青藏高原科技考古新成果

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  青海省互助县金禅口遗址地处大通河南岸的二级阶地上,面积约8000平方米,海拔2419米,遗址的树轮校正年代为公元前2000年左右,属于齐家文化。金禅口遗址位于河西走廊、青海东部河湟地区、黄土高原西缘的三角地带,交通位置极为重要。青海省文物考古研究所2012年发掘了该遗址,对遗址出土的动物骨骼进行了细致收集。中国社会科学院考古研究所科技考古中心动物考古实验室受委托鉴定、分析了这批动物遗存,在此对金禅口遗址先民利用的动物资源情况作一初步介绍和分析。

▲ 图3 桦树皮焦油的气质联用分析

  陶器是承载古代社会信息的最重要载体。传统考古通过陶器的分型分式来研究考古学文化面貌,科技考古则通过理化分析来挖掘陶器的潜信息,如烧成温度、元素分析和衍射等无机分析可提供陶器制作工艺和产地等方面的信息。此外,陶器疏松多孔,在使用过程中较易吸附脂类、蛋白质等有机残留物,因而往往蕴含着丰富的动植物利用信息。

▲ 图一 双耳罐碎片内外壁

  显然,在齐家文化时期,不仅有比较发达的农业、畜牧业和手工业,而且先民已经认识到特定的植物资源——桦树皮,而双耳罐有储存或加工桦树皮产品的功用。这是目前我国发现最早利用桦树皮的证据。

  炭化残留物经红外和气质联用分析鉴定为桦树皮加热后的产物(图3);之后利用扫描电镜和显微CT(图4),与现代炭化桦树皮进行对比分析,认定古代炭化物为桦树皮焦油,而不是炭化的树皮。因此,早在齐家文化时期(约4000~3500
BP),中国西北部的先民已经利用当地的桦树皮来生产焦油,并可能作为粘合剂用于制造复合工具,如长宁遗址发现的骨柄石刀。

 

  陶器自旧石器晚期出现以来,就在中国的考古遗址中广泛出土。古代先民利用陶器烹食、制酪、酿酒、染色等,这一系列活动都可能在陶器表面形成炭化物,甚至一些有机分子可以残留在陶器疏松多孔的胎体里。通过对陶器中这些有机残留物进行分析可以得到很多先民生产生活方面的信息,比如他们利用了何种动植物资源?如何制备这些产品?不同的陶器分别有什么功能?

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  通过分析双耳罐的内外壁残留物分布,以及与国外桦树皮焦油生产的经典方法“双罐法”进行比对,认为此双耳罐可能是桦树皮焦油的生产工具,是目前中国加工和使用桦树皮焦油的最早证据。由于甘青地区地理位置特殊,而且长宁遗址在齐家文化时期处于生存策略的转型期,并且考虑到欧洲早在旧石器晚期就已制作桦树皮焦油,中国桦树皮焦油的生产和利用可能受到西方的影响,但这仍需要更多的证据。(作者单位:中国科学院古脊椎动物与古人类研究所)

 

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▲ 图二 陶器内壁和底部炭化残留物

  对青海省若干遗址齐家文化铜器的考察 

▲ 图4 桦树皮焦油的显微CT分析

  我们选取了10份碳化作物种子样品,在北京大学考古文博学院考古年代学实验室进行加速器质谱(AMS)测年。所采用碳十四半衰期为5568年,所测得的碳十四年代(未校正)统一使用OxCal
v3.10校正软件中的Intcal04树轮校正曲线进行校正。测年结果显示,金禅口遗址的年代范围为2200-1770
BC。碳化粟黍种子年代(4个)为2200-1770BC,而碳化大麦、小麦种子年代(6个)为2030-1770BC,可能表明金禅口遗址粟黍种植较早,而大麦、小麦两种起源于西亚的农作物传入时间稍晚。尽管如此,金禅口大麦、小麦遗存出现的时间在2000
BC左右,是青海省目前已发表的直接测年结果最早的。但金禅口遗址大麦、小麦的出土概率仅为16%和2%,表明其不是该遗址齐家文化时期人类利用的主要植物资源,暗示外来农作物大麦和小麦从传入青海,到作为主要植物资源加以应用经历了较长的过程。

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  早在1980年,李虎侯先生即无损测试了尕马台墓地出土七角星纹铜镜的成分,指出其为铜锡合金。之后直至2010年,研究人员方测试了该墓地出土的8件铜器,结果表明7件铜泡均为铜锡二元合金,而唯一一件铜镯则为铜砷二元合金。显然,这些研究成果对揭示该墓地铜器的合金配比和工艺具有重要的价值。尽管如此,还是需要指出,该墓地出土铜器甚多,种类也较为多样,除铜镜、镯、泡外,还有铜环、指环、牌饰等,上述分析仅涉及少量样品(约占1/6),绝大多数器物,特别是后面三类器物,皆未经分析,这很可能使分析结果带有一定的片面性。

  近期,中国科学院大学杨益民课题组与青海省考古所王倩倩等人合作,利用红外光谱、气质联用、扫描电镜和同步辐射显微CT等手段对青海大通长宁遗址出土的齐家文化时期双耳罐内的炭化残留物(图1和图2)进行了系统分析。研究成果“Earliest
use of birch bark tar in Northwest China: evidencefrom organic residues
in prehistoric pottery at the Changning site”在《Vegetation History and
Archaeobotany》上发表。论文第一作者为中国科学院古脊椎动物与古人类研究所饶慧芸博士。

 

 

  冶金考古

  动物考古

 

  本次分析的22件尕马台样品中,12件铜泡样品均不含砷、为Cu-Sn二元合金,其他10件样品中均含有一定量的砷。含砷铜器中,有四件样品的砷含量超过2%;两件样品的砷含量也接近2%;三件样品的砷含量则在0.5%~0.9%之间;剩下一件为含砷很低的红铜。

 

 

 

(供稿:青海省文物考古研究所)  

 

小麦遗存

  大槽子墓地位于青海省海东市平安县小峡镇三十里铺村村南200米的旱台上,墓地北距湟水河约700米。2013年青海省文物考古研究所对该墓地进行了发掘,此次共计发掘23座墓葬,出土人骨84例,时代为东汉至北魏时期。该墓地的墓葬形制多为带墓道的砖室墓,葬式以多人葬为主,存在大量的扰乱葬。大槽子墓地人骨保存较完整,为体质人类学的研究提供了丰富的资料。由于大槽子墓地出土人骨的数量较大,整理工作尚未完成,数据采集还在继续,在此,本文将利用现有资料,围绕古人口统计、牙齿微磨耗形态观察、颅骨测量性状这三方面对大槽子墓地人骨进行初步讨论。

  金禅口遗址地处大通河沿岸台地,而大通河—扁都口—河西走廊是中国历史时期连接河湟谷地和河西走廊平原的重要通道。从已发表的资料看,小麦传入河西走廊的时间稍早于2000
BC,如皇娘娘台遗址(2043-1746 BC)和缸缸瓦遗址(2026-1759
BC),说明大麦和小麦很可能是由河西走廊经扁都口、大通河传入湟水和黄河上游谷地的。

图2 块状残留物的总离子流图

 

 

  大槽子墓地先民古人口统计分析

  大槽子墓地牙齿微磨耗形态观察样本共采集有84例牙齿,属于47例成年个体,其中包括男性个体35例、女性个体12例。使用扫描电镜(Scanning
Electric
Microscope)放大牙齿表面,利用垂直光束扫描牙齿的咬合面和颊面,即可观察牙釉质表面的微磨耗形态。

 

 

 

 

  大槽子墓地A组人群包括23例个体,所反映的颅骨形态特征为:偏长的中颅型,高颅型,狭颅型。上面指数为狭上面型,狭额型,眶指数为低眶型。鼻指数为阔鼻型。综合我国先秦时期人群体质类型可知,大槽子墓地A组个体在体质特征上与先秦时期分布在黄河中下游地区的“古中原类型”居民更为接近。大槽子墓地B组人群包括6例颅骨,所反映的颅骨形态特征为:中颅型,偏高的正颅型,中颅型。上面指数为中上面型,狭额型,眶指数为中眶型。鼻指数为阔鼻型。大槽子墓地B组个体在体质特征上更加接近甘青地区先秦时期的土著居民—“古西北类型”人群。

 

 

 

 

  现有分析结果表明,齐家文化时期砷铜主要在中、西齐家文化遗址中发现,而未见东齐家文化遗址出土砷铜的报道。目前所见最早的砷铜出土于宗日遗址,该遗址经分析的3件样品均为砷铜,而其他齐家文化遗址出土的铜器则为红铜、砷铜、锡(铅)青铜等多种合金并存。根据上述分析,并综合前人研究成果,似乎可推测我国早期砷铜的演变、传播存在东南及西北两条路线:一条源自共和盆地南缘的宗日遗址,向东南经陈旗磨沟,传至中原地区的陶寺、二里头遗址,即所谓的东南线;另一条自宗日遗址经尕马台、金禅口,通过东灰山及干骨崖墓地,传至新疆东部的哈密天山北路墓地,并进一步影响到南西伯利亚的卡拉苏克文化,即所谓的西北线。目前大多数学者认为,在中国金属器的起源中,外来因素占有重要的地位。研究表明,南亚印度Ganges山谷的Copper
Hoard彩陶文化(公元前第3千纪)出土的金属中,有超过一半是含砷1%以上的砷铜,那么甘青地区的砷铜技术有没有可能从印度传播而来呢?

 

 

(《中国文物报》2014年7月4日7版)

 

 

  结果简介

  红外光谱分析表明,块状残留物和内壁残留物含有较多的有机物,而陶罐外壁对照样的主要成分为硅酸盐(陶器基体)等。鉴于此,选用氯仿/甲醇(2:1,v:v)的混合溶剂进行有机物提取,再经过相关处理后,在气质联用仪上进行分析。陶罐内壁残留物和块状物的气质联用谱图颇为类似,均检测出若干种三萜类组分,主要为桦树皮的生物标记物,包括桦木醇和羽扇豆醇等,以及它们的受热产物。这些物质在外壁样品中均未检测到。因此,陶罐内的这些黑色残留物应是桦树皮加热所得的产物。

  展望

  颅骨的测量与形态观察是体质人类学研究的基本方法。对颅骨测量数据进行分析,可对比出颅骨间形态的差异,继而对人群的族属与来源进行推断。此次颅骨测量与形态观察的数据采集包括29例颅骨,这29例颅骨均为25岁以上的男性个体。依据其形态差异可将其分为A、B两组,现将颅骨测量与观察结果陈述如下。

 

  金禅口遗址位于青海省互助县加定镇加塘村金禅口一社西侧,
地处黄河二级支流大通河南岸的二级阶地上,南距大通河谷约300米。该遗址为齐家文化遗址,南北长100米、东西宽80米,面积约8000平方米。2012年青海省文物考古研究所对该遗址进行了发掘,发掘面积约285平方米。

 

  (中国科学院大学科技史与科技考古系  罗武干)

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  结   论

  分析的6件金禅口样品中,仅1件铜泡不含砷,其他5件铜器均含有一定量的砷。含砷铜器中,有两件砷含量超过2%,一件样品的砷含量也接近2%,另外两件样品的砷含量则在0.5%~0.9%之间。

 

 

  有机残留物分析能够为重建或复原先民的生产生活提供丰富信息,有着广阔的应用前景。在考古工作中,尽管以炭化物形式存在的可见残留物屡见不鲜;但是这些残留物受到的关注很少甚至轻易被抛弃,很多潜信息已经无可挽回地消失。包括残留物分析在内的科技考古,其从古代遗存中提取的潜信息;付诸图文后能流传久远,这也是对文物中隐含历史、文化和科学等信息的有效和长久保护。在今后的工作中,需大力贯彻新版《田野考古工作规程》,重视文物隐含信息的提取和分析,不应亚于对文物实体的保护!

 

  桦树为桦木科桦木属植物,我国各地均有分布。在北方,尤其是狩猎民族中,桦树皮一直用于制作各种器具,形成了源远流长的桦树皮文化。桦树皮也经常用于制作木焦油,其与陶器的关系有以下三种可能情况:修复破损的陶器,残留物多发现于破损处的缝隙内;涂抹在陶器内壁,用于防水,其结合往往较为紧密;陶器是生产或储存木焦油的容器。因此,若双耳罐内的桦树皮残留物作为粘合剂使用,则这个双耳罐的用途可能是——加工或储存粘合剂。

 

  青海大通长宁遗址出土陶器残留物的有机分析研究背景

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