考古2021︱科技考古:“大”“小”兼备,百川汇流

今日热点 2022-06-24 18:15 20

摘要:【编者按】新冠疫情持续,对2021年中国考古的田野工作影响颇大。但考古人员积极复工,创造工作机会,全年的考古工作仍然亮点频出。继“考古2019”和“考古2020...

【编者按】新冠肺炎疫情持续,外交部谈朝鲜半岛问题:美方应当展现善意,拿出实实在在行动对2021年中国考古野外工作影响巨大。但考古人员积极复工,创造工作机会,全年考古工作仍有不少亮点。

继《考古2019》、《考古2020》之后,今日热点私史连续第三年与中国社会科学院考古研究所合作,邀请九位学者撰写《考古2021》总结稿件,全面梳理过去一年中国重大考古发现,以飨读者。

立足于考古学的百年时间节点,中国科技考古继续起航,不断奏响新时代科技考古的壮丽乐章。2021年,中国科技考古的视野将被拓宽,研究范围将立足中国,放眼欧亚大陆,多学科国际合作将逐步起飞,“大”篇犹如大江大河奔流;考古学家弯腰实验室,从细微处见真章,用科技手段不断揭示一个事物、一个地方、一个地方的深刻内涵。“小”研究就像涓涓细流。无论研究的规模大小,都是海纳百川,汇入新时代中国考古学的海洋。在这里,我们按照科技考古的研究方向来描述每年的研究进展。考古时代

围绕关键遗址开展年代研究,揭示考古文化的绝对年代。三星堆遗址的发掘是考古界的一个热点。谢振斌等人用贝叶斯模型计算了四川三星堆遗址4号祭祀坑的六碳十四数据,认为该坑的埋葬日期为3148年至2966年,属于商代晚期。此外,研究人员证实,1号坑、2号坑、3号坑、4号坑、7号坑和8号坑的年代约为3200年至3000年前,大致相当于商代晚期的殷墟四期,5号坑和6号坑的年代较晚,大致相当于西周早期。青藏高原秋桑村雄曲河附近古泉花矿床上的一组“岩面艺术”的磷灰石(U/Th)测年,包含5个手印和5个脚印(大小和解剖特征与现代人相同),表明其形成于22.6万年至16.9万年前。这是目前发现的最早的艺术品,也是世界上印刷现手印章最高的地方。李伟明对比了河南新寨遗址的常规和加速器碳14测年数据,认为两组数据校正后结果基本一致,证明了新测年期的存在,并提醒考古工作者在绝对测年前解决考古文化的相对测年问题。三星堆遗址考古现场

三星堆遗址考古遗址

碳十四年的数据不断积累。中国社会科学院考古研究所和加速器碳十四实验室,西部环境教育部重点实验室,兰州大学,公布,制作了今年的放射性碳测年报告。

此外,还重点考虑和介绍了碳14测年样品的提取和测年数据的统计方法。张等认为孢粉浓缩物测年可以提供可靠的测年数据,避免碳库效应的影响。陈维举对华南石灰岩地区水生软体动物碳14年测年数据比陆生动植物早1000年至2000年这一关键问题进行了反思,认为测年晚的原因是骨骼的埋藏环境和预处理方法未能完全消除污染。介绍了张驰的贝叶斯分支定年法,这是一种推断分类群分化时间和进化速率的方法。数字考古学

逐步建立和完善各种规范。北京市市场监督管理局自2021年4月起执行北京市古建筑研究所等单位制定的地方标准—— 《文物建筑三维信息采集技术规程(DB11/T 1796—2020)》。

技术第一,研究人地关系。刘建国从设备和技术方面详细回顾了考古测绘的发展历程,介绍了当前数字考古应用的技术手段,认为史前治水是考古测绘的重要组成部分

立足东亚,研究大区域内古气候与文化的关系。张志平认为,中全新世稳定的气候条件是仰韶文化时期商业发展和文化繁荣的重要环境条件。谭良成等人发现,5820年至5180年前,中亚发生了持续600年的超级干旱,对中亚的生态环境和绿洲产生了严重影响,进而阻碍了史前丝绸之路的开通。

以人地关系为核心,各大区域都有环境考古研究发表。据不完全统计,涉及的遗址有:辽宁茶海、河南郑州商城、山西毕村、湖北楚都、浙江何家、西藏沙龙卡、四川三星堆。区域研究包括:西辽河流域、毛乌素沙漠、九东盆地、西北地区、黄河流域、海岱地区、日照地区、长江下游。中国学者的研究也走出了国门,深入中亚、亚太地区和丝绸之路沿线。此外,还对沙尘暴的演变机制进行了研究。

代表性研究有:

1.西辽河流域与华北

贾信认为,内蒙古二道井子遗址的史前先民(约3500年前)以橡子为主食,也吃榆树叶和桃、杏、枣等水果。适宜的环境条件促进了旱作农业的大发展和大量的出现聚落。发现辽宁王建等茶海遗址(距今8000年前)有农耕、种植、开荒、毁林等农业实践,技术的进步促进了农业的发展。二道井子遗址

p class='image_desc'>二道井子遗址2、黄河流域
王辉等对山西碧村遗址(龙山文化晚期)及其周围的地貌进行了系统调查以及光释光测年,认为当时整体地貌格局与现今相同,基于聚落用地、生产生活、安全和交通等方面阐释了聚落选址的合理性。王琳等认为黄河流域仰韶文化时期有利的气候条件和以粟黍为主的旱作农业促进了文化兴盛,龙山文化时期恶劣的气候条件促使多元生存策略的形成,青铜时代聚落向中原和山东地区汇集的现象是早期城市化和权力集中的体现。鲁鹏等认为环境变迁是造成黄河流域房址结构和大小历时性变化的重要原因,木材资源的日益短缺迫使先民改变房屋建造方式。碧村遗址

碧村遗址

3、长江流域
邵孔兰等认为湿地环境是新石器时代沿海地区狩猎采集和早期农业发展的重要物质条件并促进了人类社会的发展。
从方法论角度探讨遗址形成过程的研究。裴树文依据河湖相沉积、洞穴(岩厦、裂隙)发育区、黄土与红土分布区等类型中遗址的特点,总结了不同分布区遗址埋藏类型对研究视角与分析指标所造成的影响。李浩等对沉积物及其常用分析指标(粒度、磁化率、地球化学元素、矿物组成和土壤微形态)进行了阐述。董广辉提出了“支点”概念模型(即:人类社会经济发展程度为支点,自然生态系统和人类社会系统分别处于杠杆两端)以阐释古代人地关系演变的规律和机制。张雅平等认为可以利用粪生菌孢子来研究人类的饲养动物或游牧活动。
借助历史文献探讨环境变迁。关于中国环境变迁研究的通史性著作“中国环境变迁史丛书”6本专著均于年内出版,另外《汉晋南朝长江中下游环境与农业发展》从历史角度对相应历史时期及区域的环境变迁史及农业发展进行研究。
人骨考古
适逢中国考古百年,何嘉宁、高星、王明辉、张雅军等对当前中国人骨考古进行了综述,认为随着多学科的研究理念和方法的不断创新,当前研究涉及人类起源、演化、迁徙、人口、健康、行为、习俗和信仰等多个领域,人种学研究已经超越了类型分析的初级阶段进入繁荣阶段,日益积累的中国古代人群体质人类学数据丰富了我们对东亚地区古代人群和社会的认识。
人骨考古在推介国外先进理论方法的基础上,不断推出原创性研究。英国著名生物考古学家夏洛特·罗伯茨的《人类骨骼考古学(第二版)(Human remains in archaeology)》于2018年出版后,张全超等及时对其进行了翻译和出版。李法军再版了其著作《生物人类学》,以全球化视野和历史维度来考察人类演化。
人骨考古涉及区域从中原到边疆遍地开花,时间范围向后延伸至明清时期。据不完全统计,本年度开展人骨考古的遗址包括:辽宁建平、辽宁查海、内蒙古哈民忙哈、内蒙古土城子和井沟子、新疆加依墓地、新疆加瓦艾日克墓地、新疆萨恩萨伊和洋海墓地、宁夏周家嘴头墓地、宁夏固原新区南塬墓地、甘肃黑水国、陕西鱼化寨、陕西北沈家桥墓地、陕西郭家崖、天津桃花园、山东大辛庄、河南汪沟、河南孙庄、河南平粮台和郝家台、河南官庄、江苏蒋庄等。
探讨人群演化与环境之间的关系。杜抱朴等发现环境温度作为选择性压力在上肢发育或形态塑造上的显著程度要高于下肢,中国古代人群四肢形态变化的规律具有独特性。
从骨骼形态和健康状况研究古代生业。周亚威等发现河南汪沟遗址(仰韶文化中晚期)史前先民牙齿磨耗程度较低、龋齿发病率极高,反映了中原地区形成的成熟农业所带来的食物精细化、烹饪技术进步以及碳水类食物增多。魏偏偏等揭示出农业和牧业人群在股骨形态和粗壮度上存在显著差异。汪沟遗址出土的陶器

汪沟遗址出土的陶器

为中华民族多元一体格局的形成提供证据。张雅军等研究发现新疆加瓦艾日克墓地(春秋晚期至战国)古代人群在头骨特征上并没有表现出明显的蒙古人种特征,更多地体现出欧洲人种的特征(如鼻根凹陷深、鼻骨突起、犬齿窝深等),结合古DNA研究提出的该人群存在欧洲大陆东和西部人群基因交流的结论,认为当时基因融合处于初级阶段且规模较小,并未引发颅骨形态的明显改变。
古人口学为新兴研究领域。古人口学包括静态和动态参数,侯侃等研究表明江苏蒋庄遗址(良渚文化)史前先民两性人数在各年龄段均比较均衡、具有较高的生育水平,这与良渚文化繁荣期的环境优越、资源丰富和文明进步有关。刘依等认为新疆萨恩萨伊和洋海墓地人口的增减变化与农业、战争和社会等因素有关。
研究社会文化对人骨的影响。邱林欢等就天津桃花园墓地(明清时期)缠足女性的足骨形变进行观察和分析,从功能压力分析的角度解读阐释了缠足足骨形变的成因和过程。
争论是否存在瘟疫的考古证据。杨月光认为内蒙古哈民忙哈遗址(距今5500年至5000年)房内埋人并非源于瘟疫,而是居室葬的一种形式。哈民忙哈遗址32号房址

哈民忙哈遗址32号房址

人像复原、三维人脸模型定点及测量、粪便微生物古DNA研究、儿童牙齿磨耗等新兴技术和方法在人骨考古中具有广泛的应用前景。美国学者维博沃等研究显示非工业化人群微生物群落的特征与人类祖先更为相似,而工业化人群则差异明显,并且证明昆虫是古代人类饮食的一部分。华李成等简述了牙齿微痕研究——特别是近年来广泛应用的牙齿表纹理分析法——在古食性以及动物演化和环境之间关系的应用及前景。
动物考古
围绕获取和利用动物资源的方式,中国动物考古学者对考古遗址出土动物遗存进行鉴定和研究,时间跨度从旧石器时代直至近代。开展新石器时代以来动物考古研究的遗址包括:山东张马屯、山东西河、山东阚家寨、山东纪王崮M1(主要研究鱼)、河北南阳、河北柏人城、河北太子城、河南庙底沟、河南郝家台(主要研究骨镞)、河南八里岗、河南前高台、河南新乡汉墓、山西陶寺(主要研究竹鼠)、陕西案板、陕西弓背崖、陕西枣林河滩(主要研究骨器)、陕西唐故博陵郡夫人崔氏墓、宁夏安西王府、宁夏固原新区南塬墓地、新疆石人子沟和西沟(主要研究马)、新疆大河古城(主要研究马)、安徽渠沟、湖北大寺、江苏开庄、浙江田螺山(主要研究鸟)、浙江德寿宫(主要研究烟管螺科动物)、重庆玉溪(主要研究小型哺乳动物)、重庆大河口、贵州海龙屯(主要研究黄牛和马)、澳门圣保禄学院、广东古椰(主要研究鱼)、广西舍巴等。新疆大河古城出土马髋骨

新疆大河古城出土马髋骨

王华等对河南八里岗遗址开展动物考古学研究,研究发现:家养动物包括猪和狗,以家猪为主的家畜饲养业是获取动物资源的重要方式;墓葬和祭祀坑中随葬猪下颌骨的现象非常普遍,其年龄结构以青年以上为主、性别结构以雌性或疑似雌性个体为主(表明可能存在认为控制性别比例的行为,如阉割),随葬猪下颌骨的目的可能是象征性地为死者提供肉食。刘一婷等认为河南庙底沟遗址(庙底沟文化、西王村文化和庙底沟二期文化等3个时期)家养动物包括猪和狗,以家猪为主的家畜饲养业是获取动物资源的主要方式,家猪是主要的肉食来源,狗主要用于警卫或狩猎,其获取和利用动物资源的方式与庙底沟文化其他遗址是相似的。
区域性动物考古研究以生业研究为重点。本年度开展研究的区域包括:中原腹地、陕西地区、北方地区、内蒙古中南部、东天山以及阿尔泰地区。胡清波和袁靖等将陕西分为陕北、关中和陕南地区,以获取和利用动物资源方式作为衡量生产力发展的标尺之一,认为河南地区龙山文化时期的生产力是全面发展,而陕西地区是不均衡发展的,生业持续发展和生业发展不均衡,是中华文明起源于河南地区而不在陕西地区的一个重要因素。
动物骨骼形态鉴定是开展动物考古研究的基础。侯彦峰和马萧林编著的《考古遗址出土贝类鉴定指南:淡水双壳类》有助于推进我国软体动物遗存的鉴定和研究工作。译著《鸟类骨骼图鉴》对于我国鸟类动物遗存的鉴定也具有较高的参考价值。
动物驯化研究一直是动物考古研究的重点。袁靖先生系统收集和整理了中国考古遗址出土动物遗存的资料,应用系列判断标准(包括骨骼形态、病理学观察、年龄结构、性别结构、数量比例、考古背景、食性分析和古DNA研究等8项),确立了中国主要家养动物(包括狗、猪、绵羊、山羊、黄牛、水牛、马和鸡)起源和传入的时间和地点。以狗的驯化研究为例,狗是人类最早驯化的动物,芬兰学者玛丽亚·拉赫蒂宁及其团队认为只有在狩猎肉量超出人类所需的情况下,人类才可能将多余的肉投喂给狼,从而促进了人类与狼的共同生活;孙博阳翻译的《犬类和它们的化石近亲》对4000万年以来犬科动物演化历史做了系统推理,并就狗的驯化进程做了全景式展示;美国学者希普曼的英文著作《我们最古老的伙伴:最初的狗狗》(Our Oldest Companions: The Story of the First Dogs)出版,该书对狼的进化、狗的驯化、迁徙和与人为伴的历史进行了科学而系统的回顾,认为距今3.6万年以前“狼-犬”(不同于现代狗)成为人类的伙伴,人类与其形成互利关系,人类驯化狗的时间大体在距今1.6万年以前。《我们最古老的伙伴:最初的狗狗》

《我们最古老的伙伴:最初的狗狗》

肉食是动物资源开发和利用的重要方面。饮食人类学扩展了动植物考古的研究视野,张景明等的著作《饮食人类学视域下的辽代饮食文化研究》指出饮食文化史是研究辽代物质、制度、精神和社会文化的重要载体。以全球化为视野,以饮食为中心的3本译著值得推介:《食物简史》《美食与文明:帝国塑造烹饪习俗的全球史》《海贝与贝币:鲜为人知的全球史》。
随葬和埋葬动物的动物考古研究热度不减。包曙光著写的《中国北方地区夏至战国时期的殉牲研究》一书以殉牲为研究对象,探讨了祭牲类型和经济形态之间的关系,为中国北方地区与欧亚草原东部地区古代文化交流提供了新的视角。
生物多样性和动物资源保护研究日益得到关注。吕鹏对仰韶文化中期以来考古遗址中野生动物食用农作物的考古现象进行反思,认为这是野生动物在生存环境缩减情况下采取的自我驯化行为。基于动物考古及基因学研究,董锋等研究表明绿孔雀种群自新石器时代中期(距今6000年)以来数量急剧减少,历史气候变化对其没有显著影响,而人类干扰则是主要驱动因素。
骨角器制作及用途研究颇具亮点。李默然认为鹿角靴形器可能是一种用于皮革加工的刮整工具,并具有多种功能。黄泽贤等发现陕西枣林河滩遗址(商周时期)的骨料多采自黄牛和鹿科动物的肩胛骨和肋骨等部位,骨器制作的性质属于自给自足的家庭式生产。
建成中国动物遗存标本库。中国社会科学院考古研究所抓住我国考古学研究科技化、数字化、大众化和国际化建设的良好机遇,在国家文物局和中国社会科学院哲学社会科学创新工程项目的支持下,在完善和起草动物考古及数据库建设各项规范标准的基础上,建成“中国动物遗存标本库”。
动物文化及象征性研究生动有趣。袁靖先生继续开辟专版从动物考古角度解读生肖虎,颜世铉认为秦汉竹简当中的“索鱼”是指“腊鱼”、古文献当中的“枯鱼”有失水的生鱼和干腊的干鱼两种含义,特木勒认为元代政府公文书当中的“肚皮”原意指母马腹中的胎儿、引申为财富中增值的部分(故有赃、贿之义)。
中国动物考古研究技术和方法不断推陈出新。张颖运用生物分类生境指数(THI)分析与动物考古学的统计分析(MNI)相结合的方法来探讨古环境以及人类对环境资源的利用。瑞典学者拉斯洛集中探讨了古代动物罕见病,指出动物疾病的案例往往出现在驯化动物身上。美国学者蒂莫西等对俄罗斯农场中驯化银狐与野生银狐(包括养殖的野生银狐)进行三维几何形态以及线性测量的比较,发现野生银狐和两个养殖银狐种群之间差异较大,表明养殖的野生银狐并不能等同于野生狐狸。
动物考古学术交流高效而活跃。第十一届全国动物考古学研讨会于2021年7月在山东大学召开,中国环境科学学会环境史专业委员会等于2021年1月主办召开“理论与实践:中国历史动物研究的现状与反思”青年工作坊,历史时期动物研究与动物考古研究密切相关,今后可开展合作研究。
植物考古
围绕着人类对植物资源的开发和利用开展植物考古研究(包括植物大遗存和微体遗存)的遗址包括:黑龙江凤林古城、新疆石人子沟(储粮坑)、新疆米兰、新疆洋河墓地、新疆哈拉和卓墓地、西藏卡若、甘肃马鬃山、青海沙隆卡、河南张王庄、河南新砦、河南郝家台、河南望城岗、山东城子崖、山东玉皇顶、山东何楼、湖北走马岭、湖南官田、江苏开庄、江苏杨家和浙江马家浜、浙江上山、江西海昏侯墓地、重庆古坟坝、云南河泊所等。
农作物驯化、起源和传播研究仍为研究的重心。赵志军先生强调农业起源的研究重点应当从寻找最早栽培稻遗存,转变为对人类耕作行为考古证据的发现和解读,他认为农业起源是中华文明形成的必要条件,应当从农业起源角度深化文明起源的研究。傅稻镰发现考古遗址出土黍在距今8000到5300年前的粒型持续增大,到了距今5300年以后尺寸产生了分化。译著《沙漠与餐桌:食物在丝绸之路上的起源》立足于丝绸之路沿线重要的考古发现,从饮食的角度探讨了主要农作物、水果、蔬菜、香料、茶叶等沿着丝绸之路的传播史。
从农业起源角度探讨中华文明的起源和发展研究热度不减。钟华等研究发现山东何楼遗址(北辛文化晚期至大汶口文化早期)农作物包括黍、粟、大豆和小麦,体现了相对粗放的、以黍为主为农业模式,尚未形成如中原地区庙底沟文化一样成熟的旱作农业体系,生业发布不均衡性在不同区域和遗址间有非常明显的体现。安静平等对河南新砦遗址新砦期(公元前1850-1750年)出土220个植物大遗存样本和59个植硅体样本进行植物考古研究并引用民族志资料,以揭示新砦时期的农业加工模式及社会意义。
旱作农业的形成和发展研究不断向历史时期和边疆地区延伸。黑龙江凤林古城是汉魏时期的古代城址(距今约2000年),赵志军先生研究发现出土农作物包括粟、黍、大麦和大豆,反映了三江平原在汉魏时期有着繁荣的农业经济,此外,在采样方法上在国内首次尝试网格式采样法,研究者根据植物遗存在房址内的分布特点复原了室内空间功能区。黑龙江凤林古城出土的农作物藜种子

黑龙江凤林古城出土的农作物藜种子

稻作农业的形成和发展以及农作物南传研究成为亮点。江苏杨家和浙江马家浜为马家浜文化中晚期(距今约6300年),郑晓蕖等研究发现农作物包括水稻和粟,水稻在马家浜文化晚期(距今约6000年)已成为主要的食物资源,水稻粒型急剧增大与农业技术进步有关,陆路为粟类作物南传的路线之一。湖北走马岭遗址的时代为新石器时代晚期到末期(距今约4400-4200年),唐丽雅等研究发现农作物包括水稻和粟,表明两湖偏远地区为稻作农业,但在平原边缘区环状分布有粟类作物,粟类作物有可能传自于鄂西北、豫西南地区。
区域性和断代农业研究有序开展。孙永刚综合了其在辽西地区开展植物考古研究的工作,出版专著《辽西地区新石器时代植物考古研究》,对辽西地区旱作农业在特定地域和环境条件下的起源和发展进行了深层次探讨。沈慧集中探讨了黄土高原地区水果的种植,认为水果种植可能与中国早期城市化的兴起相吻合。田多等关注到距今3000年到2000年以来新疆巴里坤地区杂草的比例有所增长,认为这与环境变动、游牧文化兴起有关。此外,钟华对北辛文化晚期至东周时期河济地区、李亚萍对仰韶文化时期洛阳盆地、张勇对先秦至汉晋时期云贵高原乌蒙山区、尹达对金元时期北京地区古代农业发展状况进行了研究。
学者就如何从方法上推进植物微体遗存研究展开探讨。上山文化出土万年栽培稻、是中国乃至世界栽培稻之源的认识得到了较为普遍的认可,邱振威认为上山水稻植硅体提供的综合驯化性状变化的关键特征仍有争议。
木材考古
树轮年代研究集中在利用树木年轮重建过去的温度、降水、火灾等及对气候的响应,研究人与环境的关系,研究对木质文物进行定年的新方法。荷兰学者弗朗辛等鉴于常规获取树木年轮方法的侵入性,采用了一种线轨迹X射线断层成像的新技术对大型木质文物进行无损树轮测年。干旱和半干旱地区的水分条件深刻地影响了历史进程,张勇等研究发现公元3至8世纪气候波动显著,这与历史上西晋灭亡、南北朝混战、楼兰王国灭亡等历史事件相契合。王树芝等在《热水考古四十年》一书中集中展示了青海都兰地区公元前515年以来树木年轮年表及应用、柴达木盆地东北区时间跨度3500年树轮定年年表和德令哈地区时间跨度2332年的树木年轮年表等。鲁山望城岗汉代冶铁遗址

鲁山望城岗汉代冶铁遗址

本年度开展木材考古研究的遗址包括:甘肃径保尔草场玉矿遗址、山西陶寺、河南望城岗冶铁遗址等。王树芝认为在陶寺文化中期,先民利用最多的是侧柏,而在晚期则是栎木,墓中柏木说明先民可能因为特殊目的而去远方伐木,以此彰显地位,此外,还可能采集稠李和枣作为食物。王树芝等对河南望城岗冶铁遗址(汉代)出土燃料进行鉴定和研究,发现出土的12块木炭都是栎属,以槲栎组为主、麻栎组次之,表明当时的先民有意选择燃烧热值高、火力强大且持久的优质栎木作为冶铁燃料。王树芝长期从事木材考古研究,出版专著《木材考古学:理论、方法和实践》。
古DNA研究
近十多年来,随着二代测序技术的产生和发展,引发古基因组学的一场革命性变革,分子考古学者久久为功,着力提升古DNA提取和测序的技术和方法。瑞典遗传学家达伦和他的团队从西伯利亚东北部冰冻遗址出土的3头猛犸象臼齿上成功提出到古DNA,其中来自于克莱斯托夫的样本已经有165万年的历史,刷新了已知最古老的古DNA纪录,并确认它可能属于一个全新的未知的猛犸象谱系,研究人员认为从理论上有可能对永久冻土具有260万年历史的古DNA进行测序。陈旧动物皮张蕴含着宝贵的遗传学信息,张明等探索出了一种高效提取陈旧或古代皮张样品DNA的实验方法。受埋藏环境的影响,中国南方地区骨骼样本保存状况较差,王传超等应用1240K和外显子捕获测序方法,首次成功地对中国台湾的古代样本进行了DNA提取、富集和高通量测序。
2021年正值人类全基因组草图发表20周年,付巧妹及其团队系统梳理了近十多年来古人类基因组学研究的进展,指出2010年3个古人类基因组草图(尼安德特人、丹尼索瓦人和古因纽特人)的发表开启了古基因组研究的新纪元,早期现代人呈现古老而多样性的格局,末次冰期在欧亚大陆引发了人口变化,近万年来温暖而稳定的气候引发人类的扩散、迁徙、互动和更替、逐步形成全球人群格局,古DNA技术的发展将进一步丰富和活化人类演化史。
考古学、语言学、年代学和古DNA研究相结合开展跨学科交叉研究的时机已经成熟。瑞士罗伯茨组成国际研究团队通过语言学、考古学和古DNA研究进行深度交叉融合,发布了东北亚迄今为止最大的语言学和考古学定量研究数据库,提出西辽河流域农业人群的扩张促成了原始泛欧亚语传播的假说。王传超等进行了目前国内开展的东亚地区最大规模的考古基因组研究,提出汉藏同源、南岛与壮侗同源、南北方汉族祖先是由新石器时代南北方农业人群混合形成并由北向南呈现梯度混合模式等认识。崔银秋、张帆等的研究团队对新疆13具塔里木盆地的古人干尸进行全基因测序研究,发现在距今2100年至1700年前该地仍然生存古北亚欧人(一支曾广泛分布但几乎仅在距今12000年前聚集的本土人类群落)。此外,刘俊岑等对山东地区12处考古遗址(距今8000-1800年)、宁超等对河南平粮台遗址(距今4000年左右)、付巧妹研究团队对河南青台遗址(距今5500-5000年)(这是国内首次针对单个遗址开展的大规模线粒体全基因组研究)、西藏拉托唐古墓地(距今约700年)出土人骨进行古DNA研究。
动物遗存的古DNA研究以家养动物起源研究为重点。以猪的驯化研究为例,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所和中国社会科学院考古研究所合作,对42例距今7500-2500年黄河流域古代猪骨遗存(来自于陕西鱼化寨、杨官寨、安徽尉迟寺、河北小里、青海喇家等遗址)进行高通量线粒体基因组研究,支持黄河流域是一个主要家猪独立驯化中心的观点。王永笛等肯定了河南贾湖遗址出土了中国年代最早的家猪,对于东北地区是家猪驯化地之一的认识提出质疑。中国家马起源一直是考古学界关注的热点问题,蔡大伟出版专著《古DNA与中国家马起源研究》。河南贾湖遗址出的土家猪右下颌,约距今9000年

河南贾湖遗址出的土家猪右下颌,约距今9000年

水稻的驯化和传播对人类社会产生了深远的影响。美国学者阿拉姆等研究学者利用全基因组测序方法并结合考古和古气候数据,对中国台湾和菲律宾北部的本土粳稻进行了研究,认为中国台湾山区少数民族种植的水稻有着复杂的起源,它包含有来自于东北亚的温带粳稻和来自于菲律宾北部及东南亚的热带粳稻这两个不同的种群。
河南大学和河南省文物局共建的河南省首个“生物考古实验室”于2021年1月6日揭牌,该实验室通过对河南省各考古发掘机构以及相关研究机构进行整合,聚焦黄河文明的形成和发展,开展古代人类、动物、植物和微生物遗存等4个方面的研究。
碳氮同位素分析
学者对同位素研究进行反思。英国学者瑞查德·马德威克以英国巨石阵中猪的迁移为例,针对同位素分析当中存在的问题——特别是使用单一同位素进行的大胆而过分简单的解释——进行反思,认为应当加强原理的分析,在实际工作中要整合考古和环境证据,最为重要的是要使用多种同位素以提升研究的精度。胡耀武提出“稳定同位素生物考古学”的概念以提升其学科价值,他从研究简史、分析原理和研究目标等反面进行系统总结,首次在分析原理“我即我食”和“我非我食”之外,提出了“我即我是”和“我即我居”的观点,并对稳定同位素研究在方法和内容进行了展望。
随着碳氮稳定同位素数据在过去几十年里呈指数级增长,从而为在更大的时空范围探讨古代的饮食和生业提供了宝贵的资料,法国国家自然历史博物馆博士后张婷婷整合了迄今为止最为全面的、东亚和东北亚地区距今9000年到1000年136处考古遗址的3304份已发表的人和动物的碳、氮和硫的稳定同位素数据,这些数据公开发布在https://isoarch.eu/上。
以食性分析为中心,国内开展碳氮同位素分析遗址的时间和空间跨度呈现扩大的趋势。开展人骨遗存碳氮同位素分析的遗址包括:黑龙江绥滨东胜墓地、内蒙古水泉和大山前墓地、陕西刘家洼、河南土门、河南宋庄等,区域研究包括长江下游地区等;开展动物遗存碳氮同位素分析的遗址包括:安徽渠沟、河北南庄头等,区域包括陕北榆林地区等;开展人骨和动物遗存碳氮同位素综合分析的研究包括:内蒙古福路塔、陕西周公庙、河北南城墓地、四川高山古城、广西甑皮岩和大岩、广西顶蛳山、云南江西坟,区域研究包括甘青地区、中原地区、长江三角洲地区等。
各遗址碳氮稳定同位素分析展现了中华大地丰富多彩的饮食和生业以及历史传承和转化,这里以史前时期研究为例。在西北地区:马敏敏等发现甘青地区新石器时代末期的猪是自由放养或在居住地点饲养的,狗可能是自由放养的,青铜时代的绵羊、山羊和牛以草地放牧为主。在华北地区:侯亮亮等通过同位素研究发现距今10000年的河北南庄头先民已经驯化了狗,并用栽培农作物来喂养狗,而猪尚未驯化。戴玲玲等认为安徽渠沟遗址(距今8700年至6000年)中存在家猪和野猪,猪的碳氮稳定同位素值与野生动物相似,这是对家猪采用散养饲养方式的反映。在长江流域:胡耀武发现长江下游地区史前先民大量消耗陆生资源,水稻农业仍处于低水平生产的阶段。郭怡的著作《同位素视角下长三角地区先民生业模式与文明化进程》对长江三角洲地区古代先民的生业方式的状况进行综合研究,由此探讨了该地区生业发展与文明化进程之间的关系。在华南地区:刘晓迪等研究发现广西甑皮岩和大岩遗址新石器时代中期以来食物来源更加多样且陆生资源显著增加,可能是稳定生活方式以及向农业社会转化的反映,该研究为华南先民由狩猎采集向农业社会过渡或转变提供证据。
研究方法上的创新进一步拓展了研究对象。马颖等在详细介绍北非突尼斯凡达里奇墓地开展人与动物遗存基于骨胶原和单分子氨基酸开展稳定同位素分析工作的基础上,提出应在国内大力推广基于单分子氨基酸的同位素分析以提升古食谱分辨率。刘晓迪通过对广西甑皮岩遗址出土动物遗存中羟磷灰石污染进行评估,认为今后在华南地区开展稳定同位素研究前,一定要对出土骨样进行科学的预处理方法并挑选未受污染的样本。
锶同位素分析
据不完全统计,本年度开展锶同位素分析的遗址和区域包括:辽宁小珠山(动物)、新疆阿敦乔鲁(人)、河北南城墓地(人)和黄河流域(人和扬子鳄)等。辽宁小珠山遗址位于大连附近的广鹿岛上,赵春燕等通过测试和分析该遗址71份啮齿动物、猪与鹿牙釉质的锶同位素比值,认为小珠山史前先民自小珠山文化第三期开始饲养家猪、且家猪可能源于广鹿岛之外。王学烨等对已发表黄河流域10处考古遗址人和动物锶同位素分析结果进行比较、并采用贝叶斯方法进行重新评估,结果表明:自新石器时代晚期至西周时期,家养动物(主要是牛和羊)越来越多地源自外地、甚至是数百公里之外,家养动物与人类的锶同位素值趋于一致,这是人类将家养动物纳入自身复杂社会体系的反映。辽宁小珠山遗址

辽宁小珠山遗址

重点关注基础理论与研究方法。为了解决利用锶同位素追踪动物高频运动的问题,法国学者尼古拉斯·拉泽里尼等在蒙古阿尔泰山地区采集了2000平方公里的植物样本以及经GPS跟踪检视活动轨迹的家养山羊牙釉质的锶同位素比值(87Sr/86Sr),研究发现山羊牙釉质高分辨率锶同位素以及连续剖面可靠地反映了高频迁移活动。
冶金考古
建立冶金考古采样、研究和保护的标准规范。山西省市场监督管理局发布并实施了由山西省考古研究院起草的《出土青铜器科技信息提取规范标本采集(DB14/T 2364—2021)》和《青铜器保护修复技术档案记录规范(DB14/T 2365—2021)》。
重点围绕青铜器制作技术及交流开展研究。刘煜等利用多种理化方法对河南殷墟遗址苗圃北地1963年出土的一套大型方鼎底范以及附着铜片进行测试和研究,发现底范原料使用了精选或处理过的生土,铜片为殷墟时期较为少见的铜锡铅砷合金,矿料属于殷墟后期常见的普通铅的范围。郭建波等首次利用工业CT对四川三星堆遗址部分青铜器残件进行分析,研究发现分铸和各种连接工艺较为普遍,在铜树枝残件内发现了最早的以竹木质材料作为芯骨的实物证据。此外,苏荣誉研究了陕西出土5件青铜器的焊接工艺、王金玉等从技术角度讨论了大英博物馆馆藏山西侯马的青铜器、徐得娜就中国古代青铜器的失蜡法进行讨论。
铅同位素及微量元素分析是研究古代铜器矿料来源的有效而重要的方法,古代青铜器产地研究数据库初具规模。罗武干研究团队初步建立古代青铜器场地研究的方法,此外,青铜器泥芯科技分析数据库已初具规模,他的团队分别对四川双元村墓地(东周时期)出土青铜矛和戈进行铅同位素及相关测试分析,研究表明:青铜矛无论类型如何,其矿料来源一致,巴文化和蜀文化的金属来源不同,并存在仿制中原地区商代晚期同类器物的现象;陈典对该遗址18件青铜戈进行铅同位素分析,其类型巴蜀式戈、中原式戈及仿中原式戈,金属资源流通的范围很广,器物类型与合金配比之间没有明确的对应关系,其矿料来源有着历时性变化、并非源于本地,似乎来自于四川南部会理地区。曹大志公布了黄土丘陵出土青铜器的铅同位素比值和合金成分,结合青铜器类型、风格等方面的研究,认为多个来源的铜器指示晚商时期的黄土丘陵与华北平原、关中盆地、北方草原都有跨地区的联系。双元村墓地出土青铜矛和戈

双元村墓地出土青铜矛和戈

通过元素地球化学记录探讨人类的冶金活动。陈国科等就甘肃西城驿遗址文化层沉积物及现代表土沉积物进行元素地球化学分析,结合碳十四年代数据,揭示了该遗址距今4200年至3500年的冶金活动。
采用模拟实验的方法开展生铁冶炼技术的研究。中国最早的生铁可追溯到公元前8世纪、早于欧洲近两千年,潜伟等选取早期冶铁遗址,基于相关数据对冶铁炉进行数值模拟,以增进对生铁冶炼起始阶段技术面貌的理解,该研究所建立的数值模型可在多种可能的工艺条件下对冶炼生产技术进行评估。
玉石器科技考古研究
本年度开展磨制石器科技考古研究的遗址包括:河南庙底沟、河南双槐树和西山、河南坑南、山东两城镇、山东玉皇顶、湖北走马岭、四川三星堆,重点围绕郑州地区(集中发表于《南方文物》2021年第5期)和伊洛河流域开展相关研究。开展玉器研究的遗址包括:河南申明铺、河南偃师商城、河南殷墟、山西清凉寺、四川三星堆等。
1、玉石料来源和制作技术研究
石器研究:贺成坡等对湖北走马岭遗址(屈家岭文化早期)出土石器进行原料溯源分析,对器类进行岩性分析,发现其原料种类多样,整体上以砂岩和板岩为主,先民会根据器类选取合适的石料,认为遗址东部的桃花山一带可能是石器原料的主要产地。张弛对汉水中游新石器时代考古遗址中出土的石叶技术石制品进行研究,认为它们属于仰韶文化时期,这是欧亚大陆东部石叶技术的延续。吴超明等对郑州地区仰韶文化中晚期考古遗址中出土的石刀的类型特征、演进趋势、生产技术进行分析,认为其形制变化与加工技术之间存在内在联系。金锐等对河南西山和汪沟遗址(仰韶文化中晚期)出土4件石斧和石钺上的红彩进行分析,发现红色颜料为经过粉碎和研磨的朱砂或铁红。
玉器研究:岳超龙等对河南申明铺遗址(仰韶文化)出土3件玉石礼器进行多角度测试和分析,研究表明其原料来源于当地,有着发达的钻孔技术,石钺孔缘部位的刻槽装饰是礼器装饰的一大特点。刘建成等对四川三星堆遗址附近鸭子河河床出土4件灰褐色大玉料进行岩性分析,认为大玉料产自四川彭州红岩山蛇纹石矿区;鲁昊等对该遗址1号和2号坑出土364件玉石器的玉料进行检测分析,认为玉料以闪石玉为主,玉料遵循就地取材(取自四川地区)和因材施料(玉料选取与器形具有一定的相关性)的特点。
2、玉石器功能研究
李升韬等回顾了石器残留物分析的发展历程,阐释了研究对象包括植硅体、血红蛋白、古DNA、血液蛋白质和沉积物DNA等,认为石器残留物分析与微痕分析、模拟实验相结合,可以对石器功能进行更为全面的阐释。赵珍珍等通过对山东玉皇顶遗址(北辛文化晚期至大汶口文化早期)出土24件石器进行淀粉粒分析以研究先民对植物资源的开发和利用,认为石磨盘和石磨棒配套使用,石铲、石斧和石凿具有多种功能,上述石器均用以加工谷物、坚果和块根块茎类植物。赵海龙等认为河北下卜庄遗址(旧石器时代晚期)出土端刮器的功能主要用来加工兽皮(多用以加工湿皮),此外还用以加工木材。
3、石器生产组织和地域交流研究
栾丰实等认为山东两城镇遗址(龙山文化)石器生产已经进入复杂的专业化生产。刘亦方等聚焦河南西山遗址(仰韶文化中晚期)的石器工业进行探讨,发现西山遗址石器以日常用具为主,少见礼制性石器,并未出现集中化生产的现象。任文勋等在对河南双槐树和西山遗址(仰韶文化中晚期)出土石环进行类型特征和制作工艺研究的基础上,认为石环生产主要流通于等级较高的聚落。河南双槐树遗址

河南双槐树遗址

4、石器研究方法的总结和探索
要追溯玉石器原材料来源,研究者必须首先对其材质进行科学的鉴定,姬翔介绍了当前应用肉眼观察、显微观察和无损检测分析等玉石器材质鉴定的方法,认为要推进材质鉴定和溯源研究,必须建立一个标准统一、覆盖面广的玉石器数据库。雷蕾等认为随着三维扫描技术的进步,几何形态测量方法在石制品分析中具有重要的推广价值,在详细介绍操作流程的基础上以广西南坡山遗址出土手斧为例展示了这种方法的作用和优势。
陶瓷器科技考古研究
以陶瓷器原料和制作技术研究为中心,开展陶瓷器科技考古研究。
1、陶器研究
陈辉等研究发现湖北盘龙城遗址(二里冈文化)陶器制作的专业化程度逊色于郑州商城,但在器型、装饰和制作技术上与中原保持一致,反映了对中原文化的认同。王迪基于陕西丰镐遗址陶窑的类型、产品和空间分布对西周时期丰镐的陶器生产特点进行归纳,他还特别关注陕西沣西遗址张家坡村出土的1处陶窑火塘口塞1件完整陶鬲的遗迹现象,认为陶鬲是封堵火门之用,这是商周时期一种观火新技术。李敬朴等对中东地区砂玻器(Fritware,中东陶瓷体系中最重要的产品,胎体和物相不同于陶器、瓷器和釉砂)的定名、起源和发展进行研究,认为砂玻器与夹玻器相关,其真正产生于公元11世纪的埃及地区。印度-太平洋珠属于拉制玻璃珠,是典型的贸易珠,徐思雯等根据其时空分布以及对其成分进行科学分析的结果,认为这种贸易珠是2000年以前印度洋—太平洋上已开始贸易往来的见证。盘龙城遗址出土的陶器

盘龙城遗址出土的陶器

2、瓷器研究
英国奈吉尔·伍德利用原子吸收光谱法对16世纪初至20世纪初的12件中国景德镇御用黄釉瓷胎体进行了研究,研究显示17世纪初景德镇在高岭土的使用上发生了重大变化(细瓷胎体中高岭土的比例从20%突增至50%)。
研究方法上有所创新。岩相技术是观察器物成分特征的一种方法,王恩元探讨岩相技术在陶瓷考古中的应用和前景,提倡采用操作链的概念,结合多种技术手段共同提升陶瓷器科技考古研究水平。
有机残留物分析
杨益民对我国开展有机残留物分析40多年发展历程进行回顾并对今后发展进行展望,特别提出蛋白质考古数据库建设的重要性(杨益民主持2017年教育部人文社科规划项目《古代动物遗存的ZooMS数据库建设疯狂英语李阳疑复婚》,目前该数据库建设已接近尾声)。
1、动物制品
韩宾等就陕西刘家洼遗址(春秋时期,距今约2700年前)出土1件微型铜罐中的残留物进行综合分析,认为该残留物是由牛脂作为基质混合了一水碳酸钙颗粒的美白化妆品,是目前中国最早的男性化妆品,比南北朝时期《齐民要术》中关于面脂制作方法的历史记载要早1000多年,该研究被《Nature》选为“研究亮点”。周旸的研究团队应用基于免疫法原理的丝绸微痕检测技术在四川三星堆遗址祭祀坑(商代晚期)出土青铜器和土样中发现有丝绸残留物,其品种包括绢、绮和编织物,其重要用途之一是祭服,这反映了古蜀地区发达的丝绸业。三星堆4号坑纺织品,扫描电镜图

三星堆4号坑纺织品,扫描电镜图

2、粮食作物制品
刘莉等通过对甘肃大地湾、陕西半坡、姜寨遗址出土仰韶文化时期尖底瓶、平底瓶和彩陶壶的植物微体和微生物遗存进行检测分析,认为这3种器类曾用于酿酒,酿酒原料包括黍及其他作物(粟、稻、小麦族)、豆类和块根类植物等,酒的品种包括谷芽酒和麹酒两类,仰韶先民用芦苇吸管咂酒,此外,还对山东王因和西夏侯遗址(大汶口文化时期)出土黑陶高柄杯、红陶杯和灰陶瓶中的残留物进行植物微体和微生物遗存的检测分析,认为它们均与酒有关。加拿大凯琳·塔凯等就甘肃占旗遗址(齐家文化,距今约3350年至2650年)出土马鞍口罐(“马鞍锅”)内残留物进行碳氮同位素和使用痕迹的研究,认为占旗先民在齐家文化时期的食物由小米、肉类和反刍动物奶制品构成。韩宾等在西藏桑耶寺(公元12世纪到公元13世纪)发现了最早的以瑞香狼毒为原料的藏纸,并且,首次表明在早期西藏造纸术中使用了一种独特的施胶技术,该施胶剂的成分包括奶(来源可能为本地牦牛)和小麦淀粉。
3、经济作物制品
朱慧、吴梦茜等对江西海昏侯墓地(西汉时期)出土木质漆盒中的样品进行测试,经鉴定为玄参科地黄属植物根的辅料炮制品,其外层的辅料有淀粉和蔗糖等成分,是迄今发现的我国古代最早的中药炮制品实物,认为炮制工艺是米蒸法。
4、有机宝石
孙诺扬等就新疆胜金店墓地(西汉时期)出土的1枚黑色珠子进行有损和微损分析,认为其原料为煤精,反映了汉代煤精制品的平民化和煤炭的大规模利用。
科技考古回顾与展望
在百年考古学史回顾中,科技考古的地位举足轻重。王巍主编的《中国考古学百年史》丛书中,对科技考古的研究历程进行了全景式的回顾。由中国社会科学院考古研究所科技考古中心主编的《科技考古(第六辑)》正式出版。袁靖、潜伟和徐良高等就如何推进科技考古进一步融入考古学研究、如何全面推进科技考古学科建设等发表真知灼见。
科技考古学术交流深入开展。除上述各研究方向/专业委员会举办年度学术研讨会外,第三届中国考古学大会于2021年10月在河南三门峡召开,考古年代学、数字考古、环境考古、人类骨骼考古、动物考古、植物考古分别召开学术研讨会,交流各领域的最新研究成果。中国科学技术史学会科技考古专业委员会年会暨全国第十五届科技考古学术讨论会于2021年6月在安徽大学召开,作为我国科技考古领域一个重要的学术交流平台,与会者通过主旨报告等多种形式进行学术交流,充分展示了近年我国科技考古研究的最新成果和学术动态。
科技考古机构间启动战略合作。2021年2月,国家文物局考古研究中心与中国科学院青藏高原研究所、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、北京大学考古文博学院签署了战略合作协议,将分别共建“环境考古实验室”“分子古生物学实验室”和“年代学与动植物考古实验室”。
科技考古数据库建设渐次推进。中国社会科学院考古研究所、国家文物局考古研究中心等单位已经着手建设科技考古数据库,目前,动物考古、碳氮稳定同位素、青铜器泥芯科技分析、蛋白质组学数据库已初具规模,植物考古、古DNA和人骨考古数据库已开始着手建设,其他科技考古领域数据库建设也有着迫切的科研需求,这就需要做好顶层设计,各科研单位通力合作,有序推进科技考古数据库建设。
(本文收集2021年度发表科技考古文献资料近500篇,限于发表时字数要求,定有未加收集或限于篇幅未加公布或曲解原意的情况。本人水平有限,疏漏和不妥之处,望作者和读者海涵)海报设计 祝碧晨  图片编辑 张颖

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