انسان‌های هوشمند مدرن در تعداد زیادی از دگرگونی‌های اکوسیستم شرکت کرده‌اند، اما تشخیص منشأ یا پیامدهای اولیه این رفتارها دشوار است.باستان شناسی، ژئوکرونولوژی، ژئومورفولوژی، و داده های دیرینه محیطی از شمال مالاوی رابطه در حال تغییر بین حضور علوفه جویان، سازمان اکوسیستم، و تشکیل مخروط افکنه در پلیستوسن پسین را مستند می کند.پس از حدود قرن بیستم، سیستم متراکمی از مصنوعات میان سنگی و مخروط افکنه ها شکل گرفت.92000 سال پیش، در محیط دیرینه-اکولوژیکی، هیچ مشابهی در رکورد 500000 ساله قبلی وجود نداشت.داده‌های باستان‌شناسی و تجزیه و تحلیل مختصات اصلی نشان می‌دهد که آتش‌سوزی‌های اولیه انسان‌ساز محدودیت‌های فصلی در اشتعال را کاهش داده و بر ترکیب پوشش گیاهی و فرسایش تأثیر می‌گذارد.این، همراه با تغییرات بارندگی ناشی از آب و هوا، در نهایت منجر به انتقال اکولوژیکی به منظره مصنوعی اولیه قبل از کشاورزی شد.
انسان های مدرن مروج قدرتمند دگرگونی اکوسیستم هستند.برای هزاران سال، آنها محیط را به طور گسترده و عمدی تغییر داده اند و بحث هایی را در مورد زمان و چگونگی ظهور اولین اکوسیستم تحت سلطه انسان برانگیخته اند (1).شواهد باستان شناسی و قوم نگاری بیشتر و بیشتر نشان می دهد که تعداد زیادی از فعل و انفعالات بازگشتی بین علوفه جویان و محیط آنها وجود دارد که نشان می دهد این رفتارها اساس تکامل گونه های ما هستند (2-4).داده های فسیلی و ژنتیکی نشان می دهد که انسان خردمند تقریباً 315000 سال پیش در آفریقا وجود داشته است (ka).داده های باستان شناسی نشان می دهد که پیچیدگی رفتارهای رخ داده در سراسر قاره به طور قابل توجهی در گذشته حدود 300 تا 200 دهانه کا افزایش یافته است.پایان پلیستوسن (چیبانیان) (5).از زمان ظهور ما به عنوان یک گونه، انسان ها شروع به تکیه بر نوآوری های تکنولوژیکی، ترتیبات فصلی و همکاری های اجتماعی پیچیده برای پیشرفت کرده اند.این ویژگی‌ها ما را قادر می‌سازد تا از محیط‌ها و منابعی که قبلاً خالی از سکنه یا شدید استفاده کنیم، بنابراین امروزه انسان‌ها تنها گونه جانوری سراسر جهان هستند (6).آتش نقش کلیدی در این دگرگونی داشت (7).
مدل‌های بیولوژیکی نشان می‌دهند که سازگاری با غذای پخته شده را می‌توان حداقل به ۲ میلیون سال پیش ردیابی کرد، اما تا پایان پلیستوسن میانی بود که شواهد باستان‌شناسی متعارف کنترل آتش ظاهر شد (8).هسته اقیانوس با سوابق گرد و غبار از منطقه وسیعی از قاره آفریقا نشان می دهد که در میلیون ها سال گذشته، اوج کربن عنصری پس از حدود 400 کا، عمدتاً در دوران گذار از دوره بین یخبندان به دوره یخبندان ظاهر شده است، اما در طول دوره نیز رخ داده است. هولوسن (9).این نشان می‌دهد که قبل از حدود 400 سال، آتش‌سوزی در جنوب صحرای آفریقا رایج نبوده و کمک‌های انسانی در هولوسن قابل توجه بوده است (9).آتش ابزاری است که توسط دامداران در سراسر دوران هولوسن برای کشت و نگهداری از علفزارها استفاده می شود (10).با این حال، تشخیص پیشینه و تأثیر اکولوژیکی استفاده از آتش توسط شکارچیان-گردآورنده در اوایل پلیستوسن پیچیده تر است (11).
آتش یک ابزار مهندسی برای دستکاری منابع هم در قوم شناسی و هم در باستان شناسی، از جمله بهبود بازده معیشت یا اصلاح مواد خام نامیده می شود.این فعالیت‌ها معمولاً به برنامه‌ریزی عمومی مربوط می‌شوند و به دانش اکولوژیکی زیادی نیاز دارند (2، 12، 13).آتش‌سوزی در مقیاس چشم‌انداز، شکارچیان را قادر می‌سازد تا طعمه را دور کنند، آفات را کنترل کنند و بهره‌وری زیستگاه را افزایش دهند (2).آتش در محل باعث افزایش پخت و پز، گرم کردن، دفاع از شکارچیان و انسجام اجتماعی می شود (14).با این حال، میزان آتش‌سوزی شکارچی-جمع‌آوران تا چه حد می‌تواند اجزای چشم‌انداز، مانند ساختار جامعه اکولوژیکی و توپوگرافی را دوباره پیکربندی کند، بسیار مبهم است (15، 16).
بدون داده های باستان شناسی و ژئومورفولوژی منسوخ و سوابق زیست محیطی مداوم از مکان های مختلف، درک توسعه تغییرات اکولوژیکی ناشی از انسان مشکل ساز است.سوابق طولانی مدت ذخیره دریاچه از دره ریفت بزرگ در آفریقای جنوبی، همراه با سوابق باستان شناسی باستانی در این منطقه، آن را به مکانی برای بررسی اثرات زیست محیطی ناشی از پلیستوسن تبدیل کرده است.در اینجا، ما در مورد باستان شناسی و ژئومورفولوژی یک چشم انداز وسیع عصر حجر در جنوب مرکزی آفریقا گزارش می دهیم.سپس، آن را با داده‌های محیطی دیرینه بیش از 600 کا مرتبط کردیم تا اولین شواهد جفتی رفتار انسان و دگرگونی اکوسیستم در زمینه آتش‌سوزی‌های انسان‌ساز را مشخص کنیم.
ما یک محدودیت سنی گزارش نشده قبلی برای تخت چیتیموه در ناحیه کارونگا، واقع در انتهای شمالی بخش شمالی مالاوی در دره ریفت آفریقای جنوبی ارائه کردیم (شکل 1) (17).این بسترها از مخروط افکنه‌های خاک قرمز و رسوبات رودخانه‌ای تشکیل شده‌اند که حدود 83 کیلومتر مربع را در بر می‌گیرند و حاوی میلیون‌ها محصول سنگی هستند، اما هیچ بقایای آلی حفظ‌شده‌ای مانند استخوان‌ها وجود ندارد (متن تکمیلی) (18).داده های نور برانگیخته نوری (OSL) ما از رکورد زمین (شکل 2 و جداول S1 تا S3) سن بستر Chitimwe را به اواخر پلیستوسن تغییر داد و قدیمی ترین سن فعال شدن مخروط افکنه و تدفین در عصر سنگ حدود 92 کا است. 18، 19).لایه آبرفتی و رودخانه Chitimwe دریاچه ها و رودخانه های لایه چیواندو پلیوسن-پلیستوسن را از یک ناهماهنگی با زاویه کم می پوشاند (17).این نهشته ها در گوه گسلی در امتداد لبه دریاچه قرار دارند.پیکربندی آنها نشان دهنده تعامل بین نوسانات سطح دریاچه و گسل های فعال است که تا پلیوسن گسترش می یابد (17).اگرچه اقدامات زمین ساختی ممکن است توپوگرافی منطقه و شیب پیمونت را برای مدت طولانی تحت تاثیر قرار داده باشد، فعالیت گسلی در این ناحیه ممکن است از زمان پلیستوسن میانی کند شده باشد (20).پس از 800 کا و تا اندکی پس از 100 کا، هیدرولوژی دریاچه مالاوی عمدتاً توسط آب و هوا هدایت می شود (21).بنابراین، هیچ یک از این دو تنها توضیحی برای تشکیل مخروط افکنه ها در پلیستوسن پسین نیست (22).
(الف) موقعیت ایستگاه آفریقا نسبت به بارش مدرن (ستاره)؛آبی مرطوب تر و قرمز خشک تر است (73);کادر سمت چپ دریاچه مالاوی و مناطق اطراف آن را نشان می دهد MAL05-2A و MAL05-1B محل هسته /1C (نقطه بنفش)، که در آن ناحیه Karonga به صورت طرح کلی سبز مشخص شده است، و محل بستر Luchamange برجسته شده است. به عنوان یک جعبه سفید(ب) قسمت شمالی حوضه مالاوی، توپوگرافی سایه تپه را نسبت به هسته MAL05-2A، بستر Chitimwe باقیمانده (لکه قهوه ای) و محل حفاری پروژه میان سنگی اولیه مالاوی (MEMSAP) (نقطه زرد) نشان می دهد.CHA، Chaminade;MGD، روستای Mwanganda;NGA، Ngara;اس اس، سادارای جنوبی;VIN، تصویر کتابخانه ادبی؛دبلیو دبلیو، بلوگا.
سن مرکز OSL (خط قرمز) و محدوده خطای 1-σ (25٪ خاکستری)، همه سنین OSL مربوط به وقوع مصنوعات درجا در کارونگا است.سن نسبت به داده های 125 کا گذشته (A) تخمین تراکم هسته تمام سنین OSL از رسوبات مخروط افکنه را نشان می دهد، که نشان دهنده تجمع مخروط رسوبی/آبرفتی (فیروزه ای)، و بازسازی سطح آب دریاچه بر اساس تجزیه و تحلیل اجزای اصلی (PCA) مقادیر مشخصه آبی است. فسیل ها و کانی های زادآور (21) (آبی) از هسته MAL05-1B/1C.(ب) از هسته MAL05-1B/1C (سیاه، مقدار نزدیک به 7000 با ستاره) و هسته MAL05-2A (خاکستری)، تعداد کربن ماکرومولکولی در هر گرم با نرخ رسوب نرمال می شود.(C) شاخص غنای گونه مارگالف (Dmg) از گرده فسیلی هسته MAL05-1B/1C.(D) درصد گرده فسیلی از Compositae، miombo woodland و Olea europaea، و (E) درصد گرده فسیلی از Poaceae و Podocarpus.تمام داده های گرده از هسته MAL05-1B/1C هستند.اعداد بالا به نمونه های OSL منفرد که در جداول S1 تا S3 شرح داده شده اند، اشاره دارد.تفاوت در دسترس بودن و وضوح داده ها به دلیل فواصل مختلف نمونه برداری و در دسترس بودن مواد در هسته است.شکل S9 دو رکورد کربن کلان را نشان می دهد که به z-score تبدیل شده اند.
(Chitimwe) پایداری چشم‌انداز پس از تشکیل فن با تشکیل خاک قرمز و کربنات‌های تشکیل‌دهنده خاک نشان داده می‌شود که رسوبات بادبزنی شکل کل منطقه مورد مطالعه را پوشش می‌دهد (متن تکمیلی و جدول S4).شکل گیری مخروط افکنه های اواخر پلیستوسن در حوضه دریاچه مالاوی به منطقه کارونگا محدود نمی شود.در حدود 320 کیلومتری جنوب شرقی موزامبیک، مشخصات عمق هسته‌های کیهان‌زایی زمینی 26Al و 10Be تشکیل بستر Luchamange از خاک‌های قرمز آبرفتی را به 119 تا 27 ka محدود می‌کند (23).این محدودیت سنی گسترده با گاهشماری OSL ما برای بخش غربی حوضه دریاچه مالاوی مطابقت دارد و نشان دهنده گسترش مخروط افکنه های منطقه ای در پلیستوسن پسین است.این توسط داده‌های ثبت هسته دریاچه پشتیبانی می‌شود، که نشان می‌دهد نرخ رسوب بالاتر با حدود 240 کا همراه است، که ارزش بسیار بالایی در حدود دارد.130 و 85 کا (متن تکمیلی) (21).
اولین شواهد از سکونت انسان در این منطقه مربوط به رسوبات Chitimwe است که در ~ 7 ± 92 کا شناسایی شده است.این نتیجه بر اساس 605 متر مکعب رسوبات حفاری شده از 14 کاوش باستان شناسی کنترل فضای زیر سانتی متری و 147 متر مکعب رسوبات از 46 گودال آزمایش باستان شناسی، کنترل عمودی تا 20 سانتی متر و کنترل افقی تا 2 متر است (متن تکمیلی و شکل های S1 تا S3) علاوه بر این، ما همچنین 147.5 کیلومتر را بررسی کردیم، 40 گودال آزمایش زمین شناسی را ترتیب دادیم و بیش از 38000 بقایای فرهنگی از 60 مورد از آنها را تجزیه و تحلیل کردیم (جدول S5 و S6) (18).این بررسی‌ها و کاوش‌های گسترده نشان می‌دهد که اگرچه انسان‌های باستانی از جمله انسان‌های اولیه مدرن ممکن است حدود ۹۲ سال پیش در این منطقه زندگی می‌کرده‌اند، تجمع رسوبات مرتبط با افزایش و سپس تثبیت دریاچه مالاوی، شواهد باستان‌شناسی را تا زمان تشکیل بستر چیتیموه حفظ نکرد.
داده‌های باستان‌شناسی این استنباط را تأیید می‌کند که در اواخر کواترنر، گسترش بادبزن‌شکل و فعالیت‌های انسانی در شمال مالاوی به تعداد زیادی وجود داشته است و آثار فرهنگی متعلق به انواع دیگر مناطق آفریقا مربوط به انسان‌های مدرن اولیه است.بیشتر مصنوعات از سنگریزه‌های رودخانه‌ای کوارتزیت یا کوارتز، با کاهش شعاعی، لوالوا، پلتفرم و هسته تصادفی ساخته شده‌اند (شکل S4).مصنوعات تشخیصی مورفولوژیکی عمدتاً به تکنیک نوع Levallois خاص عصر میان‌سنگی (MSA) نسبت داده می‌شوند که تاکنون حداقل حدود 315 کا در آفریقا بوده است (24).بالاترین تخت چیتیموه تا اوایل هولوسن ادامه داشت و شامل رویدادهای عصر حجر پسین بود که به صورت پراکنده توزیع شده بودند و مشخص شد که مربوط به اواخر پلیستوسن و شکارچیان هولوسن در سراسر آفریقا است.در مقابل، سنت‌های ابزار سنگی (مانند ابزارهای برش بزرگ) که معمولاً با پلیستوسن میانی اولیه مرتبط هستند، نادر هستند.در جایی که این اتفاق افتاد، در رسوبات حاوی MSA در اواخر پلیستوسن یافت شد، نه در مراحل اولیه رسوب (جدول S4) (18).اگرچه این سایت در ~92 ka وجود داشته است، نماینده ترین دوره فعالیت های انسانی و رسوب مخروط افکنه پس از ~70 ka رخ داده است، که به خوبی توسط مجموعه ای از سنین OSL تعریف شده است (شکل 2).ما این الگو را با 25 سن OSL منتشر شده و 50 سن قبلاً منتشر نشده تأیید کردیم (شکل 2 و جداول S1 تا S3).این نشان می دهد که از مجموع 75 تعیین سن، 70 مورد از رسوبات پس از حدود 70 کا بازیابی شدند.شکل 2 40 سن مرتبط با مصنوعات MSA درجا را نشان می دهد، نسبت به شاخص های اصلی دیرینه محیطی منتشر شده از مرکز حوضه مرکزی MAL05-1B/1C (25) و مرکز حوضه شمالی MAL05-2A که قبلاً منتشر نشده بود.زغال چوب (در مجاورت فن که سن OSL را تولید می کند).
با استفاده از داده‌های تازه از کاوش‌های باستان‌شناسی فیتولیت‌ها و میکرومورفولوژی خاک، و همچنین داده‌های عمومی در مورد گرده‌های فسیلی، زغال‌سنگ بزرگ، فسیل‌های آبزی و مواد معدنی اصیل از هسته پروژه حفاری دریاچه مالاوی، رابطه انسانی MSA با دریاچه مالاوی را بازسازی کردیم.اقلیم و شرایط محیطی همان دوره را اشغال کند (21).دو عامل اخیر مبنای اصلی بازسازی اعماق دریاچه نسبی هستند که قدمت آنها به بیش از 1200 کا (21) می رسد، و با نمونه های گرده و ماکرو کربن جمع آوری شده از همان مکان در هسته ~636 کا (25) در گذشته مطابقت دارند. .طولانی ترین هسته ها (MAL05-1B و MAL05-1C؛ به ترتیب 381 و 90 متر) در حدود 100 کیلومتری جنوب شرقی منطقه پروژه باستان شناسی جمع آوری شدند.یک هسته کوتاه (MAL05-2A؛ 41 متر) در حدود 25 کیلومتری شرق رودخانه روکولو شمالی جمع آوری شد (شکل 1).هسته MAL05-2A منعکس کننده شرایط دیرینه محیطی زمینی در منطقه Kalunga است، در حالی که هسته MAL05-1B/1C ورودی رودخانه مستقیم را از Kalunga دریافت نمی کند، بنابراین می تواند شرایط منطقه را بهتر منعکس کند.
نرخ رسوب ثبت شده در هسته مته مرکب MAL05-1B/1C از 240 ka شروع شد و از مقدار متوسط ​​بلندمدت 0.24 به 0.88 m/ka افزایش یافت (شکل S5).افزایش اولیه مربوط به تغییرات نور خورشید مدوله شده مداری است که در این بازه باعث تغییرات با دامنه بالا در سطح دریاچه می شود (25).با این حال، هنگامی که خروج از مرکز مداری پس از 85 کا کاهش می یابد و آب و هوا پایدار است، نرخ فرونشست همچنان بالا است (0.68 متر بر کا).این با رکورد OSL زمینی مصادف شد، که شواهد گسترده ای از گسترش مخروط افکنه پس از حدود 92 کا نشان داد، و با داده های حساسیت نشان دهنده همبستگی مثبت بین فرسایش و آتش سوزی پس از 85 ka (متن تکمیلی و جدول S7) مطابقت داشت.با توجه به گستره خطای کنترل جغرافیایی موجود، قضاوت در مورد اینکه آیا این مجموعه روابط به آرامی از پیشرفت فرآیند بازگشتی تکامل می‌یابد یا با رسیدن به یک نقطه بحرانی به سرعت فوران می‌کند، غیرممکن است.با توجه به مدل ژئوفیزیکی تکامل حوضه، از زمان پلیستوسن میانی (20)، گسترش شکاف و فرونشست مربوطه کند شده است، بنابراین دلیل اصلی فرآیند تشکیل فن گسترده نیست که ما عمدتاً پس از 92 ka تعیین کردیم.
از زمان پلیستوسن میانی، اقلیم عامل اصلی کنترل کننده سطح آب دریاچه بوده است (26).به طور خاص، بالا آمدن حوضه شمالی یک خروجی موجود را بسته است.800 ka برای تعمیق دریاچه تا رسیدن به ارتفاع آستانه خروجی مدرن (21).این خروجی که در انتهای جنوبی دریاچه قرار دارد، حد بالایی را برای سطح آب دریاچه در فواصل مرطوب (از جمله امروز) فراهم می‌کند، اما با کاهش سطح آب دریاچه در دوره‌های خشک، اجازه می‌دهد حوضه بسته شود (27).بازسازی سطح دریاچه چرخه های خشک و مرطوب متناوب را در 636 کا گذشته نشان می دهد.طبق شواهد گرده های فسیلی، دوره های خشکسالی شدید (کاهش بیش از 95 درصد در کل آب) مرتبط با آفتاب کم تابستان منجر به گسترش پوشش گیاهی نیمه بیابانی شده و درختان محدود به آبراهه های دائمی هستند (27).این پایین‌ها (دریاچه) با طیف‌های گرده همبستگی دارند و نسبت بالایی از علف‌ها (80٪ یا بیشتر) و خشک‌افزارها (Amaranthaceae) را به هزینه گونه‌های درختی و غنای کلی کم نشان می‌دهند (25).در مقابل، زمانی که دریاچه به سطوح مدرن نزدیک می‌شود، پوشش گیاهی نزدیک به جنگل‌های کوهستانی آفریقا معمولاً تا ساحل دریاچه [حدود 500 متر بالاتر از سطح دریا (مصل)] گسترش می‌یابد.امروزه، جنگل‌های کوهستانی آفریقا فقط به صورت تکه‌های مجزای کوچک و بالای 1500 مترمربع ظاهر می‌شوند (25، 28).
آخرین دوره خشکسالی شدید از 104 تا 86 کا رخ داده است.پس از آن، اگرچه سطح دریاچه به شرایط بالا بازگشت، اما جنگل‌های باز میومبو با مقدار زیادی گیاهان و ترکیبات گیاهی رایج شد (27، 28).مهم‌ترین گونه جنگل‌های کوهستانی آفریقا، کاج پودوکارپوس است که هرگز پس از 85 کا (85 ± 7.6 ± 10.7٪ پس از 85 کا) به مقداری مشابه سطح دریاچه مرتفع قبلی نرسیده است، در حالی که سطح دریاچه مشابه قبل از 85 کا 29.8 ± 11.8٪ است. ).شاخص مارگالف (Dmg) همچنین نشان می دهد که غنای گونه ای 85 کا گذشته 43 درصد کمتر از سطح بالای دریاچه پایدار قبلی (به ترتیب 0.20 ± 2.3 و 1.21 ± 4.6) است، به عنوان مثال، بین 420 و 345 کا (تکمیلی). متن و شکل S5 و S6) (25).نمونه های گرده از زمان تقریبی.88 تا 78 ka همچنین حاوی درصد بالایی از گرده Compositae است که می تواند نشان دهد که پوشش گیاهی مختل شده است و در محدوده خطای قدیمی ترین تاریخی است که انسان در آن منطقه اشغال کرده است.
ما از روش ناهنجاری آب و هوایی (29) برای تجزیه و تحلیل داده‌های paleoecological و paleoclimate هسته‌های حفاری شده قبل و بعد از 85 ka استفاده می‌کنیم و رابطه اکولوژیکی بین پوشش گیاهی، فراوانی گونه‌ها، و بارش و فرضیه جداسازی پیش‌بینی اقلیم خالص استنباط‌شده را بررسی می‌کنیم.حالت پایه رانندگی ~550 ka.این اکوسیستم دگرگون شده تحت تأثیر شرایط بارندگی پر دریاچه و آتش سوزی است که در کمبود گونه ها و ترکیبات جدید پوشش گیاهی منعکس می شود.پس از آخرین دوره خشک، فقط برخی از عناصر جنگلی احیا شدند، از جمله اجزای مقاوم در برابر آتش جنگل‌های کوهستانی آفریقا، مانند روغن زیتون، و اجزای مقاوم در برابر آتش جنگل‌های فصلی گرمسیری، مانند سلتیس (متن تکمیلی و شکل S5). 25).برای آزمایش این فرضیه، ما سطح آب دریاچه حاصل از استراکد و جایگزین‌های معدنی اصیل را به عنوان متغیرهای مستقل (21) و متغیرهای وابسته مانند زغال چوب و گرده که ممکن است تحت تأثیر افزایش فرکانس آتش‌سوزی قرار گیرند، مدل‌سازی کردیم (25).
به منظور بررسی شباهت یا تفاوت بین این ترکیبات در زمان‌های مختلف، از گرده پودوکارپوس (درخت همیشه سبز)، علف (علف) و زیتون (جزء مقاوم در برابر آتش جنگل‌های کوهستانی آفریقا) برای تجزیه و تحلیل مختصات اصلی (PcoA) استفاده کردیم. و miombo (جزء اصلی جنگل امروزی).با ترسیم PCoA روی سطح درون یابی شده که نشان دهنده سطح دریاچه در هنگام تشکیل هر ترکیب است، چگونگی تغییر ترکیب گرده را با توجه به بارندگی و چگونگی تغییر این رابطه پس از 85 ka بررسی کردیم (شکل 3 و شکل S7).قبل از 85 کا، نمونه‌های مبتنی بر دانه به سمت شرایط خشک جمع شدند، در حالی که نمونه‌های مبتنی بر پودوکارپوس به سمت شرایط مرطوب جمع شدند.در مقابل، نمونه‌های بعد از 85 ka با اکثر نمونه‌های قبل از 85 ka خوشه‌بندی می‌شوند و مقادیر میانگین متفاوتی دارند، که نشان می‌دهد ترکیب آنها برای شرایط بارش مشابه غیرعادی است.موقعیت آنها در PcoA منعکس کننده تأثیر Olea و miombo است که هر دو در شرایطی که بیشتر مستعد آتش سوزی هستند مورد علاقه هستند.در نمونه های بعد از 85 کا، کاج پودوکارپوس تنها در سه نمونه متوالی فراوان بود که پس از شروع فاصله بین 78 و 79 کا رخ داد.این نشان می‌دهد که پس از افزایش اولیه بارندگی، به نظر می‌رسد جنگل برای مدت کوتاهی قبل از فروپاشی آن بهبود یافته است.
هر نقطه با استفاده از متن تکمیلی و مدل سنی در شکل 1، یک نمونه گرده را در یک نقطه زمانی معین نشان می دهد.بردار جهت و گرادیان تغییر را نشان می دهد و بردار طولانی تر نشان دهنده روند قوی تر است.سطح زیرین نشان دهنده سطح آب دریاچه به عنوان نماینده بارندگی است.آبی تیره بالاتر است.مقدار متوسط ​​مقادیر ویژگی PCoA برای داده‌های بعد از 85 ka (الماس قرمز) و تمام داده‌های سطوح دریاچه مشابه قبل از 85 ka (الماس زرد) ارائه می‌شود.با استفاده از داده های کل 636 ka، "سطح دریاچه شبیه سازی شده" بین -0.130-σ و -0.198-σ نزدیک به میانگین مقدار ویژه PCA سطح دریاچه است.
به منظور مطالعه رابطه بین گرده، سطح آب دریاچه و زغال چوب، از تحلیل واریانس چند متغیره ناپارامتریک (NP-MANOVA) برای مقایسه کلی "محیط" (نمایش داده شده توسط ماتریس داده های گرده، سطح آب دریاچه و زغال چوب) استفاده کردیم. و پس از انتقال 85 ka.ما دریافتیم که تغییرات و کوواریانس یافت شده در این ماتریس داده ها از نظر آماری تفاوت معنی داری قبل و بعد از 85 ka دارند (جدول 1).
داده‌های paleoenvironmental زمینی ما از سنگ‌های گیاهی و خاک‌ها در لبه دریاچه غرب با تفسیر مبتنی بر پروکسی دریاچه سازگار است.اینها نشان می دهد که علیرغم سطح بالای آب دریاچه، چشم انداز به منظره ای تبدیل شده است که تحت سلطه زمین های جنگلی تاج باز و علفزارهای جنگلی است، درست مانند امروز (25).تمام مکان‌های مورد تجزیه و تحلیل برای فیتولیت‌ها در لبه غربی حوضه پس از ~45 کا هستند و مقدار زیادی از پوشش درختی را نشان می‌دهند که شرایط مرطوب را منعکس می‌کند.با این حال، آنها بر این باورند که بیشتر مالچ ها به شکل جنگل های باز و پوشیده از بامبو و علف های وحشتناک هستند.بر اساس داده های گیاه سنگی، درختان نخل غیرمقاوم در برابر آتش (Arecaceae) فقط در خط ساحلی دریاچه وجود دارند و در سایت های باستان شناسی داخلی نادر یا وجود ندارند (جدول S8) (30).
به طور کلی، شرایط مرطوب اما باز در اواخر پلیستوسن را می توان از پالئوسول های زمینی نیز استنباط کرد (19).خاک رس مرداب و کربنات خاک مرداب از سایت باستان شناسی روستای موانگاندا را می توان تا 40 تا 28 کالری BP (که قبلاً Qian'anni کالیبره شده بود) ردیابی کرد (جدول S4).لایه‌های کربناته خاک در بستر Chitimwe معمولاً لایه‌های آهکی گره‌دار (Bkm) و آرژیلاس و کربناته (Btk) هستند که نشان‌دهنده موقعیت پایداری ژئومورفولوژیکی نسبی و استقرار کند از مخروط افکنه دوردست تقریباً 29 کالری BP (مکمل) است. متن).خاک لاتریت (سنگ سنگی) فرسایش یافته و سخت شده تشکیل شده بر روی بقایای بادبزن های باستانی، شرایط منظر باز (31) و بارش شدید فصلی (32) را نشان می دهد که نشان دهنده تأثیر مداوم این شرایط بر چشم انداز است.
پشتیبانی از نقش آتش در این انتقال از سوابق جفت زغال ماکرو هسته‌های مته حاصل می‌شود و جریان زغال چوب از حوضه مرکزی (MAL05-1B/1C) به طور کلی از حدود افزایش یافته است.175 کارت.تعداد زیادی از قله ها در این بین تقریباً دنبال می شوند.پس از 135 و 175 ka و 85 و 100 ka، سطح دریاچه بهبود یافت، اما جنگل و غنای گونه‌ای بهبود نیافت (متن تکمیلی، شکل 2 و شکل S5).رابطه بین هجوم زغال چوب و حساسیت مغناطیسی رسوبات دریاچه نیز می تواند الگوهای تاریخ آتش سوزی طولانی مدت را نشان دهد (33).از داده های لیون و همکاران استفاده کنید.(34) دریاچه مالاوی به فرسایش منظره سوخته پس از 85 کا ادامه داد، که دلالت بر یک همبستگی مثبت دارد (Spearman's Rs = 0.2542 و P = 0.0002؛ جدول S7)، در حالی که رسوبات قدیمی تر رابطه مخالف را نشان می دهند (Rs = -0.2509 و P < 0.0001).در حوضه شمالی، هسته کوتاه‌تر MAL05-2A عمیق‌ترین نقطه لنگر قدمت را دارد و جوان‌ترین توف توبا 74 تا 75 کا (35) است.اگرچه فاقد چشم انداز بلندمدت است، اما ورودی را مستقیماً از حوضه ای که داده های باستان شناسی منبع آن است دریافت می کند.سوابق زغال چوب حوضه شمالی نشان می دهد که از زمان علامت کریپتو-تفرای توبا، ورودی زغال چوب خاک زاد به طور پیوسته در طول دوره ای که شواهد باستان شناسی رایج ترین هستند افزایش یافته است (شکل 2B).
شواهد آتش‌سوزی‌های دست‌ساز ممکن است منعکس‌کننده استفاده عمدی در مقیاس چشم‌انداز، جمعیت‌های گسترده که باعث اشتعال‌های بیشتر یا بزرگ‌تر در محل می‌شوند، تغییر در دسترس بودن سوخت با برداشت از جنگل‌های زیرزمینی یا ترکیبی از این فعالیت‌ها باشد.شکارچیان مدرن از آتش برای تغییر فعالانه جوایز جستجوی غذا استفاده می کنند (2).فعالیت آنها باعث افزایش فراوانی طعمه، حفظ چشم انداز موزاییک و افزایش تنوع حرارتی و ناهمگونی مراحل جانشینی می شود (13).آتش همچنین برای فعالیت های در محل مانند گرم کردن، پخت و پز، دفاع و معاشرت مهم است (14).حتی تفاوت های کوچک در استقرار آتش در خارج از صاعقه های طبیعی می تواند الگوهای جانشینی جنگل، در دسترس بودن سوخت و فصلی بودن آتش را تغییر دهد.کاهش پوشش درختی و درختان زیرزمینی به احتمال زیاد باعث افزایش فرسایش می شود و از بین رفتن تنوع گونه ای در این منطقه ارتباط نزدیکی با از بین رفتن جوامع جنگلی کوهستانی آفریقا دارد (25).
در رکوردهای باستان شناسی قبل از شروع MSA، کنترل انسان بر آتش به خوبی ثابت شده است (15)، اما تاکنون، استفاده از آن به عنوان ابزار مدیریت منظر فقط در چند زمینه پارینه سنگی ثبت شده است.از جمله این موارد در استرالیا است.40 ka (36)، هایلند گینه نو.45 ka (37) پیمان صلح.غار 50 کا نیا (38) در دشت بورنئو.در قاره آمریکا، زمانی که انسان برای اولین بار وارد این اکوسیستم ها شد، به ویژه در 20 کا (16) گذشته، اشتعال مصنوعی به عنوان عامل اصلی در پیکربندی مجدد جوامع گیاهی و جانوری در نظر گرفته شد.این نتیجه گیری ها باید بر اساس شواهد مرتبط باشد، اما در مورد همپوشانی مستقیم داده های باستان شناسی، زمین شناسی، ژئومورفولوژی و دیرینه محیطی، استدلال علیت تقویت شده است.اگرچه داده‌های هسته دریایی آب‌های ساحلی آفریقا قبلاً شواهدی از تغییرات آتش‌سوزی در حدود 400 کا (9) ارائه کرده‌اند، در اینجا ما شواهدی از تأثیر انسان را از مجموعه‌های داده‌های باستان‌شناسی، دیرین محیطی و ژئومورفولوژیکی مربوطه ارائه می‌کنیم.
شناسایی آتش‌سوزی‌های دست‌ساز در پرونده‌های دیرینه‌محیطی مستلزم شواهدی از فعالیت‌های آتش‌سوزی و تغییرات زمانی یا مکانی پوشش گیاهی است، که ثابت می‌کند این تغییرات به تنهایی توسط پارامترهای اقلیمی پیش‌بینی نمی‌شوند، و همپوشانی زمانی/مکانی بین تغییرات شرایط آتش‌سوزی و تغییرات در انسان. سوابق (29) در اینجا، اولین شواهد از اشغال گسترده MSA و تشکیل مخروط آبرفتی در حوضه دریاچه مالاوی تقریباً در آغاز یک سازماندهی مجدد عمده پوشش گیاهی منطقه رخ داد.85 کارتفراوانی زغال چوب در هسته MAL05-1B/1C روند منطقه ای تولید و رسوب زغال چوب را منعکس می کند، تقریباً 150 کا در مقایسه با بقیه رکورد 636 کا (شکل های S5، S9 و S10).این انتقال سهم مهم آتش را در شکل دادن به ترکیب اکوسیستم نشان می دهد، که نمی توان آن را تنها با آب و هوا توضیح داد.در شرایط آتش سوزی طبیعی، اشتعال صاعقه معمولاً در پایان فصل خشک اتفاق می افتد (39).با این حال، اگر سوخت به اندازه کافی خشک باشد، آتش‌های دست ساز ممکن است در هر زمانی شعله‌ور شوند.در مقیاس صحنه، انسان ها می توانند به طور مداوم با جمع آوری هیزم از زیر جنگل، آتش را تغییر دهند.نتیجه نهایی هر نوع آتش سوزی مصنوعی این است که می تواند باعث مصرف بیشتر پوشش گیاهی چوبی شود که در طول سال و در تمام مقیاس ها دوام می آورد.
در آفریقای جنوبی، در اوایل سال 164 کا (12)، از آتش برای عملیات حرارتی سنگ های ابزارسازی استفاده می شد.در اوایل سال 170 کا (40 سال)، آتش به عنوان ابزاری برای پختن غده های نشاسته ای استفاده می شد و در زمان های قدیم از آتش استفاده کامل می کرد.منابع پررونق-مناظر مستعد (41).آتش‌سوزی‌های چشم‌انداز پوشش درختی را کاهش می‌دهند و ابزار مهمی برای حفظ محیط‌های علفزار و جنگل‌ها هستند که عناصر تعیین‌کننده اکوسیستم‌های با واسطه انسان هستند (13).اگر هدف از تغییر پوشش گیاهی یا رفتار طعمه افزایش سوزاندن انسان‌ساز باشد، این رفتار نشان‌دهنده افزایش پیچیدگی کنترل و به کارگیری آتش توسط انسان‌های اولیه مدرن در مقایسه با انسان‌های اولیه است و نشان می‌دهد که رابطه ما با آتش دچار مشکل شده است. تغییر در وابستگی متقابل (7).تجزیه و تحلیل ما یک راه اضافی برای درک تغییرات استفاده از آتش توسط انسان در اواخر پلیستوسن و تأثیر این تغییرات بر چشم انداز و محیط آنها ارائه می دهد.
گسترش مخروط افکنه های کواترنر پسین در ناحیه کارونگا ممکن است به دلیل تغییر در چرخه احتراق فصلی در شرایط بارندگی بالاتر از میانگین باشد که منجر به افزایش فرسایش دامنه تپه می شود.مکانیسم این رخداد ممکن است واکنش در مقیاس حوضه ناشی از اختلال ناشی از آتش سوزی، فرسایش افزایش یافته و پایدار قسمت بالایی حوضه، و گسترش مخروط افکنه ها در محیط پیمونت در نزدیکی دریاچه مالاوی باشد.این واکنش ها ممکن است شامل تغییر خواص خاک برای کاهش نفوذپذیری، کاهش زبری سطح و افزایش رواناب به دلیل ترکیبی از شرایط بارندگی زیاد و کاهش پوشش درختی باشد (42).در دسترس بودن رسوبات در ابتدا با کندن مواد پوشش دهنده بهبود می یابد و با گذشت زمان ممکن است مقاومت خاک به دلیل گرما و کاهش استحکام ریشه کاهش یابد.لایه برداری خاک سطحی باعث افزایش شار رسوب می شود که با تجمع بادبزنی شکل در پایین دست تطبیق می یابد و تشکیل خاک قرمز روی بادبزن شکل را تسریع می کند.
عوامل زیادی می توانند واکنش چشم انداز به تغییر شرایط آتش سوزی را کنترل کنند که بیشتر آنها در مدت زمان کوتاهی عمل می کنند (42-44).سیگنالی که ما در اینجا به هم مرتبط می کنیم در مقیاس زمانی هزاره آشکار است.تحلیل‌ها و مدل‌های تکامل چشم‌انداز نشان می‌دهند که با اختلال پوشش گیاهی ناشی از آتش‌سوزی‌های مکرر، نرخ برهنه‌سازی به طور قابل‌توجهی در مقیاس زمانی هزاره تغییر کرده است (45، 46).فقدان سوابق فسیلی منطقه ای که همزمان با تغییرات مشاهده شده در سوابق زغال چوب و پوشش گیاهی باشد، مانع از بازسازی اثرات رفتار انسان و تغییرات محیطی بر ترکیب جوامع گیاهخوار می شود.با این حال، گیاهخواران بزرگی که در مناظر بازتر زندگی می کنند، در حفظ آنها و جلوگیری از هجوم پوشش گیاهی چوبی نقش دارند (47).نباید انتظار داشت که شواهد تغییرات در اجزای مختلف محیط به طور همزمان رخ دهد، بلکه باید به عنوان مجموعه ای از اثرات تجمعی که ممکن است در یک دوره زمانی طولانی رخ دهد، نگریست (11).با استفاده از روش ناهنجاری آب و هوا (29)، ما فعالیت های انسانی را به عنوان یک عامل محرک کلیدی در شکل دادن به چشم انداز شمال مالاوی در طول پلیستوسن پسین در نظر می گیریم.با این حال، این اثرات ممکن است بر اساس میراث قبلی و کمتر آشکار تعاملات انسان و محیط باشد.اوج ذغال چوب که در سابقه دیرینه محیطی قبل از اولین تاریخ باستان شناسی ظاهر شد، ممکن است شامل یک جزء انسان زایی باشد که همان تغییرات سیستم اکولوژیکی را که بعداً ثبت شد، ایجاد نمی کند و شامل رسوباتی نمی شود که برای نشان دادن با اطمینان شغل انسان کافی باشد.
هسته‌های رسوبی کوتاه، مانند هسته‌های حوضه دریاچه ماسوکو در تانزانیا، یا هسته‌های رسوبی کوتاه‌تر در دریاچه مالاوی، نشان می‌دهند که فراوانی نسبی گرده چمن و گونه‌های جنگلی تغییر کرده است که به 45 سال گذشته نسبت داده می‌شود.تغییر آب و هوای طبیعی کا (48-50).با این حال، تنها با مشاهده طولانی‌مدت رکورد گرده دریاچه مالاوی > 600 کا، همراه با چشم‌انداز باستان‌شناسی قدیمی در کنار آن، می‌توان آب و هوا، پوشش گیاهی، زغال چوب و فعالیت‌های انسانی را درک کرد.اگرچه احتمالاً انسان ها در قسمت شمالی حوضه دریاچه مالاوی قبل از سال 85 کا ظاهر می شوند، حدود 85 کا، به ویژه پس از 70 کا، نشان می دهد که این منطقه پس از پایان آخرین دوره خشکسالی بزرگ برای سکونت انسان جذاب است.در این زمان، استفاده جدید یا شدیدتر/مکررتر از آتش توسط انسان آشکارا با تغییرات آب و هوایی طبیعی برای بازسازی رابطه اکولوژیکی> 550-ka ترکیب می‌شود و در نهایت منظره مصنوعی اولیه قبل از کشاورزی را تشکیل می‌دهد (شکل 4).بر خلاف دوره های قبلی، ماهیت رسوبی چشم انداز، سایت MSA را حفظ می کند، که تابعی از رابطه بازگشتی بین محیط (توزیع منابع)، رفتار انسانی (الگوهای فعالیت)، و فعال سازی فن (رسوب / دفن مکان) است.
(الف) درباره400 ka: هیچ انسانی را نمی توان تشخیص داد.شرایط مرطوب مانند امروز است و سطح دریاچه بالا است.پوشش درختی متنوع و غیر مقاوم در برابر آتش.(ب) حدود 100 کا: هیچ سابقه باستان شناسی وجود ندارد، اما حضور انسان ممکن است از طریق هجوم زغال چوب تشخیص داده شود.شرایط بسیار خشک در حوضه های آبخیز خشک اتفاق می افتد.سنگ بستر به طور کلی در معرض و رسوبات سطحی محدود است.(ج) حدود 85 تا 60 ka: سطح آب دریاچه با افزایش بارندگی افزایش می یابد.وجود انسان از طریق باستان شناسی پس از سال 92 قابل کشف است و پس از 70 کا، آتش زدن ارتفاعات و گسترش مخروط افکنه ها به دنبال خواهد داشت.یک سیستم پوشش گیاهی کمتر متنوع و مقاوم در برابر آتش پدید آمده است.(د) حدود 40 تا 20 کا: ورودی زغال چوب زیست محیطی در حوضه شمالی افزایش یافته است.تشکیل مخروط افکنه ها ادامه یافت، اما در پایان این دوره شروع به ضعیف شدن کرد.در مقایسه با رکورد قبلی 636 کا، سطح دریاچه همچنان بالا و پایدار است.
آنتروپوسن نشان دهنده انباشت رفتارهای ایجاد طاقچه است که در طی هزاران سال توسعه یافته است، و مقیاس آن منحصر به فرد انسان مدرن است (1، 51).در بافت مدرن، با معرفی کشاورزی، مناظر ساخته دست بشر همچنان وجود دارند و تشدید می‌شوند، اما آنها به جای قطع ارتباط، گسترش الگوهایی هستند که در دوران پلیستوسن ایجاد شده‌اند (52).داده های شمال مالاوی نشان می دهد که دوره گذار زیست محیطی می تواند طولانی، پیچیده و تکراری باشد.این مقیاس دگرگونی، دانش پیچیده اکولوژیکی انسان‌های مدرن اولیه را منعکس می‌کند و تبدیل آن‌ها به گونه‌های غالب جهانی امروز ما را نشان می‌دهد.
طبق پروتکل توصیف شده توسط تامپسون و همکاران، بررسی در محل و ثبت آثار و ویژگی های سنگفرش در منطقه بررسی.(53).قرار دادن گودال آزمایش و حفاری سایت اصلی، از جمله میکرومورفولوژی و نمونه‌برداری فیتولیت، از پروتکل تشریح شده توسط تامپسون و همکاران پیروی کرد.(18) و رایت و همکاران.(19).نقشه سیستم اطلاعات جغرافیایی ما (GIS) بر اساس نقشه بررسی زمین‌شناسی مالاوی از منطقه، همبستگی واضحی را بین تخت‌های چیتیموه و سایت‌های باستان‌شناسی نشان می‌دهد (شکل S1).فاصله بین گودال های آزمایشی زمین شناسی و باستان شناسی در منطقه کارونگا برای گرفتن وسیع ترین نمونه معرف است (شکل S2).ژئومورفولوژی، سن زمین شناسی و بررسی های باستان شناسی کارونگا شامل چهار روش بررسی میدانی اصلی است: بررسی های عابر پیاده، گودال های آزمایشی باستان شناسی، گودال های آزمایش زمین شناسی و کاوش های دقیق سایت.با هم، این تکنیک‌ها امکان نمونه‌برداری از نوردهی اصلی تخت چیتیموه در شمال، مرکزی و جنوب کارونگا را فراهم می‌کنند (شکل S3).
بررسی در محل و ثبت آثار و ویژگی‌های سنگفرش در منطقه بررسی عابر پیاده از پروتکل توصیف شده توسط تامپسون و همکاران پیروی کرد.(53).این رویکرد دو هدف اصلی دارد.اول شناسایی مکان‌هایی که آثار فرهنگی در آن‌ها فرسایش یافته‌اند و سپس گودال‌های آزمایش باستان‌شناسی را در سربالایی این مکان‌ها قرار دهند تا آثار فرهنگی را در محل از محیط مدفون بازیابی کنند.هدف دوم ثبت رسمی توزیع مصنوعات، خصوصیات آنها و ارتباط آنها با منبع مصالح سنگی مجاور است (53).در این کار، یک تیم سه نفره در فاصله 2 تا 3 متری در مجموع 147.5 کیلومتر خطی راه رفتند و بیشتر تخت های چیتیموه کشیده شده را طی کردند (جدول S6).
این کار ابتدا روی تخت‌های چیتیموه متمرکز شد تا نمونه‌های مصنوع مشاهده‌شده را به حداکثر برساند، و در مرحله دوم بر بخش‌های خطی طولانی از ساحل دریاچه تا ارتفاعات که واحدهای رسوبی مختلف را قطع می‌کنند، متمرکز شد.این یک مشاهدات کلیدی را تأیید می کند که مصنوعات واقع بین ارتفاعات غربی و ساحل دریاچه فقط مربوط به بستر Chitimwe یا رسوبات اخیر پلیستوسن پسین و هولوسن هستند.مصنوعات یافت شده در ذخایر دیگر خارج از محل هستند و از مکان های دیگر در چشم انداز نقل مکان کرده اند، همانطور که از فراوانی، اندازه و درجه هوازدگی آنها می توان فهمید.
گودال آزمایش باستان شناسی در محل و حفاری سایت اصلی، از جمله میکرومورفولوژی و نمونه برداری از سنگ های گیاهی، از پروتکل توصیف شده توسط تامپسون و همکاران پیروی کرد.(18، 54) و رایت و همکاران.(19، 55).هدف اصلی درک توزیع زیرزمینی مصنوعات و رسوبات بادبزن شکل در چشم انداز بزرگتر است.آثار باستانی معمولاً در اعماق تمام مکان‌های تخت‌های چیتیموه دفن می‌شوند، به جز لبه‌ها، جایی که فرسایش برای از بین بردن بالای رسوب آغاز شده است.در طی تحقیقات غیررسمی، دو نفر از کنار تخت‌های چیتیموه عبور کردند که به عنوان ویژگی‌های نقشه در نقشه زمین‌شناسی دولت مالاوی نمایش داده شد.هنگامی که این افراد با شانه های رسوب تخت چیتیموه روبرو شدند، شروع به راه رفتن در لبه کردند، جایی که توانستند آثار فرسایش یافته از رسوبات را مشاهده کنند.با کج کردن حفاری ها کمی به سمت بالا (3 تا 8 متر) از مصنوعات در حال فرسایش فعال، حفاری می تواند موقعیت خود را در محل نسبت به رسوب حاوی آنها بدون نیاز به حفاری گسترده جانبی نشان دهد.گودال‌های آزمایشی طوری قرار می‌گیرند که 200 تا 300 متر از نزدیک‌ترین گودال بعدی فاصله داشته باشند و از این طریق تغییراتی در رسوبات بستر Chitimwe و مصنوعات موجود در آن ثبت می‌شود.در برخی موارد، گودال آزمایشی سایتی را نشان داد که بعداً به یک مکان حفاری در مقیاس کامل تبدیل شد.
همه گودال‌های آزمایشی با مربعی به ابعاد 1×2 متر شروع می‌شوند، رو به شمال-جنوب هستند و در واحدهای دلخواه 20 سانتی‌متری حفاری می‌شوند، مگر اینکه رنگ، بافت یا محتوای رسوب به طور قابل توجهی تغییر کند.رسوب شناسی و خواص خاک تمام رسوبات حفاری شده را که به طور مساوی از الک خشک 5 میلی متری عبور می کنند، یادداشت کنید.اگر عمق رسوب همچنان از 0.8 تا 1 متر تجاوز کند، حفاری را در یکی از دو متر مربع متوقف کنید و در دیگری به حفاری ادامه دهید، در نتیجه یک "پله" تشکیل دهید تا بتوانید با خیال راحت وارد لایه های عمیق تر شوید.سپس به حفاری ادامه دهید تا به سنگ بستر برسید، حداقل 40 سانتی متر از رسوبات استریل باستان شناسی کمتر از غلظت آثار باستانی باشد، یا حفاری بیش از حد ناامن (عمیق) شود که نمی توان ادامه داد.در برخی موارد، عمق رسوب نیاز دارد که گودال آزمایش را تا یک متر مربع سوم گسترش دهد و در دو مرحله وارد ترانشه شود.
گودال‌های آزمایش زمین‌شناسی قبلاً نشان داده‌اند که تخت‌های چیتیموه اغلب بر روی نقشه‌های زمین‌شناسی به دلیل رنگ قرمز متمایزشان ظاهر می‌شوند.هنگامی که آنها شامل نهرها و رسوبات رودخانه ای گسترده و رسوبات مخروط افکنه باشند، همیشه قرمز به نظر نمی رسند (19).زمین‌شناسی گودال آزمایشی به‌عنوان یک گودال ساده حفاری شد که برای حذف رسوبات بالایی مخلوط شده برای آشکار کردن لایه‌های زیرزمینی رسوبات طراحی شده بود.این امر ضروری است زیرا بستر Chitimwe به یک تپه سهموی فرسایش می‌یابد و رسوبات فروریخته در شیب وجود دارد که معمولاً قسمت‌ها یا بریدگی‌های طبیعی واضحی ایجاد نمی‌کنند.بنابراین، این کاوش‌ها یا در بالای بستر Chitimwe انجام شده است، احتمالاً تماس زیرزمینی بین بستر Chitimwe و بستر Chiwando پلیوسن در زیر وجود داشته است، یا در جایی انجام می‌شود که رسوبات تراس رودخانه باید تاریخ‌گذاری شود (55).
کاوش های باستان شناسی در مقیاس کامل در مکان هایی انجام می شود که نوید تعداد زیادی مجموعه ابزار سنگی در محل را می دهد، معمولاً بر اساس گودال های آزمایشی یا مکان هایی که می توان تعداد زیادی از آثار فرهنگی را در حال فرسایش از شیب مشاهده کرد.آثار فرهنگی اصلی کاوش شده از واحدهای رسوبی که به طور جداگانه در مربعی به ابعاد 1×1 متر حفاری شده بودند، به دست آمد.اگر تراکم مصنوعات زیاد باشد، واحد حفاری یک دهانه 10 یا 5 سانتی متری است.تمام محصولات سنگی، استخوان های فسیلی و اخر در طول هر حفاری بزرگ کشیده شده اند و هیچ محدودیتی در اندازه وجود ندارد.اندازه صفحه نمایش 5 میلی متر است.اگر آثار فرهنگی در حین کاوش کشف شود، به آنها یک شماره کشف بارکد منحصر به فرد و شماره کشف در همان سری به اکتشافات فیلتر شده اختصاص داده می شود.آثار فرهنگی با جوهر دائمی علامت گذاری می شوند، در کیسه هایی با برچسب نمونه قرار داده می شوند و همراه با سایر آثار فرهنگی از همان پس زمینه قرار می گیرند.پس از تجزیه و تحلیل، تمام آثار فرهنگی در مرکز فرهنگی و موزه کارونگا نگهداری می شود.
تمامی کاوش ها بر اساس لایه های طبیعی انجام می شود.اینها به تفک‌ها تقسیم می‌شوند و ضخامت تف به چگالی آرتیفکت بستگی دارد (مثلاً اگر چگالی آرتیفکت کم باشد، ضخامت تف زیاد خواهد بود).داده های پس زمینه (به عنوان مثال، ویژگی های رسوب، روابط پس زمینه، و مشاهدات تداخل و چگالی مصنوع) در پایگاه داده Access ثبت می شوند.همه داده های مختصات (به عنوان مثال، یافته های ترسیم شده در بخش ها، ارتفاع زمینه، گوشه های مربع، و نمونه ها) بر اساس مختصات مرکاتور عرضی جهانی (UTM) هستند (WGS 1984، Zone 36S).در سایت اصلی، تمام نقاط با استفاده از یک ایستگاه کل نیکون Nivo C سری 5 اینچی، که بر روی یک شبکه محلی تا حد امکان نزدیک به شمال UTM ساخته شده است، ثبت می شود.موقعیت گوشه شمال غربی هر محل حفاری و محل هر محل حفاری مقدار رسوب در جدول S5 آورده شده است.
بخش رسوب شناسی و ویژگی های خاکشناسی همه واحدهای حفاری شده با استفاده از برنامه کلاس بخش کشاورزی ایالات متحده (56) ثبت شد.واحدهای رسوبی بر اساس اندازه دانه، زاویه دار بودن و ویژگی های بستر مشخص می شوند.به اجزاء و اختلالات غیرعادی مرتبط با واحد رسوب توجه کنید.توسعه خاک با تجمع سسکوئی اکسید یا کربنات در خاک زیرزمینی تعیین می شود.هوازدگی زیرزمینی (به عنوان مثال، ردوکس، تشکیل گره های منگنز باقی مانده) نیز اغلب ثبت می شود.
نقطه جمع آوری نمونه های OSL بر اساس تخمین اینکه کدام رخساره ممکن است معتبرترین تخمین سن دفن رسوب را تولید کند، تعیین می شود.در محل نمونه‌برداری، ترانشه‌هایی حفر شد تا لایه رسوبی زاییده نمایان شود.تمام نمونه های مورد استفاده برای تاریخ گذاری OSL را با قرار دادن یک لوله فولادی مات (به قطر حدود 4 سانتی متر و طول حدود 25 سانتی متر) در نمایه رسوب جمع آوری کنید.
تاریخ گذاری OSL اندازه گروه الکترون های به دام افتاده در کریستال ها (مانند کوارتز یا فلدسپات) را به دلیل قرار گرفتن در معرض تابش یونیزان اندازه گیری می کند.بیشتر این تشعشعات از فروپاشی ایزوتوپ های رادیواکتیو در محیط می آید و مقدار کمی از اجزای اضافی در عرض های جغرافیایی گرمسیری به شکل تشعشعات کیهانی ظاهر می شود.الکترون های گرفته شده زمانی آزاد می شوند که کریستال در معرض نور قرار می گیرد، که در حین انتقال (رویداد صفر شدن) یا در آزمایشگاه رخ می دهد، جایی که روشنایی روی حسگری رخ می دهد که می تواند فوتون ها را تشخیص دهد (به عنوان مثال، یک لوله فوتو ضرب یا یک دوربین با باردار). دستگاه جفت) قسمت پایینی با بازگشت الکترون به حالت پایه منتشر می شود.ذرات کوارتز با اندازه بین 150 تا 250 میکرومتر با الک، عملیات اسیدی و جداسازی چگالی از هم جدا می‌شوند و به‌عنوان ذرات کوچک (کمتر از 100 ذره) روی سطح یک صفحه آلومینیومی نصب می‌شوند یا در یک چاه 300×300 میلی‌متر حفر می‌شوند. ذرات بر روی یک تابه آلومینیومی تجزیه و تحلیل می شوند.دوز دفن شده معمولاً با استفاده از روش باززایی واحد تخمین زده می شود (57).علاوه بر ارزیابی دوز تابش دریافتی دانه ها، تاریخ گذاری OSL همچنین مستلزم تخمین میزان دوز با اندازه گیری غلظت رادیونوکلئید در رسوب نمونه جمع آوری شده با استفاده از طیف سنجی گاما یا آنالیز فعال سازی نوترون و تعیین دز کیهانی نمونه مرجع مکان و عمق خاکسپاری.تعیین سن نهایی با تقسیم دوز دفن بر میزان دوز به دست می آید.با این حال، هنگامی که تغییری در دوز اندازه‌گیری شده توسط یک دانه یا گروهی از دانه‌ها ایجاد می‌شود، یک مدل آماری برای تعیین دوز مدفون مناسب مورد استفاده لازم است.دوز مدفون در اینجا با استفاده از مدل دوران مرکزی، در مورد تاریخ‌گذاری انفرادی، یا در مورد تاریخ‌گذاری تک ذره‌ای، با استفاده از مدل مخلوط محدود محاسبه می‌شود (58).
سه آزمایشگاه مستقل آنالیز OSL را برای این مطالعه انجام دادند.روش های فردی دقیق برای هر آزمایشگاه در زیر نشان داده شده است.به طور کلی، به جای استفاده از تجزیه و تحلیل تک دانه، از روش دوز احیا کننده برای اعمال تاریخ گذاری OSL برای مقادیر کوچک (ده ها دانه) استفاده می کنیم.این به این دلیل است که در طول آزمایش رشد احیا کننده، نرخ بازیابی یک نمونه کوچک کم است (<2%)، و سیگنال OSL در سطح سیگنال طبیعی اشباع نشده است.سازگاری بین آزمایشگاهی تعیین سن، سازگاری نتایج در داخل و بین پروفایل‌های چینه‌شناسی آزمایش‌شده، و سازگاری با تفسیر ژئومورفولوژیکی سن ۱۴ درجه سانتی‌گراد سنگ‌های کربناته، مبنای اصلی این ارزیابی است.هر آزمایشگاه یک توافق دانه واحد را ارزیابی یا اجرا کرد، اما به طور مستقل تشخیص داد که برای استفاده در این مطالعه مناسب نیست.روش های دقیق و پروتکل های تجزیه و تحلیل که توسط هر آزمایشگاه دنبال می شود در مواد و روش های تکمیلی ارائه شده است.
مصنوعات سنگی به دست آمده از حفاری های کنترل شده (BRU-I؛ CHA-I، CHA-II و CHA-III؛ MGD-I، MGD-II و MGD-III؛ و SS-I) بر اساس سیستم متریک و کیفیت هستند. مشخصات.وزن و حداکثر اندازه هر قطعه کار را اندازه گیری کنید (استفاده از ترازوی دیجیتال برای اندازه گیری وزن 0.1 گرم است، استفاده از کولیس دیجیتال Mitutoyo برای اندازه گیری تمام ابعاد 0.01 میلی متر است).تمامی آثار فرهنگی نیز بر اساس مواد اولیه (کوارتز، کوارتزیت، سنگ چخماق و غیره)، اندازه دانه (ریز، متوسط، درشت)، یکنواختی اندازه دانه، رنگ، نوع و پوشش قشر، هوازدگی/ گرد شدن لبه و درجه فنی طبقه‌بندی می‌شوند. (کامل یا تکه تکه شده) هسته ها یا تکه ها، تکه های پوسته/گوشه، سنگ های چکش، نارنجک و غیره).
هسته در امتداد حداکثر طول آن اندازه گیری می شود.حداکثر عرض؛عرض 15%، 50% و 85% طول است.حداکثر ضخامت؛ضخامت 15٪، 50٪ و 85٪ طول است.اندازه‌گیری‌هایی نیز برای ارزیابی خواص حجمی هسته بافت‌های نیمکره (رادیال و لوالوا) انجام شد.هر دو هسته سالم و شکسته بر اساس روش تنظیم مجدد طبقه بندی می شوند (یک پلت فرم یا چند پلت فرم، شعاعی، Levallois و غیره)، و اسکارهای پوسته پوسته در ≥15 میلی متر و ≥20٪ از طول هسته شمارش می شوند.هسته هایی با 5 یا کمتر اسکار 15 میلی متری به عنوان "تصادفی" طبقه بندی می شوند.پوشش قشری کل سطح هسته ثبت می شود و پوشش نسبی قشر هر طرف روی هسته بافت نیمکره ثبت می شود.
ورق در طول حداکثر آن اندازه گیری می شود.حداکثر عرض؛عرض 15%، 50% و 85% طول است.حداکثر ضخامت؛ضخامت 15٪، 50٪ و 85٪ طول است.قطعات را با توجه به قسمت های باقی مانده (پرگزیمال، میانی، دیستال، شکاف در سمت راست و شکاف در سمت چپ) توصیف کنید.ازدیاد طول با تقسیم حداکثر طول بر حداکثر عرض محاسبه می شود.عرض، ضخامت و زاویه سکوی بیرونی تکه های برش دست نخورده و پروگزیمال برش را اندازه گیری کنید و سکوها را بر اساس درجه آماده سازی طبقه بندی کنید.پوشش و مکان قشر مغز را روی همه برش ها و قطعات ثبت کنید.لبه های دیستال بر اساس نوع انتهایی (پر، لولا و چنگال بالایی) طبقه بندی می شوند.روی برش کامل، تعداد و جهت اسکار را روی برش قبلی ثبت کنید.در صورت مواجهه، مکان اصلاح و تهاجم را مطابق با پروتکل ایجاد شده توسط کلارکسون (59) ثبت کنید.طرح های نوسازی برای اکثر ترکیبات حفاری برای ارزیابی روش های مرمت و یکپارچگی رسوب سایت آغاز شد.
مصنوعات سنگی بازیابی شده از گودال های آزمایشی (CS-TP1-21، SS-TP1-16 و NGA-TP1-8) بر اساس یک طرح ساده تر از حفاری کنترل شده توصیف می شوند.برای هر مصنوع، ویژگی های زیر ثبت شد: مواد خام، اندازه ذرات، پوشش قشر، درجه اندازه، آسیب هوازدگی / لبه، اجزای فنی، و حفظ قطعات.یادداشت های توصیفی برای ویژگی های تشخیصی تکه ها و هسته ها ثبت می شود.
بلوک های کامل رسوب از بخش های آشکار در حفاری ها و ترانشه های زمین شناسی بریده شد.این سنگ ها با باندهای گچی یا کاغذ توالت و نوار بسته بندی در محل ثابت شدند و سپس به آزمایشگاه باستان شناسی زمین شناسی دانشگاه توبینگن در آلمان منتقل شدند.در آنجا نمونه در دمای 40 درجه سانتی گراد به مدت حداقل 24 ساعت خشک می شود.سپس با استفاده از مخلوطی از رزین پلی استر و استایرن به نسبت 7:3 تحت خلاء پخت می شوند.متیل اتیل کتون پراکسید به عنوان کاتالیزور، مخلوط رزین-استایرن (3 تا 5 میلی لیتر در لیتر) استفاده می شود.پس از ژل شدن مخلوط رزین، نمونه را در دمای 40 درجه سانتیگراد به مدت حداقل 24 ساعت حرارت دهید تا مخلوط کاملا سفت شود.با استفاده از اره کاشی، نمونه سخت شده را به قطعات 6 × 9 سانتی متر برش دهید، آنها را روی یک لام شیشه ای بچسبانید و به ضخامت 30 میکرومتر آسیاب کنید.برش های به دست آمده با استفاده از یک اسکنر تخت اسکن شدند و با استفاده از نور پلاریزه صفحه، نور متقاطع، نور فرودی مورب و فلورسانس آبی با چشم غیر مسلح و بزرگنمایی (50× تا 200×) تجزیه و تحلیل شدند.اصطلاحات و توصیف مقاطع نازک از دستورالعمل های منتشر شده توسط Stoops (60) و کورتی و همکاران پیروی می کند.(61).گره‌های کربنات تشکیل‌دهنده خاک جمع‌آوری‌شده از عمق بیش از 80 سانتی‌متر به نصف بریده می‌شوند تا نصف آن آغشته شود و در برش‌های نازک (4.5 × 2.6 سانتی‌متر) با استفاده از میکروسکوپ استریو استاندارد و میکروسکوپ پتروگرافی و میکروسکوپ تحقیقاتی کاتدولومینسانس (CL) انجام شود. .کنترل انواع کربنات بسیار محتاطانه است، زیرا تشکیل کربنات خاک ساز مربوط به سطح پایدار است، در حالی که تشکیل کربنات آب زیرزمینی مستقل از سطح یا خاک است.
نمونه‌ها از سطح برش گره‌های کربناته تشکیل‌دهنده خاک حفاری شدند و برای آنالیزهای مختلف به نصف تقسیم شدند.FS از میکروسکوپ های استاندارد استریو و پتروگرافی گروه کاری زمین باستان شناسی و میکروسکوپ CL گروه کاری کانی شناسی تجربی برای مطالعه برش های نازک استفاده کرد که هر دو در توبینگن آلمان قرار دارند.نمونه‌های فرعی تاریخ‌گذاری رادیوکربن با استفاده از مته‌های دقیق از منطقه تعیین‌شده با قدمت تقریباً 100 ساله حفاری شدند.قطر نیمه دیگر گره ها 3 میلی متر است تا از نواحی با کریستالیزاسیون مجدد دیرهنگام، مواد معدنی غنی یا تغییرات بزرگ در اندازه بلورهای کلسیت جلوگیری شود.پروتکل یکسانی را نمی توان برای نمونه های MEM-5038، MEM-5035 و MEM-5055 A دنبال کرد.این نمونه‌ها از نمونه‌های رسوب سست انتخاب می‌شوند و برای برش نازک آنقدر کوچک هستند که نمی‌توان آن‌ها را از وسط نصف کرد.با این حال، مطالعات مقطع نازک بر روی نمونه‌های میکرومورفولوژیک مربوطه از رسوبات مجاور (از جمله گره‌های کربناته) انجام شد.
ما نمونه‌های تاریخ‌یابی 14C را به مرکز تحقیقات کاربردی ایزوتوپ (CAIS) در دانشگاه جورجیا، آتن، ایالات متحده آمریکا ارسال کردیم.نمونه کربنات با اسید فسفریک 100% در ظرف واکنش تخلیه شده واکنش می دهد و CO2 تشکیل می دهد.تصفیه در دمای پایین نمونه های CO2 از سایر محصولات واکنش و تبدیل کاتالیزوری به گرافیت.نسبت گرافیت 14C/13C با استفاده از طیف‌سنج جرمی شتاب‌دهنده 0.5 مگا ولت اندازه‌گیری شد.نسبت نمونه را با نسبت اندازه گیری شده با استاندارد اسید اگزالیک I (NBS SRM 4990) مقایسه کنید.سنگ مرمر کارارا (IAEA C1) به عنوان زمینه و سنگ تراورتن (IAEA C2) به عنوان استاندارد ثانویه استفاده می شود.نتیجه به صورت درصد کربن امروزی بیان می‌شود و تاریخ کالیبره نشده نقل‌شده در سال‌های رادیوکربن (سال BP) قبل از 1950، با استفاده از نیمه عمر 14 درجه سانتی‌گراد 5568 سال داده می‌شود.خطا به عنوان 1-σ ذکر شده است و خطای آماری و تجربی را منعکس می کند.بر اساس مقدار δ13C اندازه گیری شده توسط طیف سنجی جرمی نسبت ایزوتوپی، C. Wissing از آزمایشگاه بیوژئولوژی در Tubingen، آلمان، تاریخ شکنش ایزوتوپ را گزارش کرد، به جز UGAMS-35944r که در CAIS اندازه گیری شد.نمونه 6887B در دو نسخه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.برای انجام این کار، دومین نمونه فرعی را از گره (UGAMS-35944r) از ناحیه نمونه برداری نشان داده شده روی سطح برش سوراخ کنید.منحنی کالیبراسیون INTCAL20 (جدول S4) (62) اعمال شده در نیمکره جنوبی برای تصحیح شکنش اتمسفر تمام نمونه ها به 14 درجه سانتیگراد تا 2-σ استفاده شد.