重建大克齐盐沼全新世中期水文网络及其在多拉维拉海上联系中的作用

《Quaternary Science Reviews》：Reconstructing a mid-Holocene hydrographic network in the great Rann of Kutch and its role in Dholavira's maritime links

　　

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  中全新世河流走廊通过Nara将Dholavira与阿拉伯海连接起来。
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  OSL测年数据表明，5.1至1.7千年期间东GRK地区存在活跃的河流沉积。
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  沉积物记录了季风流量从强劲到间歇性的转变。
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  锆石U-Pb测年数据和Sr-Nd同位素数据追溯至印度河-喜马拉雅物源。
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  气候驱动的地下水文衰退影响了哈拉帕贸易网络。

引言

印度河文明（IVC），又称哈拉帕文明，是印度次大陆已知最早的都市文化。该文明存续于约5.2千年至约3.9千年前（Possehl, 1999），青铜时代的哈拉帕城市主导了南亚西北部地区的景观，沿印度河及其支流两岸分布，以及一条名为Sarasvati的古代河流的洪泛平原上（例如，Chatterjee等, 2019，图1A）。除这些河滨聚落外，印度河文明的若干城市也在如今印度西部古吉拉特邦境内繁荣发展（Possehl, 1999，图1A）。其中一些城市以与西亚同时代文明的海洋贸易而著称（Kenoyer, 2008），位于大拉讷库奇（GRK）和小拉讷库奇（LRK）周边，目前与任何河流系统或海洋均无连接（图1B）。

大拉讷库奇（GRK）略高于现今平均海平面，位于印度次大陆西缘，是一片广阔的平坦盐碱地貌（图1）。尽管该地区在全新世的大部分时期面临严峻的环境条件（Merh, 2005），但众多哈拉帕聚落在这片地貌上繁荣发展，支撑了大量人口（例如，Lindstrom, 2013）。其中最著名的聚落是建在GRK东部Khadir岛上的大都市，其遗址即现今所知的Dholavira（图1B）。Dholavira位于现代印度河河道以东250多公里，被认为是印度河文明中第五大且高度发达的都市中心（例如，Sengupta等, 2020）。考古证据表明，Dholavira发展出了世界上最早且最为精密的水管理系统之一，其特征包括相互连通的储水池、广泛的排水网络和先进的雨水收集技术，使其能够在日益干旱的环境中生存（Bisht, 2015）。该城卓越的工程能力彰显了其对环境挑战的适应，其水资源节约系统在整个居住时期维持了聚落的运转（Bisht, 2015）。尽管经过多年研究，关于其起源、居民生活方式及其衰落的诸多问题仍属推测。虽然该城与次大陆内其他印度河文明城市以及西方同时代文明有着紧密的贸易联系（例如，Kenoyer, 2008），但其航海路径的性质仍不确定。

许多人认为在哈拉帕时期，GRK东部与海洋相连（例如，Merh, 2005; Khonde等, 2011），而少数人推测Khadir岛西缘的一条河流（图1B）将GRK东部与海洋相连（例如，Sengupta等, 2020）。Sengupta等（2020）基于GRK腹足类贝壳中的氧同位素，将此假想河流与已消亡的Sarasvati河联系起来，该河流曾沿现今间歇性Ghaggar-Hakra河系统所占据的河道流经印度西北部平原。然而，该研究未明确河流进入GRK的路径或与其入海口的位置。整个GRK盆地构造活动频繁，历史上的地震塑造了当地的地质地貌，包括影响GRK岛屿的垂直位移（Jani等, 2021）。这可能对岛屿的陆海连通性产生重大影响。因此，极有可能在哈拉帕时期的某个阶段，Rann地表的抬升导致GRK东部失去了与海洋的连通。虽然已有充分证据表明Sarasvati河（或古Ghaggar-Hakra河）通过Nara河流入了GRK（Chatterjee和Ray, 2017），且Rann地表确实正在上升（例如，Biswas, 1987），但在哈拉帕时期Nara河或其他水道是否将GRK东部与GRK西部或阿拉伯海相连仍未知。为回答这一问题并破译Dholavira哈拉帕文化鼎盛时期GRK东部古环境的性质，我们对GRK东部三座显著岛屿周边的松散沉积物进行了详细的沉积学、年代学和地球化学研究，这些沉积物可能由现已消亡的河流系统沉积而成。各阶地层的沉积年代通过光释光（OSL）测年确定，硅质碎屑沉积物的物源利用87Sr/86Sr - εNd指纹识别和碎屑锆石U-Pb年代学原理确立。

章节摘要

地质框架与采样

位于印度西部的库奇半岛处于印度板块的西缘（图1A）。GRK是一片宽阔的、深度不足5米、表面覆盐的干湖，北界为Nagar Parkar断层（NPF），南界为库奇大陆断层（KMF），两者均呈东西走向（Biswas, 1987）。盆地底部为构造控制的陆架，在全新世早期海侵时曾与阿拉伯海相连。如今，仅季风驱动的暴风潮带来季节性淹没。

粒度分析

粒度分布通过筛分法测定。我们首先将沉积物样本烘干去除水分，然后用筛分法测量粒度频率分布。筛分时，每个样本使用400克沉积物以及500微米、250微米、150微米和50微米的筛子，外加一个底盘。我们用高精度天平称量累积的沉积物分级，并将其表示为总累积重量的百分比。我们绘制了重量的

地层学与沉积学

本研究考察了Khadir岛西缘（图2A和2B）、Trangadi岛北岸和Bhanjada岛东缘（图3）平顶状的松散沉积地层（阶地）。所研究的阶地沉积物直接覆盖在白垩纪基岩之上，而在Rann盐碱表面之下则富含有机质的粉质黏土沉积（图2，图3）。这些阶地高度从2米到6米不等。沉积物粒度在

沉积环境

沉积物纹理数据明确表明，除Khadir顶部1.6米外，GRK东部各岛屿的所有阶地沉积物均沉积于河流环境。根据OSL测年数据，这些阶地的沉积始于中全新世（约5.1千年前；图5）。Khadir阶地顶部约1.6米（图5B），富含破碎的有孔虫贝壳，表现出风成的纹理特征。该层的OSL测年较年轻（0.7 ± 0.1千年；表1），相对于

结论

这项多指标研究通过记录中全新世期间连接GRK东部与阿拉伯海的间歇性河流走廊，解决了Dholavira海洋连通性的长期悬而未决的问题。对阶地沉积物的综合分析得出了三项主要见解，深化了我们对哈拉帕古环境和贸易动态的理解。首先，OSL年代学将活跃的河流沉积限制在约5.1至1.7千年前，与Dholavira的居住期同时。粒度分布

利益冲突声明

作者声明，不存在已知可能影响本文所述工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

感谢G.N.S. Sree Bhuvan、P. Kar和Arindam Gogoi在野外工作和样品处理过程中提供的协助。本研究由位于艾哈迈达巴德的物理研究所、印度政府科学技术部-科学与遗产研究倡议（SHRI）以及地球科学部资助。来自特里凡得琅国家地球科学研究中心的Salaj S提供了锆石阴极发光成像的技术支持，特此致谢。作者感谢

Anirban Chatterjee|Saptarshi Dey|Bivin G. George|J. Amal Dev|Rahul K. Kaushal|Milan K. Mahala|Naveen Chauhan|J.K. Tomson|Vikrant Jain|Jyotiranjan S. Ray