4.2ka事件對(duì)全球不同區(qū)域社會(huì)演進(jìn)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。以往研究認(rèn)為，4.2ka事件時(shí)我國大陸普遍干旱，直接或間接導(dǎo)致了新石器文化的衰亡。然而，當(dāng)前中國南方地區(qū)的一些古氣候、古洪水記錄對(duì)此產(chǎn)生了質(zhì)疑，因此在南方地區(qū)開展更多精準(zhǔn)定年、高分辨率的古氣候研究十分必要。長(zhǎng)江中游是中華文明的重要發(fā)源地之一，見證了屈家?guī)X、石家河等新石器文化的興衰存亡，這些文化興衰與氣候之間的關(guān)系需要建立在更多精準(zhǔn)定年的古氣候記錄上加以探討。

中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所譚亮成課題組及其合作團(tuán)隊(duì)通過湘西惹迷洞高精度測(cè)年(大部分測(cè)年誤差<10年)石筍的高分辨率(<4年)碳氧同位素(δ18O、δ13C)和微量元素(Mg/Ca、Sr/Ca和Ba/Ca)記錄，重建了我國中南地區(qū)5.7-3.9ka時(shí)期的降水變化，并對(duì)比了江漢平原新石器文化的分布和演化。

研究發(fā)現(xiàn)，石筍的碳同位素以及微量元素變化共同受控于當(dāng)?shù)氐慕邓兓ㄟ^主成分分析可將解釋總方差57%的PC1作為研究地點(diǎn)的降水指標(biāo)(圖1)。由于惹迷洞所在地區(qū)與我國中南地區(qū)的降水具有較高的空間相關(guān)性，惹迷洞的降水指標(biāo)序列可以反映我國中南地區(qū)的降水變化。與其他地區(qū)的氣候重建記錄對(duì)比顯示(圖1)，5.7-4.3ka期間，我國南北方降水均呈現(xiàn)減少趨勢(shì);而4.2ka事件時(shí)(4.3-3.9ka), 中南部和南部均表現(xiàn)為濕潤(rùn)多雨，與我國北方的干旱氣候相反，然而南北方在此期間均發(fā)生了多次洪澇事件，該工作支持課題組前期在漢中(Tan et al., 2018a)和甘肅(Tan et al., 2018b)的研究結(jié)果，并間接支持4000年前我國大禹治水的傳說。

研究還發(fā)現(xiàn)，江漢平原在研究時(shí)段內(nèi)先后經(jīng)歷了大溪文化(6.3-5.1ka)、屈家?guī)X文化(5.1-4.5ka)和石家河文化(4.5ka 至4.1~3.9ka, 4.1-3.9ka期間的文化也被稱為后石家河文化)。研究認(rèn)為，軍事沖突以及氣候和地貌的共同作用導(dǎo)致了石家河文化的衰亡。5.7-4.3ka期間，隨著降雨減少，該地區(qū)的聚落遺址從西部高地勢(shì)地區(qū)逐漸向東部地勢(shì)低洼且水源多的地區(qū)擴(kuò)張并壯大(圖2)，石家河城成為同期長(zhǎng)江中游地區(qū)的政治文化中心。然而，4.3ka之后該地區(qū)的氣候逐漸轉(zhuǎn)濕，并伴隨多次洪澇災(zāi)害，對(duì)低洼地區(qū)的石家河文化聚落產(chǎn)生了沉重打擊，此外石家河文化和王灣Ⅲ期文化的軍事沖突(禹伐三苗)加速了石家河文化的消亡。對(duì)比長(zhǎng)江上游地區(qū)寶墩文化、長(zhǎng)江下游地區(qū)良渚文化的興衰與氣候變化之間的關(guān)系(興盛—干旱，衰亡—濕潤(rùn)多雨)，以及同期北方文化衰亡與干旱氣候之間的因果關(guān)系，研究認(rèn)為，在史前時(shí)期，干旱在某種程度上有利于南方地區(qū)的發(fā)展，濕潤(rùn)多雨的氣候?qū)δ戏降貐^(qū)的影響更大。

研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)和科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等的資助，相關(guān)研究成果近期在線發(fā)表在Quaternary Research上。

圖1.湖南惹迷洞石筍RM8-2多指標(biāo)序列與其他地區(qū)的指標(biāo)記錄對(duì)比。(A) 公海孢粉重建的降雨序列;(B)琉璃洞δ13C記錄;(C)烏鴉洞δ13C記錄;(D)和尚和董哥洞δ18O差值重建的區(qū)域降水;(E)惹迷洞石筍掃描的Sr/Ca比值;(F)惹迷洞石筍多指標(biāo)集成的降水序列;(G)神農(nóng)洞δ13C記錄

圖2.江漢平原新石器文化的分布