江汉平原钟桥遗址地层揭示的史前洪水事件_吴立

地理学报

ACTAGEOGRAPHICASINICA

Vol.70,No.7July,2015

江汉平原钟桥遗址地层揭示的史前洪水事件

吴立1,2,3，朱诚3，李枫4，马春梅3，李兰5，孟华平6，

刘辉6，王晓翠4，谭艳3，宋友桂2（1.安徽师范大学国土资源与旅游学院，芜湖241002；

2.中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室，西安710054；

3.南京大学地理与海洋科学学院，南京210023；

4.中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室，南京210008；5.四川大学历史文化学院，成都6100；6.湖北省文物考古研究所，武汉430077）

摘要：通过野外考古调查研究，利用对钟桥遗址疑似古洪水层和研究区现代洪水沉积物的锆

石微形态、粒度、磁化率、Rb/Sr等地球化学指标的比较、AMS14C技术和考古器物断代，发现钟桥遗址在4800~4597cal.aBP、4479~4367cal.aBP和4168~3850cal.aBP分别经历了三次古洪水事件并相应堆积了古洪水沉积层；结合江汉平原及其周边地区众多遗址的古洪水沉积层时代对比证据，揭示了屈家岭文化中晚期（4900~4600cal.aBP）和石家河文化末期至夏代（4100~3800cal.aBP）两次大洪水事件在江汉平原地区非常普遍。对史前洪水发生环境背景的进一步分析，反映江汉平原在5000~4500aBP及4000aBP前后的时段气候表现得不稳定，古洪水事件与气候环境变化驱动的江汉平原湖群扩张存在一定的联系，并影响区域新石器文化兴衰过程。同时，其它证据也表明该区社会发展过程和环境变化过程特别是古水文过程的矛盾在石家河文化末期已特别突出，发现具有全球意义的4000aBP前后气候异常引起的大洪水事件是江汉平原地区石家河文化消亡的重要环境因素；而石家河文化末期该区内部或同中原以及其它地区间的冲突，都加速了石家河文化的崩溃。这些研究成果，提供了可靠的大禹时代史前洪水证据来说明其对新石器文化兴衰的社会影响，对于揭示4000aBP气候事件中区域气候水文变化的响应规律，亦具有重要的科学意义。关键词：史前洪水；钟桥遗址；考古地层；江汉平原；全新世DOI:10.11821/dlxb201507011

随着过去全球变化（PAGES）研究的进展，全新世自然环境灾变事件对人类文明影响的研究正受到学界越来越多的关注[1]，其中全新世古洪水发生及其时间尺度问题已成为PAGES计划中极为重要的研究内容[2-6]。古洪水沉积记录可取得史前及中晚全新世几千年来的洪水资料，但其特征沉积物的形成与保存所需要的条件相当苛刻。考古遗址地层中

收稿日期：2015-03-17;修订日期：2015-04-21

基金项目：黄土与第四纪地质国家重点实验室开放基金项目(SKLLQG1422);国家自然科学基金项目(41401216,

41371204);安徽师范大学科研培育基金项目(2014glkypy05,2014rcpy13)[Foundation:OpenFoundationofStateKeyLaboratoryofLoessandQuaternaryGeology,InstituteofEarthEnvironment,CAS,No.SKLLQG1422;NationalNaturalScienceFoundationofChina,No.41401216,No.41371204;ScientificResearchCultivatingFoundationofAnhuiNormalUniversity,No.2014glkypy05,No.2014rcpy13]

作者简介：吴立(1985-),男,博士,中国地理学会会员(S110008501M),主要研究方向为地貌学与第四纪环境考古。

E-mail:jedi-wuli@163.com

通讯作者：朱诚(1954-),男,教授,博士,博士生导师,中国地理学会会员(S110002573M),主要研究方向为全球变化与

第四纪环境考古。E-mail:zhuchengnj@126.com

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地理学报70卷

的古洪水沉积层为我们提供了新思路，一是在一些考古遗址中发现不含任何文化遗迹的自然淤积层，且多数具有洪水冲积特征；二是古洪水沉积年代学方面AMS14C测年和出土器物考古断代可以相互应证，解决了某些古洪水沉积中由于没有用于14C测年的含碳物质导致无法定年的困难。

位于长江中游的江汉平原不仅是中国重要的鱼米之乡，也是遭受洪水灾害最严重的地区之一[7]，全新世以来洪水灾害频发，对区域内社会发展、聚落变更和人类生产生活产生深远影响，这为我们利用考古地层学研究人类文明发展与史前洪水事件等人地关系地域系统变化提供了很好的题材。过去已有学者[8-12]对江汉平原的史前洪水做过研究，取得了初步进展，然而，江汉平原的史前洪水研究尚存在以下两个方面问题：一是过去江汉平原的史前洪水研究并未能充分利用该区众多的考古遗址地层材料[13-14]，特别是遗址地层中存在大量可供AMS14C测年的炭屑以及淤泥或淤砂层等文化间歇层[8,10,15-16]；二是长江中游最后一支发达且临近文明门槛的石家河文化在4000aBP前后消失，其衰落和消亡的准确年代及其环境成因问题尚无确切定论。日本以及部分国内考古学者认为4000cal.aBP前后欧亚广泛发生的夏季风减弱与气候干旱事件导致新石器时代末长江中游石家河文化的衰落[17-18]；也有部分考古或历史学者认为石家河文化的消亡与其当时形成极为复杂的社会-经济关联体有关，当外来势力入侵时，很容易导致高度集中的社会经济系统迅速瓦解[19]。然而，近年的研究表明[16,20-22]，尽管石家河文化时期可能经历过干旱过程和降温等气候事件以及战争的影响，石家河文化层之上常可见自然淤积层（如淤泥或淤砂层）的存在，江汉平原也发现有众多存在石家河文化时期疑似古洪水层的考古遗址剖面，这些更可能是由古洪涝造成的。故其观点还有待于进一步验证。因此，选择本区典型考古遗址进行史前洪水事件与人地关系互动响应研究，将对该区过去难以阐明的人类文明发展史等问题提供更多可靠的地层学记录解释，对于揭示区域气候水文环境变化对全球变化的响应，以及史前洪水事件对中华文明起源与发展的影响等都具有重要的科学意义。

1研究地点与地层概况

研究地点钟桥遗址位于湖北省沙洋县城以南60km与荆州交界的长湖北岸，东西长约70m，南北宽约300m，总面积21000m2，中心地理坐标东经112°27′00″，北纬30°31′14″，地表高程27~29m（图1）。遗址呈东北—西南向陈列，地貌为粘土质淤积平原，是江汉平原西北边缘与荆山余脉的红土阶地和岗地交界地带。

钟桥遗址是南水北调引江济汉工程抢救性考古发掘以来江汉平原地区新发现的文化层厚度较大、新石器文化层较为齐全的重要考古遗址之一，含有长江中游新石器时代大溪文化层、屈家岭文化层和石家河文化层，各文化层均有较多炭屑出现。湖北省文物部门委派的考古队于2009年10月-2010年1月对钟桥遗址进行了发掘，弄清了遗址的文化内涵及分布情况，出土新石器时代房屋遗迹和瓮棺墓葬近20处，生产工具和生活器皿等文物100多件和大量新石器陶器残片。值得重视的是遗址在石家河早中期和晚期文化层之间均有自然淤积层。通过实地宏观形态特征观察，结合沉积学、土壤学和考古地层特征，对遗址中具有代表性的T0405探方剖面进行了详细的层位划分和描述（图1，表1）。

钟桥遗址距长江干流30km，受长江干流涨水顶托和夏季洪峰双重作用影响易形成洪水沉积，遗址南江沿岸堤外滩地文村夹和二圣洲都发现有保留完好的1998年现代洪水沉积物，它们具有清晰的水平层理和粗细交互沉积的韵律层。

7期吴立等：江汉平原钟桥遗址地层揭示的史前洪水事件1151

图1钟桥遗址地理位置及其地层剖面概况

Fig.1GeographiclocationandstratigraphicsectionoftheZhongqiaoSite

2研究方法

经过缜密的野外调查，在地层关系和文化遗迹对比基础上，研究剖面（T0405）年

代框架初步确立（图1），进而用盒装柱状样采样法以4个长1m不锈钢盒交错层位将该剖面地层分段整体切割搬回[23]，在南京大学区域环境演变研究所以1~2cm间隔连续采样，共获取样品225个，按照研究需要及地层的重要性与否，对样品进行实验分类挑样后，共获取粒度样品106个、磁化率样品225个、锆石微形态样品12个和元素分析样品

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113个。同时，在文村夹和二圣洲采集了1998年长江现代洪水沉积物不同层位样品共6块（每块样品由同层位的若干样品混匀而成），以备作对比分析。沉积学样品在室内自然风干后，经MalvernMastersizer2000型激光粒度仪测试后得到粒度参数特征，磁化率由南京大学区域环境演变研究所环境磁学实验室AGICOKLY-3型磁化率仪测定；锆石微形态分析样品经实验室前处理提纯后[24-26]，将锆石矿物颗粒置于圆形铜靶上在南京大学区域环境演变研究所KeyenceVHX-1000型超景深三维显微系统镜下鉴定锆石微形态并拍照；元素分析采用粉末压片法制样而后在南京大学现代分析中心ARL-9800型X射线荧光光谱仪上进行测试。年代学方面，采集T0405探方第6、8和9文化层、T0201探方第4文化层以及T0204探方第12文化层炭屑样品共6个（因T0405探方第4、11和12号文化层未找到合适的含碳测年材料），由中国科学院广州地球化学研究所AMS-14C制样实验室和北京大

，校正程序使用国际通学核物理与核技术国家重点实验室联合完成AMS14C测年（表2）

用的CALIB6.0.1版本[27]。

表1

层位编号

12a2b3456710

层位属性耕土层明清文化层明清文化层唐宋文化层石家河文化层疑似古洪水层石家河文化层疑似古洪水层石家河文化层石家河文化层疑似古洪水层

钟桥遗址T0405探方剖面疑似古洪水层与一般文化层特征比较

距地表深度(m)0.300.400.510.801.191.532.052.492.873.303.55

根据出土器物确定的考古学地层年代

近现代时期明清时期明清时期唐宋时期石家河文化晚期石家河文化晚期石家河文化中晚期石家河文化中期石家河文化早中期石家河文化早期屈家岭文化晚期

地层特征

灰棕色粘土夹浊棕色砂质土，性质混杂，多植物根系，含许多草木灰、炭屑等

灰黄棕夹浊黄棕色粘土，夹极少量棕灰色斑粘土，极多植物根系，含青花瓷片、碎灰黑色陶片、锈斑及少量有机质

浊黄棕夹灰黄棕色团块粉砂质粘土，含植物根系、较多锈斑、青花瓷片及碎红色陶片等

灰黄棕色粉砂质粘土，含植物根系及锈斑，较多有机质，出土宋代瓷片、碎灰黑色陶片等

棕灰色夹灰棕色粘土质粉砂，颜色质地混杂，含植物根系、碎红色陶片等，文化遗迹少，有团粒结构

灰黄棕色夹棕灰色粉砂质粘土，含植物种子结核状锈斑、虫孔等，扰动波纹大

黑棕色粘土质粉砂，含植物及大量有机质，有虫孔、锈斑、大量红或红棕色碎陶片等文化遗迹

灰黄棕色夹浊黄棕色粘土质粉砂，植物、有机质、虫孔较多，含大量锈斑及结核，有扰动波纹

棕色夹棕灰色粘土，植物、有机质多，有虫孔，锈斑多且有少量结核，多红或红棕色碎陶片

黑棕色粘土质粉砂，含植物及大量有机质，虫孔多，有锈斑和结核，出土红或红棕色碎陶片

灰黄棕夹棕灰色粉砂质粘土，含植物，有虫孔，有机质多，有锈斑和结核，水份极多，未见底

Tab.1ComparisonbetweenthepossiblepaleoflooddepositlayersandculturallayersofT0405inZhongqiaoSite

表2钟桥遗址文化层炭屑样品AMS14C测年数据与年代校正

C年代(aBP)31±23

14

Tab.2AMS14CdatingofcharcoalscollectedfromculturallayersandtheircalibrationattheZhongqiaoSite采样位置深度(cm)测试编号T0201-4T0405-6T0405-6T0405-8T0405-9T0204-12

130154205250288-GZ3854GZ3855GZ3856GZ4102GZ3858GZ3859

1s树轮校正年代

(BC)

1462(60.30%)14352283(42.95%)22482477(49.05%)24502534(75.67%)24932697(57.07%)26244327(76.72%)4282

2s树轮校正年代

(BC)

1500(100%)14202299(99.46%)21372491(96.01%)23422581(97.82%)24772714(56.47%)25794334(100%)4237

1s中值年代2s中值年代(cal.aBP)(cal.aBP)3399±143410±404216±184414±1444±214611±376255±23

4168±814367±754479±524597±686236±49

3791±283937±244030±204119±255409±25

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3分析结果与讨论

3.1古洪水沉积特征与判别

通过现场调查发现，钟桥遗址T0405剖面及其它探方剖面（如T0201、T0404和T0303等）最突出的特点是在石家河文化层之下以及石家河文化层之间存在3处不含任何文化器物的自然沉积层（图1）；这与重庆中坝遗址自然沉积层中不含任何器物以及人类活动痕迹的特点相一致[15]。从沉积学方面的宏观特征来看，这三个自然沉积层主要由灰黄色粘土质粉砂或粉砂质亚粘土构成，厚度20~45cm之间，在垂直方向上沉积物的颜色、结构、构造和粒度成份等都发生了突变，多有夹铁锈斑的波状或水平沉积层理，出现扰动构造或波纹，并有灰黄颜色的交替变化。疑似古洪水层之间具有显著的沉积间断，出现古文化层堆积。根据黄春长等[28]总结的世界各地河流古洪水沉积学研究结果，结合课题组多年来在长江流域各地区的古洪水研究实践[15-16,29]，由上述岩性特征初步判定T0405剖面中三个自然淤积层明显区别于风成黄土—古土壤和文化堆积（图1，表1），具有古洪水沉积物的多数特征。通过进一步的理化指标分析对比，将揭示出钟桥遗址T0405剖面古洪水沉积与文化层堆积的微观差异特征，从而有效确定古洪水事件的存在。

粒度分布频率曲线是沉积物粒度特征研究中的重要手段，对其分析有助于推断沉积物的物源、搬运动力大小及沉积环境，从而推断其性质类型[15,29-30]。钟桥遗址T0405剖面第5、7和10三个疑似古洪水层沉积物粒度分布频率曲线与长江中游现代洪水层非常相似（图2），属于典型的河流悬移质沉积曲线类型。粒度分布频率曲线都以单峰为主，主峰显著偏向粗颗粒方向，显示出中—细粉砂成分含量突出，其中10~40μm占相当份额，表明这些疑似古洪水层及其携带的泥沙与长江中游沿岸洪水沉积物具有共同的物质来源，也再次说明洪水层沉积物一般具有多悬移质粉砂的特征。

文村夹和二圣洲1998年长江中游现代洪水沉积物的磁化率分布在67.41~133.71SI之间（图3），遗址中疑似古洪水层与现代洪水层沉积物的磁化率值均很低，分布范围大多在58.67~770.51SI之间，大部分在95.34SI以下，比文化层磁化率值（分布范围从48.50~2584.29SI，大部分在352.32SI以上）普遍偏低，同时各文化层磁化率值普遍比相邻疑似古洪水层磁化率值偏高，剖面顶部耕土层磁化率值变化不明显（分布范围在83.27~114.53SI间，可能与反复耕作导致土质混合均匀有关）。与前人研究对比可以看出，钟桥遗址磁化率分布曲线难以体现该时期区域气候变化的特点[31]，说明造成上述现

图2钟桥遗址T0405探方剖面疑似古洪水层与研究区现代洪水沉积物粒度分布频率曲线对比

thatofthemodernflooddepositsoftheJianghanPlaininthemiddlereachesoftheYangtzeRiver

Fig.2GrainsizedistributionofthepossiblepaleoflooddepositsinT0405atZhongqiaoSiteincomparisonwith

1154

地理学报70卷

图3钟桥遗址T0405探方剖面地层划分、磁化率、Rb/Sr、Cu元素含量和考古年龄框架图

Fig.3Stratigraphy,magneticsusceptibility,Rb/Sr,CucontentandarchaeologicalageofT0405atZhongqiaoSite

象的原因可能与古遗址本身性质、物源特点有关，即人类活动强度、特殊物源对剖面磁化率的贡献显著超过了气候环境变化对堆积体磁化率的影响，长江上游的中坝遗址和玉溪遗址以及美国新英格兰Ritterbush流域古洪水层的研究亦得出以上类似的结果[15,29,32]。考虑到遗址附近并无大的山体，认为这是由于各文化层中多含陶片等（含较多铁磁性矿物）并受人类用火烘烤作用的影响[33-34]，铁磁性矿物易于积累，而铁磁性矿物在由悬移质构成的洪水沉积物中相对较少所致。

根据地质学的“将今论古”法则，遗址内古洪水层与同一区域的现代洪水沉积物应具有相似的上游物质来源和搬运特征，故其重矿物微形态应具有相似性[15,29,35]。其中，锆石是常见于河流沉积物中的重矿物之一[36]。钟桥遗址地层中的锆石晶体在显微镜下观察主要呈现浑圆柱状、浑圆状、四方双锥状、复四方双锥状和四方柱状[15,29]，而由于独特的原生四方双锥体形态，其在被冲刷搬运磨蚀后呈浑圆状的仍然偏少（表3）。遗址疑似古洪水层所在的第5、7和10层浑圆柱状所占比例最高，达45.13%~51.14%，与1998年长江中游现代洪水层浑圆柱状所占的比例47.26%~48.96%相似，而与长江上游中坝遗址1981年现代洪水层浑圆柱状所占的55.36%以及玉溪遗址2004年现代洪水层60.92%的比例相比略低[15,29]。与此相对应，遗址文化层所在的第2a、2b、3、4、6和8层中原生四方双锥状锆石所占比例最高，达51.66%~.51%，而浑圆柱状所占比例一般在22.98%~

7期

表3

吴立等：江汉平原钟桥遗址地层揭示的史前洪水事件1155

钟桥遗址T0405探方西壁剖面沉积物与长江现代洪水沉积物样品锆石晶体微形态分析结果

atZhongqiaoSitewiththosefromthemodernflooddepositsoftheYangtzeRiver

Tab.3ComparisonofzirconshapesfromthepossiblepaleoflooddepositsandculturallayersinT0405profile

浑圆柱状颗粒百分比

数(%)103359172129169170247441162217101101153577960219153

28.8532.0530.0729.2529.99.2851.1422.9846.98.4430.5145.1347.28.98.6755.3660.92

浑圆状颗粒百分比

数(%)1418132022182213917252312338304443

3.921.612.274.543.905.224.557.244.935.586.955.493.361.3.561.163.45

四方双锥颗粒百分比

数(%)2136553692322139198101115218117191150671353113428

59.6658.48.5159.8657.0940.2940.9952.6844.00.4051.60.6744.7044.8142.9338.8432.18

复四方双锥颗粒百分比

数(%)53061298315038158615121771

1.402.681.052.721.602.320.627.820.871.794.533.841.330.751.372.031.15

四方柱

颗粒百分比

(%)数225812121013178111721109,38574392

6.165.182.103.637.452.902.699.283.193.796.344.873.363.583.482.612.30

编号1-92a-192b-253-314-515-775-846-1127-1427-1588-17510-218WCJ-1ESZ-1ESZ-2ZB-81YX-04

深度

(m)0.180.370.490.600.991.351.421.772.192.352.563.41--0.30--

总颗

合计(%)粒数357112057244153454831919345448331224011321591123734587

99.99100100100100100.0199.99100100.0110099.99100100.0199.99100.01100100

32.05%之间。从图4可以看出，该遗址3个疑似古洪水层与1998年长江中游现代洪水层沉积物中的锆石在微形态上十分相似，主要表现在：①形态多为半浑圆状或浑圆柱状，棱角均有被明显磨圆的痕迹；②1998年长江中游现代洪水层WCJ-1、ESZ-1和ESZ-2号样品，钟桥遗址T0405探方疑似古洪水层5-77、5-84、7-142、7-158和10-218号样品的锆石晶体已由原生四方双锥体形态被磨至近浑圆状颗粒，表明均具有被流水长途搬运后留下的一定程度的磨圆特征；③遗址T0405探方文化层2a-19、2b-25、3-31、4-51、6-112和8-175号非洪水层沉积物中的锆石微形态则多呈棱角鲜明的四方双锥体形态，与洪水层锆石微形态有着明显差异，这可能是由于该遗址内的文化层是在人与自然复杂作用下形成的堆积[37-38]。

Rb的化学性质较稳定而Sr的化学活性较高，二者在表生地球化学过程中常发生分馏[39]，全新世气候变化的时间尺度内亦是如此[15,29]。从图3可见，除去受后期人类活动干扰较大的耕土层与明清文化层，钟桥遗址疑似古洪水层的Rb/Sr值主要分布于0.77~0.94之间，平均值为0.86，高于各文化层0.72~0.92的分布值和0.81的平均值，同时各文化层的Rb/Sr值多数比相邻疑似古洪水层Rb/Sr值偏低或呈降低趋势。这是因为在沉积物化学风化或雨水淋溶过程中，Rb的离子半径（0.147nm）比Sr的离子半径（0.113nm）大，具有很强的被吸附能力，通常由于易被地层中的粘土矿物吸附而保留在原地，而离子半径较小的Sr主要以游离态形式被地表水或地下水带走[15,29,39-40]。因此，随着化学风化程度加强，原地残留部分沉积物的Rb/Sr值逐渐增大。Rb/Sr值的大小实际上指示了与洪水发生密切相关的降水量强度的大小[39]，Rb/Sr高值反映的是与洪水有关的高降雨量环境，而Rb/Sr低值往往指示降雨量少的干旱环境。Cu元素含量变化与前述磁化率和Rb/Sr值均有相似之处，钟桥遗址疑似古洪水层的Cu含量分布范围在7.00~53.60μg/g之间，低于文化层

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地理学报70卷

(a.古洪水层5-77号样品；b.古洪水层5-84号样品；c.古洪水层7-142号样品；d.古洪水层7-158号样品；e.古洪水层10-218号样品；f.文村夹现代洪水沉积物WCJ-1号样品；g.二圣洲现代洪水沉积物ESZ-1号样品；

h.二圣洲现代洪水沉积物ESZ-2号样品；i.耕土层1-9号样品；j.明清文化层2b-25号样品；

k.唐宋文化层3-31号样品；l.石家河文化层6-112号样品)

图4钟桥遗址T0405探方剖面各疑似古洪水层、文化层与长江现代洪水沉积物中锆石微形态比较

atZhongqiaoSitewiththosefromthemodernflooddepositsoftheYangtzeRiver

Fig.4ComparisonofzirconshapesfromthepossiblepaleoflooddepositlayersandculturallayersinT0405profile

12.30~75.30μg/g的Cu含量分布。由于石家河文化时期已经进入铜石并用时代并已发现铜器残片[14]，人类长期相关生产活动会造成文化层中Cu元素含量增加[41]；而疑似古洪水层由于受水流冲刷淋洗，Cu元素含量偏低。综上所述，通过野外特征和粒度、磁化率、锆石微形态、Rb/Sr和Cu地球化学指标的比较已充分表明钟桥遗址地层确实存在三期古洪水层。

3.2古洪水事件的年代

，第5层古洪水层沉积年代应钟桥遗址各探方文化层14C数据的校正结果表明（表2）

在4168cal.aBP之后，第7层古洪水层沉积年代为4479~4367cal.aBP，第10层古洪水层沉积年代应在4597cal.aBP之前。结合钟桥遗址各地层出土器物确定的文化层年代，第4层石家河晚期文化层虽然所测年代校正后为3410±40cal.aBP，但目前考古学界依据可信度较高的石家河文化14C年代数据集系统校正曲线公认为石家河文化最终结束的下限应为1900BC（即3850cal.aBP）[19]，同时，考虑到遗址T0201探方第4文化层距地表较近可能受到现代植物根系的影响使14C年代偏年轻，故最终推断第5层古洪水层沉积年代约为4168~3850cal.aBP。遗址第10层下部的第11层屈家岭早期文化层年代出土器物排

7期吴立等：江汉平原钟桥遗址地层揭示的史前洪水事件1157

比法断代为5100~4800cal.aBP，第12文化层测得年代校正后为6236±49cal.aBP，与

该文化层出土器物排比法确定其为大溪文化时期（6500~5100cal.aBP）堆积相吻合，这也从侧面辅证了第11层年代判断的正确性；由此推断出第10层古洪水层沉积年代为4800~4597cal.aBP。

江汉平原及其周边地区新石器晚期以来的文化遗址堆积层中夹有古洪水层的现象比较普遍，朱诚等[10]、史威等[42]和张玉芬等[43]曾分别从考古地层学、沉积学和环境磁学角度对其成因进行过论证。江汉平原地区含古洪水层的代表性遗址除钟桥遗址外，还有天门三房湾[44]、沔阳月洲湖[45]、松滋桂花树[46]、江陵太湖港[10]、沙市李家台[47]和麻城谢家墩[48]等遗址；而本区西部代表性遗址有秭归柳林溪和宜昌中堡岛等[42]。图5中钟桥遗址与其它典型遗址古洪水沉积层时代的对比可以看出，屈家岭文化中晚期（4900~4600cal.aBP）和石家河文化末期至夏代（4100~3800cal.aBP）两期古洪水层在江汉平原及其周边地区普遍存在，代表该区域新石器中晚期以来主要的两次古洪水事件，表明4900~4600cal.aBP和4100~3800cal.aBP两次古洪水事件在长江中游江汉平原地区非常普遍，范围之广表明其属于大洪水范畴。

上述两次洪水事件发生的时间段正值原始社会末期中国古史传说时代的尧夏时期（2400BC-2000BC）。这一时期中国有关特大洪水的记载比较多，《史记·五帝本记》中有“帝尧六十一年，荡荡洪水滔天……”的记载；《孟子·滕文公上》中载“尧元时天下犹未平，洪水横流，泛溢于天下……”；三峡黄陵庙有“禹开江治水，九载而成功，信不诬也”的碑刻；《华阳国志·巴志》则有“昔在唐尧，洪水滔天”的记载。关于洪水次数，按黄陵庙碑刻至少有9次。当时水位较高，先民们只能“聚土积薪，择丘陵而处”，以避洪泛。吴立[44]根据已发表的106个江汉平原及其周边地区7000~3000cal.aBP考古遗址的文化层14C年代数据校正结果的分析，也发现上述两次古洪水事件期与5000~3500cal.aBP

图5江汉平原及其周边地区部分考古遗址典型古洪水事件沉积层时代综合对比

Fig.5TypicalpaleoflooddepositlayersofsomelateNeolithicsitesinandaroundtheJianghanPlainarea

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地理学报70卷

考古遗址出现频数最低的两个时期相一致，这也相互映证了前述关于古洪水事件年代分析的结论。

然而，由于钟桥遗址现距长江干流有30km，其地层中记录的古洪水层可能并非由长江荆江段干流洪水直接泛滥沉积形成。现今湖北省荆州市至天门市汉江西南岸（先秦时期古地名郢至竟陵）之间的长湖地区本没有湖泊，而是先秦时期连接江汉之古扬水经过的一段河间洼地[49]。该地区由于岗丘起伏，地面坡度较江汉平原腹地大得多，汇流快而容易成灾[50]。因此，根据湖泊成因和地貌判断，遗址古洪水沉积应是由长江干流洪水涨水顶托冲入古扬水通道泛滥覆盖遗址所在区域而堆积形成的洪积物，秦汉魏晋南北朝至明清时期长湖形成以前均有由于长江干流洪水引发古扬水在该区泛滥的记载便是很好的辅证[49-50]。三国至明代该区仅唐宋时期有短暂的垦田活动，明清筑堤以后长湖形成，但围垦等人类活动依然很少[49-50]，这也可能是该剖面历史时期以来的沉积厚度（80cm）远小于新石器时代地层厚度（280cm）的主要原因之一。3.3史前洪水发生的环境背景与文化兴衰

中国季风气候区快速或突然的气候变化时段有与更多频繁发生的极端洪水相联系的倾向[51]。众多全新世气候研究成果表明[37]，中国中全新世气候适宜期从5000aBP开始逐渐衰退，4500~3000aBP是由海洋季风主导向季风主导转变的时期，气候系统变得高度多变且不稳定，多干旱及降温事件，并伴有频繁发生的洪水现象。从研究区周边多点的环境变化记录来看，神农架山宝洞和贵州董哥洞等洞穴石笋δ18O变化曲线的波动幅度在5000aBP后变得更加显著[52-53]，说明气候的不稳定性增强，这与神农架大九湖泥炭多指标划分的全新世大暖期后期出现过渡性阶段基本吻合[54]；若尔盖红原泥炭[55]、洱海湖泊沉积[56]和广西盘龙洞石笋[57]等的δ13C记录也反映出5000~3000aBP气候波动最大，但总体向干旱化发展。结合江汉平原全新世河湖相沉积气候演化记录[31,58]发现本区全新世主要的旱涝灾害、降温事件就发生在该时段里，5000~4500aBP及4000aBP前后的时段里气候表现得尤其不稳定，江汉平原湖群处于不稳定或持续变动期[42]，位于本区的湖北清江和尚洞石笋δ18O记录也表明[59]，石家河文化末期至夏朝时期气候异常温凉潮湿，丰富的降水引发了大洪水，中原地区4000aBP前后出现降水突变和异常洪水事件[60]，这正与前述屈家岭文化中晚期（4900~4600cal.aBP）和石家河文化末期至夏代（4100~3800cal.aBP）两次古洪水事件相对应，表明这两次洪水事件与气候环境变化驱动的江汉平原湖群扩张存在一定联系。5000~3000aBP也是全球异常洪水事件频发期，是全新世适宜期即将结束、全球进入气候加剧波动的时期，在东亚、西亚、北非、西欧、两河流域和印度河流域等地都有气候突变和洪水事件的记录[61]。该时期环境变化极不稳定，气候波动的加剧常导致异常降水事件出现，降水变率增大，并造成大洪水的发生。

江汉平原是长江中游洪涝灾害的高发区，江湖水位涨落、河湖环境变迁对人类社会发展影响巨大。即使在有大堤保护的今天，该区仍然水患频发，对人民的生命财产构成极大威胁。在新石器时代的生产力条件下，洪水更可以轻易向江汉平原中的低洼地区泛滥。石家河文化之前及石家河文化早期，江汉平原地区聚落遗址密度还不是很大，遗址所在地貌部位以平原外围海拔稍高的低缓岗丘为主[13,62]。虽然长江及其支流水位波动导致的洪水也时有发生，但对当时人类社会的影响还较为局限，如吴立[44]和笪浩波[63]通过聚落遗址时空分布都发现屈家岭文化晚期人类聚居地有向高海拔地区迁移的明显趋势，这可能与躲避该时期的洪水侵袭有关，故洪水灾害尚不足以逆转人类文化的发展趋势。所以，该地区的新石器文化在人口逐渐增加、技术不断进步等因素推动下获得了持续发展，并进入了初期文明时代。然而，石家河文化中期，随着文化发展聚落遗址的规模不

7期吴立等：江汉平原钟桥遗址地层揭示的史前洪水事件1159

断增大，人类活动范围向平原低地逐渐扩展[44,62]，所面对的洪水威胁越来越大。石家河

文化晚期，由于气候变化、构造沉陷、泥沙淤积等因素导致区域内江湖水位上升[38]，洪水给当时人类社会造成的灾害也逐渐增大，聚落遗址从低地平原向高海拔区分布的趋势逐渐明显[44]。特别是4000aBP前后气候波动引起的大洪水事件[51,]，以及石家河文化末期该地区内部或同中原以及其它地区间的冲突[65]，都加速了石家河文化的崩溃，这一点可以从4000aBP前后气候异常事件与整个长江流域石家河文化消失时间一致得到佐证。社会冲突加剧的证据则表现在该时期考古遗存中缺头或骨架残缺现象的日渐普遍和出土

、“禹征三苗”各种形式箭簇数量的大大增加等方面[66]，古文献中亦有“昔者三苗大乱”

[67]

等记载。石家河文化末期至夏代整个江汉平原及其周边地区仅剩十处遗址，且均分布在海拔50m以上地区，表明该时期确实经历过显著的特大洪水事件，受洪水影响人类只能在海拔较高的地方生存[44]。在石家河文化末期的黄陂张西湾城址，考古队亦发现了厚达30多米用于防御洪水灾害的城垣[59]；钟桥遗址在4168~3850cal.aBP洪水事件后新石器文化也明显衰落，文化层遗迹变少。具有全球意义的4000aBP前后灾难性气候异常变化同样在世界其它地区的高分辨率洞穴堆积、冰芯、湖泊和深海沉积记录中被发现[61]，两河流域阿卡德王国、埃及古王国和印度河流域哈拉帕文明的崩溃都与这次气候事件相关联[68-70]。因此，石家河文化早中期因人口增加和稻作农业发展刺激人类活动向地势低平的江汉平原腹地持续扩展，而至石家河文化晚期江湖水位波动上升引起洪患加剧，人类面对的洪水威胁也越来越大，加之4000aBP前后气候异常引起的大洪水事件及石家河文化末期该地区内部或同中原以及其它地区间的冲突，这种社会发展过程和环境变化过程特别是与水文过程的矛盾在石家河文化末期已特别突出，这是导致该区石家河文化最终走向衰落和灭亡的主要原因。

然而，这次气候事件的正面影响便是促进了以夏朝建立为标志的中国古代文明的形成。吴文祥等[71]研究认为“HoloceneEvent3”导致了南涝北旱的环境格局，同时还大大增加了人口压力，不断增加的人口压力与紧张资源之间的矛盾促进了新石器末期社会团体之间冲突和战争盛行，由此开辟了中国古代早期文明诞生的道路。总之，4000aBP以后江汉平原一带文明的出现不是当地石家河文化自身发展的产物，而是夏商周文明向这里传播的结果。在4000aBP前后气候异常事件和石家河文化衰落的背景下，夏商周文明南下打乱江汉平原及其周边地区的发展序列，使该区最终失去进入文明古国的机会，而夏商周文明与石家河文化属于不同渊源的异类社会团体，彼此之间不能衔接，这从夏商周时代文化遗址分布地域范围与屈家岭—石家河文化迥然相异便可见一斑[44,62]，如位于汉口北郊商代早期的盘龙城遗址[72]，宫殿等虽已初具规模，但它实际上是商文明南下的结果及其有机组成部分，而与石家河文化没有联系。

4结论

（1）结合遗址文化地层对比，根据AMS14C测年结果、考古器物断代，以及沉积物的特征、性质和理化分析指标，钟桥遗址在4800~4597cal.aBP、4479~4367cal.aBP和4168~3850cal.aBP分别经历三次古洪水事件并相应堆积了古洪水沉积层；而钟桥遗址与江汉平原及其周边地区众多文化遗址典型古洪水沉积层时代对比亦表明，屈家岭文化中晚期（4900~4600cal.aBP）和石家河文化末期至夏代（4100~3800cal.aBP）两次大洪水事件在长江中游江汉平原地区非常普遍。对史前洪水发生环境背景的进一步分析，反映出江汉平原在5000~4500aBP及4000aBP前后的时段气候表现得尤其不稳定，江

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汉湖群也处于不稳定或持续变动期，与上述的两次古洪水事件相对应，江汉平原5000~3000cal.aBP大洪水事件发生与全新世大暖期后期气候逐渐恶化过程在时间上吻合，表明两次古洪水事件与气候环境变化驱动的江汉平原湖群扩张存在一定联系。

（2）石家河文化早中期因人口增加和稻作农业发展刺激人类活动向地势低平的江汉平原腹地持续扩展，而至石家河文化晚期江湖水位的波动上升引起洪患加剧，人类所面对的洪水威胁也越来越大，这种社会发展过程和环境变化过程特别是古水文过程的矛盾在石家河文化末期已特别突出，这是导致该区石家河文化最终走向衰落和灭亡的主要原因。具有全球意义的4000aBP前后气候异常引起的大洪水事件，以及石家河文化末期该地区内部或同中原以及其它地区间的冲突，都加速了石家河文化的崩溃。日本学者认为4200~4000cal.aBP前后欧亚广泛发生的夏季风减弱与气候干旱事件导致新石器时代末长江中游石家河文化的衰落。本研究则表明，4000cal.aBP前后气候异常引起的大洪水事件是长江中游地区石家河文化消亡的重要环境因素，提供了可靠的大禹时代史前洪水证据来说明其对新石器文化兴衰的社会影响，增加了对4000cal.aBP前后气候事件中区域气候水文变化响应规律的认识。

致谢：感谢湖北省潜江市博物馆徐立明同志、长江水利委员会荆江水文水资源勘测局周凤琴先生、高雄师范大学地理学系齐士峥教授和龚琪岚博士及本团队欧阳杰博士、李冰博士、李开封博士、孙伟硕士协助野外调查。感谢南京大学现代分析中心刘笛高级工程师和南京师范大学地理科学学院陈晔副教授指导实验分析。

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11

地理学报70卷

PrehistoricfloodeventsrecordedattheZhongqiaoNeolithic

SiteintheJianghanPlain,CentralChina

WULi1,2,3,ZHUCheng3,LIFeng4,MAChunmei3,LILan5,MENGHuaping6,

LIUHui6,WANGXiaocui4,TANYan3,SONGYougui2

(1.CollegeofTerritorialResourcesandTourism,AnhuiNormalUniversity,Wuhu241002,Anhui,China;2.StateKeyLaboratoryofLoessandQuaternaryGeology,InstituteofEarthEnvironment,CAS,Xi'an710054,China;

3.SchoolofGeographicandOceanographicSciences,NanjingUniversity,Nanjing210023,China;4.StateKeyLaboratoryofLakeScienceandEnvironment,NanjingInstituteofGeography&Limnology,CAS,

Nanjing210008,China;5.SchoolofHistory&Culture,SichuanUniversity,Chengdu6100,China;

6.HubeiProvincialInstituteofCulturalRelicsandArchaeology,Wuhan430077,China)

Abstract:FieldarchaeologicalinvestigationswerecarriedoutintheJianghanPlaininthemiddlereachesoftheChangjiangRiver.Basedontheintegratedstudywithacomparativeanalysisforcharacteristicsofthemodernfloodsediments,multidisciplinaryapproachessuchastheAMS14Candarchaeologicaldating,micromorphologyofzircon,grainsize,magneticsusceptibilityandgeochemistryareconductedtoidentifypaleofloodsedimentsarchivedattheZhongqiaoSite.Theresultsindicatethatthreepaleofloodevents(i.e.4800-4597cal.aBP,4479-4367cal.aBP&4168-3850cal.aBP)occurredattheZhongqiaoSite.ComparisonsofpaleoflooddepositlayersatnumerousNeolithicsitesshowthattwoHoloceneextraordinarypaleofloodeventsoccurredovertheJianghanPlainareaatapproximately4900-4600cal.aBP(i.e.mid-lateQujialingculturalperiod)and4100-3800cal.aBP(i.e.fromlateShijiaheculturalperiodtotheXiaDynasty).Furtheranalysisoftheenvironmentalbackgroundforthepaleofloodoccurrencessuggestedthattherewasgreatclimatevariabilitybetweenapproximately5000-4500aBPandca4000aBP.ThesetwopaleofloodeventswerecloselyrelatedwiththeexpansionofJianghanlakesdrivenbytheclimaticchange,andinfluencedtheriseandfallofregionalNeolithicCulture.Otherevidencesalsosuggestedthatintensifieddiscrepancybetweensocialdevelopmentandenvironmentalchangeprocesses(especiallythehydrologicalprocess)intheendofShijiaheculturalperiodmightbethekeyfactorleadingtothecollapseofShijiaheCulture.Thesevereextraordinaryfloodsrelatedtotheclimaticanomalyatca4000aBPandpoliticalconflictsfrominternalorotherculturalareasallacceleratedthecollapseoftheShijiaheCulture.Theseresultsgaveusabetterunderstandingoftheclimatechangeatca4000aBP,andalsoprovideevidencefortheprehistoricfloodeventsintheGreatYuage,whichisconsideredtobetheturningpointfromtheNeolithicAgetotheBronzeAgeinChina.

Keywords:prehistoricfloods;ZhongqiaoNeolithicSite;archaeologicalstratum;JianghanPlain;Holocene