印度河上游索安河谷上西瓦利克层与后西瓦利克层的地层学新范式：构造-气候耦合作用下的第四纪沉积演化与古人类活动记录

针对巴基斯坦喜马拉雅西北缘上西瓦利克层(US)与后西瓦利克层(PS)地层学研究薄弱的问题，研究人员通过野外调查、岩相分析和层序地层学方法，建立了包含5个层序(Sq1-Sq5)的沉积演化模型，揭示构造活动与古气候共同控制沉积相变(HAST/LAST转换)的机制，为区域古人类遗址分布提供了新的地层学框架。

　　

在喜马拉雅山脉的褶皱带中，印度河上游的索安河谷保存着珍贵的第四纪地质档案。这片区域的上西瓦利克层(Upper Siwalik, US)和后西瓦利克层(Post-Siwalik, PS)沉积物，记录着从晚上新世到全新世的地质演变历程，厚度可达惊人的3564米。然而令人惊讶的是，这个地质宝库在巴基斯坦境内的研究却长期滞后——当印度同行通过古生物和磁性地层学研究将沉积年代精确到2.58-0.63 Ma时，巴基斯坦的第四纪研究仍停留在描述性阶段。更棘手的是，构造活动造成的复杂变形使得地层对比困难重重，考古学家发现的旧石器时代器物难以准确定位，地质学家与考古学家仿佛在用不同的"语言"描述同一片土地。

面对这一困境，中国国家自然科学基金委(NSFC)资助的研究团队开展了突破性工作。他们发现索安河谷的沉积演变犹如一本被构造和气候共同书写的"大地之书"：当喜马拉雅主边界逆冲断层(MBT)在2.1-1.9 Ma剧烈活动时，形成的>3 km地形高差促使粗粒河道沉积快速堆积；而LOI(烧失量)分析则揭示古气候在干旱-半干旱与湿润条件间震荡，驱动着低可容空间体系域(LAST)与高可容空间体系域(HAST)的交替出现。这项发表在《Quaternary International》的研究，首次建立了连接地质演化与古人类活动的桥梁。

研究团队采用了多学科交叉的研究策略：通过野外露头调查识别出13种岩相和6种岩相组合；结合五口钻井的顶部数据构建三维地层框架；运用烧失量(LOI)分析定量重建古气候变化。这些方法如同"地质CT扫描"，层层揭示沉积记录中隐藏的信息。

研究结果展现出令人着迷的地质图景："岩相特征"部分识别出从河道相到泛滥平原相的完整过渡，其中石灰岩砾岩相尤为特殊，其砾石全部源自始新世地层；"构造与气候影响"章节揭示构造活动形成的索安向斜使沉积中心迁移，而2.6-2.9 Ma的季风增强则导致细粒沉积物增加；"层序地层"分析划分出Sq1-Sq5五个层序，其中Sq3的退积模式与考古记录的旧石器器物集中层位高度吻合。

结论部分提出了创新性的"构造-气候-人类活动"耦合模型：构造活动通过改变地形梯度控制沉积物供给，气候波动调节沉积环境类型，二者共同塑造了古人类生存的"动态舞台"。这一发现不仅修正了传统认为索安组(Soan Fm)仅包含Tatrot和Pinjor层的认知，还首次将Lei砾岩、黄土和冲积物纳入统一的地层框架。更可贵的是，该研究为考古遗址提供了可预测的层位模型——在LAST主导时期形成的粗粒沉积中更可能发现石器制品，而HAST阶段的细粒沉积则更好地保存了古环境信息。

这项研究的科学价值犹如打开了一扇"时空之窗"：建立的层序地层框架使喜马拉雅第四纪研究首次达到国际水平；揭示的构造-气候耦合机制为理解全球造山带沉积响应提供了典型案例；而提出的"地层-考古"关联模型，则为寻找更多古人类活动证据指明了方向。正如论文通讯作者Daidu Fan教授强调的，这项成果不仅填补了巴基斯坦第四纪研究的空白，更开创了地质学与考古学协同研究的新范式。