解译喇家遗址及其黄河对岸的沉积地层：一个多重暂定假说（3）

陈蕴真

博文目录：

1.研究区概况

2.对已有观点展开七项批判性思维

  2.1.两个区分

  2.2.距今3900年前的地震发生在哪个季节？

  2.3.地震后多久发生红粘土泥流或泥石流？

  2.4.地震时是否下暴雨？地震引发的是泥流还是泥石流？

  2.5.红粘土层会不会是黄河大洪水的漫洪或滞流沉积？

  2.6.黄河谷地的堰塞湖溃决大洪水，会在黄河下游造成多大规模的洪水？

  2.7.喇家遗址及其黄河对岸的地层中有几种黑砂？各是什么成因？源自哪里的岩层？

3.重建喇家遗址区的环境变迁，预测和堰塞事件相关的黑砂层的出现位置

  3.1.阶段1：距今8万至3.5万年的晚更新世

  3.2.阶段2：距今3.5万年至2.4万年的晚更新世晚期

  3.3.阶段3：距今2.4万年至距今8500年晚更新世晚期和早全新世 

  3.4.阶段4：距今8500年至距今3100年的中全新世

  3.5.阶段5：距今3100年至今的晚全新世

4.关键性证据和科学问题

5.余论

3. 重建喇家遗址区的环境变迁，预测和堰塞事件相关的黑砂层的出现位置

    基于以上七项批判性思维的结论，我试着重建晚更新世近8万年来，黄河谷地和喇家遗址区的环境变迁及可能遭遇的灾变事件，尤其是摧毁喇家齐家文化聚落的灾害链，并预测在哪些地点和沉积层位，可能发现和黄河堰塞事件相关的黑砂层。以下分五个时间阶段阐述。

3.1.阶段1：距今8万至3.5万年的晚更新世

   在青藏高原“共和运动”的强烈构造抬升作用下，黄河切开了龙羊峡，正向着河源不断溯源侵蚀[28]。不断有新支流“加盟”黄河，龙羊峡以下的流量渐渐增加。河流侵蚀下切，河谷岸坡临空面扩大。

   在千年尺度上，该阶段发生了十几次全球气候突变。在暖期或冷期向暖期的快速转换过程中，气温升高，青藏高原东缘的冰川融化，黄河流量猛增。河流加速侵蚀下切，河谷岸坡临空面进一步扩大，为巨型滑坡的发生提供了重要条件。著名的巨型滑坡有积石峡的戈龙布滑坡（距今约8万年）、群尖盆地的锁子滑坡（距今7.1万年）和夏藏滩1期滑坡（距今4.9万年）（表1）。这三个滑坡都曾堵塞黄河，形成堰塞湖[9]。

表1. 龙羊峡至寺沟峡的黄河干流河段古滑坡发育年代统计表，来自参考文献[9]的表1。

   这些堰塞事件深刻地影响了黄河岸坡和干支流河床的演变。源自化隆岩群、六道沟组、隆务河群的黑砂，以“零存整取”方式汇入黄河。进入官亭盆地后，黑砂以夹层或透镜体的形态，沉积到黄河的河床或河漫滩上，或和其他悬移质泥沙一起，沉积到两岸的冲沟里或阶地上。

   在本阶段，喇家遗址所在位置的沉积环境从河床转变为河漫滩，官亭盆地东部的三级阶地当时已是一级阶地[29]。因此，今天我们很有可能在黄河两岸二级阶地下部的河床相和河漫滩相中，找到和堰塞湖相关的黑砂层。我们也可能在黄河两岸的三级阶地的阶地面和同时代的冲沟阶地面上，找到堰塞湖溃决大洪水的滞流沉积。这些沉积物中包含黄河从积石峡或公伯峡输出的黑砂。文献[17]的作者在黄河南岸韩陕家剖面找到的黑砂层可能就是这种事件沉积。

3.2.阶段2：距今3.5万年至2.4万年的晚更新世晚期

   黄河继续溯源侵蚀，玛曲附近的分水岭不久后将被切穿。千年尺度上的气候波动依然剧烈。由于冷期向暖期的快速转换，官亭盆地的黄河下切。距今3.5万年时，喇家遗址区的沉积环境已从河漫滩转变为一级阶地，阶地上开始堆积厚层的马兰黄土[2]。在岗沟流域，暴雨引发的泥石流或滑坡引发的泥石流（或泥流），从大红山冲泻到阶地上堆积下来，形成最早期的红粘土层（图24）[1]。

图24. 喇家遗址区东南部出露晚更新世的红粘土层。图片来自参考文献[1]的图13。 

   在吕家沟流域，季节性山洪和泥石流，使吕家沟下游沟床在阶地上东西摆动（有时不汇入岗沟），形成洪积扇。吕家沟的泥沙，既有源自拉脊山六道沟组的黑砂，又有源自大红山第三系红层的红粘土，它们以灰红一红灰色岩屑砂、砂土和砂砾层的形式堆积在阶地上。

   距今3万年时，积石峡内发育了马儿坡滑坡（西距戈龙布滑坡2公里）。在群尖盆地，发生了康杨滑坡（距今3.3万年）、夏藏滩2期滑坡（距今2.8万年）和参果滩滑坡（距今2.4万年）三个巨型滑坡事件[9]。因此，今天我们有可能在官亭盆地的黄河两岸二级阶地下部的河漫滩之上或早期黄土沉积中，找到堰塞湖溃决大洪水造成的漫洪、滞流沉积——灰色调的、分选较好、颗粒较细的黑砂层。今天的一级阶地形成于3700年前[29]。因此，也可能在一级阶地下部深处的河床相和河漫滩相中，找到和堰塞事件相关的黑砂层。

3.3.阶段3：距今2.4万年至距今8500年晚更新世晚期和早全新世

   距今2万年前，黄河切穿玛曲地区的分水岭，若尔盖古湖泄入黄河，玛曲和玛多之间的黄河贯通，现今的黄河水系定格[28]。地球走出末次冰期、走向全新世暖期的升温阶段。从距今约1.8万年的末次冰消期初始，到距今1.2万年的新仙女木事件结束，地球经历了一次剧烈的气候波动，波动幅度和晚更新世其他千年尺度上的气候突变事件相当。这次气候波动期间，贵德盆地的尕让河谷发生了阿什贡1期滑坡（距今1.6万年），滑坡堵塞尕让河形成堰塞湖[30]。

   喇家遗址所在位置的沉积环境仍为一级阶地。到本阶段结束时，阶地上堆积了7~8m的风成黄土。未见已有研究报道本阶段的黄土堆积中夹有原位的黑砂沉积。假如尕让河谷的堰塞湖存在的时间足够长，拦截了大量化隆岩群的岩屑，堰塞湖溃决时这些黑砂快速释放到黄河中，今天我们或许能在官亭盆地的黄河一级阶地下部的河床相和河漫滩相中，找到相关的黑砂层。

3.4.阶段4：距今8500年至距今3100年的中全新世

   进入全新世暖期，最盛期在距今约6000~6500年前。全新世暖期经历了8.2ka、4.2ka 两次干冷事件，但降温幅度远小于新仙女木事件。在喇家遗址所在的阶地上，黄土堆积结束，古土壤发育，适宜开展原始农业。在距今5300~4500年的马家窑时期，喇家聚落开始形成，并于齐家文化时期达到全盛。人口增加，大量林草被砍伐，用于烧柴做饭、取暖。官亭盆地北面山地的植被覆盖度下降，坡脚冲蚀，沟谷下切。滑坡、泥流、泥石流发生的可能性越来越大。

   同时，暖湿的气候条件，促进盆地东部二级阶地（现为三级阶地）上的黄土湿陷变形，黄土层和第三系泥岩接触带形成软弱结构面。距今4600年前，在官亭盆地东部（民和中川乡），距喇家聚落不到7公里的二级阶地（现为三级阶地）边缘，暴雨触发了八大山滑坡[9,31]。中川乡地区有至少5个马家窑类型遗址，却未出土半山类型（距今4500~4300年）遗址[32]。这很可能和马家窑晚期，中川地区频发黄土滑坡、崩塌、湿陷等地质灾害有关。

   喇家聚落背靠大红山。第三系红层的地质灾害少于黄土，这有利于喇家聚落在半山和马厂时期继续存在。但是，大红山的第三系红层，依然在全新世暖期不断风化、崩解、泥化。越来越多的红色风化物堆积在坡面上，成为滑坡、泥流、泥石流的物质来源，威胁喇家聚落先民的安全。

   距今3900年前9月的某天，天高气爽，前一天刚过丰收祭。喇家聚落的人们大都外出。男人上山打猎、女人采集野果，只有少数人留在家里照看孩子。突然，地震来袭，天崩地裂。聚落西北角的窑洞（F23号房址）坍塌，砸中一位男人和他怀中正在喝水的幼儿。阶地下部黑砂层发生液化，颗粒较细的黑砂源源不断地喷到聚落地表。同时，在大红山山麓，地下水也沿地表破裂喷出上涌，坡面上的红层风化物瞬间液化，形成滑坡泥流，冲下山坡，汇入岗沟和吕家沟。岗沟的红色泥流率先抵达阶地。泥流越过吕家沟，冲进喇家聚落东北部的一排窑洞式房屋（F3、F4、F7、F10），吞噬了23位来不及逃生的人，又漫出岗沟，摧毁了聚落的东部，最后涌入黄河。吕家沟中游的泥流，比岗沟的泥流稍后抵达阶地。吕家沟泥流在岗沟和吕家沟的交汇处遇阻，漫出沟床，堆积在聚落的西北边。

   窑洞和半地穴式房屋，一旦坍塌或被厚层红胶泥充填、掩埋，无法修复。彼时已没有太多适宜开挖窑洞和半地穴式房屋的厚黄土层及沟壁了。幸存的喇家先民放弃聚落，迁往他乡。

   地震也破坏了拉脊山南坡（吕家沟源头）的坡积物的稳定性。次年夏天，暴雨山洪挟大量六道沟组的黑色岩屑，从拉脊山南坡顺吕家沟冲下来，沿程侵蚀大红山的红层风化物和阶地上的黄土。黑砂、红岩屑和黄土块组成的泥石流，由北向南，径直冲进喇家聚落，将废弃聚落的西部和南部掩埋起来。

   这次地震后三百年里，岗沟又发生了至少两次泥流或泥石流[3]。由于气候转向干冷、人为植被破坏减少，大红山第三系红层的风化、泥化速度大幅下降，泥流和泥石流的物质补给不足。距今约3650年时，官亭盆地又发生了一次地震。第二次地震没有触发岗沟的泥流或泥石流。从已有的地层证据看，第二次地震后直到今天，喇家村未发生泥流或泥石流。

   距今3700年左右，黄河的河漫滩不再被洪水淹没，成为一级阶地。喇家遗址所在地从一级阶地升级为二级阶地。阶地上有肥沃的黑垆土，山坡上是郁郁葱葱的草地，吸引了半农半牧的辛店人。他们在齐家聚落的东面建立了新的聚落。

   在全新世暖期，贵德盆地至积石峡的黄河河段，发生多次巨型滑坡堰塞黄河的事件，有些堰塞湖能维持上千年。距今8250年前戈龙布滑坡堰塞黄河。堰塞湖维持了两千六百年[10]。堰塞湖相沉积物的粒径，在大约20米深度处，由细粉砂突变为接近粘土[10]，提示在距今6570~6030年间，堰塞湖发生了一次大规模溃决（可能由滑坡湖啸触发）。滑坡坝高程大幅降低，湖面收缩。采样地点的沉积环境从深水湖心，迅速变为浅水湖滩。之后，残余堰塞湖又存在了六七百年。残余滑坡坝被溢流缓慢地侵蚀、下切，直至荡然无存，黄河全面贯通。至少有六个滑坡集中发育在距今5000~3700年间（表1）。其中松坝峡滑坡形成于距今4000年前，堵塞黄河，形成面积大约150平方公里的堰塞湖。该堰塞湖维持了大约三千年[33]。 

   文献[8]的作者在喇家村对面的黄河南岸，在拔河15米和10米处，发现了P12和P11两个黑砂层，它们可能是和阿拉贡II期、戈龙布或松坝峡的堰塞事件有关的黄河河床相或河漫滩相沉积物。在黄河北岸，在岗沟、吕家沟下游的沟壁上，有可能发现由滑坡坝溃决大洪水造成的漫洪、滞流沉积。文献[22]的作者在吕家沟支沟沟壁上发现的剖面中，有14个红粘土和黑灰色粘土的水平互层。我推测红粘土是洪积扇末端的沉积物，黑灰色粘土主要是扇面洼地里的类沼泽化沉积物，但不排除某些层是上游滑坡坝溃决大洪水造成的滞流沉积。

3.5.阶段5：距今3100年至今的晚全新世

   全新世暖期结束，气候由湿暖转向干凉。在官亭盆地，阶地上堆积全新世晚期风成黄土。半农半牧的辛店文化和畜牧业比重更大的卡约文化兴起，但聚落数目较齐家文化时期大幅减少[32]。尽管从已有地层证据看，喇家遗址所在的二级阶地不再发生泥流和泥石流，辛店时期之后聚落依然衰落了，直到汉代因临近丝绸之路上的临津古渡，才再度兴起[34]。

   该阶段黄河下切速率减小、降水减少，龙羊峡一寺沟峡河段的边坡总体稳定，巨型滑坡事件稀少。1943年发生的查纳滑坡，位于距离官亭盆地很远的龙羊峡内。此阶段官亭盆地及黄河对岸应没有和上游堰塞事件相关的黑砂层。

4.关键性证据和科学问题

   以上是我依据收集、掌握的证据和知识，拟定的一个多重暂定假说，给出的可能性与已知的事实不相矛盾。为了进一步排除其他可能性，验证和修改假说，需进一步开展野外考察和室内工作，同时深入研究当代过程，从中获得启示。待寻求与解决的关键性证据和科学问题，按研究难度排列如下。

（1）官亭盆地以上黄河流域的岩石地层很复杂。化隆岩群和六道沟组的岩性的横向变化大；不同岩性所产黑砂的矿物成分、数量、粒径、颜色、色调等差异较大。需邀请岩石矿物学家，仔细考察黄河干支流不同区域（尤其是尕让河口以下的流域）的岩层的具体岩性，准确鉴定不同层位的黑砂的岩屑成分。

（2）测定或推断黑砂层形成的年代；开发识别黑砂来源的泥沙示踪技术。

（3）应用泥沙示踪技术，探究晚更新世以来，黄河中下游的各个泥沙汇中，上游来沙的比例及其源区如何变化。

（4）探究史前人类活动对官亭盆地滑坡泥流、泥石流发育的影响，区分地震、气象气候和人类活动对灾害链形成的贡献，揭示地质一大气一水文地貌一生态一人类活动耦合作用的机制。

（5）区分滑坡泥流、山洪泥石流、季节性山洪的沉积物；区分地震和暴雨触发的滑坡泥流沉积物；区分山洪和滑坡引发的泥石流沉积物。

（6）应用沉积层序正演模拟方法，重现戈龙布、锁子、松坝峡等典型古堰塞湖的湖相沉积层序的形成过程，推求滑坡坝消亡、黄河贯通的年代和过程，计算堰塞湖范围和溃坝洪峰流量。探究黄河干支流的河流地貌（河道纵剖面、河床、河谷岸坡、河流交汇口等）如何响应发生地点、持续时间、贯通过程不同的堰塞事件。探究这些响应又如何影响不同来源的黑砂的输移、扩散、与其他泥沙混合、沉积和埋藏。借助数值模拟，重现不同的堰塞事件，在下游河流沉积中造成黑砂层的过程。

（7）除了堰塞事件，融雪和暴雨引发的洪水也可能在河流沉积中留下黑砂层。为探究不同成因的古洪水事件造成的黑砂层有何区别，需在龙羊峡至寺沟峡之间寻找晚更新世以来的黄河古洪水沉积物，推求古洪水的年代和洪峰流量，推测古洪水成因。借助数值模拟，推算什么规模与特征的洪水，才有可能在官亭盆地的黄河沉积物中造成体积较大的黑砂层。尝试区分流域暴雨、滑坡坝溃决、冰湖坝溃决、河流袭夺等不同成因的黄河古洪水的沉积物。

（8）厘清黄河谷地上下游的不同类型、不同性质的沉积物，在形成与演化上的联系，重建晚更新世以来黄河谷地的灾变事件史。

5.余论

   黄河谷地位于青藏高原东缘，具备容易诱发滑坡、泥流、泥石流的地形地貌和地层岩性，又是新构造运动活跃区、全球气候变化敏感区和生态环境脆弱区。西部大开发以来，谷地内梯级水电站群、农田灌溉、修路切坡等人类工程活动的强度日益增加。地质、大气、水文、地貌、生态和人类活动深度耦合，地震和暴雨的复合一链生效应明显。地震一滑坡一泥流或泥石流和地震一滑坡一水库（堰塞湖）溃坝一洪水这两种灾害链，已经成为黄河谷地的重大风险源。

   2023年12月18日甘肃积石山6.2级地震，在东距喇家遗址不到4公里的中川乡触发了一场大规模的同震泥流（图25）。中川乡金田村、草滩村的34位村民在泥流中遇难。这场黄土泥流孕育的背景和条件，与三千九百年前摧毁喇家聚落的那场红土泥流，有相似之处。不过，中川乡黄土层的震前饱水状态，不是前期大量降水下渗的结果，而是长期引水灌溉、渠系渗漏和震前冬灌的结果[35]。

图25. 2023年12月18日甘肃积石山6.2级地震，在中川乡金田村、草滩村引发大规模的同震泥流。图片来自参考文献[14]的图5。

   在黄河谷地，现有龙羊峡、拉西瓦、李家峡、公伯峡、积石峡、寺沟峡等10座水电站梯级串联。有研究推断龙羊峡库区的最大可能地震可达7.5级，龙羊峡水库存在地震溃坝的可能性[36]。一旦大坝溃口，库区水位急剧下降，近坝库岸的滑坡体将失稳。滑坡激起的涌浪，将加剧溃坝。下游水电站的大坝在开闸泄洪过程中，也可能发生滑坡涌浪和溃坝。级联溃坝可引发特大洪水。今天，由于黄河筑堤、渠化，泛滥平原和湖泊对洪水的调节能力大幅萎缩，上游溃坝的洪灾风险更容易传递到下游，对下游的威胁将比传说中大禹治水的时代大得多。

   从探究喇家遗址毁灭的原因到解译喇家遗址区沉积地层的成因，再到重建晚更新世以来黄河谷地的灾变事件史，将帮助我们理解黄河谷地的灾害链发生和演变的机理、规律及其地貌和沉积效应，更有效地开展减灾防灾和河道管理。

   关于喇家遗址毁灭的原因，已有环境考古学家和工程地质学家提出不同的假说。解译喇家遗址区及黄河对岸近8万年来的沉积地层，需要综合岩石学、矿物学、工程地质学、泥沙运动力学、河床演变学、沉积学、水文学、地貌学、第四纪年代学、同位素年代学、环境考古学、考古学等众多学科的知识、理论和技术。

   由于上游流域的地层复杂、岩性的横向变化很大，推移质泥沙从源到汇的变化过程复杂，洪水成因的多样性，链生灾变事件中多介质、多过程复合叠加，河流、湖泊碎屑沉积物不容易精准定年等原因，解译喇家遗址区地层的研究具有挑战性。挑战带来机遇。预期不同学科的研究者都能在这项研究中，取得一些创新性的研究成果。（全文完。感谢阅读！）

说明：2003年第一篇有关喇家遗址灾难成因的研究论文在《科学通报》上发表。二十二年来，有关喇家遗址的假说不断进化、完善。喇家遗址灾难的成因和黄河谷地演化的故事，值得继续挖掘。由于我现在是独立学者，无法申请课题，进一步开展研究来验证、修改以上假说。我也不打算将这篇博文改写成期刊论文寻求发表。假如您认为自己的研究，受到这篇博文较多启发，只需在您论文的致谢部分提及这篇博文。您论文最末尾短短的一行字，将帮助我在独立学者的道路上走得更远。非常感谢！我的电子邮箱：nnnikita@163.com。

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