2018, Vol.38
2 许昌学院城乡规划与园林学院, 河南 许昌 461000;
3 武汉大学遥感与信息工程学院, 湖北 武汉 430072)
1993年Weiss等[1]提出史前文明衰落的“气候灾变说”，气候变迁对史前文明的影响研究渐成体系[2~4]。研究表明，地貌环境亦可直接影响史前聚落的布局与演化，如智利北部Atacama沙漠地区的史前聚落曾经历了全新世初最干旱的气候期，原因是当地的地下水位较高、居民的生产生活水源相对稳定，这些聚落因而具备抵御干旱气候的能力[5]。安第斯山东部的Tiquimani地区(海拔3760 m)因生长有大面积的云雾林提高了当地的降水量，促进了该地史前聚落的繁衍生息[6]。有研究发现，利比亚Fazzan地区的Garaman王国(2.7~1.5 ka B.P.)形成于干旱期[7]；南亚地区的Harapa文明亦崛起于干旱气候期(5.1 ka B.P.)[8]。显然，讨论古代文明兴衰的原因应追溯多重环境因素及其影响机制，如中美洲尤卡坦地区玛雅文化的研究就很重视地貌环境的影响[9]。因此，PAGES古文明演化专辑(2016)刊文认为，环境考古应关注聚落、生业与地貌系统的相互关系[10]。
嵩山南麓的颍河上游地区，西接伊洛、东连淮河，是中原史前文化与周边文化类型交汇融合的枢纽地带，区内旧石器遗址众多、新石器聚落典型，是夏文明的重要策源之一[11]。末次冰期(约70~11 ka B.P.)是颍河上游河流地貌轮廓的形成期，全新世早期气候波动频繁，夏季风逐渐盛行，河流进入下切侵蚀阶段，承载新石器文化的一级阶地逐渐成形[12]，此后的颍河河流地貌变迁与新石器聚落的分布密切相关。本文以颍河上游地貌调查为基础结合王城岗遗址和瓦店遗址地层的环境指标特征和地貌过程，探讨颍河上游登封盆地和禹州平原区的河流地貌的演化过程对本区新石器聚落地理分布的影响。
1 研究区域、材料与方法 1.1 研究区域概况颍河是淮河支流，发源于河南省登封市石道乡。颍河上游指沙河注入颍河之交汇点至其源头的河段，全长262.7 km，年平均天然径流量5.2×108 m3，流域面积7326 km2。研究河段位于登封市、禹州市和许昌县境内，整体地势从西北向东南降低(346~69 m)，颍河禹州段地貌以低平原和低缓岗地为主；颍河登封段两岸是冲积平原、外围是黄土丘陵、低山和中山。本区有多条新构造运动形成的间歇性断裂，如白沙-尉氏断裂和开封-汝南断裂，受此断裂活动影响更新世中期以来该河段流经地区呈现多期差异性升降过程，确立了本区地貌地势的基本框架(图 1)。本区属于大陆性季风气候，年均气温14.6 ℃，年均降水量650 mm[13]。
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图 1 研究区内的新石器遗址分布 Fig. 1 Relief map and Neolithic sites in the study area |
登封盆地构造上属于登封断陷盆地，基底是大金店向斜构造；嵩山、箕山的地质基础是登封复背斜和箕山背斜[14]，盆地的地貌格局和轮廓与构造体系基本一致。颍河流出白沙谷地后进入冲积-洪积平原区，该区自中更新世以来一直处于沉陷状态，形成百余米厚的第四纪沉积层，同时地层存在多处隐伏断裂、晚更新世以来发生过多期升降运动[14]。
1.2 材料与方法(1) 研究材料。土壤测试材料来自颍河上游龙山时代晚期的王城岗遗址剖面的30个样品和瓦店遗址剖面的39个样品；数据材料主要基于SRTM的研究区域DEM、遗址分布数据以及研究区域内河流地貌和遗址地貌的野外勘查记录。
(2) 研究方法。古环境测试指标包括：频率磁化率(测试仪：Bartington，MS2)用来反映沉积层的矿物磁性强度、间接反映成壤作用强弱和古气候的干湿度[15]；粒度(测试仪：Malvern，Mastersizer 2000)用以区分沉积物的分选状态和沉积动力类型，是东亚地区指示冬季风强度的常用指标[16]；元素含量(测试仪：Shimadzu ICPE -9800)，本文用Rb/Sr和Cr/Cu比值讨论中全新世时期颍河上游地区基于不同温湿条件下的风化强度[17]。本文藉此恢复典型遗址地层记录的古环境信息，为探讨本区的河流地貌过程提供依据。同时，利用研究区的SRTM数据用ArcGIS 10.0提取研究河段的河床纵剖面、河道纵比降、流域圆度率、流域高程曲线等地貌要素，并提取阈值=500时的河网水系计算其分维数(盒维数)[18]，用以讨论研究河段地貌的发育阶段、构造活动特征及其演化特征。
2 颍河上游的地貌环境与新石器遗址分布 2.1 颍河上游的地貌特征研究区内的地貌单元以白沙谷地为界：上游一侧是登封盆地，下游一侧是禹州平原。登封盆地多南北向丘垄，平原狭小、山地高亢；禹州平原为河积-洪积低地(图 2)，其特征如下：
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图 2 颍河上游的地貌类型与分布 Fig. 2 Geomorphic map of the study area |
(1) 登封盆地。登封盆地的地貌基底形成于燕山运动时期，主要构造是NWW向的登封大复背斜，嵩山为该背斜的北翼。背斜的轴部及其南翼经断裂沉降和流水侵蚀作用成为现在的登封盆地；盆地的南北边缘下伏有多条WE向、NW向和NE向断裂带，渐新世末期的差异性升降运动造就了登封盆地的地貌框架[14]。
因嵩山一侧的掀斜抬升作用使得盆地内的颍河左岸宽阔而右岸狭窄。颍河以北地貌类型依次为：冲积平原、侵蚀垄岗、山前洪积台地、低山丘陵和中山；颍河以南则为狭窄的颍河冲积平原和丘陵低山。盆地内的颍河水系受构造运动影响在盆地内呈“梳状”水系，北岸支流发育而南岸支流稀疏，在北岸支流切割侵蚀作用下河谷外围分布有多条南北纵列的丘垄。根据河道遗迹，中更新世末期嵩山地块的掀斜作用致使颍河河道自北向南迁移约170~320 m[19]。
颍河在登封盆地广泛发育有二级阶地且属于气候阶地类型；第三、四级阶地属于构造阶地，形成于晚更新世中早期[20]，现断续分布于颍河两岸；第四级阶地较为罕见，目前仅存于颍河南岸大金店东部的页岩质谷坡上。盆地内阶地特征见表 1[20]。
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表 1 登封盆地颍河的阶地特征[20] Table 1 Terrace properties of the Ying River in the Dengfeng Basin |
类似于华北多数地区，登封盆地在晚更新世普遍接受风尘堆积，这些黄土状土多覆盖于颍河第二级阶地、河谷坡面或更新世洪积扇上，后经流水侵蚀形成风积黄土陡崖和洪积次生黄土台地[21]，这些台地往往成为史前人类活动的重要地貌区域。
(2) 禹州平原。颍河流出白沙谷地即进入平原地貌区，该地貌单元以白山-禹州向斜为地质基底，中晚更新世以来接受颍河水系的冲积物和山前洪积物而形成地势自西北向东南降低的低平原。本区下伏NW、NE向两组断裂构造控制，晚更新世以来存在轻度升降运动，致使区内灵井等地隆升为岗地。本区大致以颍河为轴线其两岸的地貌类型基本对称，自颍河向外缘依次是：冲积平原(＜150 m)、黄土台地(150~300 m)、丘陵(300~500 m)和低山(500~1000 m)[22]。
颍河在禹州段发育有两级阶地，第一级阶地面右岸狭窄(80~200 m)而左岸宽阔(150~500 m)，由河积亚砂土组成，高出河面约2~3 m；第二级阶地面高出河面8~13 m，与冲积平原连成一体，阶地面为晚更新世冲积物，下伏风积层。该地貌单元地势开阔平坦，土质适宜耕作，是史前人类活动的主要场所。台地区普遍上覆晚更新世红黄色黄土地层且在全新世呈现出显著的土壤化[22]。
2.2 颍河上游地貌的构造活动与发育阶段河流地貌是内外力耦合作用的结果，而地貌和流域的特征参数则是内外力作用过程的信息记录[23~25]。利用SRTM图像和ArcGIS 10.0可以获得颍河上游流域的地貌特征(表 2)，以便识别颍河上游不同地貌区的发育阶段。
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表 2 颍河上游不同河段的地貌-流域参数 Table 2 Landform-basin indexes of stream-segments of the upper Ying River |
表 2显示，颍河上游流域形状在不同河段存在显著差异：登封盆地河段的右岸不对称度为0.35，表明该河段右岸面积仅占该河段总面积的35 %，这是由于新构造活动的抬升且受基底岩层岩性和构造等影响的结果，而禹州平原河段的右岸不对称度为0.46，左右两岸面积较为均衡，构造抬升和基底岩层构造的影响较小。
流域圆度率是流域面积与有相同周长圆的面积之比[26]，用以表征流域的发育阶段，圆度率越接近1表明流域发育的阶段越年轻，圆度率越低则表明流域发育阶段相对成熟。颍河登封盆地、禹州平原段的圆度率分别为0.68和0.47，表明登封盆地受到新构造运动的影响发育阶段较禹州平原区年轻。研究认为河流坡降介于[300,500]属于中等强度的构造活动区[27]，而本区两个河流坡降分别为142.4和127.5( < 300)，表明区内当前构造活动目前较弱。
山前曲折度指坡脚两点间坡面与冲积平原交线长度与两点间直线距离的比值，高值表示河流侧蚀作用强烈、是河流地貌成熟期的标志，低值表示下切侵蚀作用为主，可作为河流地貌早期发育的参数[28]。一般地，成熟期的河流地貌特征之一是山前曲折度介于[1.1，1.5][29]。表 2显示，颍河上游段的山前曲折度在登封盆地为1.28、禹州平原为1.32，表明本区河流地貌发育都处于相对成熟时期。
Davis侵蚀循环理论把地貌发育阶段分为的幼年期、壮年期和老年期[30]，其中以壮年期的河流地貌的地面起伏度最大。为了定量分析Davis的地貌发育模式，Strahler[31]用高程-面积积分(Hypsometric Integral，简称HI)曲线定量描述河流地貌的发育阶段(图 3a)。纵坐标是相对高程，横坐标是某高程面的相对面积，该曲线描述流域地貌被侵蚀后的剩余地形地貌的体积百分比[32]。结果显示，颍河上游的高程-面积积分值为46.3 %，表明颍河上游河流地貌发育处于壮年期。Hack曲线是讨论河床岩性、构造活动程度的指标[33~34]，其横坐标是研究河段到河源距离的对数，纵坐标是研究河段的高程(图 3b)，图 3b中的直线表示河流纵剖面的侵蚀-堆积的理想均衡状态。
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图 3 颍河上游的高程-面积积分曲线(a)和Hack曲线(b) Fig. 3 Elevation-area integral curve (a) and Hack curve (b) of the upper Ying River |
图 3b显示，登封盆地内的岩性差异和构造抬升造成颍河在盆地段和平原河床曲线存在阶状波折，平原区河床岩性均一且构造相对稳定，但亦有连续性拗折(图 3b右下)，推测是河口冲蚀沟槽或隐伏断裂活动留下的陡坎[35]。
2.3 颍河上游新石器聚落分布的地貌差异区内的新石器聚落包括4个时期[36]：裴李岗文化期(5处)、仰韶文化期(11处)、龙山文化期(27处)和二里头文化期(5处，其中西范店遗址与仰韶期叠置)。从图 1可知本区遗址分布的特征是：1)登封盆地是该区新石器聚落分布的核心，4个时期的聚落位于登封盆地的有30处，占研究区内遗址总数的62.5 %；2)盆地内的聚落主要分布于颍河左岸一侧(23处)，占盆地内聚落数的74 %；3)禹州平原区的聚落主要分布在颍河的右岸一侧(11处)，占平原区总数的65 %；4)聚落的时间变化自裴李岗文化后分3个阶段：仰韶文化拓展期、龙山文化繁荣期、二里头文化收敛期，大致完成一个从肇始到收缩的周期；5)按濒水特征分类，仰韶时期近水型、龙山时期临水型、二里头时期远水型；6)从遗址数量变化看，仰韶、龙山、二里头这3个时期数量变化依次是少—多—少，与晋南、关中地区同期聚落数变化类似[37]。
颍河上游新石器聚落的地貌选择在时间轴上表现为从山丘向平原的变迁。实地调研发现，仰韶文化期聚落的选址偏向于丘陵-台地地貌，龙山文化期聚落的选址倾向于颍河两岸的阶地平原，二里头文化期聚落重新回撤到丘陵和台地。根据野外调查资料和相关文献[38]，各类遗址所在微地貌的特征如下：
(1) 裴李岗、仰韶文化期聚落集中于登封盆地，虽近河而居但地势较高、偏好平缓台地。此类台地地貌坡度在1.5°~3.0°，临近水源，宜居宜耕，土地可耕层50~80 cm，有机质含量1.5 % ~2.0 %，地下水埋深约1.5~2.0 m，亚砂质壤土。
(2) 龙山文化期聚落受农业活动驱使，更偏好颍河两岸的阶地平原。颍河两岸的阶地平原坡度＜1.8°，多濒河临水，土地肥沃；可耕土层＞80 cm，有机质＞2 %，地下水埋深＜1.5 m，粉砂亚粘质壤土。
(3) 二里头文化时期的聚落受持续性洪水限制，重新退回到丘陵地貌区。此类聚落区的坡度4°~8°，多地质灾害；可耕土层仅25~30 cm，有机质含量1.1 % ~1.3 %，地下水埋深约2.5~3.0 m，土壤为粘土质沙土。
3 颍河上游新石器聚落的地貌环境颍河上游地区有代表性的新石器聚落有两个：登封盆地的王城岗城址和禹州平原的瓦店遗址。王城岗遗址有城垣和城壕遗存，它涵盖整个新石器文化各个时期，且遗址区面积＞30 hm2，考古学者推断该城址为“禹都阳城”[39]；瓦店遗址位于禹州平原区，遗址内有大型城壕遗迹，遗址面积＞100 hm2，且发现有大型祭祀建筑遗存，考古界认为瓦店遗址是龙山时代晚期至夏初时期的中心聚落[40]。
3.1 王城岗聚落遗址王城岗遗址(34°24′01″N，113°07′32″E)位于登封盆地的告成镇西侧，南临颍河、东邻五渡河，遗址有北城墙和西城墙遗存(图 4)，王城岗城址隔五渡河与东周时期的阳城遗址相望。王城岗坐落于颍河北岸二级阶地为基底的黄土台地上，海拔255~275 m、地势自西北向东南降低，西北部是黄土丘陵王岭尖(海拔349 m)。王城岗城址依五渡河、颍河而建，显然是取河道为护城之屏障。五渡河以东另有石淙河自东而西流入颍河，二者与颍河共同组成王城岗聚落的生业水源。王城岗以西有同为龙山时代晚期的程窑和八方遗址，鉴于王城岗为区域性中心聚落，故可将这两处遗址归为王城岗聚落体系加以讨论。
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图 4 王城岗遗址附近地貌略图 Fig. 4 Landform map around the Wangchenggang site |
王城岗遗址地层在五渡河西岸有完整的文化层露头，本文选择南距颍河410 m的五渡河西岸一处剖面作为研究对象(图 5)。整个剖面高320 cm，根据地层结构及颜色特征、频率磁化率和Rb/Sr比值，剖面自上而下可分为4个地层单元：耕作层(0~60 cm)、全新世次生黄土层(60~110 cm)、全新世大暖期土壤层(110~250 cm)和全新世早期河积-风积过渡层(250~320 cm)。根据考古文献可以细化出其他文化时期[41]，从图 5可见，大暖期土壤层环境指标在整个剖面中特征显著：频率磁化率介于29.6 % ~81.3 %之间(均值58.8 %)，平均粒径21.9 μm，Rb/Sr值介于0.52~0.91之间，具有频率磁化率高、平均粒径小和Rb/Sr值高的特征，反映了该地层形成期以化学风化为主的古环境特征。
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图 5 王城岗遗址地层环境变迁指标 Fig. 5 Paleo-environmental proxies of the Wangchenggang profile |
剖面中的古土壤形成期也是中原地区新石器文化(约8.0~3.8 ka B.P.)的形成发展时期[42]。图 5显示，裴李岗至仰韶文化时期(182~250 cm)的Rb/Sr值处于高位区间(均值0.72)，对应的平均粒径仅为18.6 μm，表现为温暖湿润的成壤环境；龙山文化期(153~182 cm)的Rb/Sr值回落到0.67，下降了31 %，而平均粒径增大到28.8 μm(峰值51.3 μm)，风积特征更为显著，成壤环境变为暖干；二里头时期(132~153 cm)的Rb/Sr值降为0.61，平均粒径为18.8 μm，频率磁化率68.2 %，显示成壤环境仍较湿润，但与仰韶时期相比萎缩趋势明显。剖面底层(250~320 cm)为全新世早期碎屑堆积层，按照华北地区地层普遍层序结构，其形成时代约为10.2~9.5 ka B.P.[43]。
3.2 瓦店聚落遗址瓦店聚落属于龙山时代晚期(约4.3~3.8 ka B.P.)遗存，总面积约1.06×106 m2，现存＞700 m的“L”型环壕与颍河连通[40]。图 6是瓦店遗址东南部台地附近的第二级阶地(图 6a)[44]地层结构和第一级阶地(图 6b)地层剖面图[42]。遗址核心区的龙山文化层位于第二级阶地距地表约80~140 cm的地层中，文化层厚度约110~132 cm。文化层中下部为质地紧实的粉砂质类黄土堆积，其间夹有暗红色古土壤(125~130 cm)。该剖面在130~152 cm层位有间歇性潴育化特征：下部是暗灰色淤泥层、上部是锈斑色粉砂层，推测年代大致为5.5 ka B.P.[41]。155~162 cm为该遗址早期文化堆积、为粉砂质类黄土，其下伏地层为更新世晚期河流沉积物[44]。第一级阶地地层除全新世粉砂质次生黄土层外，均为河流沉积相[44]。
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图 6 瓦店遗址所在的第二级阶地(a)和第一级阶地(b)地层剖面特征[42] Fig. 6 Profiles of Terrace 2 (a) and Terrace 1 (b) at the Wadian site |
瓦店遗址所在的第二级阶地面高出第一级阶地面约4~7 m，属于较为典型的濒曲流布局的史前聚落。根据遗址东侧第一级阶地的考古发掘，地层中含有宋代陶片遗存[40]，表明当下的第一级阶地与第二级阶地在形成年代上存在较长的时间缺失。
图 6显示，瓦店遗址的第二级阶地的形成年代大致可以河积砾石层算起，因为颍河禹州段第二级阶地有裴李岗期聚落分布，初步推测第二级阶地形成年代早于裴李岗文化期(约早于8.0 ka B.P.)，且第一级阶地形成年代可与第二级阶地中的对应地层作对比。第一级阶地的粘质中砂层(200~310 cm)与第二级阶地硬质细砂层(63~82 cm)相对应，根据第二级阶地对应沉积层的测年数据[44]，推测第一级阶地形成年代晚于2.4 ka B.P.。本文测试了瓦店遗址东南台地文化地层的古环境指标(图 7)，该剖面的龙山文化时期地层介于78~160 cm[40]，平均粒径达870.7 μm，对应的较低值的频率磁化率(0.914 % ~0.931 %)、Cr/Cu比值同样处于低值区间(均值1.57)，表明瓦店的龙山时期气候比较干燥，地层则为干旱环境下的风尘堆积。
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图 7 瓦店遗址地层分期与环境指标比较 Fig. 7 Cultural layers and environmental proxies of the Wadian profile |
夷平面是一个地貌侵蚀旋回内构造稳定期的重要标志[45]，登封盆地现存4级夷平面，其中第四级夷平面(380~440 m)形成于中更新世末期[46]，意味着登封盆地于晚更新世初进入新一轮地貌侵蚀旋回。
河流的侵蚀与堆积过程受制于构造活动和气候变迁因素并与沉积物通量变化相关联[47]。而且，河流的侵蚀-堆积旋回与气候波动周期呈线性相关[48~49]；气候-构造驱动模式认为[50~51]，冰期内气候寒冷、寒冻风化强烈、大量风化碎屑进入河道，因河流动能不足而产生堆积；在冰期-间冰期气候转换期由于径流量增加、风化物减少导致河流下切。颍河上游的河流地貌过程既受新构造运动影响又受气候波动的控制，结合我国末次冰期以来气候演变特征[52~53]，将本区河流地貌过程示意如图 8所示。
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图 8 颍河上游末次冰期以来河积地貌的演变 Fig. 8 Fluvial processes of the upper Ying River since Last Glacial period |
图 8显示，末次冰期至新石器晚期我国气候表现为“二冷、二暖、一凉”的波动过程。基于气候-构造支配下的地貌旋回理论，该期我国东部地区河流作用的一般模式是3次堆积和3次下切。末次冰期除了55 ka B.P.前后气候过渡期河流短暂下切外，华北大部低温干旱、寒冻风化产生大量碎屑，河流搬运能力较弱长期处于堆积状态，同时河岸阶地有风积层形成[54]；新仙女木事件后由冰期向冰后期过渡，此时植被增加、降水量增多，河流结束堆积开始下切过程(图 8)。
图 5和图 7显示，登封盆地的河流过程还有构造抬升作用的叠加侵蚀多于堆积；而禹州平原段受构造影响较弱，河流地貌主要受气候过程控制堆积多于侵蚀。进入末次冰期，气候寒冷、物理风化强盛，河流径流量小，颍河以堆积作用为主；之后嵩山地块显著抬升[55]，同时与小间冰期过渡期重叠，经河流下切作用形成阶地。而禹州段构造抬升作用较弱，河流下切的强度和幅度远小于登封盆地，但气候波动引起的植被变化和风化物通量差异对禹州平原颍河的河流作用有支配性影响，因而禹州段河流地貌过程与气候变迁有显著的对应关系。
根据王城岗剖面地层序列，遗址文化层的下伏地层与颍河左岸一侧的出露地层(如方家沟、陈窑等地)结构相似[56]，均为一套古土壤层(厚1.2~2.3 m)和之上的类黄土层(厚4~6 m)，其间为不整合面，并有砾质混杂沉积。据此推知王城岗一带的地貌演化过程：晚更新世中期(约55~25 ka B.P.)为温湿气候，颍河持续下切、两岸台地有古土壤层形成；之后进入末次冰盛期、风积作用增强，形成上层马兰黄土；末次冰期结束，气候转暖变湿、河流开始下切侵蚀形成新一级阶地。
瓦店遗址河积层的基底是离石黄土层，而且晚更新世时期颍河在禹州平原地区形成数十米厚的河流堆积层[44]。瓦店时期气候干旱、物理风化和风积作用活跃，颍河及其支流从上游和登封盆地带来大量风化碎屑和类黄土沉积物，此时河流堆积作用显著，在颍河两岸形成泛滥冲积平原(图 8)。
综上，可以归纳新石器时期气候变迁对颍河上游地貌的影响过程。进入全新世大暖期后，降水量增加、颍河两岸地表径流增大、植被覆盖度提高，进入河道的风化碎屑减少，颍河转为下切侵蚀，承载新石器聚落的一级文化阶地形成(图 8前裴李岗时期)，成为颍河流域裴李岗、仰韶、龙山等新石器时期聚落的主要地貌载体。仰韶晚期(约5.5~5.0 ka B.P.)至龙山文化时期(约4.5~4.0 ka B.P.)颍河上游地区气候渐趋干旱[57]，颍河再次进入稳定堆积阶段(图 8龙山时期)。瓦店聚落即位于第一级阶地面上，根据其活跃的稻作农业判断[58]，阶地面与颍河河面高差较小，应是河流堆积作用的表现。二里头文化时期(约3.9~3.5 ka B.P.)气候由干转湿，河流开始下切侵蚀、新一级文化阶地形成(图 8二里头时期)。
4.2 水系演变对聚落分布的约束(1) 水系分维数与发育阶段。水系分维数对河流地貌发育阶段有指示作用[59]，用研究区的SRTM数据、在ArcGIS 10.0上选取阈值＝500提取河网并用网格法可以算出颍河上游的分维数为1.083(图 9)，表明颍河上游水系网络的发育阶段处于壮年期的初级阶段[60]—这与颍河上游的高程-面积曲线积分值(46.3 %)表征的该流域地貌所处的发育阶段基本一致。壮年期河流地貌的水系特征是：河流与下伏岩性已基本适应，局部河床大致接近均衡剖面，泛滥平原是河谷内的主要景观，河曲发育且谷底宽度大于河曲带宽度[61]。
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图 9 颍河上游河网提取(a)与河网维数(b) Fig. 9 Data extraction of network of the upper Ying River (a) and its fractal dimension (b) |
(2) 水系变迁。我国全新世早中期的气候先后经历了冷湿波动期、暖湿稳定期、暖干波动期和4000年降温事件[62~64]。该时期的颍河上游在登封盆地受持续性构造抬升影响河流下切期多于侧蚀堆积期，水系框架比较稳定。禹州平原区受构造影响较弱且以沉降为主，河流动能较小、河流以堆积作用为主，水系网络对气候变迁的响应较敏感。根据本区新石器遗址分布[65]、农业类型[66]、气候特征[67]和当地的地貌特征推断，仰韶文化早中期的颍河禹州段两岸湖沼遍布、河道纵横、聚落稀少。仰韶文化晚期至龙山文化晚期气候转凉变干，河流堆积作用更加旺盛、水面萎缩、可耕地增加、聚落数量迅速增加[65]。4000年的降温事件[2, 62~64, 68~69]，导致本区的禹州平原区洪水频发、河道紊乱、聚落罕见。本区的地貌-水系变迁表明颍河禹州段河流地貌演变与气候变迁有对应关系，故将其归为“气候主导型”地貌区。
相比之下，登封盆地由于持续性构造抬升，河流过程以下切侵蚀作用为主，赋予该地貌-水系系统对气候响应具有时滞性，河网格局保持相对稳定，这成为史前聚落为规避气候灾害而集中布局于登封盆地的主因。图 1显示，新石器时期聚落在登封盆地主要分布于颍河左岸，在禹州平原主要位于颍河右岸，其选址倾向与两个地貌区颍河支流的地理分布大体一致。表明河口聚落(如王城岗)和河曲聚落(如瓦店)是史前聚落选址的两种主要形式；河口和河曲地貌的优势是：土地平旷、水源充足、便于防御，因而成为新石器聚落的首选地貌区位。
5 结论(1) 王城岗剖面的环境指标表明，颍河上游的古环境在中全新世经历了暖湿、暖干、凉湿的过程。该剖面中全新世古土壤层的Rb/Sr在整个剖面处于高值区间(0.52~0.91)，平均粒径仅21.9 μm，频率磁化率亦处于高位(均值58.8 %)，反映了暖湿的成壤环境。该期涵盖了裴李岗文化和仰韶文化，河流作用以下切侵蚀为主。进入龙山文化期后期后趋于暖干，王城岗剖面的Rb/Sr值下降了31 %，瓦店剖面粒度均值达870.7 μm，Cr/Cu值处于低值区间(均值1.57)，表明该期气候干旱，瓦店遗址该期的稻作农业可能与河床淤积利于引水灌溉有关。
(2) 颍河上游河流地貌的高程-面积积分值为46.3 %，属于壮年期河流地貌。根据构造活动的区域差异、地貌特征结合构造-气候地貌地貌模型可知：登封盆地属于构造活动主导下的气候-构造主导型地貌区，禹州平原则属于气候主导型地貌区。末次冰期至新石器晚期，登封盆地受构造抬升和气候波动的叠加作用，河流发生3次河流下切和3次侧蚀堆积过程，晚更新世的抬升台地和早全新世形成的阶地面成为新石器聚落的立地地貌。禹州平原的地貌过程主要受气候变迁控制，气候稳定期的河流作用以堆积过程为主、气候过渡期虽有下切侵蚀但幅度较小，早全新世形成的一级阶地成为新石器聚落和早期农业分布的主要地貌单元。
(3) 颍河上游的水系的分维数为1.083，具有壮年期河流地貌的河网特征。登封盆地自晚更新世以来构造活动显著，河流多处于下切侵蚀状态，水系网络对气候波动造成的降水量剧变有一定缓冲空间，水网形态稳定、水患较少，因而新石器聚落集中且数量稳定。全新世早中期颍河在禹州平原区以堆积过程为主，仰韶时期的颍河两岸为河流泛滥平原，水系冗杂且聚落较少；龙山文化期由于气候趋干而水网萎缩，于是农业繁盛、聚落数陡增；4000年降温事件后本区洪水频发，聚落数量迅速减少。
(4) 受河流地貌过程的影响，颍河上游新石器时期聚落分布对地貌选择的特征是：登封盆地水系稳定且少水患，颍河两岸的黄土台地和河流阶地是新石器聚落的主要载体，盆地内的新石器时期聚落占整个研究区聚落总数的62.5 %。受气候变迁因素影响，禹州平原水系格局在中全新世波动较大，除了龙山期由于河湖退缩史前聚落有所扩展外，仰韶和二里头时期聚落数目均较少。此外，史前聚落分布亦有农耕和防御之需，聚落选址偏好河口地带，因而聚落分布与支流分布基本一致：登封盆地聚落多集中于左岸，左岸聚落占盆地内遗址数的74 %，禹州平原区的聚落多集中于右岸，右岸聚落占平原区遗址数的65 %。
致谢: 感谢同行评审专家和编辑部杨美芳老师提出的宝贵修改意见!
| [1] |
Weiss H, County M A, Wetterstrom W et al. The genesis and collapse of the third millennium north Mesopotamian civilization. Science, 1993, 261(5124): 995-1003. DOI:10.1126/science.261.5124.995 |
| [2] |
吴文祥, 刘东生. 4000 a B.P.前后降温事件与中华文明的诞生. 第四纪研究, 2001, 21(5): 443-451. Wu Wenxiang, Liu Tungsheng. 4000 a B.P. event and its implications for origin of ancient Chinese civilization. Quaternary Sciences, 2001, 21(5): 443-451. |
| [3] |
Mcneil C L, Burney D A, Burney L P. Evidence disputing deforestation as the cause for the collapse of the ancient Maya polity of Copan, Honduras. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2010, 107(3): 1017-1022. DOI:10.1073/pnas.0904760107 |
| [4] |
Douglas P M J, Demarest A A, Brenner M et al. Impacts of climate change on the collapse of lowland Maya civilization. Annual Review of Earth & Planetary Sciences, 2016, 44(1): 613-645. |
| [5] |
Maldonado A, Santoro C M. Climate change and social complexity in the Atacama Desert during the Late Quaternary. PAGES, 2016, 24(2): 56-57. DOI:10.22498/pages |
| [6] |
Ledru M P, Jomelli V, Bremond L et al. Evidence of moist niches in the Bolivian Andes during the mid-Holocene arid period. The Holocene, 2013, 23(Ⅱ): 1547-1559. |
| [7] |
Mori L. Life and Death of A Rural Village in Garamatian Times. Firenze: All'Insegna del Giglio, 2013: 375-387.
|
| [8] |
Dixit Y, Hodell D A, Petrie C A. Abrupt weakening of the summer monsoon in Northwest India~4100 yr ago. Geology, 2014, 42(4): 339-342. DOI:10.1130/G35236.1 |
| [9] |
Beach T, Luzzadder-Beach S, Dunning N et al. Climatic changes and collapses in Maya history. PAGES, 2016, 24(2): 66-67. DOI:10.22498/pages |
| [10] |
Future Earth. Climate change and cultural evolution. PAGES, 2016, 24(2): 55-81. DOI:10.22498/pages |
| [11] |
索金星. 中华文明本源初探. 北京: 科学出版社, 2014: 92-94. Suo Jinxing. Primary Study on Origin of Chinese Civilization. Beijing: Science Press, 2014: 92-94. |
| [12] |
Liu F, Feng Z. A dramatic climatic transition at~4000 cal. yr BP and its cultural responses in Chinese cultural domains. The Holocene, 2012, 22(10): 1181-1197. DOI:10.1177/0959683612441839 |
| [13] |
河南省水利厅. 河南水利志. 郑州: 河南人民出版社, 2017: 109-113. Water Resources Department of Henan Province. Henan Chronicles of Water Resource Conservancy. Zhengzhou: Henan People's Publishing House, 2017: 109-113. |
| [14] |
河南省地质矿产局. 河南省区域地质志. 北京: 地质出版社, 1979: 431-431. Henan Provincial Geological Survey. Regional Geology of Henan Province. Beijing: Geology Publishing House, 1979: 431-431. |
| [15] |
刘秀铭, 刘东生, Heller F等. 黄土频率磁化率与古气候冷暖变换. 第四纪研究, 1990(1): 42-51. Liu Xiuming, Liu Tungsheng, Heller F et al. Frequency dependent susceptibility of loess and Quaternary paleoclimate. Quaternary Sciences, 1990(1): 42-51. |
| [16] |
秦小光, 张磊, 穆燕. 中国东部南北方过渡带淮河半湿润区全新世气候变化. 第四纪研究, 2015, 35(6): 1509-1524. Qin Xiaoguang, Zhang Lei, Mu Yan. The Holocene climatic changes of the Huaihe River semi-humid region in the North and South transition zone of the Eastern China. Quaternary Sciences, 2015, 35(6): 1509-1524. |
| [17] |
贾红娟, 汪敬忠, 秦小光等. 罗布泊地区晚冰期至中全新世气候特征及气候波动事件. 第四纪研究, 2017, 37(3): 510-521. Jia Hongjuan, Wang Jingzhong, Qin Xiaoguang et al. Climate and abrupt events recorded in the Lop Nur region from Late Glacial to the Middle Holocene. Quaternary Sciences, 2017, 37(3): 510-521. |
| [18] |
朱晓华, 蔡运龙. 中国水系的盒维数及其关系. 水科学进展, 2003, 14(6): 731-735. Zhu Xiaohua, Cai Yunlong. On box dimensions of river basins of China. Advances in Water Science, 2003, 14(6): 731-735. |
| [19] |
登封市地方志编纂委员会. 登封市志. 郑州: 中州古籍出版社, 2015: 20-22. The Local Chronicle Committee of the Dengfeng City. The Local Chronicles of the Dengfeng City. Zhengzhou: Zhongzhou Classics Publishing House, 2015: 20-22. |
| [20] |
王清利, 陈蜀园. 嵩山地区新构造运动研究. 河南地质, 2001, 19(1): 43-45. Wang Qingli, Chen Shuyuan. Neotectonic movement in the Song Mountainous area. Henan Geology, 2001, 19(1): 43-45. |
| [21] |
莫多闻, 王辉, 李水城. 华北不同地区全新世环境演变对古文化发展的影响. 第四纪研究, 2003, 23(2): 200-210. Mo Duowen, Wang Hui, Li Shuicheng. Effects of Holocene environmental changes on the development of archaeological cultures in different regions of North China. Quaternary Sciences, 2003, 23(2): 200-210. |
| [22] |
禹州市地方志编纂委员会. 禹州市志. 郑州: 中州古籍出版社, 1989: 11-31. The Local Chronicle Committee of the Yuzhou City. The Local Chronicles of the Yuzhou City. Zhengzhou: Zhongzhou Classics Publishing House, 1989: 11-31. |
| [23] |
李雪梅, 张会平. 河流瞬时地貌:特征、过程及其构造-气候相互作用内涵. 第四纪研究, 2017, 37(2): 416-430. Li Xuemei, Zhang Huiping. Transient fluvial landscape:Features, processes and its implication for tectonic-climate interaction. Quaternary Sciences, 2017, 37(2): 416-430. |
| [24] |
程璐, 武登云, 靳文等. 基于地貌计量指标分析的钱塘江流域地貌演化特征. 第四纪研究, 2017, 37(2): 343-352. Cheng Lu, Wu Dengyun, Jin Wen et al. Geomorphic evolution of the Qiantang River drainage basin based on the analysis of topographic indexs. Quaternary Sciences, 2017, 37(2): 343-352. |
| [25] |
张沛全, 左天惠, 周青云等. 南盘江上游河网纵剖面图像及其构造指示意义. 第四纪研究, 2016, 36(2): 464-473. Zhang Peiquan, Zuo Tianhui, Zhou Qingyun et al. The drainage network and longitudinal profile image(DNLPI)of Nanpanjiang River upstream catchment and its tectonic implication. Quaternary Sciences, 2016, 36(2): 464-473. |
| [26] |
Horton R E. Drainage-basin characteristics. EOS Transactions American Geophysical Union, 1932, 13(1): 350-361. DOI:10.1029/TR013i001p00350 |
| [27] |
Gregory D I, Schumm S A. The effect of active tectonics on alluvial river morphology[M]//Richards K S. River Channels:Environment and Process. London:Blackwell, 1987:41-68.
|
| [28] |
Horton R E. Erosional development of streams and their drainage basins:Hydrophysical approach to quantitative morphology. Bulletin of Geological Society of America, 1945, 56(3): 275-370. DOI:10.1130/0016-7606(1945)56[275:EDOSAT]2.0.CO;2 |
| [29] |
李利波, 徐刚, 胡建民等. 基于DEM的活动构造研究. 中国地质, 2012, 39(3): 595-604. Li Libo, Xu Gang, Hu Jianmin et al. An analysis of relative active tectonics based on DEM. Geology in China, 2012, 39(3): 595-604. |
| [30] |
Davis W M. The geographical cycle. Geographical Journal, 1973, 14(5): 481-504. |
| [31] |
Strahler A N. Hypsometric(area-altitude)analysis of erosional topography. Geological Society of America Bulletin, 1952, 63(11): 1117-1142. DOI:10.1130/0016-7606(1952)63[1117:HAAOET]2.0.CO;2 |
| [32] |
刘蓓蓓, 崔之久, 刘耕年等. 基于面积-高程积分法的岷山雪宝顶-九寨沟地貌形态分析. 第四纪研究, 2017, 37(2): 224-233. Liu Beibei, Cui Zhijiu, Liu Gengnian et al. Geomorphologic analysis of the Xuebaoding-Jiuzhaigou area in Min Shan based on Hypsometric Integral method. Quaternary Sciences, 2017, 37(2): 224-233. |
| [33] |
Hack J T. Studies of longitudinal profiles in Virginia and Maryland. U. S. Geological Survey Professional Papers, 1957, 294(B): 1-3. |
| [34] |
褚永彬, 朱利东, 陈伟等. 疏勒河上游河流地貌特征及其演化. 第四纪研究, 2015, 35(2): 465-474. Chu Yongbin, Zhu Lidong, Chen Wei et al. Geomorphology and evolution of the upper Shule River. Quaternary Sciences, 2015, 35(2): 465-474. DOI:10.11928/j.issn.1001-7410.2015.02.21 |
| [35] |
张会平, 张培震, 吴庆龙等. 循化-贵德地区黄河水系河流纵剖面形态特征及其构造意义. 第四纪研究, 2008, 28(2): 299-309. Zhang Huiping, Zhang Peizhen, Wu Qinglong et al. Characteristics of the Huanghe River longitudinal profiles around Xunhua-Guide area(NE Tibet)and their tectonic significance. Quaternary Sciences, 2008, 28(2): 299-309. |
| [36] |
国家文物局主编. 中国文物地图集·河南分册[Z]. 北京: 文物出版社, 2009. State Administration of Cultural Heritage. An Atlas of Chinese Cultural Relics, Henan Fascicule[Z]. Beijing:Cultural Relics Press, 2009. |
| [37] |
王海斌, 莫多闻, 李拓宇. 陶寺古城形成与选址的环境与文化背景研究. 水土保持研究, 2014, 21(3): 302-308. Wang Haibin, Mo Duowen, Li Tuoyu. Study on the environmental and cultural background of the formation and the selection of the Taosi site. Research of Soil and Water Conservation, 2014, 21(3): 302-308. |
| [38] |
河南土壤普查办公室. 河南土壤. 北京: 中国农业出版社, 2004: 202-210. Henan Provincial Office of Soil Investigation. Henan Soil. Beijing: China Agriculture Press, 2004: 202-210. |
| [39] |
方燕明. 登封王城岗遗址的年代及相关问题探讨. 考古, 2006(9): 16-23. Fang Yanming. Discussion on chronology of the Wangchenggang site. Archaeology, 2006(9): 16-23. |
| [40] |
河南省文物考古研究所. 禹州瓦店. 北京: 世界出版公司, 2004: 6-21. Henan Provincial Institute of Archaeology. Wadian Archaeology of Yuzhou City. Beijing: World Publishing Corporation, 2004: 6-21. |
| [41] |
方燕明, 刘绪. 河南登封市王城岗遗址2002-2004年发掘简报. 考古, 2006(9): 3-15. Fang Yanming, Liu Xu. Excavation report of the Wangchenggang site in Dengfeng(2002-2004). Archaeology, 2006(9): 3-15. |
| [42] |
河南省考古研究所. 登封王城岗考古发现与研究(上卷). 郑州: 大象出版社, 2008: 119-222. Henan Provincial Institute of Archaeology. Archaeology and Research on the Wangchenggagn Site of Dengfeng(vol. 1). Zhengzhou: Elephant Press, 2008: 119-222. |
| [43] |
陈晋镳, 武铁山. 华北区区域地层. 武汉: 中国地质大学出版社, 1997: 212. Chen Jinbiao, Wu Tieshan. Regional Stratigraphy of North China. Wuhan: China University of Geoscience Press, 1997: 212. |
| [44] |
王辉, 张海, 张家富等. 河南省禹州瓦店遗址地貌演化及相关问题. 南方文物, 2015(4): 81-87. Wang Hui, Zhang Hai, Zhang Jiafu et al. Geomorphic evolution of the Wadian site at the Yuzhou, Henan Province. Cultural Relics in Southern China, 2015(4): 81-87. |
| [45] |
冯金良, 崔之久, 朱立平等. 夷平面研究评述. 山地学报, 2005, 23(1): 1-13. Feng Jinliang, Cui Zhijiu, Zhu Liping et al. Review on the planation surface. Journal of Mountain Sciences, 2005, 23(1): 1-13. |
| [46] |
黄海军. 嵩山地区夷平面研究与模糊分级统计方法的应用. 河南大学学报, 1990, 20(1): 75-80. Huang Haijun. Fuzzy analysis and application of the planation surfaces of the Song Mountains. Journal of Henan University, 1990, 20(1): 75-80. |
| [47] |
Maddy D, Bridgland D, Westaway R. Uplift-driven valley incision and climate-controlled river terrace development in the Thames Valley, UK. Quaternary International, 2001, 79(1): 113-129. |
| [48] |
Porter S C, An Z S, Zheng H B. Cyclic Quaternary alluviation and terracing in a non-glaciated drainage basin on the north flank of the Qingling Shan, Central China. Quaternary Research, 1992, 38(2): 157-169. DOI:10.1016/0033-5894(92)90053-L |
| [49] |
Vandenberghe J. Timescales, climate and river development. Quaternary Science Review, 1995, 14(6): 631-638. DOI:10.1016/0277-3791(95)00043-O |
| [50] |
Maddy D, Bridgland D R, Green C P. Crustal uplift in Southern England:Evidence from the river terrace records. Geomorphology, 2000, 33(3): 167-181. |
| [51] |
Dogan U. Fluvial response to climate change during and after the Last Glacial Maximum in Central Anatolia, Turkey. Quaternary International, 2010, 222(1-2): 221-229. DOI:10.1016/j.quaint.2009.08.004 |
| [52] |
姚檀栋, 施雅风, 秦大河等. 古里雅冰芯中末次间冰期以来气候变化记录研究. 中国科学(D辑), 1997, 27(5): 447-452. Yao Tandong, Shi Yafeng, Qin Dahe et al. Climatic record from Guliya ice-core since last inter-glacial period. Science in China (Series D), 1997, 27(5): 447-452. |
| [53] |
何元庆, 姚檀栋, 沈永平等. 冰芯与其他记录所揭示的中国全新世大暖期变化特征. 冰川冻土, 2003, 25(1): 11-18. He Yuanqing, Yao Tandong, Shen Yongping et al. Climatic differences in China during the Holocene indicated by the various climatic proxy data from different parts of China. Journal of Glaciology and Geocryology, 2003, 25(1): 11-18. |
| [54] |
夏东兴, 刘振夏, 吴桑云等. 末次冰期黄河解体事件初探. 海洋与湖沼, 1996, 27(9): 511-517. Xia Dongxing, Liu Zhenxia, Wu Sangyun et al. A preliminary study on disintegration event of the Huanghe River during the maximum of the last glacial period. Oceanologia et Limnologia Sinica, 1996, 27(9): 511-517. |
| [55] |
刘书丹, 李广坤, 李玉信等. 河南省平原区新构造运动及其影响. 河南地质, 1988, 6(1): 39-45. Liu Shudan, Li Guangkun, Li Yuxin et al. Neo-tectonic movement and its influences in the plain area of Henan. Henan Geology, 1988, 6(1): 39-45. |
| [56] |
夏商周断代工程专家组. 夏商周断代工程1996-2000年阶段成果报告. 北京:世界图书出版公司, 2000, 7-10. Expert Team for Chronological Research on Xia-Shang-Zhou Dynasties. Report of Project of Chronology on Xia-Shang-Zhou Dynasties(1996-2000). Beijing:World Publishing Corporation, 2000, 7-10. |
| [57] |
许俊杰, 莫多闻, 王辉等. 河南新密溱水流域全新世人类文化演化的环境背景研究. 第四纪研究, 2013, 33(5): 954-964. Xu Junjie, Mo Duowen, Wang Hui et al. Preliminary research of environment archaeology in Zhenshui River, Xinmi City, Henan. Quaternary Sciences, 2013, 33(5): 954-964. |
| [58] |
刘昶, 方燕明. 河南禹州瓦店遗址出土植物遗存分析. 南方文物, 2010(4): 55-65. Liu Chang, Fang Yanming. Analysis of plant remains of the Wadian archaeological site. Cultural Relics in Southern China, 2010(4): 55-65. |
| [59] |
马宗伟, 许有鹏, 李嘉峻. 河流形态的分维与河流形态的探讨. 水科学进展, 2005, 16(4): 530-534. Ma Zongwei, Xu Youpeng, Li Jiajun. River fractal dimension and the relationship between river fractal dimension and river flood. Advances in Water Science, 2005, 16(4): 530-534. |
| [60] |
王协康, 方铎. 流域地貌系统定量研究的新指标. 山地研究, 1998, 16(1): 8-12. Wang Xiekang, Fang Duo. A new index of quantitative study on the drainage geomorphic system. Mountain Research, 1998, 16(1): 8-12. |
| [61] |
沈玉昌, 龚国元. 河流地貌学概论. 北京: 科学出版社, 1986: 71-75. Shen Yuchang, Gong Guoyuan. Introduction to Fluvial Geomorphology. Beijing: Science Press, 1986: 71-75. |
| [62] |
吴锡浩, 安芷生, 王苏民等. 中国全新世气候适宜期东亚夏季风时空变迁. 第四纪研究, 1994(1): 24-37. Wu Xihao, An Zhisheng, Wang Sumin et al. The temporal and spatial variation of East-Asian summer monsoon in Holocene Optimum in China. Quaternary Sciences, 1994(1): 24-37. |
| [63] |
章云霞, 叶玮, 马春梅等. 浙江北湖桥孔色度记录的早-中全新世环境变化. 第四纪研究, 2016, 36(5): 1331-1342. Zhang Yunxia, Ye Wei, Ma Chunmei et al. Environment variabilities archived by color of the drill core Beihuqiao in Hangjiahu Plain during the Early-Mid Holocene, China. Quaternary Sciences, 2016, 36(5): 1331-1342. |
| [64] |
郑艳红, 周卫健, 谢树成. 若尔盖高原全新世气候序列的类脂分子化石记录. 第四纪研究, 2007, 27(1): 108-113. Zheng Yanhong, Zhou Weijian, Xie Shucheng. Fossil records of lipid molecules from Holocene peat on Zoigê Plateau. Quaternary Sciences, 2007, 27(1): 108-113. |
| [65] |
李中轩, 朱诚, 吴国玺等. 河南省史前人类的时空分布及其驱动因子. 地理学报, 2013, 68(11): 1527-1537. Li Zhongxuan, Zhu Cheng, Wu Guoxi et al. Spatial and temporal distribution of prehistoric human sites and its driving factors in Henan Province. Acta Geographica Sinica, 2013, 68(11): 1527-1537. DOI:10.11821/dlxb201311008 |
| [66] |
张居中, 孔昭宸, 刘长江. 舞阳史前稻作遗存与黄淮地区史前农业. 农业考古, 1994(1): 68-77. Zhang Juzhong, Kong Zhaochen, Liu Changjiang. Prehisoric rice remains of the Jiahu site and ancient agriculture in the Yellow River and Huai River area. Agricultural Archaeology, 1994(1): 68-77. |
| [67] |
施雅风, 孔昭宸, 王苏民等. 中国全新世大暖期鼎盛阶段的气候与环境. 中国科学(B辑), 1993, 23(8): 865-873. Shi Yafeng, Kong Zhaochen, Wang Sumin et al. Climate and environment of China in Holocene Megathermal Maximum period. Science in China (Series B), 1993, 23(8): 865-873. |
| [68] |
胡亚楠, 许清海, 张生瑞等. 泥河湾盆地籍箕滩剖面记录的6400年以来环境变化与人类活动影响. 第四纪研究, 2015, 35(4): 946-959. Hu Yanan, Xu Qinghai, Zhang Shengrui et al. Environmental changes and human impact since 6400 cal.a B.P. from Jijitan profile in Nihewan Basin. Quaternary Sciences, 2015, 35(4): 946-959. |
| [69] |
刘思丝, 黄小忠, 强明瑞等. 孢粉记录的青藏高原东北部更尕海地区中晚全新世植被和气候变化. 第四纪研究, 2016, 36(2): 247-256. Liu Sisi, Huang Xiaozhong, Qiang Mingrui et al. Vegetation and climate change during the Mid-Late Holocene reflected by the pollen record from Lake Genggahai, northeastern Tibetan Plateau. Quaternary Sciences, 2016, 36(2): 247-256. |
2 School of Urban Planning and Landscape Architecture, Xuchang University, Xuchang 461000, Henan;
3 School of Remote Sensing and Information Engineering, Wuhan University, Wuhan 430072, Hubei)
Abstract
The upper reach of the Ying River is one of the important birthplaces of the Neolithic cultures in Central China. And the area includes two geomorphological subareas:the Dengfeng Basin and the Yuzhou Plain. The focus of this paper is at the relationship between landform changes and and Neolithic settlement distribution on terraces of both banks of the Ying River and so, we gave more study on the fluvial landform processes and its impacts. 30 stratigraphic samples of the Wangchenggagn profile which covered the Yangshao, Longshan and Erlitou cultural periods and 39 samples of the Wadian profile deposited in the late Longshan cultural period were implemented to measure their element contents, frequency magnetic susceptibilities and particle grain sizes respectively. Results showed that the study area in the Middle Holocene had experienced a warm-wet stage in the Yangshao cultural period, a warm-dry stage in the Longshan cultural period and cold-wet stage after 4 ka cooling event. As considering correlation of weathering environment, climate and landform, we investigated the differences of the two subareas in tectonic activities and river systems. Therefore, tectonic-climatic driven model was introduced to interpret fluvial landform processes of the Ying River. Using SRTM DEM imagery and ArcGIS 10.0 software, we calculated mountain front sinuosity, circularity ratio, bifurcation ratio, river gradient, elevation-area integral curve and Hack curve, so as to identify tectonic activity intensity of different landform areas. Results indicated that the Dengfeng Basin had been deeply influenced by tectonic uplift since the Late Pleistocene and could be considered as tectonic-dominated landform area. While the Yuzhou Plain was of comparatively tectonic stability over long term, but its river system responded rapidly to climate changes due to channel silting and could be regarded as climate-controlled area. Meanwhile, the Ying River network and its fluvial land-forms are in early mature stage(HI=0.463; Fractal Dimension=1.083). According to stratigraphic sequences of two typical sites and river terraces, the authors discussed fluvial processes of the Ying River since Last Glacial age based on tectonic-climate driven model and suggested that the river continued to erode downward in the Dengfeng Basin over the study period and but, lateral erosion and accumulation prevailed in the Yuzhou Plain. Which endowed the Dengfeng Basin with highland, fast-draining and relatively insensitive to climate change, however the later was characterized by lowland with stagnant water and fast feedback to climate change especially under persistent rainfall, which would make river networks changeable in the Yuzhou Plain, and correspondingly constrained human subsistence and settlement sizes. As to distribution of settlements, it was controlled by in what stage was the subsistence model. Additionally, in late Longshan period humans preferred to locate their settlements near river confluences or bends where the landform was good for farming and defensing, accordingly the settlement distribution consists with tributaries of the Ying River.