公元前1920年的溃决洪水支持中国传说大洪水和夏朝的真实性.pdf

本刊特稿专家观点公元前1920年的溃决洪水支持中国传说大洪水和夏朝的真实性口文/吴庆龙等根据中国传统的编年史，对一场大洪水的成功治理导致了夏朝的建立和文明的开始。然而，这场洪水和夏朝的历史真实性存在争议。现在，我们重建了公元前1 9 2 0 年黄河上的一场由地震引发的堰塞湖溃决洪水。它是全新世地球上最大的淡水洪水之一，可以解释传说中的中国大洪水。这一发现将夏朝的起始年代确定在大约公元前1 9 0 0 年，比传统的年代晚了几百年。这一年代与黄河流域新石器时代到青铜器时代的社会大转型的年代一致，支持具有早期国家水平的二里头文化为夏朝物质遗存的假说。中国最早的编年史，包括尚书和史记，讲述了黄河上鲍义志（右）同南京师范大学吴庆曾发生了一场持续多年的大洪龙研究员合影。吴庆龙和他的团队经水灾害。文化上的治水英雄大禹过1 0 年的田野调查，从地质学、地震最后通过疏导的方式成功地治学、大洪水、泥石流、堰塞湖等史前地理了这场洪水灾害，从而赢得了质遗存得出官亭盆地一带应该是大禹天命并建立了标志着中国文明治水的所在地的结论,2 0 1 6 年发表在开始的夏朝。由于这些叙述奠定了美国世界顶级刊物科学上，有力了儒家统治理论的理想基础,因地支持了鲍义志2 0 0 6 年提出的大禹此它们在中国历史上被当作历故里在民和官亭的观点。这是他们的史事实至少有2 5 0 0 年，直到2 0第一次见面。世纪2 0 年代才受到了“疑古派”的挑战。而在1 0 年之内，考古发掘证实了中国传说中的第二个王朝一一商朝,并引起了研究人员对夏朝的类似证据的探寻。2 0世纪5 0 年代以来，对青铜时代早期的二里头文化（约1 9 0 0 1 5 0 0BC)的考古学研究使得很多学者将它与夏朝联系了起来,因为在时间和空间上它与夏朝存在重叠。中国的传统学者将夏朝的开始确定在大约公元前2 2 0 0 年，而中国政府所发起的“夏商周断代工程”则采信公元前2 0 7 0 年作为夏朝的开始时间，这样就在本文共同作者：赵志军刘莉Ofer Bar-Yosef?陆斌张进张培震袁道阳齐乌云Darryl E.Granger 王 辉 David J.Cohenn(高德)蔡林海白世彪中国土族2023夏零号吴小红叶茂林本刊特稿二里头文化和夏朝之间留下了一个显著年代学差距,其他一些学者则将夏朝纯粹看做是一个出于将政治胜利合法化目的而杜撰的神话。与此同时,学者们也在一直寻找对传说大洪水的科学解释，甚至地质学的奠基人莱伊尔也提到了这一洪水传说，然而，有关的证据一直没有被发现。现在，我们展示了在公元前第二个千年纪的早期所发生的一场灾难性洪水的地质证据，认为它可能是传说大洪水产生的基础,并为夏朝的历史真实性提供了支持。我们在青海省黄河沿岸发现的证据包括滑坡坝、坝体上游的堰塞湖的沉积(DLS)和坝体下游的溃决洪水沉积(OFS),这些证据使我们重建了堰塞湖和洪水的规模。野外实地观察表明，这一古代的滑坡坝体堆积比现今河面高240米，并沿积石峡延伸了1 3 0 0米。我们估计坝体的鞍部位置比现今保存的残余坝体的最大高度低3055米，因此堰塞湖的最大水位可以达到1 8 5 2 1 0 米的拔河高度（2 0 0 0 2 0 2 5 米海拔高度），可以蓄积1 2 1 7 立方公里的水体。根据黄河在当地的平均流量，在湖水漫坝之前，滑坡坝完全堵塞黄河的时间长达6 9 个月的时间。堰塞湖的沉积(DLS)广泛分布在滑坡坝体的上游，其厚度可达3 0 米，并具A紫褐色泥岩、3555N砾岩黄河P1循化盆地3550NP2L010230E有海拔1 8 9 0 米这一最大分布高程。我们认为,该堰塞湖在灾难性的溃决中，水面降低了1 1 0 1 3 5米，释放了大约1 1.3 1 6 立方公里的水体，比过去的一项研究的估计值高了数十倍。溃决洪水的沉积广泛分布在坝体下游的积石峡下游段和官亭盆地中，其拔河高程为7 到5 0 米。它们以高密度的悬移沉为主要特征，几乎全部由来自于积石峡的棱角状的绿片岩碎屑和紫褐色的泥岩碎屑组成。在黄河流入官亭盆地的积石峡口，溃决洪水沉积的厚度可以达到2 0 米，并夹有粒径达2米的漂砾。我们还在被地震毁坏的史前齐家文化的喇家聚落遗址中鉴定出了溃决洪水沉积，这个遗址位于坝体下游约2 5 公里处，因发现早期的面条遗存而著名。在喇家遗址，溃决洪水沉积（OFS）覆盖在该聚落的齐家文化最晚的居住面上，并填充在塌的窑洞中、陶器中和地震裂缝中。这些溃决洪水沉积物中往往混有齐家文化的陶片以及其他文化物质，分布的最大拔河高度达到了3 8 米。积石峡及其毗邻盆地中溃决洪水沉积（OFS）、残留坝体、堰塞湖沉积、黄土及其他沉积物之间的地层关系，以及喇家遗址中的破坏特征，使我们得以重建溃决洪水及其发生前的事件序列,并对这些事件进行了测年研究。首先，堰塞与喇家遇址官亭盆地绿片岩YAP13P9P124BP7积石峡P5P4残留坝体5km绿片岩积石山10240E中国土族2023夏季号溃决洪水均发生在喇家遗址窑洞塌后的齐家文化时期（约2 3 0 0 1500BCE）。喇家遗址中的地震地裂缝完全被溃决洪水的沉积物填充，表明溃决洪水发生在地震和窑洞塌后的1 年以内，否则,雨季的降雨产生的地表水流就会将这些地震裂缝填满或部分填充。毁坏喇家遗址的地震很可能与触发了堵塞黄河的滑坡以及很多同时发生的岩崩，在残留坝体的上游，这些岩崩堆积物被堰塞湖的沉积物直接覆盖了。为了确定溃决洪水的年龄，我们采集了样品并进行了碳十四的加速器质谱测年研究。来自于溃决洪水沉积(OFS)中的1 7 个碳屑样品和来自于OFS上覆地层的1 个碳屑样品的碳十四树木年轮校正结果指示该洪水发生在2129BC和1 7 7 0 BC之间（9 5%的置信区间）。来自于坝体上游的堰塞湖沉积(DLS)中的碳屑的树木年轮校正结果（9 5%的置信区间）的分布范围为2 0 2 0 BC到1 5 0 6BC，显示DLS与溃决洪水的年代相同更年轻，证实了DLS是残余堰塞湖的填充沉积。对洪水定年的最佳样品来自于喇家遗址，因为它是在溃决洪水发生前的1 年以内被毁坏的。我们在喇家遗址塌的一座窑洞中选择了三个6 1 3 岁的个体采集了人骨样品，其碳十四定年结果在不确定性的范围内一致，并与以前两个个体的碳十四结果一致。由于碳十四校正曲线在这段区间上为线性特征，人骨的年龄也相同，我们对这三个测量值进行了P14逆方差加权平均。这一平均值的树木年轮校正年龄为1 9 2 2 2 8 BCEP10（1 个标准偏差,1 9 2 2 为中值）,而OFS扇溃决洪水沉积（OFS)堰塞湖沉积（DLS)AP10剖面编号10250E95%的置信区间的年龄范围为19761882BCE。为了简便,我们用1 9 2 0 BCE来表示这一洪水的大本刊特稿一溃决洪水有可石笋记录表明从9 0 0 0 年前到5 0 0能是造成这一重年前，亚洲的夏季风总体上一直在大改道的原因。天逐渐减弱，而来自于湖泊和黄土的然堤的广泛的破记录指示黄河下游地区在公元前坏和支流拦门坝2000年前后为?爽干旱的气候，的形成可能使黄因此，气候变化不可能是传说大洪河的主干道变得水的形成原因。而且,早期文献中不稳定，从而引起没有提到与大洪水有关的频繁而长期的反复的泛极端的暴雨事件。滥，直到新的天然积石峡的巨大溃决洪水的发致年代。河道形成。黄河下游平原上的大范我们用两种方法对这一洪水围的洪水泛滥会给当时的社会造的洪峰流量进行了估算。考虑了溃成严重的影响。我们认为，这一溃决水体和坝高的经验公式所估计决洪水及其引发的次生洪水很可的最大溃决流量范围在0.0 8 到能在人们的集体记忆中保存了下0.5110ms-l之间，具有很大的来，并最终成为公元前第一个千年不确定性。在官亭盆地中，我们通纪的有关大洪水的正式的记述。实过详细的野外调查重建了溃决洪际上,早期文献,例如尚书和史水的断面，并以曼宁公式估算出其记，记述有“导河积石”，即大禹正洪峰流量为0.3 6 到0.4 8 是在这个地方开始了疏导黄河的10ms-l，与上述在坝体处估计值工程，而这一溃决洪水产生的地方一致。计算所得到的洪峰流量正好是“积石峡”，两个地名正好相（0.4 1 0 m s-l）是黄河在积石峡同。这究竟是不是巧合需要历史地平均流量的5 0 0 倍以上。这场洪水理学的研究来确定。是全新世最大的淡水洪水之一。公元前1 9 2 0 年的洪水与古代我们没有确切地模拟这一溃文献中所描述的大洪水具有很多决洪水在黄河下游段的淹没和影相同的特点。除了其巨大的洪峰流响，但是类似的时间表明发生于滑量之外，下游平原上的次生洪水可坡坝体的溃决洪水可以向下游传以持续很长的时间，正如传说中的播很远的距离。在1 9 6 7 年，一场溃大洪水持续了长达2 2 年之久，直决总量仅为 0.6 4 km的溃决洪水沿到大禹以疏导而非堵塞决口的方雅江和长江向下游推进了至少法成功地治理了这一洪水灾害。还1000km,那么,总量为 1 1 1 6 km的有一个问题是传说中的大洪水是积石峡史前溃决洪水完全可以轻易否是极端的气象事件所造成。一段地向下游传播2 0 0 0 公里以地震毁灭的窑洞式房址F4上。积石峡溃决洪水可以造成黄河天然堤的破坏和决口，从而导致罕见而广泛的洪水泛滥。有研究者曾根据考古材料推断在新石器时代末期的黄河下游曾发生了一次重大决口和改道并将其年代估计在大约2 0 0 0 BCE。这现和重建充分表明，古代中国对大洪水的描述是根植于一次具有重大历史意义的自然事件。这一发现还揭示了夏朝的可能的历史真实性，因为大禹对夏朝的建立是直接与他治理大洪水联系在一起的。根据史记，禹的父亲用了9 年治理洪水，最后以失败告终，大禹又用了1 3 年才完成了对洪水的治理。因此，大禹获得天命并成为夏朝的君主是在洪水开始的2 2 年之后。如果公元前1 9 2 0 年积石峡的溃决洪水是传说灾难性大洪水的起源和开始,那么我们可以推断,夏朝开始的时间是在大约公元前1 9 0 0年。这一年代比以前的夏代的开始年代晚了2 到3 个世纪，却与汉学家倪卫德基于历史天文记录提出的数据1 9 1 4 BC一致。作为夏朝建立的年龄1 9 0 0 BCE与二里头文化的开始年代一致，因此我们的这一发现支持二里头文化为夏朝的考古学表现。这一溃决洪水还与黄河流域从新石器文化向青铜早期文化的这一重大转型的年代吻F4-VI合，表明这些基于地质学、历史7-9岁学和考古学记录的重大的自然事件和社会政治事件可能并不F4-X是简单的巧合，而是对极端灾10-13岁害事件的深刻、复杂的文化响应的表现；这一响应将黄河流域生活的许多族群联系到了一F4-XI6-8岁中国土族2023夏零号起。本刊特补充材料 1.积石峡滑坡坝体的重建通过野外调查和谷歌地球(Google Earth)调查,残余坝体得以确认。坝体最上游的部分在黄河右岸的拔河高度达到了8 5 米，其坡面向上游方向倾斜，并部分地被湖相沉积所覆盖。这一部分坝体曾被认为就是滑坡体的主体，没有认识到它实际上只是一个大滑坡坝的一部分。残余坝体的主体位于左岸，高于河面2 4 0 米，沿河谷的延伸超过了1 公里。坝体的这两个残余部分均由滑坡碎屑和碎裂岩组成。滑坡体一定来源于右岸,因为在右岸山脊上存在一个显著的滑坡壁。而在残余坝体周围的其他地方则看不到类似的滑坡壁。坝体形A积石峡N.S8积石山青藏高原0500km100E成时横跨河谷峡谷的宽度有700800米，沿峡谷的长度则有大约1 3 0 0 米。对初始坝体的重建表明，其表面坡度达0.1 8 0.3 2,接近休止角。根据重建坝体的几何特征和河谷地形，初始坝体的体积大约在 4 8 1 0 m。堰塞湖的最大水深取决于坝体的最小高度，即鞍部的高度，而鞍部的高度必然小于现今保存的残余坝体的高度。由于残余坝体的表面十分平缓，我们内插了一个鞍部,其高程比保存的坝体的表面低大约3 0 5 5 米，即坝体的鞍部海拔高程为2 0 0 0 2 0 2 5 米，而坝体高度为1 8 5 2 1 0 米。2.积石峡堰塞湖规模、溃口深度及溃决水量的重建用重建所得到的坝体高程（海拔2 0 0 0 2 0 2 5 米），我们用SRTM数据和ArcGIS软件计算了堰塞湖的蓄水体积。当漫坝发生时，湖水体积为1 2 1 6 立方公里。坝体上游广泛分布的湖相沉积的上限高度为海拔1 8 9 0 米，指示在灾难性的溃决事件之后，一个较低的坝体及相应的残余堰塞湖存在了很多年。这一残余的堰塞湖的体积为0.7立方公里。根据湖水体积的差别，我们可以得知，在坝体溃决中，堰塞湖向下释放了1 1.3 1 6.1 立方黄河北京喇家遗址陶寺文化口早期齐家文化晚期齐家文化(1900-1500BC)105E公里的水体。填满堰塞湖所需要的时间可以通过坝址处黄河的平均径流来估算。黄河在积石峡段的现代平均径流是大约7 3 0 ms-l,可知这一过程需要6 9 个月的时间。3.坝址处溃决洪水的最大流量估计坝体溃决流量的估算具有很大的不确定性。我们使用了两种独立的方法：第一种是基于坝体和堰塞湖的规模，另一种是基于对下游河道的溃决洪水的重建。根据溃决体积（V）、坝高（h）、中国土族2023夏季号溃口深度（d）、蓄水势能(PE)等参数，可以用许多回归公式来估算溃决洪水的流量。用一个参数时，回归公式在9 5%的置信区间上的估计值具有一个数量级的差别,并可能低估大规模的洪水，而多参数回归公式的有效性更好,其不确定性因子约为2 5 倍。考虑到这些很大的不确定性,我们用多个回归公式来计算洪峰流量。对于低坝（坝高1 8 5米),由这些回归公式所得到的洪峰流量的范围为0.0 8 0.3 8 1 0 ms-,而对于高坝（坝高2 1 0 米），洪峰流量的范围则为0.1 2 0.5 1 1 0 ms-l。一般而言，如果湖体与坝体的比值越大，溃决洪水也就越大。对于积石峡溃决洪水而言，其溃决水量是坝体体积的1 4 0 2 0 0 倍，因此它的最大流量应该位于经验公式估计范围的高值区间。溃坝的允许最大流量可以用山东里特公式来估算，这一公式假设坝龙山文化陕西龙山文化110E岳石文化口二里头选址河南龙山文化115E体的溃决是瞬时溃决，溃口为无摩擦的矩形。对于低坝条件，我们假设溃口平均宽度为3 3 0 米，深度二里头文化(-1900-1550BC)120E90米（比最终溃决深度小2 0 米），则得到的最大流量为0.2 6 10ms-l;对于高坝条件，我们假设溃口宽度为4 0 5 米，瞬时溃口深度1 1 5 米（比最终溃决深度小2 0米），则得到的最大溃决流量为0.46 10ms-l。4.用曼宁公式估算溃决洪水的最大流量估计古洪水流量的一个更可信的方法是用曼宁公式来计算重建断面上的洪水的平均流速，而流量则可以用Q=Av得到 Q是流量（m s-）,A 是重建的水流断面面积(m),v是平均流速（ms-）。用曼宁公式代替v，流量就可以表达为本刊特稿Q=nR23S2A。在这一公式中,n 为根据这一断面,我们采用了不曼宁糙率系数，S为能量坡度;R同的曼宁糙率系数n(0.020.05）为水利半径(m),由R=A/L得到，计算了溃决洪水的洪峰流量，当其中L为断面的湿周。在官亭盆n=0.02时，得到的洪峰流量为地，我们重建了一个正好穿过喇家0.7210ms-l;当n=0.05时,得到遗址的最大洪水断面。的洪峰流量为0.2 9 1 0 ms-l。考溃决洪水沉积物（OFS）保存虑到观测到的现代黄河上游的糙在喇家遗址和这一断面上的地方。率系数在0.0 1 9 0.0 4 1 的范围内，OFS被泥流沉积埋藏，又被沟谷的我们认为n=0.030.04对于这一断下切侵蚀和考古发掘所揭露。通过面是合理的，因此洪峰流量应该在用差分CPS测量OFS底部的高0.3610ms-l和0.4 8 1 0 ms-l之程，我们重建了这一断面。这一洪间。用曼宁公式得到的最好的洪峰水的最大高度可以由OFS出现的流量估计值接近0.4 1 0 ms-1,与坝最大高度来表示。在黄河北岸，距址处用经验公式的估计值一致。离这一断面的A点附近，填充在5.放射性测年一个裂缝中的OFS的高程达到了洪水的发生时间是通过对碳海拔1 7 9 9.5 米。在黄河南岸，这一屑和骨骼的放射性碳十四的测定断面的B点附近,OFS层的高度得到的。在碳屑样品的采集中,所达到了1 7 9 9.6 米的海拔高度。在有相关的地层都作了仔细的观察，第三个点，即在断面北端A点南以确认所采集的碳屑不是地层形侧3 0 米处，考古发掘所揭示的一成后的侵人体。个厚度为大约0.5 米的OFS透镜如果没有沉积之后的再改造体的海拔高程达到了大约1 7 9 8过程，例如生物扰动,那么碳屑的米。由于分布高程最大的溃决洪水碳十四校正年龄就应该老于其所沉积OFS还没有被揭示出来或还在地层的实际形成年龄。这就是没有被观察到，我们可以稳妥地用说，溃决洪水的发生年代不会早1800米作为这一溃决洪水在洪峰于OFS中最年轻的碳屑校正年阶段的水面高程。龄，或者说，碳屑的碳十四年龄提我们还必须考虑溃决洪水发供了洪水发生的上限年龄。对于生之后黄河对这一断面的侧向侵一场灾难性的溃决洪水而言，碳蚀和下切侵蚀作用。我们采用十四（校正）年龄可能大大老于洪1770米作为这一断面的最大高程水的发生年代，因为洪水的力量B20507（比现今河面海拔1 7 6 2 米高出8会改造更老的沉积物并再次搬运米），这是因为我们在这一断面上沉积来自于它们中的碳屑。自然，游3 公里的位置发现OFS比现今如果碳屑样品的数量很少，即使黄河河面高了仅7 米。由于现今黄最年轻的校正年龄也可能远远早河在官亭盆地中的侧向侵蚀还在于溃决洪水的发生年龄。样品发生，我们假设自溃决洪水之后，L-11的校正年龄的两个置信区间喇家遗址所在的阶地被黄河侵蚀是2 1 2 9 BC1892BC，为溃决洪水掉了一个河面宽度（约1 4 0 米）。由提供了上限值。来自于OFS上覆洪水年龄基本一致，但是它并没有对溃决洪水的年龄提供一个良好的约束，因为碳屑可以被再次搬运和沉积。对这场洪水的最好的年龄确定可以通过测定喇家遗址窑洞式房屋的塌年龄而获得，因为这发生在溃决洪水之前的1 年以内，而导致窑洞塌的地震也造就了积石峡滑坡坝的形成。在地震发生时，窑洞的塌导致了其中的人们的死亡，而来自于三个未成年遗骸个体(6 1 3 岁）的骨骼样品产出了一致的碳十四年龄，因为这三个儿童死亡于同一时间。由于他们的骨骼反映了其最新的生长，因此其骨骼的碳十四/碳十二比值可以认为是一致的。我们用方差加权方法获得了这三个人骨的碳十四平均年龄为3 5 7 3 1 8 BP，而这一数值对应的校正年龄的9 5.2%的置信区间为1 8 8 2 BC1976BC。这些样品落入了校正曲线的一段线性区间部分，校正得到了一个为192228BC的对称分布。果扎蓝地公伯循化益地2025.m滑坡坝2000-1950-19001800-1750积石铁自亭益地210mmY.1890m.-80-6040水平距离（km）循化盆地-20积右快管亭盆地此我们重建了一个溃决洪水在洪峰阶段的断面，其面积为4 7 1 0 0 平方米。地层中的唯一碳屑样品L-16的校正年龄略为年轻，为2 0 1 0BC1770 BC,与根据L-11 得到的海技4619m1689m1020E510km1890marea:37.3kmz2000marea:165.5km2025m area:208.8kmz10215E102*30E10245E中国土族2023夏零号