智利中部圣地亚哥盆地（南纬33度）全新世晚期的环境动态及其对人类居住的影响

《Quaternary International》：Late Holocene environmental dynamics and their influence on human occupation in the Santiago basin (33°S), Central Chile

　　

河流 - 冲积沉积物为重建古环境和解析考古遗址形成过程提供了高分辨率记录。尽管它们在智利中部的地中海气候区很普遍，但在将史前人类轨迹与水气候动力学联系起来方面仍存在显著的研究空白。本研究通过一种跨学科的地质考古方法解决了这一空白，该方法整合了沉积学、古土壤地层学、地貌学、考古学和史学，以 Cacique Sur-1 遗址为案例研究，重建了科利纳盆地（Colina basin）晚全新世的演化。地层证据显示，1850-1650 和 1650-500 校准年前之间有两个主要的水气候机制。该序列以至少五次由极端降水驱动的主要高流量河流事件为特征，这些事件可能与厄尔尼诺 - 南方涛动（ENSO）耦合的南方西风带变率有关：约 1850 校准年前有两次，1773 ± 29 至 937 ± 32 校准年前有一次，937 ± 32 至 606 ± 20 校准年前有另一次，以及 558 ± 21 校准年前发生的一次最终事件。这些水气候波动与区域古气候趋势相符，并直接影响了当地定居模式。考古数据表明，最初的占领发生在早期陶器期（公元 200–1000 年），随后在一次灾难性洪水后部分废弃遗址。尽管在晚期中间期（公元 1000–1450 年）和晚期（公元 1450–1536 年）该遗址被强烈重新占领，但在随后的另一场大洪水后，居住肯定停止了。这些发现强调了史前社会对气候驱动的地貌变化的交替韧性和脆弱性，并展示了综合地质考古、历史和地层记录对于评估地中海型环境中现代和未来环境风险的价值。

引言
河流 - 冲积沉积物是古环境变化的关键档案，记录了冲积作用、成土作用、侵蚀和河流动力学的交替过程。冲积地貌、沉积物和土壤也是重建长期人类轨迹的基础（Waters, 2000; Ferring, 2017）。这主要是因为冲积环境历史上提供了至关重要的资源，如水、食物和肥沃的农业用地（Dwevedi et al., 2017），同时沉积作用促进了考古材料的快速埋藏和保存（Gladfelter, 2001）。
因此，研究河流 - 冲积环境对于解释遗址形成过程和重建过去的环境条件（包括灾难性事件）至关重要（例如，Faust et al., 2004; Viviana et al., 2025），这些事件可能对人类轨迹产生不同的影响。在半干旱地区，零星而强烈的降雨往往会引发洪水，产生重大的社会经济和环境影响（French and Miller, 2011），如在智利中北部的半干旱地区所见（Sepúlveda et al., 2006; Wilcox et al., 2016; Izquierdo et al., 2024）。尽管史前人类轨迹与洪水事件（特别是由厄尔尼诺 - 南方涛动（ENSO）驱动的事件）之间的联系在安第斯山脉各地已被广泛研究数十年（Moore, 1991; Moseley et al., 1981; Moseley and Keefer, 2008; Sandweiss, 2003; Sandweiss et al., 1996, 2009; Sandweiss and Quilter, 2008, 2012; Dillehay and Kolata, 2004; Andrus et al., 2008; Keefer et al., 2003; Van Buren, 2001; Staller, 2015），但在智利中部和北部，关于这些动态的研究仍存在显著空白。
鉴于这些环境的双重性质，即既是重要的资源中心，又是重大危险区，了解过去的洪水动力学对于管理当代水资源和制定健全的洪水风险管理计划至关重要（Izquierdo et al., 2024）。考虑到气候变化预计将全球加剧极端降水和洪水，这一点尤为紧迫（Tabari, 2020）。智利中部也不例外，模型预测高量级洪水事件的频率将增加（Bozkurt et al., 2018）。
仪器记录、历史档案、土壤 - 沉积序列和考古证据为重建过去的河流和冲积动力学提供了互补的约束条件（例如，Faust et al., 2004; Wilhelm et al., 2019）。通过整合沉积学、古土壤地层学、地貌学、考古学和史学，本研究旨在重建科利纳盆地（33°S，智利中部）晚全新世的古环境。具体而言，它分析了河流 - 冲积动力学如何塑造景观并影响人类定居决策。
研究区位于圣地亚哥谷地（33°S, 70°30′W），智利中部（图 1），处于中央凹陷带内，这是一个南北走向的地貌领域，位于海岸山脉和安第斯山脉之间（图 1A）。谷地处于马伊波河流域内，该流域接收来自较小支流子流域的径流，包括马波乔河和科利纳河。
区域地质由西部海岸山脉的侏罗纪 - 白垩纪火山和沉积序列及侵入岩（Gana et al., 1996; Wall et al., 1996），以及东部阿巴尼科组和法雷龙内斯组的古近纪火山和沉积岩（Charrier et al., 2002）组成（图 1B）。盆地填充物由第四纪冲积和河流沉积物组成（Ya?ez et al., 2015）。
该地区拥有地中海气候，受南太平洋副热带高压（SPSH）和南方西风带（SWW）相互作用的控制，前者是位于东南太平洋约 30°S 附近的半永久性高压中心（例如，Held and Hou, 1980），后者峰值位于约 50°S（Varma et al., 2012）。
SPSH-SWW 系统的季节性变化驱动了影响研究区的大尺度气候变率。在南半球夏季，SPSH 增强并向极地方向移动（Fuenzalida, 1971），阻挡了 SWW，导致智利中部干燥温暖（Jenny et al., 2003）。在冬季，它减弱并向赤道方向移动（Fuenzalida, 1971），允许 SWW 侵入，带来冬季降水和较冷的条件（例如，Weischet, 1996; Quintana and Aceituno, 2012）。该地区的水气候变率受到大尺度现象的调节，特别是 ENSO，其周期为 2–7 年（Cane, 1998, 2005）。暖相位（厄尔尼诺）与智利中部冬季降雨显著增加有关（Rutllant and Fuenzalida, 1991; Montecinos et al., 2000），这与增强的 SWW 活动有关（Aceituno, 1989）。这些事件经常触发马伊波河及其支流的主要洪水事件（Jana et al., 2018; Camus et al., 2023）。
考古证据表明，智利中部最早的人类占领可追溯至至少 12,000 年前（Cornejo et al., 2016）。然而，这些早期时期的遗存主要局限于安第斯山前麓的岩石庇护所。在中央平原，公元前 500 年之前的考古证据有限，这种稀缺性可能归因于现代城市干扰以及该地区占主导地位的河流和冲积环境中的高沉积率。
陶器时期（公元前 300 年至公元 1450 年）的考古遗存变得更加普遍，其特征是陶器的引入、驯化植物、日益定居的定居模式以及金属的初步使用。在早期陶器期（ECP：公元 200-1000 年）内，已确定两个不同但并存的复合体：巴托（Bato，公元 200-1000 年）和尤略（Llolleo，公元 500-1200 年）。尽管这两个复合体在中央谷地共存并共享相似的陶器风格，但它们在容器形态、装饰属性、丧葬习俗和个人饰品方面表现出特定差异（Falabella et al., 2016; Sanhueza et al., 2019）。这些群体的大部分遗存位于马伊波河和马波乔河的河流阶地以及次要支流上（Falabella et al., 2016; Sanhueza et al., 2019）。
在晚期中间期（LIP：公元 1000–1450 年），巴托和尤略风格逐渐被阿空加瓜文化（Aconcagua Culture）所取代（Falabella et al., 2015, 2016）。阿空加瓜文化以特定的陶器风格、更发达的农业经济、定居生活和墓葬丘的出现为特征（Falabella et al., 2003, 2016; Sanhueza, 2020）。该文化后来与印加帝国互动，并最终被其主导，印加帝国于 15 世纪从其秘鲁库斯科腹地扩张至智利中部，当地称为晚期（LP：公元 1450-1536 年）（Sánchez, 2000; Pavlovic et al., 2022）。1536 年西班牙征服之后，引入的疾病、战争和强迫流离失所的共同影响，导致智利中部这些长期的土著传统几乎消失（León, 1991）。

小节片段
研究区
Cacique Sur-1 遗址位于圣地亚哥北部（～33°S）的科利纳盆地内，地处一个由低矮岩石山丘围成的谷地，形成一个天然剧场，部分被科利纳河切割（图 1）。地貌以受河流作用切割的冲积平原为主，特征包括穿越中央盆地底部的河流阶地和活跃河道（图 2）。周边地貌，如小型冲积扇和碎屑流锥，仅限于盆地边缘。
Cacique Sur-1 遗址沉积物的沉积学和古土壤地层学
Cacique Sur-1 地层序列以细粒相为主，偶尔夹有砾岩互层。沉积物主要由棕色、块状、厘米至分米厚的基质支撑砂质和粘土质粉砂（Fm）层组成，含有稀疏的角状杂砾卵石。次要的透镜体为灰褐色、碎屑支撑的粉砂质砂（Sm, Sh, Sl）至砂砾（Gcm, Gh, Gp）（图 5）。这些透镜体形状不规则且成分为多砾质（～60%。
遗址的年代地层学框架
如第 3.2 节所述，放射性碳数据集表现出年龄反转，序列底部的年龄较年轻（表 1）。这种反转在冲积和成土环境中很常见，通常归因于沉积后扰动。在 Cacique Sur-1 的情况下，最可能的机制是年轻木炭通过生物扰动（例如，根系活动、掘穴生物；Nowaczyk and Pazdur, 1990）和优先流路径向下位移。
结论
对 Cacique Sur-1 的古土壤地层学和古环境分析揭示了科利纳盆地自然景观过程与人类占领之间复杂的多世纪互动。在过去两千年中，以细粒冲积沉积物夹杂高能河流沉积物和古土壤为特征的沉积记录，反映了一个由交替的干旱和湿润水气候机制以及偶发灾难性事件支配的高度动态环境。
CRediT 作者贡献声明
Valentina Flores-Aqueveque：写作 – 原稿、可视化、监督、方法论、调查、形式分析、概念化。Diego Salazar：写作 – 审阅与编辑、监督、资源、项目管理、方法论、调查、资金获取、形式分析、概念化。Angélica Soto：写作 – 审阅与编辑、可视化、形式分析。Marco Pfeiffer：写作 – 审阅与编辑、方法论、调查、形式分析。Hugo Carrión：
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作者声明，他们没有任何已知的竞争性财务利益或个人关系，这些利益或关系可能看起来影响了本论文中报告的工作。
致谢
本调查由 MAA Consultores 和 Inmobiliaria Santa Filomena 资助。VFA 感谢智利国家研发机构（ANID）- 千禧科学倡议计划（NCS 2021_040）。TV 感谢 ANID Fondecyt 11220507 项目的支持。本工作献给纪念我的父亲和导师，Victor Flores Solís。
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