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科技考古研究
2025-12-24 中国国家博物馆

1. 山西下川古人类遗址的光释光测年研究:基于石英OSL和混合矿物p-IRIR年龄的比较

山西下川遗址(35°26′22″N,112°00′43″E)是一处重要的旧石器中晚期遗址,遗址包含了旧石器中期简单石核-石片文化(大约相当于MIS5)、旧石器晚期早段简单石核-石片文化(4.4~3.0 万年)、旧石器晚期中段石叶-细石叶文化(2.7~2.5万年)和旧石器晚期晚段石叶-细石叶文化(1.7~1.6万年)共4 个文化发展阶段。虽然旧石器晚期的年代已经通过碳十四进行了年代测定,但旧石器中期文化层的准确年龄还未确定。为建立该遗址准确的年代学框架,利用细粒石英的蓝光激发光谱(OSL)和细粒混合矿物的后红外激发光谱(pIRIR)对富益河戈梁地点QX2017T1剖面进行了年代测定。经测定,其旧石器时代的上文化层(即旧石器晚期)的石英OSL年龄介于21.4±1.6ka和42.2±3.0ka之间,与校准的14C年龄一致。旧石器中期文化层的年代采用的是多矿物pIRIR100, 290程序,其年代范围是118.2±8.5ka至128.3±9.5ka。这些新结果使我们能够将旧石器晚期文化层的年代对应于MIS3的晚期和MIS2的早期,而旧石器中期的文化层年代则与MIS5的早期相对应。意味着,在MIS2和MIS3以及MIS5间冰期早期,下川遗址都出现了早期人类,这反映了古人类适应多变环境的能力。

图1 下川遗址富益河戈梁地点QX2017T1的采样剖面及其年代学框架

 

2. 河北康保兴隆遗址的光释光测年研究

兴隆遗址是长城以北裕民文化分期研究的重要遗址。兴隆遗址发掘后,虽然其新石器文化层已通过14C方法进行了测年,但其旧石器-新石器时代过渡期的文化层尚未进行年代学方面的研究。作为坝上高原迄今为止发现的出土遗物最丰富、沿用时间长达数千年的遗址,其年代的确定不但有助于厘清古人类在这一地区出现的时代,而且对研究中国北方旧-新石器时代过渡、农业起源及其环境背景等问题具有重要意义。本研究在地层结构划分基础上,对兴隆遗址的TG01探沟剖面进行采样,共采集有11个沉积物样品,提取出粗颗粒(90~125μm)和细颗粒(4~11μm)两个粒级的石英,利用光释光测年技术中的单片再生剂量法(Single-aliquot regenerative-dose protocol,简称SAR),对兴隆遗址探沟的不同文化层位进行年代测定,建立了兴隆遗址的整体年代框架。通过对两种粒级的石英颗粒的释光年代比较,得出细颗粒石英的所测年龄高于粗颗粒石英,高出年龄约为六百~两千年左右,这可能是沉积过程的不完全晒退导致的。且基于粗颗粒石英的光释光年龄与14C年龄之间良好的一致性,我们认为粗颗粒石英的光释光年龄更加可信。并首次确定了兴隆遗址旧石器-新石器时代过渡期文化层的光释光年龄为距今13.4±1.8~10.7±0.9ka(以粗颗粒石英样品的年代为准)。

图1 (a)兴隆遗址TG01探沟的采样剖面及样品采集,(b)TG01探沟的完整地层剖面图

图2 兴隆遗址TG01-G5⑥层出土细石核

图3 不同粒径的样品L5和样品L10通过SAR方法得到的检测剂量(Ti)与再生剂量(Li)光释光信号的关系曲线。(a)为L5粗颗粒,其再生剂量为30.4Gy,检测剂量为2.03Gy;(c)为L5细颗粒,其再生剂量为31.5Gy,检测剂量为2.10Gy。(b)为L10粗颗粒,其再生剂量为40.6Gy,检测剂量为2.03Gy;(d)为L10细颗粒,其再生剂量为42.0Gy,检测剂量为2.10Gy

 

3. 中国西汉晚期晋阳古城遗址草药酒的化学调查

图1(a)(b) 晋阳古城遗址和墓2018TJLSTM4的地理位置 (c)墓2018TJLSTM4的正射影像(d)墓2018TJLSTM4出土的两个青铜壶

图2 M:4-6青铜壶中液体浓缩物的气相色谱总离子流图

研究采用GC/MS、LC-MS/MS、SEM和拉曼光谱等方法对山西晋阳古城遗址西汉晚期青铜罐的液体残留物进行了研究。除了确认发酵产物(单糖、糖醇、甘油相关物质和有机酸)的存在外,还发现有草酸、VLCFA(超长链脂肪酸)和生物碱富集的现象,表明多种植物参与了该饮品的制备。沉积物中的喹唑啉类生物碱提示了一种重要的芸香科成分,与多种古代香料和中草药有关。因此,晋阳古城遗址青铜壶中的液体残留物意味着它们可能是迄今为止东亚已知最早的草药酒。

 

4. 中国宋代乳香的科学分析

图(a)南京大报恩寺地宫出土的玻璃瓶(b)玻璃瓶中的香料颗粒(c)现代乳香(d)玻璃瓶中香料颗粒红外光谱图(e)玻璃瓶中香料颗粒气相色谱质谱图

南京大报恩寺原名为长干寺,重建于大中祥符年间。据文献记载,重建工作由可政法师、滑州助教王文一家协助,各寺院高僧、南京、扬州等地的佛教信徒都参与了供奉舍利的活动。其中一个玻璃瓶中装有白色块状物,随瓶中还附有十颗舍利和一张写有祈愿文的纸条,被认为是供奉舍利和香火的重要物证。本研究对该玻璃瓶内白色块状有机残留物进行了科学分析。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和气相色谱-质谱(GC-MS)对材料进行表征。对该块状残留物的10个局部和一个现代参考样品的研究表明,该块状物质是异质的,含有乳香和脂质的混合物,化学成分以三萜(α-boswellic acid, β-bossellic acid, β-elemonic acid, β-elemolic acid 和脂肪酸(Stearic acid , Palmitic acid)为主,经鉴定为加工香。这些香料很可能来自东南或南部沿海的港口,尤其是明州港,即现在的宁波,距离南京直线距离只有400公里。该研究为宋代乳香的使用及香料的海外贸易提供了重要的实物证据,展示了宋代发达的海外香贸易和庄重的佛教香文化。

 

5. 山西刘沟遗址陶器有机残留物的提取与分析

图1 (a)刘沟遗址的位置、农牧交错带及商王朝疆域示意图;(b)刘沟遗址的位置示意图。

图2 样品LG88总离子流图,插图为支链脂肪酸和长链酮类化合物特征峰区域(Cx:y表示碳链长度为x、不饱和度为y的直链脂肪酸;xK表示碳数为x的长链酮;15br、17br的i和a分别表示iso和anteiso型支链C15和C17脂肪酸);(b)测试样品δ13C18:0与δ13C16:0散点图;(c)△13C与δ13C16:0散点图,黑色圆圈代表基于C3植物食物网的现代参考数据集。

通过对山西忻定盆地滹沱河上游地区晚商时期(约3300–3046BP)刘沟遗址出土的138件陶器残片进行脂质残留物分析(GC-MS与GC-C-IRMS),揭示了该地区在商文化势力收缩背景下的生计策略与资源利用方式。研究区域位于中国北方农牧交错带的南缘,其生计模式长期受到中原与欧亚草原文化互动的深刻影响。分析结果表明,刘沟遗址先民主要利用陶器(尤其是鬲、甗等炊器)加工小米、反刍动物(如牛、羊)与非反刍动物(如猪或其他野生动物)的肉脂资源,并存在少量反刍动物奶制品利用的证据。脂肪酸单体碳同位素(δ13C)值显示,反刍动物摄入了较高比例的C4植物(小米),表明其饲养方式与华北旱作农业密切相关,而非反刍动物则更多依赖C3植物。此外,研究首次在中国史前陶器中鉴定出蜂蜡(蜜蜂产品)和松树脂(松科植物)的生物标志物,反映了对森林自然资源的多样化开发利用。

综合来看,在晚商时期中原文化影响力衰退的背景下,刘沟遗址先民在相对封闭的地理环境中,延续了以小米农业为基础、辅以依赖农业副产品的家畜饲养的混合生计模式,并表现出与中原核心区(猪资源利用减少,反刍动物利用增强)不同的文化特征。该研究为理解晚商时期边缘地带的人群适应策略、资源利用多样性及文化互动提供了重要的生物分子证据。