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南海西北部全新世沉积记录的华南人类活动历史

文献类型:学位论文

作者鞠梦珊
答辩日期2024-05-16
文献子类博士
授予单位中国科学院大学
授予地点中国科学院海洋研究所
导师万世明
关键词华南 人类活动 植被演化 化学风化 南海 全新世
英文摘要

人类活动和自然过程是影响区域和全球变化的主要因素。但是,人类活动作为一种地质营力,何时开始及如何显著影响地球表层系统存在极大的区域差异性,需要结合不同区域的自然环境变化和人类文明发展进程来具体分析。我国华南地区由于南岭的阻隔和独特的气候、地貌、生态特征,人类文明的发展与中原和北方地区有显著差异,而考古学研究一直以长江、黄河等流域为重心,珠江流域的研究资料不够丰富,缺乏系统性研究,因此采用海洋沉积记录与考古资料相结合的方式能够更好地重建华南地区人类文明发展对自然环境的影响。南海西北部陆架作为陆地和海洋之间的过渡地带,是华南陆源物质的重要沉积汇,是从海看陆、重建华南地区人类活动历史的天然档案。本文基于南海西北部陆架的ZK001沉积物岩心的连续、高分辨率沉积记录,通过对Sr-Nd同位素、粘土矿物、黑碳含量和碳同位素组成、常微量元素、粒度等指标的分析,约束了南海西北部陆架全新世沉积物物源及变化,进而重建了7.0 ka BP以来珠江流域植被组成、化学风化和重金属排放的历史及其控制因素。通过综合对比东亚季风区气候变化和人类活动的记录,重建了中晚全新世华南地区自然环境与人类活动相互作用的历史,弥补了华南地区人类活动记录稀缺、分散、不连续的问题。

物源分析表明,研究区沉积物粘土粒级组分主要来自珠江,近源的海南岛河流可能有少量贡献,并且近7.0 ka BP以来物源总体没有发生明显变化。因此,沉积物黑碳碳同位素组成被用以重建7.0 ka BP以来华南植被组成和火活动的演化历史。结果表明,7.0‒2.9 ka BP,生物燃料以C3植物为主,与以原始森林为主的区域植被组成一致,符合华南高温多雨的气候条件,该阶段气候变化是控制植被演化和火活动发生的主要因素。2.9‒2.0 ka BP,燃烧产生的黑碳δ13C显著负偏,不再与气候变化耦合,指示了人类大规模的C3森林砍伐和焚烧。2.0 ka BP以来,黑碳δ13C开始逐渐偏正,指示燃料中C4植物比例的增加,与季风减弱的趋势解耦,表明人类活动对区域植被的影响已超越气候变化的控制。森林砍伐后草本优先生长及人类大规模种植甘蔗等C4植物,造成了华南C4植物比例的增加。

基于风化指标CIA、K/Al、高岭石/伊利石比值,重建了沉积物源区的化学风化历史。7.0‒2.9 ka BP期间,华南地区化学风化整体呈现降低的趋势,与多种指标重建的东亚季风区气候变化耦合,表明温度降低、降水减少是风化强度减弱的主要原因。2.9 ka BP以来,珠江流域及多个古文明繁盛地区化学风化强度异常增强,与东亚季风减弱的趋势相悖,与温度、降水解耦,而与人类活动的增强一致,表明人类活动的影响超越了自然控制,成为化学风化的主导因素。农业发展造成的土壤扰动、水土流失、淋滤增强等可能是化学风化增强的重要原因。

基于重金属富集因子,区分了沉积物中自然来源和人为来源重金属,进而重建了人类活动引起的重金属排放历史。7.0‒2.0 ka BP,研究区的重金属含量接近背景值,主要来自岩石自然风化。2.0 ka BP以来,人为重金属排放日益增加,推测与铁器时代以来的开采、冶炼活动有关。

综合对比分析多指标沉积记录与考古、历史资料,将华南地区人类活动的影响程度划分为三个阶段:采集渔猎时代(7.0‒2.9 ka BP),植被组成和化学风化受气候控制,重金属主要是自然来源;过渡时期(2.9‒2.0 ka BP),人类开始以刀耕火种的方式进行大面积的毁林开荒,改变了火事件发生的自然规律;集约化农业时代(2.0 ka BP以来),随着人口增加和技术进步,森林砍伐、耕种、金属冶铸等人类活动逐渐超越自然控制,成为环境改造的核心力量。

学科主题地球科学 ; 海洋地质学
语种中文
目次

第1章 绪论 1

1.1 研究现状及问题 1

1.1.1 人类活动影响研究的起源及争议 1

1.1.2 自然环境与人类活动相互作用研究现状 3

1.1.3 存在问题 9

1.2 研究内容及目的 10

1.2.1 论文工作内容 10

1.2.2 拟解决的问题 10

第2章 区域概况 12

2.1 地理位置和地貌特征 12

2.2 水文特征 12

2.3 气候与植被特征 13

2.4 区域自然资源 13

第3章 研究材料与研究方法 14

3.1 研究材料 14

3.2 研究方法 16

3.2.1 年代框架 16

3.2.2 沉积物干容重与堆积速率 17

3.2.3 粘土矿物提取与分析 17

3.2.4 Sr-Nd同位素分析 19

3.2.5 常微量元素分析 20

3.2.6 黑碳含量及碳同位素分析 20

3.2.7 粒度分析 22

第4章 沉积物物源 23

4.1 粘土矿物及Sr-Nd同位素组成 23

4.1.1 粘土矿物组成 23

4.1.2 粘土粒级硅酸盐组分Sr-Nd同位素组成 24

4.2 物源分析 25

4.2.1 粘土矿物组成约束物源 25

4.2.2 Sr-Nd同位素约束物源 28

4.2.3 沉积物搬运机制约束物源 30

第5章 7.0 ka BP以来华南植被组成、火历史及其控制机制 31

5.1 黑碳含量、通量及其碳同位素组成特征 31

5.2 黑碳物源分析 32

5.3 黑碳含量、通量及其碳同位素组成的指示意义 34

5.4 7.0 ka BP以来华南植被组成和火历史及其控制机制 36

第6章 7.0 ka BP以来华南化学风化历史及其驱动机制 46

6.1 化学风化的影响因素 46

6.2 化学风化指标及其指示意义 46

6.3 7.0 ka BP以来华南化学风化历史及其驱动机制 47

第7章 7.0 ka BP以来华南重金属排放历史及其控制机制 55

7.1 重金属富集因子及其指示意义 55

7.2 7.0 ka BP以来华南重金属排放历史及其控制机制 56

第8章 7.0 ka BP以来华南自然环境与人类活动相互作用历史 60

第9章 结论 64

参考文献 66

致 谢 97

作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与其他相关学术成果 99

源URL[http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/185260]  
专题中国科学院海洋研究所
海洋研究所_海洋地质与环境重点实验室
推荐引用方式
GB/T 7714
鞠梦珊. 南海西北部全新世沉积记录的华南人类活动历史[D]. 中国科学院海洋研究所. 中国科学院大学. 2024.

入库方式: OAI收割

来源:海洋研究所

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