西安半坡遺址全新世古氣候環境的探讨
李秉成（西北大學地質學系）
摘要：目的讨論最近1000年來的植被和環境制定治理黃土高原及其水土流失的戰略方針預測未來黃土高原的氣候變化。方法通過對西安半坡遺址大圍溝剖面的地質調查、密集采樣和孢粉分析讨論該區植被的演替。結果論證了全新世古氣候環境的特征總結了早、中、晚全新世在該區發育的植被及其所代表的氣候環境。從該剖面17個樣品中分析出了大量孢粉做出了黃土地層的孢粉圖式。據該剖面上孢粉組合變化的分析得出了全新世的植被與相應的氣候在時間上的演變與空間上的分布範圍。結論中全新世氣候溫暖濕潤；晚全新世溫涼幹旱。
為了說明西安半坡遺址全新世古氣候環境對北緯34°～39°、東經106°～10°的範圍内進行了勘察與研究。該區屬于黃河中遊黃土高原的中部主要對位于渭河地塹盆地的中段——西安半坡遺址等地進行了研究。
1地質概況
渭河谷地的全新世地層一般分布于河谷的一級階地及其以上各級階地和塬上的黃土地層表面上包括黑垆土上的薄層黃土。
全新統：①灰、黃、灰褐色耕植土疏松大孔隙厚0．3m；②灰褐色黃土狀土疏松含陶片（第1文化層）厚0．75m；③黃褐色黃土狀土含木炭屑、陶片、骨片厚0．2m；④黃褐色黃土狀土含黏土量較大堅硬孔隙較小含少量陶片厚0．62m；⑤褐紅色黃土狀土含炭屑、骨片、陶片及礫石（第2文化層）厚0．7m；⑥褐灰色亞黏土含陶片、骨片、炭屑（第3文化層）厚0．62m；⑦灰黃色亞黏土密實、堅硬含大小不等的鈣質結核、陶片及炭屑厚1．27m；上更新統：⑧典型黃土（晚更新世馬蘭黃土）未見底。
2植被的演替
半坡遺址在主要文化層（圖1由上數第5層）中曾發現大量木炭屑14C年齡資料範圍在560±105～6640±105aB．P．之間［12］。這說明半坡人在此地活動的主要時期曆時約100年。據地層情況和孢粉圖式（圖1圖2）可知前面所述資料隻反映了半坡人主要的活動時期約相當于第ⅡⅢ文化層而下面的第7層也有人類活動的遺迹（陶片、炭屑）可能要早于前述資料。據有關專家介紹關中地區大量半坡文化遺址測年結果證明半坡早期文化在750～500aB．P．之間半坡晚期文化上限可達400aB．P．是以估計大圍溝剖面地層的時限約在850～300aB．P．之間。
半坡遺址孢粉圖式（圖2）十厘清楚地分為兩部分下部喬木花粉豐富上部喬木花粉貧乏從前述年代資料可知兩者的界線正在第Ⅱ文化層的上界處約500a B．P．之際。是以下部是850～500aB．P．的大西洋期上部屬于500～250aB．P．的亞北方期。我們用Ⅱ代表中全新世的孢粉帶并進一步分為1與2兩個亞帶
2.1Ⅱ1亞帶
1）以X17号樣為代表中生草本植物花粉占優勢達9．5％主要有十字花科（Cruciferae）占50．6％豆科（Leguminosae）10．2％石竹科（Caryophyllaceae）7．4％混生蒿（Artemisia）、藜（Chenopodiaceae）、旋花（Convolvulaceae）、香蒲（Ty-pha）喬木花粉僅占0．5％。當時植被為草甸草原氣溫回升。
2）包括X15.X16兩個樣，喬木花粉占16.8%，其中耐寒涼的針葉樹花粉顯著增加最高可達14．8％并以松（Pinus）為主雲杉（Picea）、冷杉（Abies）次之雜有0．3％～2．3％的闊葉樹。如：桦（Betula）、臭椿（Ailanthus）、鵝耳枥（Carpinus）等耐旱的蒿、藜、菊（Compositae）為主的草本植物花粉占優勢（67．2％～91．5％）。組合中水生香蒲和環紋藻（Concentricystes）也很多當時植被為松、蒿森林草原氣溫稍涼。
3）以X14号樣為代表喬木花粉占24．2％其中松9．7％鐵杉（Tsuga）6．4％雲杉4．8％冷杉0．5％。此外還有闊葉樹桦、鵝耳枥、胡桃（Juglans）、臭椿的花粉少數草本植物花粉中有蒿41．6％藜17．6％。其次又有菊科（Compositae）2．4％禾大學（Gramineae）2．9％等當時植被為含有亞熱帶山地樹種鐵杉的溫帶闊葉落葉森林草原氣候溫暖濕潤。
4）包括X12X13兩個樣喬木花粉高達30．6％針葉樹花粉明顯增長松20．2％雲杉、冷杉13．2％闊葉樹和鐵杉花粉下降以栎（Quercus）為主的闊葉樹花粉減過至1．4％～2．0％草本花粉達68．3％以蒿、菊、禾草為主水生香蒲繁茂達本剖面的峰值（16．1％）當時植被為以松為主的針葉林氣候變涼。
5）包括X9X10X1樣喬木花粉占17．7％～31．1％其中針葉樹松5．2％～8．7％雲杉2．5％～3．7％冷杉0．4％～1．2％鐵杉4％～14．2％闊葉樹花粉2％～6．3％種類較多有桦、榛（Corylus）、鵝耳枥、桤木（Alnus）、栎、栗（Castanea）、胡桃等草本花粉中有蒿31．6％～43．8％藜17．7％～2．3％等。當時植被為含有鐵杉的針闊混交林或森林草原氣候溫暖濕潤。
2．2Ⅱ2亞帶
本亞帶以喬木花粉明顯減少耐旱草本花粉顯著增多為特征。其下部包括X4～X8等5個樣喬木花粉占3．4％～8．9％闊葉樹花粉多于針葉樹有栎、臭椿、胡桃、榆（Ulmus）等。以松為主的針葉樹逐漸消失鐵杉亦有出現草本花粉大量增加89．4％～96．6％以蒿、菊、藜為主水生香蒲顯著減少植被為疏林草原氣溫比前期降低。其上部包括X1～X3等3個樣喬木花粉占3．3％～6．3％闊葉樹較多有桦、栎、榆、胡桃等針葉樹以松為主以蒿為主的草本花粉高達89．1％～96．2％喜溫幹的蕨類植物中華卷柏（Salaginellasinensis）的孢子增至3．9％植被為疏林草原或幹草原氣候趨于幹涼。西安半坡遺址孢粉組合特征表明在半坡人生活的中全新世早期氣候轉暖先是發育着以松、蒿為主的森林草原氣候溫涼較幹。其下部雖出現短暫的以十字花科、豆科為主的中生草原植被表明當時氣溫曾一度回升變暖。其後進入喬木植物繁盛期那時半坡村附近草本植物繁茂耐旱蒿屬遍布中生草本婆婆納、毛莨、傘形、唐松草、茄、豆科、水生植物香蒲繁盛淡水藻類環紋藻亦有生長表明當時湖沼發育。在遺址附近還散生有種類較多的落葉闊葉樹種有栎、臭椿、胡桃、榆、鵝耳枥、樸、榛、桦、楓楊、栗、漆等。在離半坡村較遠的山地生長有較多現今主要分布在秦嶺以南的亞熱帶山地針樹種鐵杉另有松、少量的雲杉和冷杉。這個時期當喜暖的落葉闊葉樹種增多時鐵杉也相應變多反映了當時氣溫和降水條件比較好發育了森林或森林草原植被氣候濕潤适宜屬大西洋期。其間還發生過降溫的氣候波動表現為針葉樹繁盛。
3古氣候環境
孢粉圖式（圖2）中的Ⅱ帶是最引人注目的中全新世的一個帶。其特點是喬木花粉激增顯示森林茂盛草木叢生的景象可分為前後兩期。前期（亞帶Ⅱ1）在南部西安、藍田一帶曾有溫帶闊葉落葉林或針闊葉混交林的發育向北到富平以至榆林一帶則變為森林草原甯夏水洞溝一帶則為灌叢草原或森林草原。其中闊葉落葉林以栎為主與現代關中所在的南溫帶落葉闊葉林成分基本相似但其中有一些可以見于南溫帶而更多地出現在北亞熱帶的樹種如楓楊栗、漆化香也有隻見于亞熱帶的山核桃和冬青還有亞熱帶山地針葉樹鐵杉的大量出現。這證明當時氣候帶有所北移現生于秦嶺以南的樹木向北滲入氣候比現代溫暖而濕潤而藍田富平一帶有大片湖沼發育。其中水生香蒲和環紋藻的繁盛也無疑證明了氣候的溫暖和濕潤。
半坡遺址發掘的獵物中有獐（河麂Hydropotesinermis）和竹鼠（Rhiz-omyssinensis）都是亞熱帶動物現今已不見于西安地區特别是竹鼠是以竹根為食物的當時半坡一帶必然生長着茂密的竹林。據竺可桢研究［3］現代竹類的分布向南退縮了1～3個緯度年均溫較當時下降了2℃。
所有這一切說明這一時期是全新世最溫暖濕潤的時期符合全球冰後氣候最佳期（ClimaticOpti-mun）和大西洋期的特點。
但是孢粉資料還顯示此期内氣候還有一些變化。例如在西安半坡可以分為5個階段：①十字花科草甸草原、氣候開始變暖；②松、蒿森林草原是一個稍微涼幹的氣候波動；③闊葉落葉林含亞熱帶山地針葉樹種鐵杉等氣溫上升；④以松為主并含有相當數量雲杉、冷杉的針葉林标志着氣溫相當地下降；⑤以松、栎為主的針闊葉混交林還有許多溫帶闊葉落葉樹如鵝耳枥、胡桃、榆、臭椿等特别引人注目的是鐵杉花粉達到了全剖面的最高峰。這正是高溫期（Hypsithermal）中氣溫最高的時期大約距今5000～6000a亦即半坡人生活的極盛時期。
值得注意的是前述第④階段即在大西洋期中的一個降溫的波動在各剖面上都有顯示如新莊村剖面［4］的松、蒿森林草原水洞溝的以松為主的森林草原。這一時期大約距今700aB．P．左右。
水洞溝剖面可以作為黃土高原以北、沙漠南部地帶的代表在大西洋期的早期和晚期都是灌叢草原但晚期多了一些松和栎的生長說明最暖期在晚期這和半坡的情況是一緻的而中期為以松為主的森林草原顯示一個偏涼的波動。
雖然比起西安一帶當時茂密的森林景觀來說水洞溝一帶是要荒涼得多了但無論是喬灌叢草原還是森林草原都比現今生長着油蒿Artemisia or-dosica）和麻黃（Ephedrasinica）［5］群落的荒漠草原植被要繁茂得多。由此可見大西洋期溫暖氣候的影響是極為普遍的。
這—時期大體與仰韶文化發育的時期符合仰韶文化距今6750～4650a。是以我們沿用浦慶餘的命名［6］并略加修改稱之為“仰韶最暖期”。
中全新世晚期相當于孢粉亞帶Ⅱ2此時在黃土高原從南到北都是以溫帶闊葉樹或與松混合的疏林草原或森林草原［78］個别地點如藍田東城水庫見亞熱帶的山核桃侵入說明此時的氣候仍然是相當溫暖的但比前一時期要涼、幹些但比目前要溫、濕些。估計年均溫比今高1～2℃降水量約高10～化以至夏、商之時故稱龍山-夏-商溫暖期。
4）晚全新世250a B．P．以來氣溫在波動式地下降以緻形成現今黃土高原氣候的特征。