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近年来,运用多学科、多指标综合开展人类活动及其环境效应研究已在众多领域成为关注的热点问题。西山坪遗址位于甘肃天水地区境内,属渭河流域,是我国最早进行农耕的文明发达地区之一。该地区保留了大量人类文明发展的历史遗迹,包含有丰富的环境信息和人类活动信息,对于开展古环境演变研究以及人类活动信息研究有着极为重要的参考价值。
本文研究选取甘肃西山坪遗址黄土沉积剖面作为研究对象,通过磁化率、频率磁化率、热磁分析、非磁滞剩磁和等温获得剩磁等一系列岩石磁学实验测试,系统分析各岩石磁学参数变化特征,提取岩石磁学揭示的西山坪遗址剖面中全新世时期环境变化和人类活动特征;进而以各磁学参数为基础,综合粒度、微量元素、有机碳氮和孢粉等不同指标的变化特征,提取磁学参数中蕴含的人类活动的信息,并得到了以下几点认识:
1、系统的热磁分析、等温获得剩磁和非磁滞剩磁实验结果表明了样品中磁性矿物主要为磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿,且磁畴颗粒以准单畴为主。岩石磁学参数及其比值变化显示,磁化率随剖面深度向上,呈分段逐渐增大的趋势,说明剖面中磁性矿物含量呈增加特征;越向剖面表层,xARM/SIRM、xARM/x、xARM、S-100、SIRM等参数呈增大变化特点,而SIRM/x呈减弱的变化趋势,表明在沉积过程中亚铁磁性矿物逐渐富集,磁畴颗粒变细。同时,研究发现磁化率与频率磁化率相关性较弱,而且越靠近剖面表层,相关性明显减弱,表明在剖面磁性增强的贡献中,除气候环境演变和成土作用有一定影响外,其主要来自于人类农耕以及用火活动等影响的结果。
2、沉积剖面形成过程中,粒度指标中以粉砂级占较大比例,平均粒径、中值粒径增大变化,剖面整体颗粒较粗,说明研究时段内风搬运能力较强,进以表明冬季风的加强,沉积速率较大;Sr含量均呈增大变化,Rb及Rb/Sr,减小变化的特征,也表明了西山坪遗址在其沉积序列形成过程中,化学风化强度逐渐减弱,气候较为干凉。
3、本文重点研究层段150-500cm深度地层中,各指标均呈现较大的波动和变化特征。磁化率总体呈现高值,有机碳氮含量也相应较高,反映出土壤有机质含量的升高,主要归因于地表植物量的增大,频率磁化率呈现大幅度的高频震荡特征;表征细颗粒磁性矿物含量的磁学参数,如xARM/SIRM、xARM/x、xARM增大,反映出成土作用的加强。我们认为在整体偏凉爽的气候背景下,植物量的增大及成壤作用的增强主要受人类农业种植活动的影响。孢粉中禾本科含量明显升高,表明人类活动中水稻、小麦等农作物种植加强。同时,人类用火活动的加强,产生较多粗颗粒磁铁矿,多畴颗粒的相对含量的升高。农作物残体燃烧增大了土壤磁化率,产生了大量的碳屑,造成有机碳氮比的升高。因此我们认为,剖面中样品的岩石磁学参数(x、xfd、xARM、SIRM等)及其比值(xARM/SIRM、xARM/x、S-100、SIRM/x等)研究结论及其与人类活动的密切联系,能够反映出人类活动的特征,可作为人类耕作及用火活动的证据。