洞穴隐藏的档案：意大利维罗纳Ponte di Veja复合体的沉积物、蝙蝠粪便与史前足迹研究

本研究针对意大利维罗纳Ponte di Veja洞穴A的沉积记录，通过多学科交叉方法揭示了末次冰盛期以来沉积动力学、化学蚀变及晚期旧石器时代人类活动的关联。研究人员综合运用沉积学、微形态学、矿物学和地球化学分析，构建了四阶段沉积模型，阐明了人类与蝙蝠在B?lling-Aller?d间冰期至全新世的活动规律，并发现20世纪中期蝙蝠粪沉积曾遭移除用于肥料。该研究为理解南阿尔卑斯山前地带古环境演变和史前人类适应性策略提供了重要档案。

　　

在意大利北部维罗纳省雄伟的Lessini山脉中，隐藏着一个名为Ponte di Veja的喀斯特洞穴系统。这里不仅是壮观的天然拱桥地质奇观，更保存着跨越数万年的地质与人类活动档案。洞穴环境作为复杂的自然-人类耦合系统，其沉积物如同时间胶囊，封存了古气候变迁、生物演化和史前人类行为的珍贵信息。然而，尽管该地区自20世纪上半叶就被认定为重要的史前遗址，但关于洞穴沉积序列的详细研究仍十分缺乏，特别是对沉积物来源、原位化学改造过程以及人类与动物占用历史的系统解析仍存在显著空白。

为解决这一知识缺口，由意大利威尼斯Ca’ Foscari大学领衔的国际研究团队对Ponte di Veja洞穴A开展了综合研究，其成果发表于《Quaternary Science Reviews》。研究团队旨在：第一，表征洞穴A的沉积物特征以确定物源、原位化学蚀变和沉积动力学；第二，结合沉积过程、炭屑放射性碳测年(¹⁴C)和炭屑植物学(anthracological)数据，探究史前动物和人类占用与环境变率的关联。

研究人员采用多学科交叉方法展开工作。野外工作包括在洞穴最内部区域开挖探槽(编号160.01)和沿75米横断面设置10个采样点，系统采集沉积物、炭屑和蝙蝠粪样本。实验室分析技术主要包括：沉积地层学与土壤微形态学(micromorphology)分析，采用光学显微镜观察沉积结构和生物-人为扰动特征；加速器质谱(AMS)放射性碳测年对炭屑和蝙蝠粪进行年代测定；炭屑植物学分析鉴定木材 taxa；X射线衍射(XRD)进行矿物相鉴定；电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析微量元素(TE)和稀土元素(REE)组成；气相色谱-质谱(GC-MS)测定粪便甾醇(stanol)谱以区分有机质来源；统计分析与主成分分析(PCA)处理地球化学数据。

研究结果揭示出清晰的沉积序列和演化历史：

3.1. 探槽160.01

地层划分为4个单元：SU-1为近期盗掘堆积；SU-2分为SU-2A(3厘米厚踩踏面)和SU-2B(20厘米厚古土壤)；SU-3为层状无钙质粉砂；SU-4为含化石的角砾岩(仅揭露顶部)。微形态学显示SU-2B富含炭屑、燧石制品和有机质，并有磷酸化骨碎片；SU-3呈现水饱和环境下的氧化还原特征。XRD分析表明SU-2和SU-3矿物组合一致(石英、白云母、钾长石和生物磷矿)，指示共同的外源输入。地球化学显示SU-2有机碳(TOC% = 2.7%)显著高于SU-3(0.6%)，粪便甾醇谱提示SU-2有机质更多源于大型哺乳动物而非蝙蝠粪。

3.2. 断面I-X的层位

炭屑丰度与尺寸在洞穴深部(I-VI)大于浅部(VII-X)，放射性碳年代跨度为23,500 cal yr BP至现代。74%的炭屑年代集中在9700–13,600 cal yr BP。XRD在酸性较强区域(B-C段)检测到鸟粪衍生的磷酸盐矿物(taranakite)。主成分分析(PCA)表明PC1与pH显著相关(r = -0.834)，PC2与TOC%相关(r = -0.822)。铅(Pb)在近洞口段(B-C)浓度(500 mg kg^-1)远高于深部(28 mg kg^-1)，指示近现代人为污染输入路径与水流路径一致。

3.3. 蝙蝠粪堆积

蝙蝠粪呈酸性(pH=3.2)，富含K、Ca、Mg和Cu(740 mg kg^-1)，甾醇以胆固醇和β-谷甾醇为主。粪堆中心年代测定表明堆积始于约1950 CE，堆积速率估计1.5-5 cm yr^-1。洞壁黑色侧带提示历史上蝙蝠活动可能更广泛。

讨论部分将沉积演化置于四阶段模型框架下：

1. 1.

   B?lling-Aller?d间冰期前：以低有机质的外源黄土状沉积(SS型)为主，通过喀斯特系统缓慢渗入，人类活动证据稀少。

2. 2.

   后冰期径流侵蚀：气候转暖湿导致水文活动增强，通过侧支洞道(E-C-B-A)移除了大部分SS型沉积。

3. 3.

   B?lling-Aller?d至全新世再占用：人类活动加剧(炭屑大增)，蝙蝠殖民，形成富含有机质的OS型沉积。炭屑植物学显示间冰期以松属(Pinus sylvestris型)为主，全新世转向阔叶树种(榛、榆、栎等)，呼应区域植被演替。放射性碳年代峰值在14,200-13,500 cal BP，对应Epigravettian人类对阿尔卑斯前地带的重殖民。新仙女木期(YD)虽存在年代间隙，但人类占用可能持续，表现为小型、任务专一化的 logistical 营地。

4. 4.

   20世纪中期蝙蝠粪移除：当地农民1955-1965年间将富含有机质的沉积物移作肥料，解释了全新世中晚期炭屑稀缺和残留粪堆的形成。

本研究的重要意义在于首次建立了Ponte di Veja洞穴沉积的完整演化模型，揭示了气候波动如何通过影响沉积物供给、水文活动和生物占用，最终塑造了洞穴档案的形成过程。研究不仅证实了Epigravettian人群在晚冰期对阿尔卑斯前地带的系统开发利用，还揭示了新仙女木期冷事件中人类策略的适应性转变——从间冰期较稳定的占用转向更流动的 logistical 操作。同时，研究展示了蝙蝠粪堆积与分解对洞穴化学环境的重塑作用，以及近现代人类活动对考古记录的干扰，为正确解读洞穴档案提供了方法论警示。该成果为理解南欧晚冰期至全新世过渡期人地关系提供了微观而连续的案例，对洞穴考古学、古环境学和生物地球化学研究均具有重要参考价值。