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东北地区晚全新世气候环境变化及其对古人类社会的可能影响

樊同宇  
【摘要】:东北地区是中华文明的发源地之一。在全新世期间经历了多期文化类型,拥有丰富的文化遗址和考古资料,是研究过去气候变化对古人类社会兴衰影响的理想区域;同时,也是全球变化的敏感区域。但是,限于现有的古气候资料的连续性较差、分辨率较低,目前气候变化与古人类社会演化关系研究还处于定性描述阶段,缺乏高分辨率定量的古气候记录的证据。在此背景下,本论文以东北辉南县金川泥炭地为研究对象,运用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)和高效液相色谱-质谱联用仪(HPLC-MS)进行生物标志化合物的分析测试。在可靠AMS~(14)C测年的基础上,系统分析正构烷烃和GDGTs化合物的分布和组合特征,解析其记录的金川泥炭晚全新世的气候环境信息,定量重建高分辨率的晚全新世温度变化,并结合历史文献记录及考古资料,分析气候、环境变化及其对古人类社会的可能影响。本论文主要取得结果如下:(1)金川泥炭正构烷烃分布范围为nC_(15)~nC_(33),大多数以nC_(27)为主峰,中长链奇偶优势明显;CPI值变化范围为2.79~16.03之间,平均值约为5,反映了显著的高等植物输入来源为主;(2)正构烷烃P_(aq)大致能够响应晚全新世湿度的变化,但是,整体上金川剖面中P_(aq)值较高,P_(aq)值多0.5左右或以上波动,可能主要指示泥炭沼泽以沉水和漂浮植物输入为主,水位较高;而且沼泽发育在积水环境中,因此P_(aq)指标可能并不能灵敏地响应区域或局地气候、环境变化。发现ACL低值时,所对应的年均气温较低,初步推测金川泥炭中ACL可能受温度影响显著。整个剖面序列中CPI值较高,显示金川湿地发育期间高等植物输入可能受微生物改造并不显著,也说明泥炭沉积有机质受沉积后改造较弱;(3)正构烷烃C_(27)/C_(31)和C_(27)/C_(29)比值变化显示出与P_(aq)等指标完全不同的变化趋势,表明了其与前述各个正构烷烃在金川泥炭中对气候、环境乃至生物变化具有不同的响应。花粉记录表明区域植被的输入可能引起了C_(27)/C_(31)与C_(27)/C_(29)比值大的变化。但是,我们也发现C_(27)/C_(31)与C_(27)/C_(29)高值多对应于由土壤细菌支链b GDGTs分布特征重建的年均温度低值。因此,这些正构烷烃比值可能反映了大的植被(草本或木本输入)或/和气候变化;(4)金川泥炭广泛分布着GDGTs化合物,其中细菌b GDGTs化合物含量远高于古菌i GDGTs化合物。i GDGTs化合物主要以GDGT-0为主,Cren和Cren'的含量最低;b GDGTs化合物中Ia、IIa、IIa'、IIIa含量最高,IIIa'、IIb、IIb'含量次之,其余化合物含量很低;(5)运用全球泥炭CBT-MBT温度校正公式,定量重建了金川泥炭过去3600年以来的年均温度变化,变化范围约11℃。发现了约公元前1720年~约公元前910年、约公元870年~约公元1080年和约公元1580年~约公元1680年三次气温降低的冷事件。其中两个时段有火山喷发记录,火山喷发可能引起了短期的降温,同时引起沉积环境的变化,故而导致细菌生存环境发生变化,进而影响MAAT_(peat)值的变化。金川泥炭上部约7-8℃的波动可能受季节性影响,从而使得年均温度稍偏高;(6)利用b GDGTs重建的p H和IR_(6me)序列与相对湿度序列有很好的一致性:在约公元前1550年~约公元前1000年和约公元860年~约公元1060年两个时间段相对湿度的下降可以较好的解释干旱环境的形成,这些湿度下降值正好对应MAAT_(peat)低值;(7)晚全新世约公元前1550年~约公元前1000年、约公元860年~约公元1060年和约公元1580年~约公元1680年的低温、降雨减少和干旱可能导致了夏家店下层文化的消失、唐朝的灭亡、五代十国的战乱和明朝的灭亡。


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