南澳宋城 被海啸毁灭的古文明遗址
最近，中国科学技术大学一个课题组的两项研究成果，引起国内外的广泛关注。一个是用企鹅粪土层作为载体，发现了东南极距今750年发生的企鹅生态灾难事件：在气候冷暖交替的过程中，小企鹅在一场罕见的大雨中群体性死亡，这个新发现发表在国际著名学术期刊《地球物理研究》上，顶级学术期刊《自然》以“研究亮点”报道了该成果。另一个成果以《南澳宋城：被海啸毁灭的古文明遗址》为题，作为封面文章在线发表在著名学术期刊《科学通报》上。这个成果揭示了广东省南澳岛1000年前曾发生过海啸冲击大陆海岸带的事件。这篇中文文章引起英国《太阳报》等20多家国际媒体关注。这两个成果之间似乎风马牛不相及，但科学的美妙之处或许就是发现风马牛之间的相关性，在这个领域迸发出来的星火可能在另一个领域引发耀眼的烟花。
20年前，我们用企鹅粪土层作为载体，用地层序列中企鹅粪标型元素的含量高低和同位素等方法，首次探索了过去3000年企鹅历史时期的数量变化及其与气候变化的关系。2000年，《自然》杂志发表了我们的研究成果《记录：过去3000年企鹅数量演变》，这篇论文在国内外引起广泛关注，被教育部评为2000年“十大优秀科技成果”。由此开始，在过去的20年中，我们用粪土层这把钥匙打开了研究过去几千年到1万多年以来企鹅、海豹和磷虾生态史的大门。
到底是风暴潮还是海啸
2003年，一个偶然的机缘，我们从南极来到南海西沙群岛，研究我国南海的海鸟数量与气候变化的关系。我们对南海西沙群岛进行了为期1个月的野外科学考察，研究对象从企鹅变成了二级保护动物红脚鲣鸟。
幸运的是，西沙东岛有保存完好的受到海鸟粪土影响的湖泊沉积层，时间跨度约1300年，我们可以用它来研究红脚鲣鸟生态史及其与气候变化的关系。有些意外的是，在充满生物信息的湖泊沉积层中夹有一段白色珊瑚砂层，厚约10-15厘米，其他层位中丰富的种子、海鸟粪和有机碳泥在这个珊瑚沙层中全都消失了。看起来，这里应该发生了不同寻常的事件！异常是发现的引线，是比正常更值得关注的状态。
研究发现，在纯净的珊瑚沙层位中各层的粒度曲线完全一致，而其他层位由于物质来源的变化，每一个厘米粒度曲线都不一样。这说明该层珊瑚沙是被巨大的风浪从海洋卷带上来，越过沙坝一次性带到湖底，这可能是强台风灾害事件。对砂层顶底板中的植物种子进行了加速器碳-14定年分析后，我们确认这次事件是在公元1024年前后发生的。
难以理解的是，为什么在过去1300年里，只有这一次事件呢？我想到它可能是海啸造成的，但传统认识是，南海不大可能发生海啸，因为南海周边岛链屏蔽了岛链外侧的地震冲击波，在历史文献中也没有可信的海啸记录。但是，确认这是过去1300年来最严重的海岛生态灾难事件没有争议，我们把论文发表在中国科技大学学报50周年校庆纪念特刊上。我的想法是，从长计议，继续寻找海啸的证据，因为我实在不能相信：在过去1300年中，东岛牛塘只与风暴潮沉积相遇一次。
巨无霸贝壳为何在岛上
2011年3月11日，日本大海啸对日本东北部地区造成了毁灭性破坏。看到那震撼的电视画面后，我确信，如果在西沙东岛发生过海啸冲击，那么虽然经历1000年风雨沧桑，海啸的后果在人迹罕至的东岛等西沙岛屿上一定会留下蛛丝马迹。
2013年3月，为了寻找海啸存在的证据，我们研究组第三次考察了西沙。在考察东岛的过程中，我临时决定把砗磲作为突破口。2003年，我第一次见到这种巨无霸贝壳时，实在令人吃惊：它长达70厘米，壳厚20多厘米，重达50多公斤，是一种生活在珊瑚礁盘上的大型双壳类海洋动物。因为太重，当时没有采回来。2008年，第二次考察时，在岛屿东部表层的海鸟粪土中采集了两块大砗磲，期待做一些研究砗磲生态环境的探索性研究，砗磲年龄是距今1000-2000年。
为什么都是1000年前，有现代的吗？什么样的力量能将这些庞然大物搬到海岛上来？它们是怎样、被什么力量带上海岛的呢？它是怎样分布的，有没有规律？
有了这个新的思路，我们在东岛等岛屿上开展了系统的考察工作。在海滩上我们还发现了各类火山碎石，小到10厘米、大到40厘米的岩石，零星散布在东岛和琛航岛的北东海岸带上，这是一个过去没有注意到的异常现象。西沙的岛屿周边几乎全部是珊瑚礁盘，只有在礁盘外几十到几百米深的海底才可能有岩石。它们是怎样登陆的呢？
在东岛，我们还找到了11块大砗磲，砗磲长度在50-70厘米之间，珊瑚块在120厘米以上，更多的珊瑚碎块和它们一起散落在岛屿东部距海岸200米的范围内。距离海岸更远的岛内只有小于40厘米的小砗磲，此外还有许多硕大的珊瑚块堆积在砗磲的附近。耐人寻味的是大砗磲、珊瑚块和火山岩石块，在东岛的西南海岸均毫无踪迹。显然，它们是东北部的巨大海浪带过来的。除了海啸，任何风暴潮不可能做到，引发海啸的地震震源可能在巴士海峡及其以南的断裂带上。
如果所有的砗磲年龄都老于生态灾难发生的时间，那么，只有海啸可以解释它们为什么待在这里了。结果是令人兴奋的！西沙岛屿上48个砗磲和珊瑚的定年结果，全部指向距今1000-7000年的时间段。这个结果指示我们，在过去的7000年中，至少在公元1024年前后发生过一次海啸。它的发生时间与宋史记录的1076年11月发生在广东潮州地区的“海啸”时间接近，那次“海啸”导致”海潮侵漫、房舍倒塌、居民溺亡”，没有暴风雨的记录。这两个事件发生的时间是接近的，很可能是同一个事件。
2015年，一篇有关“1000年前南海海啸的证据”论文在英国《科学报告》上发表，它首次确认南海在历史时期发生过海啸。中科院有关领导和部门高度关注，支持我们开展更加深入的研究，我们决定把研究目标确定为：评估海啸对我国南方海岸带的影响。
海啸埋葬了南澳岛文明
南海海啸对我国东南沿海会产生多大的威胁？我们选择了广东省的南澳岛宋井地区，作为考察古海啸的区域。理由是：南澳岛孤悬海上受人类活动干扰少，岛屿呈东西走向，东南角的海湾最易受到海啸冲击。更重要的是，宋井这个地名表明此处在宋代时已经有文明存在，它对海啸灾难应该更加敏感。与预料的结果一致，在筑海岸防护墙时挖出的剖面上，我们发现了宋代的陶瓷碎片、破碎的瓷器，考古专家们的鉴定结果也指向宋代，发现有官窑陶瓷碎片。
此前，工人们还在此发现了一个花岗岩石臼，在巨大的海浪冲击下略有破损，石臼与海沙、贝壳和动物残骨混合在一起。海拔高度超过15米的宅基地，也可见类似含有宋代陶瓷碎片的海啸沉积组合。用碳-14方法测定了地层中的残骨、贝壳和植物残体的碳年龄，大多在古海啸的文献记录（1076年）和地质记录（1024年前后50年）的时间范围内。因此，我们确定这次冲击南澳的海啸可靠的年代是公元1076年。
海啸导致了南澳宋城的毁灭，南澳岛文物遗迹的数量在海啸之后显著偏低，几乎中断500年，直到明朝后期才开始留下明显的文化遗存。
这一系列研究，证实了中国南海沿岸曾遭受过海啸袭击，这种风险在中国沿海地区的核电站、港口和能源储备基地等工程的规划和建设中需要予以重新评估。现在，中国科大谢周清课题组正在与相关领域的学者合作进行深入的研究，相信更多的故事会在海啸层里发掘出来。
（作者系中国科学技术大学教授）
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