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过刊目录

  • 2023年, 43卷, 第05期
    刊出日期：2024-06-19
      
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  • 基于碎屑锆石特征的雅鲁藏布江山南宽谷风成沙丘物源示踪
    马晓莉, 李顺, 岳雅慧
    2023, 43(05): 1157-1171.
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    雅鲁藏布江河谷(尤其是“一江两河”区域)风沙化较为严重，制约了当地社会经济的可持续发展，追踪河谷风沙来源对当地风沙治理意义重大。本研究聚焦于拉萨贡嘎机场附近的山南宽谷风沙地貌，采集2个河沙、 3个风成沙丘和1个坡积物样品，以及引用前人研究的2个河沙样品。基于碎屑锆石U-Pb年龄及微量元素地球化学特征，进行沙源示踪研究，旨在为当地风沙治理提供科学依据。对360颗锆石进行LA-ICP-MS U-Pb定年，获得322个谐和年龄。分析结果表明，河沙、风成沙丘及坡积物样品碎屑锆石U-Pb年龄分布特征高度相似，主要峰值与冈底斯岩浆弧新生代的两期岩浆活动一一对应；非矩阵多维标度统计技术(MDS)分析也证实了样品与冈底斯岩浆弧有良好的亲缘性；地球化学判别图解显示锆石具有亏损轻稀土元素、富集重稀土元素、明显正Ce异常和明显负Eu异常的特征，亦指示其岩浆成因，表明冈底斯岩浆弧为沙丘、河沙与坡积物中碎屑锆石的主要来源。依据不同类型样品碎屑锆石年龄对比以及锆石年龄相似程度对比，结果发现：1)雅鲁藏布江地区风沙地貌主要是由于枯水季河床水位下降，导致河岸和河漫滩出露地表，就地起沙吹扬到山坡上所形成；2)研究区河沙并非主要从上游搬运而来，更多是拉萨河搬运汇入的泥沙。依据沙源分析结果，欲解决河谷风沙化问题，首要应在河岸和河漫滩种植适宜当地气候的耐旱植物固定河床上的泥沙，这是最直接有效的手段。
  • 黄土高原西部上新统风成红粘土的微形态特征及其古环境意义
    毛学刚, 刘秀铭, 赵景波, 王练
    2023, 43(05): 1172-1185.
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    黄土高原中新统-上新统风成红粘土沉积序列是记录东亚季风演化和亚洲内陆干旱化历史的重要载体。红粘土沉积前可能存在相当程度的风化过程，准确区分物源区原生信号和沉积后次生成壤信号是红粘土古气候重建的基础。偏光显微镜下土壤微形态可直观反映沉积结构和成壤程度。本研究以黄土高原西部董湾剖面厚约73.7 m的中新统-上新统(7.1～3.52 Ma)红粘土及其中的钙积层为对象，在野外考察的基础上，对该剖面上部12 m厚度的红粘土进行详细的土壤微形态分析和扫描电镜观察，并与上覆第四纪黄土沉积对比。结果显示，大部分红粘土及碳酸钙淀积层中，光性定向粘土不显著，粘化程度低，次生碳酸盐及晶体沿根孔和裂隙分布，古土壤总体为中等或弱发育程度。部分红粘土层中存在粘粒胶膜或铁锰结核，指示土壤发育相对较强。碳酸钙的淋溶淀积形式和红粘土序列中普遍存在的铁锰胶膜，与红粘土的透水性差、裂隙发育、地形和地下水位波动等因素有关，与古气候之间的关系存在一定的不确定性。红粘土序列中水的参与度高于第四纪黄土，流水侵蚀和地下水位波动影响区域之间地层对比和红粘土理化性质，亟需综合多种研究手段更准确认识红粘土的古气候和古环境意义。
  • 碳酸盐碳同位素揭示的泥河湾盆地上新世中晚期C_4植物扩张历史
    刘超飞, 张振, 李月丛, 王永, 迟振卿, 董进
    2023, 43(05): 1186-1198.
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    植被中C_4植物比例与气候条件和生态系统类型密切相关，了解C_4植物扩张历史对于理解过去生态系统格局演化以及古气候变化具有重要科学意义。本研究在已有古地磁年代基础上，通过对泥河湾盆地郝家台NHA钻孔224.2～175.4 m段内243个沉积物样品的碳酸盐δ~(13)C分析，结合δ~(18)O、地球化学元素、粒度等环境代用指标测试，揭示了泥河湾盆地上新世3.66～2.89 Ma期间的C_4植物扩张历史。研究结果显示：1)泥河湾盆地3.66～2.89 Ma期间，δ~(13)C均高于-7‰,且δ~(13)C值整体呈现波动上升的趋势，指示了研究时段内泥河湾盆地C_3、 C_4植物共存，C_4植物总体呈现出明显扩张的趋势，其中约3.58 Ma和约3.10 Ma为研究时段内两次最为明显的C_4植物扩张重要时间节点；2)3.58 Ma之前，δ~(13)C多低于-5‰,植被以C_3植物为主，3.58～3.10 Ma期间δ~(13)C含量在-5‰至-3‰之间波动，气候趋向干旱化方向发展，C_4植物所占比例有所增加；3)3.10 Ma之后的全球性冷干事件导致泥河湾盆地气候显著变冷变干，尤其是干旱化程度显著增强，δ~(13)C多高于-3‰,指示泥河湾盆地C_4植物出现显著扩张，以C_4植物为主的草本植被占比可能超越C_3植物，成为区域主要的植被类型；4)C_4植物扩张过程中，也存在数次波动，如在约3.46 Ma、约3.38 Ma、约3.28 Ma和约3.13 Ma等时段内出现数次持续时间较短的δ~(13)C明显低值，分别可以与全球深海氧同位素阶段(MIS)明显冷时期对应的MG6、 MG4、 M2和KM2相一致，但这些低值呈现出随时间推移，δ~(13)C值逐渐升高的趋势，显示C_4植物的影响逐渐加强。
  • 西藏阿里孔雀河晚更新世以来的阶地发育特征
    杨玮琳, 刘擎, 郭浩, 刘耕年
    2023, 43(05): 1199-1210.
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    一直以来，喜马拉雅山河流阶地发育的控制因素广受讨论。本研究选取了喜马拉雅山北坡的孔雀河作为分析对象，通过详细的野外考察和精确定年，探究了气候变化和构造运动对阶地发育的影响。结果表明孔雀河共发育了5级河流阶地，且均为基座阶地。阶地面砾石的~(10)Be暴露测年揭示了T5～T1阶地分别形成于88.8±5.8 ka、约18.7～16.8 ka、 14.5±1.3 ka、 11.9±1.2～11.2±1.1 ka和1.9±0.5 ka;对比青藏高原气候变化资料以及恒河、印度河上游阶地研究成果，表明轨道尺度的气候变化或千年尺度的快速气候变化导致河流堆积下切过程快速转换，形成多级河流阶地。在降水较少的冷期，河道水动力条件减弱，河道堆积；在印度季风增强的暖期，侵蚀能力增强，河道快速下切。研究区晚更新世至末次冰盛期(LGM)期间的河流下切过程稳定，下切速率约为0.5 mm/a; LGM以来，孔雀河下切速率加快，约为1.0～1.8 mm/a。
  • 末次冰盛期与全新世青藏高原松属植被分布及其演变
    陈鸿明, 侯光良, 文德卓玛, 乔虹, 高靖易, 金孙梅
    2023, 43(05): 1211-1224.
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    史前人类与其生存环境，特别是与植被之间的相互作用一直是人们关注的焦点。气候变化与人类活动对植被覆盖格局的塑造均有重要影响，厘清植被分布及其植被变化背后的气候或人为因素，有助于更好地认识人类活动对植被环境的影响程度与范围。本研究对青藏高原松属(Pinus spp.)植被适生区分布动态历史进行了物种分布模型模拟，并结合环境考古学、古生态学等多学科方法，探究青藏高原松属植被分布变化历史及其驱动因素。结果表明，基于最大熵(MaxEnt)算法并结合R语言包ENMeval来优化参数设置的模型性能表现良好且稳健，较为准确模拟松属在青藏高原地区不同时期的适生区分布动态。高原上松属适生区在末次冰盛期(LGM)分布最小，仅在东缘的河谷局地；在全新世早、中期分布达到最大值，到全新世晚期部分区域分布缩小，高原东北部高度适生区向2500 m a.s.l.上下的低海拔谷地收缩，整体上与高原气候变化趋势大体一致。结合化石花粉、木炭等证据表明，全新世中晚期以前，人类对高原松属植被影响总体尚不显著；进入全新世晚期，农业技术的进步促使高原东北部人口快速增加，高原上现已发现的古遗址也高度集中在此。结合多项考古证据表明，人类对松属为代表的林木资源规模化开发行为开始显著干扰了当地植被，人类对松属等针叶林木材资源的利用可能是该地区树种向阔叶林树种演替的重要驱动因素之一。
  • 鄱阳湖地区过去2160年孢粉记录的植被变化及影响因素
    庞有智, 杨明生, 张虎才, 邓财, 唐领余
    2023, 43(05): 1225-1240.
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    本研究在AMS~(14)C测年的基础上，通过分析鄱阳湖430 cm沉积剖面44个样品的孢粉记录和有机碳(TOC)指标，同时结合江西人口密度指标及当地历史文献资料，重点探讨了该区过去2160年植被变化的影响因素及在人类活动影响下该区域植被变化的历史。研究结果显示，鄱阳湖流域过去2160年植被变迁及人类活动变化主要分为5个阶段：1)160 BC～400 A.D.,乔灌木花粉含量较低，草本植物花粉较高，指示鄱阳湖流域周围地势低平的地带已经被广泛垦殖，但周围仍分布着一定量的常绿阔叶类、落叶阔叶类以及针叶类植被。高含量的禾本科表明鄱阳湖流域的稻作农业已初具规模，但该期乔灌木花粉含量相对较高，蕨类孢子含量较低，人口密度较小，指示该时期森林覆盖度较高，人类活动相对较弱。2)400～800 A.D.,乔灌木植物花粉与草本植物含量变化不大，植被与前期基本一致。高含量的蕨类孢子指示人类活动进一步加强，但人口密度较低，指示该时期森林覆盖度仍然较高，人类活动相对较弱。3)800～1350 A.D.,乔灌木花粉含量显著下降，而与人类活动相关的草本植物花粉含量略有上升，表明鄱阳湖流域随着人类活动增强，地带性森林植被遭受到一定的破坏，森林覆盖度明显下降，该期人口密度迅速递增，农业垦殖强度进一步加强，农业生产规模继续扩大，指示该时期人类活动影响较强，森林植被覆盖度较低。4)1350～1650 A.D.,乔灌木花粉含量略有上升，草本植物花粉含量略有下降，指示该时期鄱阳湖流域常绿阔叶类、落叶阔叶类及针叶类植被较前期略有恢复，尤其是松属花粉含量增长明显，表明该区地带性植被破坏后逐渐演变为具有次生性质的松林。该时期由于气候变冷，自然灾害频发，加上战争频繁，人口密度显著下降，人类活动影响减弱，进而导致森林植被略有恢复。5)1650 A.D.至今，鄱阳湖流域植被与前期较为一致，但松属花粉含量后期呈现明显的下降趋势，表明鄱阳湖流域随着人类活动进一步加强，次生松林破坏较为严重。过去2000多年气候变化虽然对区域植被有一定的影响，但历史时期以来人口的不断增长、农业的快速发展以及国家鼓励农民垦荒政策的实施是引起当地森林植被减少以及生态环境退化的主要原因，该结果对鄱阳湖流域恢复和重建自然生态环境具有重要的理论价值。
  • 基于吞吐湖泊碎屑沉积粒度定量重建降水及其水文情势记录的新方法研究
    贾玉连, 高震东, 万智巍, 王朋岭, 凌超豪, 申洪源
    2023, 43(05): 1241-1253.
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    定量重建过去气候环境的记录主要基于物理、化学或生物学的因果指标；是否存在系统学指标，能够满足定量重建，涉及不多。本研究利用长江中游一小型吞吐湖泊黄茅潭(湖泊面积为5.1 km~2,流域面积为61 km~2)两个钻孔(长度分别为0～80 cm和0～48 cm)的1885～2011年间湖泊柱状沉积物，在高精度年代时标的约束下，基于粒度指标的异常变化及指标两两相互关系的异常变化，建构了Ai(G)-1、 Ai(G)-2两类异常指数。研究表明，不同于任何单一粒度参数指标，异常指数对区域降水等水文情势信息具有敏感响应：在年-年际尺度上与区域降水显著相关(R=0.72, n=34,P<0.001);在百年尺度上均揭示1968年前后是20世纪区域降水的转折点，在这之前降水有减少趋势，之后波动增加。由此，利用异常指数Ai(G)-1-2定量重建了1885～2011年间赣北降水记录(1σ的标准偏差),除个别时段(2010年、 1983年、 1963年前后、 1904～1912年间，相对偏差最大为29%～36%)外，重建的降水记录与30 km外的九江实测降水3年滑动平均基本吻合，相对偏差均小于10%～18%。研究揭示，气候环境要素——降水及其水文情势信息(包括流量、水位等)可以通过湖泊碎屑沉积粒度指标体系的结构量化这类新型指数来定量重建。这初步实现了基于碎屑沉积粒度组成的系统学参数进行气候环境的定量重建，对全球变化研究具有潜在的重要意义。
  • 1901～1950年5～9月北半球CRU数据与树轮资料的对比
    王锡津, 方克艳, 张仲石
    2023, 43(05): 1254-1268.
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    气候变化的研究依赖于可靠的气候数据。英国东英吉利大学气候研究中心推出的一套依据观测资料插值所得的月平均气候数据集(CRU),是目前使用较为广泛、质量较高的气候数据集。气候观测数据大多始于1950年，已有的研究也表明CRU数据在1950年后更具参考价值，但该数据集在1950年之前的可靠性不清楚。由于1950年之前缺乏器测数据，本研究使用树轮资料，对比每十年树轮重建温度(降水)与树轮附近CRU格点上的温度(降水)的距平和趋势的同号率，来评价CRU温度(降水)数据在不同地区的数据质量(可靠性),由此发现从1930年代开始，CRU温度数据在欧洲和中西伯利亚可信度较高；从1940年代开始，CRU温度数据在美国东部可信度较高；从1940年代开始，CRU降水数据在美国东部与西西伯利亚可信度较高。研究发现，气象站密度对CRU数据质量有很大影响；在气象站密度小的地区，CRU温度或降水数据与树轮序列的差异更为显著，气候数据质量偏低；而数据可信度较高的年代和地区，气象站密度往往较大。
  • 金沙江上游德格-白玉段流域地貌特征及影响因素分析
    陈兴长, 郭晓军, 陈慧
    2023, 43(05): 1269-1281.
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    地形地貌既是泥石流等山地灾害发生的环境背景条件，也是流域输沙行为的结果。地形地貌特征及其关键影响因素研究，对山地灾害发展趋势分析具有重要意义。本研究基于流域面积-高程积分、河道凹度指数和陡峭指数等地貌指标，分析了金沙江上游德格-白玉段的地貌特征及其主控因素。结果表明，金沙江主河两岸小流域的面积-高程积分在0.45～0.65之间，积分曲线大都呈右“凸”形，表明各流域均处于地貌演化的早期阶段，流域内可供侵蚀的潜在物质较多；河道凹度指数在0.18～2.07之间，仅有29%的河道凹度指数分布在0.30～0.60之间，视为稳态河道，71%的流域河道处于不稳定状态；标准化陡峭指数在124～627之间，与祁连山北翼、庐山和阿尔金山东段相比，明显更大；这些指标均表明研究区的地壳抬升明显且更加剧烈。地壳快速抬升是研究区地貌发育特征及其演化的主控因素。它导致大部分流域处于地貌演化早期，河道处于不稳定状态，从而导致流域内可供侵蚀的潜在物质较多，具备形成泥石流等山地灾害的物质和能量条件；在未来气候变化的大环境下，区内泥石流等山地灾害将更加频繁。
  • 贺兰山东麓地貌形态指数的空间特征及其新构造意义
    申凯楠, 董绍鹏
    2023, 43(05): 1282-1297.
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    贺兰山东麓晚更新世以来经历了多次构造活动，前人利用多种方法曾对贺兰山东麓进行了构造活动性研究。本研究基于DEM数据，提取了贺兰山东麓12条河流Hack剖面与河长坡降指标(SL),并提取面积-高程积分(HI)和河流陡峭指数(k_(sn))进行对比验证，探究贺兰山东麓红果子沟至紫花沟地区河流发育与构造活动性情况。结果表明：贺兰山东麓河流Hack剖面大多呈现凸-凹形态，均衡坡降指标(K)整体南部大于北部；而且大多数河流河长坡降指标(SL)参数有多处异常峰值，主要受区域构造活动性的控制。沿贺兰山东麓断裂带标准化河长坡降指标(SLK)异常峰值的较高值的空间分布自北向南逐渐降低。面积-高程积分结果显示贺兰山东麓地区大部分处于壮年期，部分区域处于老年期。面积-高程积分值在区域南部高值较多，体现了较为强烈的构造活动性。陡峭指数的最大峰值位于河流3,自北向南峰值呈下降趋势。从空间分布上，区域南部河流河段陡峭指数整体偏高且较为集中，呈现断裂带西部靠近山体区域高于断裂带东部地区，南部整体高于北部区域的特征。总体上，面积-高程积分与陡峭指数分别与Hack剖面均衡坡降指标、 SLK参数的结果具有相对的一致性。贺兰山东麓河流受到断裂构造活动性影响，且构造活动性呈现南部大于北部的特征。
  • 云南剑川龙门邑古钙华脊沉积学特征及发育机制
    汪智军, 殷建军
    2023, 43(05): 1298-1308.
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    构造活动地区常发育一类沿断层迹线呈线状分布的裂脊型钙华，目前对这类奇特的钙华沉积形态(体)发育机制的认识还不够明晰。本研究以云南剑川县龙门邑古钙华脊为例，通过对钙华脊的形态、内部结构、岩相特征以及碳氧同位素组成等进行系统分析，探讨裂脊型钙华的成因和发育演化机制。研究结果显示，龙门邑古钙华脊主要由轴部近直立的条带状钙华和两翼倾斜层状钙华构成，脊顶发育中央裂缝。脊轴部条带状钙华较为致密，主要由粗亮晶方解石厚层和泥晶方解石细层交替组成；而两翼钙华较为疏松多孔，其微岩相结构类型多样。钙华δ~(13)C值为1.3‰～3.2‰,δ~(18)O值为-26.9‰～-20.5‰,对其进一步分析表明，钙华脊由沿剑川盆地西缘的活动断裂出露的温泉水沉积而成。该古钙华脊的主要发育演化过程可能包括：1)热泉水沿断层迹线基岩裂缝出露，沉积钙华并连成脊；2)脊轴部发育中央扩张裂缝；3)泉水沿中央裂缝两壁沉积直立条带状钙华，并向脊两侧沉积倾斜层状钙华；4)中央裂缝被逐渐填充并闭合，且热泉活动减弱，钙华脊停止生长。对龙门邑古钙华脊的研究表明，裂脊型钙华的发育与当地断裂构造具有密切联系，加之这类钙华可以提供关键的地质年代约束，在新构造和古地震活动研究中具有巨大应用价值。
  • 黄土高原表土花粉与植被覆盖度定量模型的建立及应用
    李雪银, 孙爱芝, 吴双双
    2023, 43(05): 1309-1336.
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    黄土高原是一个气候变化敏感区，亦是一个生态环境脆弱区，更是我国人口-资源-环境矛盾最为集中的区域之一。因此，构建适合于黄土高原表土花粉与植被覆盖度定量模型对了解过去植被覆盖度的演变以及人与环境之间的关系具有重要意义。本工作基于黄土高原443个表土花粉数据和2000～2015年的归一化植被指数(NDVI),采用逐步回归法(Stepwise)、增长回归树法(BRT)、局部加权加权平均法(LWWA)、加权平均偏最小二乘法(WA-PLS)和最佳类比法(MAT),结合植被覆盖度(FVC)和年均降水量(MAP)、年均气温(Tann)、 1月月均温(T1)、 7月月均温(T7)、有效湿度(MAP/ET0)这5个气象要素数据，构建表土花粉与植被覆盖度定量模型；通过普通检验、留一交叉检验(LOO)、自助法检验(Bootstrap)和检验空间自相关性的h-block检验方法对定量模型进行检验，进而筛选出最优模型；最后，利用31个全新世地层花粉数据重建黄土高原过去植被覆盖度，探讨其变化特征。结果表明：1)FVC、 MAP、 T1、 T7和MAP/ET0是黄土高原环境变化的5个重要因子，其中，FVC的第一排序轴特征值/第二排序轴特征值(λ1/λ2)最大(0.47),单一解释变量最高(8.75),其与花粉组合的相关性最强(0.66),可用于构建表土花粉与植被覆盖度定量模型；2)采用Stepwise、 BRT、 LWWA、 WA-PLS和MAT这5种方法分别建立表土花粉-植被覆盖度定量模型，根据观测值与预测值的决定系数(R~2)、最大偏差(Max.bias)和预测均方根误差(REMSP)评估构建的模型，结果显示BRT模型表现更优，可用于黄土高原过去植被覆盖度的定量重建；3)全新世FVC重建结果显示，早、中全新世黄土高原FVC较高，其中7.0 cal.ka B. P.时达到峰值(平均值为0.68);但自4.0 cal.ka B. P.开始，植被覆盖度下降，特别是3.0～2.0 cal.ka B. P.下降明显，平均值低于0.30。通过与研究区内其他气候指标和人类活动强度指标的对比，认为早、中全新世黄土高原植被覆盖度的变化主要受自然气候变化的影响，而晚全新世以来FVC的减少可能更多地与人类活动强度增加有关。
  • 稳定碳同位素在湘中千佛洞上覆土壤-滴水-现代沉积物的迁移特征研究
    光凯悦, 李云霞, 田怡苹, 李嘉燕, 杨晨曦, 朱同彬, 黄庭悦, 李苗发, 雷国良, 饶志国
    2023, 43(05): 1328-1342.
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    通过对2021年1月～2022年10月期间，湘中千佛洞洞外大气-上覆土壤气-洞穴空气二氧化碳含量(pCO_2)及其碳同位素(δ~(13)C_(CO_2))、 8个洞穴水体(4个滴水、 3个地下河水、 1个池水)溶解无机碳同位素(δ~(13)C_(DIC))以及洞穴现代沉积物碳同位素(δ~(13)C)的连续监测，初步获得了监测时段内千佛洞岩溶系统中δ~(13)C在垂直方向上运移的变化特征，并得到以下3点主要认识：1)千佛洞上覆土壤气、洞穴空气pCO_2及δ~(13)C_(CO_2)表现出相似的季节变化特征，夏季pCO_2偏高，δ~(13)C_(CO_2)偏轻，冬季则相反。降水量和温度是土壤pCO_2及δ~(13)C_(CO_2)变化的主要影响因素；2)千佛洞洞穴水体δ~(13)C_(DIC)值呈现显著的季节变化规律，夏季偏轻，冬季偏重，表明土壤pCO_2及δ~(13)C_(CO_2)对其影响较大，说明该洞洞穴水体δ~(13)C_(DIC)可以较好地响应外界环境变化。此外，4个滴水点δ~(13)C_(DIC)值在变幅和绝对值之间存在一定差异，这可能是受到不同滴水点的运移路径和滴水速率等因素的影响；3)千佛洞现代沉积物δ~(13)C也表现出明显的季节变化特征，说明该洞现代沉积物δ~(13)C可以较好地继承滴水中的δ~(13)C_(DIC)信号。千佛洞的初步观测结果为利用该洞穴或者临近区域洞穴沉积物开展古气候重建提供了借鉴和参照。
  • 福建仙云洞现代次生碳酸盐团簇同位素特征与温度重建
    杜垚华, 李苗发, 雷国良, 王芳, 于源, 江戈平, 姜修洋, 蔡炳贵
    2023, 43(05): 1343-1353.
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    碳酸盐团簇同位素(Δ_(47))是基于碳酸盐中~(13)C-~(18)O丰度相较于其随机分布状态的偏离程度对温度进行估算的新型测温技术。洞穴石笋沉积过程复杂，部分石笋受动力分馏作用影响导致其碳酸盐Δ_(47)偏离平衡体系，这些因素增大了利用石笋碳酸盐Δ_(47)定量重建古温度的难度。本研究以典型东亚夏季风影响区的福建仙云洞为研究对象，通过对该洞现代次生碳酸盐样品的采集和稳定同位素组成的测定，探讨研究区现代次生碳酸盐Δ_(47)特征及其重建温度的可靠性。研究结果表明：1)仙云洞5个现代次生碳酸盐样品的Δ_(47)和δ~(18)O结果均较为集中，而δ~(13)C差异较大，这种样品间差异与共性并存的特征表明本研究所选样品具有代表性；2)仙云洞5个现代次生碳酸盐样品的Δ_(47)值在0.702‰～0.720‰范围内波动，实测温度与基于平衡体系下建立的团簇同位素温度转换方程计算的温度结果较为一致，揭示出该洞穴现代次生碳酸盐Δ_(47)接近热力平衡，不存在显著的动力分馏；3)基于洞穴次生碳酸盐的团簇同位素温度和δ~(18)O值，推算出对应的滴水δ~(18)O值介于-8.0‰～-7.6‰之间，这与长期监测的仙云洞滴水δ~(18)O结果较为吻合，表明仙云洞现代次生碳酸盐氧同位素接近同位素平衡。本文研究结果为重建区域古温度和古降水提供了证据支撑。
  • 秦岭南坡落叶松树轮α-纤维素葡萄糖单元内氧同位素组成的年内变化特征及其气候关联
    祁瑶婷, 马然, 赵雨, 何荣
    2023, 43(05): 1354-1363.
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    年际或更长时间尺度树木年轮α-纤维素稳定氧同位素组成(δ~(18)O_(α-cell))已被证明与相应时间尺度气候条件(如温度、相对湿度和源水)定量相关，已成为研究(全球)气候历史及植被生态响应的重要指标之一。然而，气候因子和植物生理/代谢过程如何在年内(季节、月甚至周)时间尺度上影响α-纤维素δ~(18)O却知之甚少。本研究选取秦岭南坡针叶树种落叶松为对象，分析其树轮年内α-纤维素分子平均δ~(18)O_(α-cell)(葡萄糖单元中O-2～O-6)及其葡萄糖单元特定位点氧稳定同位素δ~(18)O_2及δ~(18)O_(PG)(葡萄糖单元中O-2及O-3～O-6)组成，并结合小时尺度树木径向生长动态记录仪(dendrometer)野外观察记录，基于日尺度气象数据的降雨同位素模拟结果，获得如下认识：1)落叶松α-纤维素葡萄糖单元中O-3～O-6平均同位素组成(δ~(18)O_(PG))与温度和相对湿度的相关性高于α-纤维素分子平均氧同位素组成(δ~(18)O_(α-cell))(温度：糖脎R~2=0.736>α-纤维素R~2=0.481;相对湿度：糖脎R~2=0.488>α-纤维素R~2=0.097); 2)生长季初期树轮α-纤维素葡萄糖单元中O-2氧同位素组成(δ~(18)O_2)与源水(source water)的δ~(18)O_(sw)具有一定的相关性(R~2=0.378)。
  • 基于~(14)C数据重建中亚地区全新世人类活动的时空演化过程
    郭晓娜, 许冰, 张俊杰, 李龙康
    2023, 43(05): 1364-1382.
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    中亚地区在早期人类演化、迁徙、文明演替与近现代东西方政治、经济、文化和技术交流中具有重要作用，然而由于相关历史记录的缺乏和考古研究的滞后，对于这一地区的人类活动历史一直缺乏系统认识；而研究中亚地区的人类活动特征，人口的变化是重要的参考指标。考古遗址的~(14) C年代数据的相对密度与人类活动密切相关，成为指示古人口变化的可靠指标，被广泛应用于欧洲和东亚地区的古人口重建，为研究中亚地区古人口变化提供重要参考证据。近年来，中亚地区考古发掘工作获得了快速发展，积累了大量的考古年代学数据，为研究中亚地区古人口变化提供了契机。本研究首次对中亚地区的考古~(14) C年代学数据进行了系统收集整理，编制中亚地区全新世以来的考古放射性碳数据库(n=1754),利用ArcGIS绘制时间分辨率为千年尺度的中亚地区考古遗址点分布图，使用~(14) C数据的总和概率密度(Summed Probability Distribution)重建中亚地区古人口变化，系统地分析了中亚地区全新世以来的人类活动时空变化特征。结果表明，10 cal.ka B. P.以来中亚地区存在连续的人类活动，但存在显著的时空差异。在全新世早期，人类活动强度较弱，遗址数量非常少，且主要分布在塔里木盆地和少数山前区域；从5 cal.ka B. P.开始，遗址点数量和范围开始增加，人口数量也开始增加，在2.7 cal.ka B. P.达到峰值；从2.3 cal.ka B. P.开始，人类活动强度开始减弱，人口数量出现减少趋势。
  • 全新世大暖期蒙古高原东部先民定居化现象及其成因的探讨
    赵潮, 包青川, 胡晓农, 陈文虎
    2023, 43(05): 1383-1395.
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    考古证据揭示在8500～7000 cal.a B. P.左右的全新世大暖期，蒙古高原东部的呼伦贝尔、西辽河上游、阴山东北麓地区曾一度出现过定居化的生活迹象。各地区依托适应于本土环境的经济基础，发展出定居化程度有所差别的社会生活模式。本研究综合分析3个地区代表性遗址的聚落、房址形态、陶器、石器工具组合、动、植物遗存，对其所展现的定居模式、定居程度和定居经济基础进行分析与对比，研究表明呼伦比尔地区定居化生活的经济基础侧重于对多重生态区域内的中小型动物资源的利用，其中水生资源占有较大比重；而西辽河上游和阴山东北麓则采取狩猎采集与原始农业相结合的生业经济，动植物资源利用并重。西辽河上游和阴山东北麓发展出有一定社群规模的村落式定居社会，其中西辽河流域先民的定居化程度高于阴山东北麓和呼伦贝尔地区。全新世大暖期的气候变化，改善了高原地区的水热条件，增强了草原地带的生态多样性，为先民集约化利用栖居地周围的多种动植物资源并在气候条件许可的地带发展农业生产提供了有利契机，对多样性资源的集约利用，奠定了定居化生活的经济基础。但定居化的发展趋势伴随着大暖期的结束而终止，体现出草原地带的史前先民在环境变迁背景下灵活弹性的适应策略。
  • 非花粉类遗存(Non-Pollen Palynomorphs)分析在考古学中的应用——以浙江井头山遗址为例
    张予南, 吴小红, 孙国平
    2023, 43(05): 1396-1403.
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    非花粉类遗存(Non-Pollen Palynomorphs)包括在花粉分析过程中可以同时观察到的真菌、藻类、无脊椎生物等来源的微体化石，可以反映环境和人类活动。相比于国际上四十余年的研究历史，我国的零星研究案例主要集中在青藏高原和长江下游地区，在空间和时间上都存在大量空白，特别是缺乏对考古遗址堆积物样品的研究。本研究总结了非花粉类遗存在考古学中的指示意义，并以浙江井头山遗址为例进行分析。对井头山遗址贝丘堆积物样品的分析结果表明，粪生型、纤维素分解型和植物寄生型真菌孢子在主要文化堆积中大量出现，显示粪便、古人利用的纤维素材料以及其他植物遗存与贝类在堆积中共存，均来自古人生活的废弃物。与长江下游其他地点自然沉积物及考古遗址堆积物的分析结果比较，井头山遗址贝丘堆积中真菌孢子的组合存在差异，可能与不同的人类活动有关。
  • 新石器时代晚期凉山地区粟黍农业初探——来自河东田、河头地遗址先民骨骼生物磷灰石的稳定同位素证据
    刘化石, 夏珏宝, 郭贵诚, 李万涛, 连锐, 张燕, 郭怡
    2023, 43(05): 1404-1416.
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    中国西南地区是新石器时代粟黍向外传播、发展的重要交流通道，然而该区域粟黍南传的具体过程和路线尚不明确。鉴于此，本研究对四川凉山地区河东田遗址(26°10′7.78″N, 102°6′51.83″E)和河头地遗址(26°10′25.20″N, 102°6′54.84″E)先民骨骼生物磷灰石进行了碳、氧稳定同位素分析，以探讨凉山地区先民的生存策略以及粟黍在该地区的传播。河东田遗址和河头地遗址共获取了6例人骨生物磷灰石的有效数据，其δ~(13)C均值分别为-5.5‰±1.8‰(n=4),-5.5‰(n=2,-6.9‰和-4.0‰),结果显示该区域人群的饮食呈现为兼具C_3和C_4类食物的混合食物结构，且粟黍等C_4类食物在本地区先民的食物结构中具有重要的贡献；河东田遗址和河头地遗址先民的δ~(18)O均值分别为-12.3‰±0.4‰(n=4),-12.0‰(n=2,-12.0‰和-11.9‰),显示两处遗址先民摄入的水分来源相对一致，当时的先民可能是在本地生活，围绕城河定居。在此基础上，结合中国西南地区同时期稳定同位素数据和其他考古研究发现新石器时代晚期凉山地区的粟作农业应当是当地自然环境和考古学文化互动双重影响的结果，粟黍可能传播至凉山地区后继续南传至云南乃至东南亚地区。
  • 河南双槐树遗址仰韶文化居民的牙齿微磨耗形态研究
    雷帅, 郭怡, 顾万发, 周亚威
    2023, 43(05): 1417-1428.
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    以仰韶文化中晚期河南巩义双槐树遗址(34°48′56″N,113°05′12″E)出土的59例人类下颌第一臼齿为研究对象，使用超景深电子显微镜(KEYENCE VHX-2000),对牙釉质颊侧面微观磨耗条痕进行了系统的观察、测量和统计，并成功获取了每例样本的微观磨耗条痕数量、水平方向条痕平均长度(L_h)、垂直方向条痕平均长度(L_v)及L_h/L_v比值。统计结果显示，所有的牙齿研究样本，共观察到水平方向条痕569条，垂直方向条痕614条，L_h/L_v比值介于74.39%～174.23%之间，平均值为130.89%。其中，墓葬Ⅰ区31例牙齿标本L_h/L_v平均值为130.97%,男性个体L_h/L_v平均值为129.17%,女性个体L_h/L_v平均值为133.47%;墓葬Ⅱ区28例牙齿标本L_h/L_v平均值为130.79%,男性个体L_h/L_v平均值为129.64%,女性个体L_h/L_v平均值为132.87%。独立样本t检验结果显示，不同墓葬区和不同性别人群下颌第一臼齿颊侧面表现的微磨耗条痕并无显著差异；但不同年龄段人群的对比结果却展现了随着年龄的增长，水平方向的微磨耗条痕数量和长度也逐渐增加的特征，这表明个体摄入的植物类食物和细软食物的比例在逐渐增高。将该组人群与不同生计方式的世界不同地区现代居民和中国古代居民的L_h/L_v值进行比较，并结合其它相关的考古遗存研究成果，推测双槐树遗址人群以植物类食物为主，仅少量个体以肉食为主，其生业经济在同时期的中原地区盛行，以农业种植和家畜饲养为主体。
  • 宝墩文化早期的农业实践——来自大邑高山古城遗址的植物遗存证据
    王潇滨, 刘祥宇, 闫雪, 姜铭, 周志清, 陈剑, 靳桂云
    2023, 43(05): 1429-1443.
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    宝墩文化(4500～3700 a B. P.)是成都平原史前农业转型的关键阶段。成都市大邑县高山古城遗址(30°27′09.5″N, 103°34′46.3″E)主体遗存属于宝墩文化早期，部分遗存早于宝墩文化，是成都平原重要的史前遗址。本研究对该遗址2015～2017年发掘时采集的106份浮选土样(来自75个灰坑、 10个灰沟和21个地层)和111份植硅体土样(来自76个灰坑、 13个灰沟和22个地层)进行了分析，鉴定出6233粒炭化植物种子，包括稻、粟、黍、大豆等农作物，以及禾本科、豆科、蓼科、莎草科等非农作物；还有26种植硅体类型，它们分别来自稻、粟、黍这3种农作物和芦苇、竹亚科等非农作物。研究结果显示：1)农业种植和家畜饲养是高山古城聚落生业经济的主体，同时先民也采集利用一些野生动植物资源；2)高山古城遗址农作物的结构以稻为主，粟、黍次之，少量大豆；从早到晚，稻在农作物中的占比逐渐提高；作物加工的分析显示，发掘区的植物遗存多数来自作物加工的后期阶段，少数由前期加工产生，大部分植物遗存属于加工废弃物；3)对比高山古城与宝墩古城两个遗址的植物考古研究结果发现，成都平原史前时期农作物结构有明显的共性，都是以稻为主的、稻旱混作模式；但是，高山古城出土更多的旱作遗存可能与其地理位置有关，一方面是位于成都平原西北更容易受到甘青地区和川西北高原的影响，另一方面则是靠近山地更适合发展旱作农业；而高山古城遗址农作物多样性高于宝墩古城遗址，则可能与宝墩古城遗址的核心聚落地位有关。高山古城遗址植物遗存的分析结果为了解成都平原新石器时代晚期的农业提供了重要资料，对探索中国西南地区史前农业的发展及其与文明演进的关系有重要意义。
  • 区域视角下的二里头文化生业经济形态——基于河南省漯河地区碳、氮稳定同位素新证
    李唯, 刘晨, 裴晓晨, 林怡嫺, 邓振华, 张敏, 梁法伟, 杨颖亮, 潘岩, 张海
    2023, 43(05): 1444-1459.
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    二里头文化主要分布于中原地区，距今约3750～3500年，大体相当于古史所载夏文化。二里头文化研究主要集中于环嵩山一带的核心区，对于外围区域的关注相对较少。为了完善二里头文化生业经济研究，本研究对河南省漯河市召陵沟李遗址(33°36′42.9″N, 114°9′45.5″E)和源汇皇寓遗址(33°31′28.7″N, 113°54′24.4″E)的51例人和动物骨胶原样本开展碳、氮稳定同位素分析，同时结合动、植物考古研究成果，归纳当地二里头文化生业经济形态的主要内涵，进而从外围区域的视角比较分析中原地区二里头文化生业经济的联系、区别和变化。研究表明，漯河地区二里头文化时期人的δ~(13)C和δ~(15)N均值为-8.4‰±2.0‰和9.2‰±0.4‰(n=4),猪的δ~(13)C和δ~(15)N均值为-7.5‰±1.3‰和7.3‰±0.7‰(n=14),狗的δ~(13)C和δ~(15)N均值为-8.9‰±1.7‰和7.7‰±1.0‰(n=4),黄牛的δ~(13)C和δ~(15)N均值为-9.8‰±1.9‰和6.0‰±1.4‰(n=8),绵羊的δ~(13)C和δ~(15)N均值为-11.2‰和5.6‰(n=2),山羊的δ~(13)C和δ~(15)N值为-15.0‰和6.0‰(n=1),大中型鹿的δ~(13)C和δ~(15)N均值为-16.9‰±3.3‰和5.5‰±1.9‰(n=7),小型鹿的δ~(13)C和δ~(15)N均值为-21.5‰±0.1‰和4.3‰±1.2‰(n=4)。综合同位素与动、植物考古分析结果，当时漯河地区自然植被基本为C_3植物，先民主食亦即农业以C_4作物粟为主、黍为辅，家畜中猪和狗主要喂以人类残食，黄牛、绵羊和山羊则喂以不同比重的C_4植物，很可能来自粟黍的秸秆类副产品，并且黄牛基本为圈养，绵羊和新出现的山羊则采取圈养加放养的混合管理方式，另有部分大中型鹿可能也被人工喂养。比较而言，漯河地区和中原地区的生业经济形态整体相近；以粟为主的旱作农业普遍占绝对主导，目前仅在偃师二里头遗址中发现稻粟并重的农业结构，充分凸显出都邑聚落的特殊性；家畜除了猪、狗、黄牛、绵羊以及部分喂养的大中型鹿之外新增山羊，并且牛和羊的圈养程度与管理规范性相比之前均有明显提升，在外围的漯河地区尤为显著。二里头文化的生业经济形态整体呈现出规范化的趋势，并且很可能由环嵩山一带的中原核心区向外围区推广，或许作为二里头文化着力打破旧格局和树立新秩序的重要整饬举措之一。
  • 商周时期黄土高原居民的生存环境对其上颌窦炎的影响——以陕西省淳化县枣树沟脑遗址为例
    傅家钰, 詹小雅, 钱耀鹏, 陈洪海, 王振, 叶惠媛, 陈靓
    2023, 43(05): 1460-1470.
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    上颌窦炎是研究呼吸系统健康状况的一项重要指标，但国内目前仍未对考古遗址出土人骨的上颌窦健康状况给予足够的关注。“古豳地”是周文化的发祥地，地处黄土高原边缘，对“古豳地”居民上颌窦炎的研究有助于了解商周时期人群和中国古代黄土高原地区居民的呼吸健康状况。本研究以肉眼宏观观察和显微镜观察相结合的方式检查了来自“古豳地”枣树沟脑遗址27例个体的45个上颌窦，发现个体(24/27)和上颌窦个数(40/45)的患病率均为88.89%,患病率很高；经过统计学检验，枣树沟脑人群的上颌窦炎患病率在性别、年龄、上颌窦左右侧别间无明显差异，且口腔疾病对上颌窦炎的影响也很有限；综合考古学背景、历史文献等资料，枣树沟脑人群的上颌窦炎是不利的气候环境、集约化农业生产、室内用火、通风不畅等自然因素和文化因素共同作用的结果。枣树沟脑人群在日常生活中可能持续暴露于不利于上颌窦健康的环境条件中，并可能普遍存在不适反应。虽然本研究的样本量较小，但通过对枣树沟脑遗址居民的居住环境、生产方式和居住方式的重建，仍不失为了解生存环境对呼吸健康状况影响的一次有益尝试。
  • 商周时期角镞制作流程的分析与研究初探：以旬邑西头遗址为例
    李鑫叶, 豆海锋
    2023, 43(05): 1471-1482.
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    西头遗址(357) 02′15.56″N,1087) 12′59.68″E)位于陕西省旬邑县，是目前泾河流域规模最大的商周时期聚落遗址。其中商周时期文化层中出土了一批鹿角料、半成品角镞、成品角镞，它们之间具有关联的制作工序为复原和研究西头遗址角镞的加工流程及制作工艺提供了宝贵的材料。本研究采用形态分类、动物种属鉴定、痕迹观察、模拟实验等方法对西头遗址出土的鹿角料、半成品角镞、成品角镞进行观察与分析，结果显示西头遗址出土鹿角料16件，其中5件可以确认为梅花鹿(Cervus nippon),其余11件仅能够鉴定为梅花鹿或马鹿(Cervusnippon/Cervuselaphus)。西头遗址出土的鹿角料表面均有锯切痕迹，主要分布在鹿角的主枝、眉枝、角基的截断面；出土半成品角镞1件，由鹿角制成，其表面有打磨痕迹、条痕，主要分布在铤部；出土67件成品角镞，其中66件角镞由鹿角制成，1件因风化严重，材质无法辨识。成品角镞中有58件表面存在锯切痕迹、打磨痕迹、刻划痕迹、条痕。西头遗址角镞的加工流程可分为六道工序：原料采备→截断角料→截取角条→制作粗坯→打磨成型→精细加工；此外，结合西头遗址的地理位置及自然环境对西头遗址角镞的制作工艺及其背后所反映的古代社会动物资源的获取与利用也取得了一些新的认识。西头遗址鹿角料的获取方式主要包括采集自然脱落的鹿角和人为获取非自然脱落的鹿角两种方式，梅花鹿作为西头遗址角镞制作的主要来源，很可能在当地被猎杀并将鹿角与头部分离从而获取鹿角资源。鹿角料的截断方式为从多个方向环绕一周进行锯切，且保持中间部分未被锯断，随后将鹿角料两端分别放置在垫物及地面上，再用重物进行敲击，直至断开。以往研究认为铤部的加工痕迹是刀削痕迹，本研究通过模拟实验发现打磨也可以产生相同的痕迹。该研究对于揭示古人制作角镞的完整加工流程及不同环节的制作工艺具有重要意义，同时为进一步认识商周时期大型聚落遗址的制骨活动积累了新的材料。
  • 陕西延安觉德遗址两周时期植物资源利用研究
    金丹, 尚雪, 郭小宁
    2023, 43(05): 1483-1492.
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    陕北高原作为中原农耕区与内蒙古草原游牧地区的过渡地带，一直以来都是研究历史时期华夷互动关系的重要区域。两周时期是华夏族群主体形成的重要时期，了解这一时期陕北高原先民对植物资源的利用情况，揭示该地区先民的生业经济特征，对理解华夏族群的形成过程有着重要意义。本研究选取陕北高原南部延安地区觉德遗址两周时期33份浮选样品进行分析，共发现15种炭化植物遗存，共计1279粒，其中农作物有粟(Setaria italica)和黍(Panicum miliaceum),非农作物有狗尾草(Setaria viridis)、藜属(Chenopodium sp.)、地肤(Kochia scoparia)、猪毛菜(Salsola sp.)、虫实(Corispermum sp.)、草木樨(Melilotus officinalis)、胡枝子(Lespedeza sp.)等。该时段农作物包括粟1046粒，占出土植物总数的81.8%(出土概率72.7%);黍65粒，占出土植物总数的5.1%(出土概率48.5%),表明觉德遗址两周时期先民从事以粟为主，以黍为辅的旱作农业；此外，觉德先民对非农作物的利用集中于藜科(数量百分比7.7%,出土概率51.5%)和豆科植物(数量百分比2.6%,出土概率24.2%)。觉德遗址出土两周时期农作物与非农作物种子比例为6.6:1,远小于关中盆地东周时期的数据，但高于陕北高原北部的遗址数据，显示出此时该遗址的农业开发范围和农田管理居中的水平。
  • 陕西西安马腾空遗址春秋时期秦人食谱分析
    蔡慧娉, 尚雪, 胡耀武, 王志友, 徐雍初
    2023, 43(05): 1493-1502.
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    东周时期，秦人东迁进入关中，并以关中为营大举发展，统一中国。关中地区秦人的生存方式及其在东迁过程中的演变对秦人经济基础的支撑作用，仍缺乏较为细致的研究。本研究以陕西西安马腾空遗址春秋时期出土的36个个体，75例样品(60例有效数据，包括同一个体的肋骨和肢骨)为分析对象，开展C、 N稳定同位素分析，并对其中4例进行了AMS~(14)C测年。结果表明，马腾空遗址先民主体为春秋时期(781～402 BC),先民的生业经济是以粟作农业以及以此为支撑的家畜饲养业为主；肋骨与肢骨的同位素数据比较分析显示，春秋时期先民食物来源较为稳定，生存方式稳定。此外，对比甘肃西汉水流域及关中地区从西周中晚期到战国时期秦人的C、 N稳定同位素数据，东迁过程中粟作农业在先民生存方式中的地位和重要性增强，为秦人国力强盛奠定了重要的物质基础。
  • 稳定同位素生物考古学的学科规范、认知误区和分析模型
    胡耀武
    2023, 43(05): 1503-1512.
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    自20世纪70年代以来，稳定同位素生物考古学在科技考古研究中的重要性越发凸显。21世纪初以降，本学科的发展进入“快车道”,吸引了大量的自然科学学者和考古学者涉足其中。然而，学科的快速发展不可避免地暴露出与稳定同位素分析密切相关的一些重要问题，如学科规范有所欠缺、一些认知误区仍然存在等。近些年来，国际学界业已开始关注这些问题并提出了相应的对策或建议。本研究拟在笔者之前反思的基础上，基于近些年以来的研究实践和思考，结合国际学界在此方面的认知，详细阐述了稳定同位素生物考古的学科规范(包括同位素的术语规范、同位素的测试规范、成岩作用的检验规范),重点聚焦和澄清同位素生物考古研究的8个认知误区。最后，首次构建了科学诠释同位素数据的分析模型。本项工作对于规范稳定同位素生物考古学的学科建设、聚焦重要科学问题或考古学问题具有重要意义。