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重绘火山喷发历史 贝叶斯方法画出更精准时间轴

  火山灰年代学可以帮助我们解决一些重要的科学问题,比如大型火山喷发事件与气候变化、人类演化之间的成因联系,以及气候快速变化事件的区域差异等。

  西班牙加纳利群岛拉帕尔马岛火山自9月19日爆发后,至今仍在持续活动。大规模的火山喷发会释放出大量火山气体和火山灰,可能对地球气候和人类活动造成严重影响。

  而对于科学家来说,火山灰是极佳的研究对象,是理解地球系统演化的关键信息。近日,中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室、深地科学卓越研究中心博士后陈宣谕,中国科学院院士徐义刚与英国学者合作,采用贝叶斯统计方法研究了两大火山灰的火山喷发年龄,在年轻火山喷发定年研究中取得新进展,相关研究发表于《第四纪地质年代学》。

  确定火山灰年龄意义重大

  火山灰是指火山爆炸性喷发形成的、直径小于2毫米的喷发碎屑。在爆炸性火山活动中,围岩和岩浆被炸碎成细小的颗粒从而形成火山灰。火山灰从火山口喷发到大气中,经过大气搬运再沉降到各类环境中,整个过程时间非常短,通常只有数年左右。从地质时间尺度来看,这几乎是瞬时的,所以在各种地质记录中,火山灰是一种高精度的绝对时间标志层。

  “火山灰年代学研究是利用地质记录中的火山灰层来确定地质年代的科学,研究内容涉及火山灰的化学成分、地层位置、空间分布,以及喷发年代等。”陈宣谕表示,火山灰年代学可以帮助我们解决一些重要的科学问题,比如大型火山喷发事件与气候变化、人类演化之间的成因联系,以及气候快速变化事件的区域差异等。

  值得一提的是,绝对时间是地球科学研究中的一个重要参数,只有得到各个地质事件发生的准确年代,才能判断相关事件的因果关系(比如火山喷发与气候变化)和了解地球完整的演化历史。

  火山灰年代学的核心原理之一,是不同地点发现的相同火山灰层具有一致的年龄,因此厘定火山灰标志层准确的喷发年龄十分关键,其可用于各类地质、古环境和考古学记录的定年。本次选取的研究对象为Ko-g和Ma-f~j火山灰,它们是日本北部重要的时间标志层,分别来自北海道驹岳和摩周火山全新世规模最大的普林尼式喷发。

  “尽管过去的研究对上述火山灰开展了大量的放射性碳(14C)测年工作,但不同研究的结果差异较大,关于火山灰的喷发年龄尚无一致认识。” 陈宣谕指出,过去的研究中还存在采样偏差、可能的样品污染以及14C年龄校正等问题,这些问题对单个14C测年结果影响较大。

  此次研究中,研究人员利用贝叶斯统计建模方法开展火山喷发年龄研究。经综合分析所有近源和远源年代学和地层学信息后,该研究为Ko-g火山灰提供了目前最准确且最精确的年龄估算,而为Ma-f~j火山灰提供了目前最准确的年龄估算,确证了上述两次大型喷发分别发生在距今约6600和7500年以前。

  火山灰定年方法总体有两大类

  对火山喷发时间的估算实际上是对喷发产物的定年研究。火山灰是火山爆炸性喷发的产物,对其开展定年大体上包括直接测年和间接测年两类方法。

  直接测年利用火山灰中的原生矿物或玻璃确定火山灰年龄,方法主要是放射性测年法,如氩—氩法、铀系法、释光法等。间接测年利用包裹火山灰或被火山灰包裹的外来物质间接地确定火山灰年龄,方法主要是放射性测年法和增量法。如对火山喷发碎屑中的碳化木或火山灰下部土壤中的有机质开展的14C测年就属于放射性测年法,而通过纹层年代学、冰芯年代学得到的火山灰年龄则属于增量法。

  “间接测年法还包括对含有火山灰的沉积层序开展年龄模拟,本次研究就属于这一范畴。”陈宣谕说。

  据介绍,本次研究利用英国牛津大学的OxCal软件建立阶段模型分析火山灰的近源14C年龄。样品依据其与火山灰层的相对地层关系,被纳入不同的沉积阶段,如喷发前、同喷发、喷发后阶段。阶段模型在校正样品年龄的过程中,同时考虑了样品地层位置给火山灰带来的年代学制约。陈宣谕告诉记者:“这与先前研究中,将采自火山灰之中和之下(紧邻地层中)样品的年龄均认为是喷发年龄相比更为准确。”

  由于Ko-g和Ma-f~j火山灰在远源湖泊中被识别,且相应湖泊沉积记录具有大量14C测年数据,这使得利用贝叶斯统计方法进一步分析所有近、远源信息成为可能。研究人员利用湖泊14C年代学和地层学数据,构建了正式的“沉积”模型,该模型利用泊松过程模拟湖泊沉积物形成过程。根据火山灰在沉积记录中的层位,沉积模型在相应位置交叉引用了上述两层火山灰的阶段模型,实现了同时分析与火山灰相关的所有可用的年代学和地层学信息。

  有助完善东亚全新世火山灰地层框架

  本次研究运用的年代学建模方法是基于贝叶斯分析的一种统计方法。

  “贝叶斯分析方法就是将关于未知参数的先验信息与样本信息综合,根据贝叶斯公式得出后验信息,再根据后验信息推断未知参数的方法。该方法的优势之一是在处理非常复杂问题时的高效性。”据陈宣谕介绍,对于东亚火山灰研究,过去对火山喷发年龄的估算通常基于单个14C测年结果,但由于采样偏差、可能的样品污染以及14C年龄校正等问题,单个样品测年结果的误差较大,不同研究得到的结果可以相差数千年的时间。

  “测年结果的误差主要与两方面因素有关。一方面是各类测年方法固有的误差,如仪器测定的误差,又如14C年龄校正过程中产生的误差,这类误差较难避免;另一方面,是采样过程中可能存在的偏差或样品污染等,这类误差属于样品处理过程中人为引入的误差,通常可以避免。”陈宣谕说。

  本次研究利用贝叶斯统计方法构建模型,综合分析了来自多个地点的、与火山灰相关的所有可用的年代学信息,同时还将地层学信息纳入模型。这类综合分析大量信息的方法,使得对火山喷发年龄估算的准确度有极大的提升。研究中,喷发年龄估算的精确度也较过去的研究有所提升。

  在国际火山学界,学者们已经意识到贝叶斯统计方法可以为估算火山喷发年龄提供准度和精度更高的结果,该方法也越来越多地被应用至火山灰年代学研究中。大型爆炸性火山喷发的产物,由于其分布广泛,常在不同记录中被发现和测年,因此文献中有很多这类火山灰的地层和年龄信息,而利用贝叶斯统计方法可以综合分析这些信息并对火山喷发年龄进行优化。

  “这一方法目前在欧美地区应用较多,但在亚洲地区应用很少。”陈宣谕表示,该项研究是利用贝叶斯统计方法优化火山灰年龄的一个范例,研究结果厘清了过去关于火山喷发年龄的争论,增强了相应火山灰作为定年工具的作用,为完善东亚全新世火山灰地层框架提供了关键信息。

  来源:科技日报

【1982年,江苏农民下地挖水渠,一铁锹下去,挖出18斤重的"金豹子"】
中国历史漫长悠远,尘封在土地下的是一个个曾经辉煌盛达的王朝,千年已过,在这些古董古迹上,难得在忆中古兴衰。

我们每一步都走在厚重历史上,中国广阔的土地,是由层层的墙桅堆砌而起,历史从未远去,而是坚实的在我们脚下。每当传来发现古墓古董的新闻时,我们都无比激动。激动于对历史的了解又能多几分,敬佩于中国历史的伟大。

没有一寸土地是空白的,他们都有自己的故事,这些地方曾经被车辙压过如今又被我们走过。而在江苏省一个不起眼的城市中竟有着令人惊讶的丰富历史和墓葬。“张目喜悦”是盱眙县名字的字义,这座很少有人知道的城市坐落在江苏省内,这座县城建县于秦有着两千多年的历史。

近代1982年的一天里,盱眙县内发生一件趣事,一农民在锄地时挖出了一件特殊物品,对于种地为生的寻常人来说这可是笔横财啊,若是独吞了这东西那可是一大笔钱。那么这个农民到底挖出了什么?在盱眙县内到底还有多少未知秘密?

金豹现世村民竟私藏家中
江苏省盱眙县是江苏省淮安市下辖县,并不大的县城却有着十分悠久的历史,也有许多著名历史人物在这里产生。在1982年的2月10日,盱眙县内大队组织人们在挖地时,闹出了不小的轰动。

这地方很小,所以事情没多久就传开了,原来这农民在下铲子时,一铲子铲中了一个硬邦邦的东西,他挖出来一看,竟是一大块金子,仔细一看,这形状好似“豹子”,于是挖出“金豹子”的事就传开了。

八十年代的盱眙县并不发达,甚至些许落后,正巧当年搞建设,挖修水渠由于没有条件请施工队就只能组织当地的农民来挖。穆店公社马湖大队南窖的农民们很快组织了起来,大家带着铁锹开始了这项大工程。

人力自然是不比如今的机械作业来的高效快捷,又因为资金原因请不上专业团队,村里所有的青壮几乎都来参与了这次作业。

工程秋季开工,随着天气变寒,进程被拖了许多,大家赤着双手在湿冷的气候中工作确实很辛苦。辛苦归辛苦,却没有一个人说撂挑子不干。

在这种时刻总是能看出中国人的团结,大家为了自己生活的地方建设都是鼓足了劲的,中国在发展,地方也要尽早发展才能有越来越好的日子。

最开始时大家劲头都很足,可是随着时间推移天气变得更冷,努力工作的农民们也渐渐坚持不住了,有些人开始倦怠,甚至偷懒打盹,这种消极怠工的情况影响到工作进展,让所有人心里都不快。

在2月10号这天大家依旧是早早地就来到了施工地,但是却有个姓万的农民直到快中午才过来。

大家都在奋力工作时,他却不紧不慢的正走来,这一幕被大伙看在眼里却没说什么,只是眼神不善的低声嘀咕着。当然生气的不只是干活的农民,队里的小队长听了这事后也很是气他当即就找到了这个晚来的人同他谈话。

确实,在大家都努力工作时,这个人却光明正大偷懒,这种行为必须要受到惩罚。

大家工作一上午今日的任务也就快完成,于是队长就惩罚他去挖最难挖的硬水渠,硬水渠挖起来吃力,泥土非常硬再加上是冬天更是难下铲,并且里面还经常混着石头,要一点一点挖才行。这是份辛苦活,没有几个钟头是做不完的,只交给他一个人那辛苦可想而知。

这人自知理亏,便接受了工作,毕竟这种时候搞特殊总是不好的,以后也不好混,他拿起铁锹就挖了起来,边挖还边嘀咕显然是不服气。挖硬水渠一开始时确实很吃力,但找到方法以后也提快了速度。

突然,他一铁锹铲到了什么硬东西上,左动右动怎么也铲不动就以为是块大石头,准备给他挖出来。

这一挖,才现出了“石头”的真面目,虽然裹着脏脏的土壤但那金灿灿的颜色不会看错,这哪是石头分明就是金子!拿袖子一抹,金色露出的也更多了,这是一座不大不小的金兽,这兽的头上宽下窄,长得颇像豹子。

这姓万的意识到这是挖到宝了啊,这么大块金子那得值多少钱。他再看那土里还有不少金物件就一起挖了出来。

他看着这明晃晃的一大块金子心里痒得很,于是脱了衣服就将这金兽和其他东西包了起来带回了家。他到了家第一件事就是找个称来称称这金兽到底多重,结果竟发现它足足有十八斤!这不是发财了吗,这人一下被冲昏了头,沉浸在了发财的幻想里。

万家一共有兄弟三人,老大是生产队长,老二是会计,挖到文物的是老三。这三个人不傻,这么大块的金子那一定是好东西啊,于是三个人一商量,决定宣称这是自家的祖产,然后腾出了一个结婚时的红木大箱子给放了进去。

到了中午万家兄弟带着一块捡回来的金币到县银行检验,银行说这是金子,问他们从哪弄来的。银行一问他可不敢撒谎,没见过世面的人胆子不大,就说了事情经过。

根据我国文物法规,凡地下文物皆属国家所有。银行知道了详情立马打电话报告公安局。局长得知始末后亲自来了万家。

而家里这边呢,其他两兄弟并不知道这种文物一般都应归国家所有,私自占有是违法行为,此时正盘算着怎么将这个“金豹子”给卖掉,然后得钱发财。

发财梦做得好,但天下没有不透风的墙,这事不知怎么走漏了风声,所有人都知道了有这么大一个“金豹子”被老万挖出来了。

村民们此时正高喊着这是大家共同财富的口号,要求分得一杯羹。贪婪如此可怕,一下子和睦的村民们在金钱面前露出了狰狞狡猾的面目。人心不足蛇吞,事情越闹越大,大家都堆在万家门口不肯走耍起了无赖,

当局长赶来时,这些村民正叫嚷不停呢,万家兄弟一看公安局局长都来了赶忙交出了东西,早把发财的梦放一边了,这要是继续留着被村民们生吞活剥了也说不定。公安局将这文物存放在了银行金库中,县政府的秘书写了快讯在报纸上登表。

新闻一刊登就被南京博物馆馆长看到了,当时江苏并没有太专业的团队,所以也就无人对文物进行鉴定,也没人对现场进行考察,这就耽误了文物研究。南京联系了盱眙后派了两位专家来查看。

经专家鉴定这批文物的价值非常高,想要带回研究馆存。而不巧的是,当时中国人民银行也希望得到这批文物,因为这些文物中大多为金子,也属于货币。

为了能对这批文物进行研究,南京博物馆的工作人员在一周内从南京来往于盱眙三次,每次都几千里的路程,这些工作人员来回奔波只为了交涉文件能将文物带回。最后不负众望的是,省革委会终于发布了专文,这批文物被带回了南京博物馆。

那些农民没读过什么书只看见那一大个金豹子,殊不知这金豹只是这物品的一个装饰,此物是一尊错金银梅花饰虬龙套铜壶,是秦汉时的文物,那金豹其实是压在壶口的装饰。壶口里还藏有古代的黄金铸币所以才会这么重。

金兽本体,错金银梅花饰虬龙套铜壶
秦汉之时,江淮地区波诡云谲战事连绵。作为西楚重地的盱眙就此在历史舞台上大放光彩。秦末农民起义领袖陈婴于盱眙号召人民起兵反秦;楚怀王被拥立为王建都盱眙。

历代不少名人都在盱眙这里留下了足迹,多少征战又在这里肆虐,也正因此无数珍宝与过往就被埋于此片土地。

在1982年2月,被老万挖出的青铜壶和其他数件金器被称为南窑庄窖藏。这件轰动一时的青铜壶是战国后期的陈璋圆壶。陈璋圆壶,又名重金络壶,造型特别还附有华丽繁复的纹饰,他所包含的历史价值和艺术价值都非常之高,是真正的无价之宝。

这件铜壶埋于土中未受到什么损伤,此壶的构造精美绝伦,整体绘有错金斜方云纹图案。错金法出现已久,是一种复杂工艺通过金在青铜器表面绘制各种精细的图案。

此铜壶的中上部分还套有一层铜罩网由四十八条长龙缠绕而成。这件罩网做工精巧绝伦,让人讶叹古人的工艺手法之精练。

在每条龙的脊背之上做有许多的梅花钉,每个钉之间以细小的套口连接环环相扣。这层网共三层,内铸银,外铸金,其中还嵌有玉石装饰,在这小小方圆之间几乎包含了先秦所有的金属工艺和装饰工艺,价值斐然。

壶体中部交界的地方还加有一道横箍,周围铆焊四个兽面衔环和立兽形竖环耳,横箍和环耳上均饰有错金银纹饰。壶口内缘和圈足外缘上,均刻有篆体铭文。

铭文记载着公元前315年齐宣王派遣大将陈璋攻打燕国,陈璋遂将夺取来的燕国青铜器上刻上了铭文以记载这项战功。

这件文物除却工艺价值其所包含的历史价值更为可贵,为我们了解历史还原历史带来了重要证据,这件体现了先秦青铜造术最高工艺的铜壶已被典藏,被定性为国宝级别文物。

对于这批文物的价值不用多说,想必很多人都好奇这铜壶到底是谁的,又为何埋在这里。南窑庄窖藏被埋在荒野两千余载,若想找出他出现在此地的原因实为困难,对于他的所属和埋葬时间猜测众多。

前南京博物馆院长曾在文章中猜测:铜壶为战国晚期楚国王宫遗物,后传到西汉继续使用,上面的金兽是西汉前期国库的镇库兽。这件金兽,与和河北满城二号西汉墓所出夔金铜豹相似。

虎豹这类形象,在古代被视为神兽,在中国古代视为神兽,肝胎所出金兽,铸成豹形,说明有避邪压胜的作用。

在考古发掘中,湖北随县战国初期曾侯乙墓所出盘尊上即铸有铜豹附饰,北京大葆台一号西汉墓的刘旦墓和江苏常州的汉墓中也出土过铜豹。由于西汉前期墓葬中常有豹形文物发现,且金兽内壁有小篆刻文,因而这件金兽当亦为西汉前期的遗物。

在南窑庄窖藏中,同陈璋圆壶出土的还有众多金器,南京博物院在出土地点进行了大量考察挖掘,在铜壶出土地,考古人员向两侧继续进行了挖掘。在发现铜壶附近的地方发现了脱落的梅花钉和兽面衔环上的小龙头饰一件。

在挖掘中发现的文物包括金兽、金饼、马蹄金和麟趾金等,总计重量达20公斤。其中,被老万发现并带回家的那个金兽重达9100克,含金量高达99%,是中国历史上出土的最大的金质文物。

金兽内中控,外壁厚是通过浇筑制成,在其内壁还刻有“黄六”二字。陈璋圆壶内装满了小块的黄金,其中9块半金饼重达2864克,15块马蹄金、麟趾金重达4845克,11块金版“郢爰”重达3260克。

这批战国末年至西汉初年的黄金珍宝为何被藏于此地成了未知,盱眙县内大小墓葬也接连发现许多,但像这处窑藏一样留下这么多疑问的在没几个。

这批文物带给我们大量信息,得知秦汉的盱眙县城为今盱眙县城北淮河边的甘泉山,而据《太平寰宇记》卷十六《河南道泗州盱眙县》,“楚汉之际,曾以为荆国,封刘贾为荆王,而东阳即此地也。

汉高祖十一年七月,淮南王英布反叛朝廷,向东进攻荆王刘贾,刘贾败走富陵于今盱眙东北洪泽湖中。南窑庄窖藏地近楚怀王称王建都的盱眙古城、刘贾封王的东阳也就是今盱眙马坝东阳古城和其败亡的富陵,很有可能与其中某段历史事件相关联。

南窑庄窖藏出土文物共38件,制作工艺精湛绝妙,还有部分文物铭文补足了史料,价值非常之高。这批集艺术、工艺、历史于一身的文物多数都被定为了国家一级文物。其中陈璋圆壶、金兽和金版郢爰三件被定为国宝级文物。

无论是这做工精妙的陈璋圆壶,还是熠熠金兽,它们从僻处江淮一隅的盱眙原野中乍现,一跃而成为江苏乃至中华古代璀璨文明的重要实物展示。

总结
珍贵的国之重器被遗忘在荒野之中,对于埋葬的人和原因我们都毫无线索。追踪他的历史信息,我们需遍寻千年的历史,拨开重重迷雾,而这谈何容易。

感谢这批珍贵文物带我们再次见证了中国历史的深邃与宏大,见证了古人的智慧。那器物的设计与制作皆令人叹服,历史涛涛到底还有多少文化瑰宝未曾现世。

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