。TD10a（S4-S6）的土壤则准确对应MIS 9，显示从草本植被下的初始黑色石灰土到落叶林下的棕色钙质土的连续发育。

该研究的科学意义主要体现在三个方面：首先建立了洞穴斜坡沉积与古土壤的精细分类方案，为类似遗址分析提供方法论范例；其次揭示了考古材料在不同沉积-成土过程中的保存机制，提升了对遗址形成过程的理解；最重要的是，通过整合微形态与年代学数据，为伊比利亚半岛中更新世古环境重建提供了可靠的地质框架。这些发现不仅深化了对Atapuerca遗址人类演化背景的认识，也为全球中纬度地区洞穴沉积的古环境解译树立了新标准。