新疆巴里坤东黑沟遗址出土人骨的碳氮同位素分析凌雪12陈曦1王建新1陈靓
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第22卷 第1期2003年2月人 类 学 学 报ACT A ANTHROPO LOGIC A SI NIC A V ol 122,N o 11Feb.,2003综 述应用古人骨的元素、同位素分析研究其食物结构张雪莲(中国社会科学院考古研究所,北京 100710)摘要:本文从原理和方法上对目前由人骨元素、同位素分析研究古人类食物结构的三个主要方面,即骨胶原碳十三、氮十五的分析,微量元素锶、钡分析以及同位素锶、铅的分析逐一做了介绍。
在此基础上结合自己的工作将国内该研究领域中有关的研究现状和主要研究成果,特别是获得的新进展做了回顾和总结。
关键词:古人类食物结构;碳十三;氮十五;微量元素锶、钡;同位素锶中图法分类号:Q98313 文献标识码:A 文章编号:100023193(2003)0120075210收稿日期:2002209202; 定稿日期:2002210223作者简介:张雪莲(1957-),女,中国社会科学院考古研究所博士,从事科技考古、碳十四年代学研究。
古人类食物结构研究目前正受到越来越多的关注。
人类吃什么东西,一方面反映的是文化因素,另一方面则与当地的地理环境,气候条件、植被状况等自然因素有关,同时也反映了当时的社会经济状况、生产力发展水平等。
因而古人类食物结构研究已成为人类学、考古学研究必不可少的内容,它对于重建古环境、再现人类的历史无疑都是非常重要的。
古人类食物结构分析所涉及的研究对象主要可以分为两个方面:被研究的主体———人类本身,一般是人类骨骼,包括牙齿遗存,和所食用的对象,一般是人类遗迹中发现的植物、动物的遗存以及与之相关的出土器物比如生活用具如炊器、饮食器等,生产工具如农耕器具、采集、狩猎器具等,其它器物如用于祭祀的器物等等。
根据所研究的对象相应有不同的方法,如应用孢粉分析,动物骨骼鉴定等方法对植物、动物遗存分析研究,鉴别其类别、种属,以推断其植物、动物的食用情况;应用痕量分析方法对炊器、饮食器等器物中发现的残留物进行分析研究,由其成分推断其食物构成;对生产工具的用途进行分析,比如通过对早期石质打制工具上砍砸、切割等痕迹的研究,以获取所加工或收获物的有关信息判断所食食物;对出土其它相关器物的研究,探讨其饮食状况等等。
新疆东天山黑白山镁铁超镁铁岩地球化学、U-Pb年代学、Hf同位素特征及地质意义作者:舍建忠冯长丽贾健段旭杰邸晓辰曹江宇李兴俭来源:《新疆地质》2021年第01期摘要:黑白山镁铁超镁铁岩位于新疆中天山地块与觉罗塔格构造带的分界断裂——阿其克库都克大断裂南侧约4 km处。
该岩体主要由阳起石化橄榄辉石岩、辉橄岩、辉石岩、蚀变细粒辉长岩组成,对岩体的主微量及稀土元素地球化学特征研究表明,岩体属铁质镁铁超镁铁岩,具低钾拉斑玄武质岩的分异特征; 岩石具相对较低SiO2(43.90%~52.80%)、相对富Na2O(0.38%~2.97%),贫K2O(0.11%~0.47%)及Na2O>K2O特征;MgO值变化大且较高(4.25%~32.49%),较高Mg#(63.94~82.98),相对富集轻稀土((La/Yb)N为2.03~5.76),富集大离子亲石元素Rb,Ba,U,La,亏损高场强元素Nb,Ta,Ce,Ti,强烈富集Pb,说明岩石具幔源特征和岛弧岩浆特征。
LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄(392.7±4.5) Ma表明,该岩体属早泥盆世岩浆活动的产物。
Hf同位素等地球化学特征和岩相学显示,岩浆起源于含有早期俯冲洋壳的亏损软流圈地幔,在岩浆演化过程中受到地壳及围岩混染,但混染作用较弱。
黑白山岩体的发现为北天山洋在早古生代沿阿其克库都克断裂向南俯冲提供了新的证据。
关键词:镁铁超镁铁岩;锆石U-Pb年龄;Hf同位素;地球化学特征;黑白山;东天山中亚造山带是世界上典型的增生型造山带,出露大量的基性-超基性岩体,是研究地壳垂向增生和壳幔相互作用过程的天然实验室[1],东天山是其重要组成部分,位于中亚造山带南缘,与铜镍矿相关的古生代中性-中基性-基性-超基性岩十分发育,含矿岩体以规模小、多阶段侵入、岩相分带清晰、成群成带出现为特点,小岩体成大矿是普遍的成矿现象,是我国铜镍矿床的主要产地之一[2-5]。
新疆巴里坤县东黑沟遗址2006~2007年发掘简报新疆文物考古研究所西北大学文化遗产与考古学研究中心关键词:新疆东黑沟遗址游牧文化聚落遗址西汉KEY WO RDS :Xin j ian gDon g hei g ou sitenomadic cult uresettlement sitesWestern Hanp eriodABSTRACT :The Don g hei g ou site in Barkol Count y ,Xin j ian g was excavated in 2006to 2007.The revealed vesti g es include a hi g h stone p latform ,four stone 2enclosed dwellin g s and 12medium 2and small 2sized tombs.The remains of t he p latform are mainl y two floors wit h fire p laces ,cookin g stoves ,ash 2p it s and p ost 2holes.The tombs each consist of a circular stone hea p and a p it below it s center.The ei g ht small tombs are f urnished wit h stone coffins ,while t he four medium 2sized g raves ,wit h wooden coffins and contain human and animal victims.Amon g t he uneart hed g rave g oods are p otter y ,stone ,bone and bronze ob j ect s ,as well as g old and silver ornament s.Chronolo g icall y t he tombs g o back rou g hl y to t he earlier Western Han p eriod.The excavation is of g reat si g nificance to t he st ud y of settlement s of t he ancient nomadic cult ure.图一遗址位置示意图东黑沟遗址位于新疆巴里坤县石人子村南、东天山(巴里坤山)北麓,地理坐标在北纬43°31′1218″~43°34′2819″、东经93°13′4418″~93°16′4911″之间(图一)。
二里头遗址出土陶容器内残余物的碳同位素分析赵春燕赵海涛陈国梁许宏(北京,王府井大街27号,中国社会科学院考古研究所,100710)摘要:考古出土陶容器内残余物的分析与鉴别对于探讨古代人类饮食结构、生存状况及周围环境等问题具有特别重要的意义.依据残余物的碳同位素分析可以区分食物的种类,因而碳同位素分析是最重要的方法之一. 对二里头遗址出土的11份陶容器内残余物进行的碳同位素分析结果表明,二里头遗址居民食物中兼具C3类和C4类植物,而且,C4类植物也就是粟的比例可能更高一些。
关键词:二里头遗址,残余物,碳同位素考古出土陶容器内残物的分析与鉴别对于探讨古代人类饮食结构、生存状况及周围环境等问题具有特别重要的意义。
人类在学会制作陶器以后,生活方式发生了质的改变。
蒸煮等烹调方式的使用改善了古人类的生活,使得人类对动植物的利用更加充分,吸收更多的营养,身体更加健康。
因而,了解古代人类烹饪方式的发生、发展的历史也就是了解人类自身文明发展的历史。
一般而言,了解古代人类饮食结构及生存状况所涉及的研究对象主要可以分为两个方面:一是被研究的主体-人类本身,包括对人类骨骼和牙齿遗存的研究;二是人类食用的对象,包括考古遗址中发现的动植物的遗存研究等等。
但出土器物中发现的残余物的分析研究,可以帮助考古学家获得更多的不可见的动植物利用信息。
残余物的分析方法比较多, 根据残余物的状态不同相应有不同的方法.其中,碳、氮同位素分析是最重要的方法之一。
依据残余物的碳同位素分析可以区分食物的种类。
其原理并不复杂: 植物是通过光合作用将空气中的二氧化碳转化为植物组织。
到目前为止所发现的光合作用的途径主要三种。
一是卡尔文途径。
因为它的最初产物是3-磷酸酰甘油酸(3-PGA),这是一种含三个碳原子的化合物,所以又称为C3途径,遵循 C3光合作用途径的一类植物称为C3植物。
温和湿润环境下生长的大部分植物都属于C3植物,例如各种乔木、灌木和大部分禾本科的植物。
新疆青铜早期多种生物遗存的C、N稳定同位素分析目录1. 内容概要 (2)1.1 研究的背景和意义 (2)1.2 研究区域和材料 (3)1.3 同位素分析的基本原理 (4)1.4 文献综述 (5)2. 研究方法 (6)2.1 样品采集与处理 (7)2.2 C、N稳定同位素的测试方法 (9)2.3 数据处理与分析方法 (9)3. 新疆青铜早期遗存概述 (10)3.1 新疆地区的历史背景 (12)3.2 青铜时代文化的特点 (12)3.3 青铜时代的生物遗存分布情况 (14)4. 生物遗存的C、N稳定同位素分析 (14)4.1 植物遗存的同位素分析 (16)4.1.1 植硅体的同位素分析 (16)4.1.2 植物叶片的同位素分析 (17)4.2 动物遗存的同位素分析 (18)4.2.1 骨肉同位素分析 (19)4.2.2 骨冠同位素分析 (20)4.3 环境物质的C、N稳定同位素分析 (21)4.3.1 土壤的同位素分析 (22)4.3.2 水质的同位素分析 (24)5. 数据分析与讨论 (24)5.1 遗存的C、N稳定同位素数据 (25)5.2 饮食习惯与生存环境分析 (26)5.3 社会经济活动与文化发展 (28)1. 内容概要本报告内容概要主要围绕新疆青铜早期多种生物遗存进行展开,通过对其进行C(碳)、N(氮)稳定同位素分析,以揭示该时期生物遗存所反映的生态环境变迁、食物资源利用状况以及人类生活方式等重要信息。
分析对象涵盖了植物、动物及人类遗骸等多种生物遗存,力图从多个角度全面阐述新疆青铜早期的生态环境和人类活动特征。
报告首先介绍了研究背景、目的和意义,接着概述了研究区域概况及材料来源,然后详细阐述了分析方法及流程,并对分析结果进行了全面系统的介绍。
对研究结果进行了总结和讨论,并结合相关文献和背景进行了深入的分析和解释。
1.1 研究的背景和意义位于中国西北部,是一个具有丰富自然资源和多元文化背景的地区。
第32卷,第2期2013年5月 人 类 学 学 报ACTA ANTHROPOLOGICA SINICA V ol.32, No.2May, 2013收稿日期:2012-05-15;定稿日期:2012-09-11基金项目:国家财政部、国家文物局重大专项(FB10002);国家文物局文化遗产保护科学和技术研究课题(20110103);西北大学科研启动基金(PR10031);陕西省重点学科建设专项资金项目资助。
作者简介:凌雪,男,安徽省五河县人,西北大学副教授、地质学系博士后,从事科技考古和文化遗产保护研究。
新疆巴里坤东黑沟遗址出土人骨的碳氮同位素分析凌 雪1, 2,陈 曦 1 ,王建新1,陈 靓1,马 健1,任 萌1,习通源1 (1.陕西 西北大学文化遗产研究与保护技术教育部重点实验室,西北大学唐仲英文化遗产实验室,西安 710069;2. 陕西 西北大学地质学系,西安 710069)摘 要:本文以新疆巴里坤东黑沟遗址出土的人骨为研究对象,测定骨中的碳、氮同位素比值,揭示该地区古代先民的食谱特征,探索当时人们的生活与生产方式、经济形态等历史信息。
研究结果发现:人骨样品的δ13C 值分布在-17.74‰∼18.96‰范围内,样品的δ15N 值均较高,分布在12.64‰∼14.33‰范围内,表明新疆巴里坤东黑沟遗址先民的食物结构是肉类食物在日常饮食生活占有相当大的比例。
根据考古发掘出土的动植物遗存,肉类的获取应来源于驯养的牛、羊等动物或部分狩猎所得的鹿等动物,植物性食物主要来源于大麦、小麦等C 3类作物,这与其生活的环境和以游牧为主,农业和狩猎为辅的经济形态密切相关;男性与女性的食物结构相同。
关键词:游牧;东黑沟遗址;稳定同位素;食谱结构中图法分类号:O615.2;文献标识码:A ;文章编号:1000-3193(2013)02- -07古代游牧文化的历史学和考古学研究是国际学术界关注的重要课题。
然而,由于古代文献记载的有限和片面性,使得古代游牧文化的研究进展缓慢。
地处我国北方东天山的新疆哈密地区,是古代游牧民族生活的重要区域[1]。
近年来,我国许多考古工作者不断坚持开展新疆东天山地区的考古调查和发掘工作,取得了一定的收获,尤其是东黑沟遗址的考古工作作为东天山地区古代游牧文化考古研究的重要内容,在古代游牧文化大型聚落遗址考古研究领域取得了重要突破,具有重大意义[2]。
东黑沟(又名石人子沟)遗址位于新疆哈密地区巴里坤县石人子乡石人子村南的东天山北麓,西距巴里坤县城23km。
2005至2010年,西北大学文化遗产学院和新疆文物考古研究所在哈密地区文物局的协助下,在红山口—东黑沟(石人子沟)遗址群连续开展了多次考古调查和发掘工作,取得了重大收获:该遗址是东天山北麓发现的一处规模较大、内涵较丰富、具有代表性的西汉前期游牧文化大型聚落遗址[3,4]。
其中2007年的考古工作成果,被评为全国十大考古新发现之一。
东黑沟遗址的考古工作出土了一批人类遗骸,为我们深入了解古代草原游牧民族的生活状况提供了极有价值的研究资料。
DOI :CNKI:11-1963/Q.20121227.1227.017 网络出版时间:2012-12-27 12:27网络出版地址:/kcms/detail/11.1963.Q.20121227.1227.017.html•2•32卷人 类 学 学 报近几十年来,随着生物考古的迅速发展,许多学者利用遗址出土的人类遗骸或动物骨骼作为研究对象,有效地解释了一系列重要的考古学问题。
其中通过分析人骨中的碳氮稳定同位素组成,可揭示先民的食物结构,探索他们的生存方式、经济形态等历史信息[5,6],所以古代人群的食谱研究是当前科技考古的一项前沿性课题。
重建古代食谱的方法主要是上世纪70年代末建立的骨化学中稳定同位素分析方法[7],该方法历经多年的发展与完善,已成为当今国内外生物考古界分析古代人类食谱的主要方法之一,得到了广泛应用[8-15]。
本文通过对东黑沟遗址出土人骨中C和N稳定同位素的测试分析,以期探讨地区先民的食物结构,为揭示和复原该地区古人类的生存方式、社会经济结构等方面提供新的证据和信息,也为深入研究东天山地区古代游牧民族的历史、生活状况提供更为丰富的资料。
1 实验过程及结果1.1样品概况由于埋藏环境的原因,出土时保存较好的人骨个体数量不多,所以本文根据样品保存情况采集了2006和2007年发掘出土的人骨共13例;另外,利用放射性14C方法对部分墓葬的人骨或动物骨骼进行了年代测试(表1)。
1.2骨胶原的制备依据Ambrose[16]提出的骨胶原处理方法:机械去除样品内外表面的污染物和疏松部分,粉碎研磨,收集粒度为40~60目的骨粉。
然后将骨粉置于0.1mol/L HCl溶液中浸泡,进行脱钙,直至看不见颗粒为止。
取出样品,用蒸馏水洗至中性后,在0.125mol/L NaOH溶液中浸泡20小时以去除腐殖酸等。
再洗至中性,加入0.001mol/L的HCl溶液,于90℃下在鼓风烘箱中明胶化(过夜),次日趁热过滤,将滤液置于95℃的烘箱中,蒸发浓缩,最后冷冻干燥,收集明胶化的骨胶原。
1.3样品测试及结果1)元素分析:取少许骨胶原,在西北大学化学系分析测试中心的元素分析仪上进行了C、N元素含量的测试。
仪器是德国艾乐曼元素分析系统公司生产的Vario EL III型元素分析仪,仪器标准偏差:C、H、N、S<0.1% abs(表1)。
2)稳定同位素的测试:C和N稳定同位素的测试在中国科学院地球环境研究所进行,有机碳在MAT-251型质谱仪双路进样系统上分析,测定碳同位素是国家标准GBW 04407(炉黑),对于标准样品的重复分析误差<0.2‰;有机氮是在Finnigan MAT Delta Plus型质谱仪上用连续流分析的,氮同位素是国际标准IAEA-3,样品重复分析误差<0.3‰(表1)。
2 结果讨论2.1 人骨污染鉴别鉴别骨骼的受污染程度是进行稳定同位素分析的前提条件。
若人骨受到严重污染,•3•2期凌 雪等:新疆巴里坤东黑沟遗址出土人骨的碳氮同位素分析骨骼的成岩作用[17,18]使其本身的化学组成发生改变,骨骼的稳定同位素分析也就无从谈起。
由表1可见,编号为06BSDM001、07BSDM016的两个样品因污染严重未能提取出骨胶原,因此,只有11个样品可用于污染程度的鉴别。
检验骨胶原是否受到污染的最重要指标, 当属骨胶原中的C 与N 含量以及C /N 摩尔比值。
骨胶原中的C 、N 的含量可作为判断骨胶原保存状况的指标之一。
若骨骼发生污染,其有机成分——骨胶原将产生降解,C 、N 的含量也随之降低。
通过与现代样品的C 、N 含量比较可以判断样品污染状况。
现代骨胶原的C 含量约为41%,N 含量约为15%[19],C 、N 含量过高或过低都说明样品受污染严重,不能用作食谱分析。
从表1与表2的统计结果中可以看出,所有样品中C 的含量分布在37.35~41.35%范围内,均值为(40.42±1.09)%。
样品N 含量离散度也比较低,分布在14.24~15.17%范围内,均值为(14.79±0.28)%。
所以,就C 和N 含量而言,人骨样品并未发生严重降解或污染。
此外,C /N 摩尔比值在2.9~3.6之间的骨胶原可认为未受污染[20]。
从表2中可以看出所有样品的C /N 比值分布在(3.06~3.25)范围内,处于2.9~3.6之间,其均值及标准偏差为(3.18±0.05),与现代样品的C /N 比值(3.20)[21]相比极为接近,亦表明样品未受严重污染。
综上可见,除了06BSDM001、07BSDM016的两个样品外,其它人骨样品保存较好,表1 人骨概况与测试结果Table 1 The situation and measurement values of bones实验编号墓葬编号性别年龄取样部位14C 年代数据(BP )[16]C 含量/%N 含量/%C /N (摩尔比)δ13C ‰δ15N ‰DHG106BSDM012-1男30-35岁胫骨-40.4814.873.17-17.74 13.49 DHG206BSDM012-2女25岁左右股骨-41.0315.043.18-18.02 12.95 DHG307BSDM013-2男30岁左右尺骨2555±2540.8514.973.18-17.83 13.07 DHG407BSDF004②女60岁左右肱骨2195±2040.0014.543.21-18.74 12.31 DHG507BSDX03女35岁左右桡骨-40.6114.713.22-18.36 13.24 DHG606BSDM009女老年股骨2000±2540.6814.583.25-18.78 13.01 DHG706BSDM001女30-35岁股骨------DHG807BSDM016女成年尺骨------DHG906BSDM010儿童5岁左右股骨2290±2541.0515.173.16-18.96 14.33 DHG1006BSDM011女35-55岁胫骨2140±2541.3515.053.20-18.42 14.30 DHG1106BSDM003女中年股骨2115±2539.7214.653.16-18.21 13.25 DHG1206BSDM008RI 男35-40岁胫骨2230±2537.3514.243.06-18.64 13.27 DHG1306BSDM004男24-26岁股骨2215±2540.4814.683.22-18.35 12.64 注:06BSDM001、07BSDM016两个样品因污染严重,未能提取出骨胶原;“-”表示样本因无法满足测试要求而未测;14C年代学数据是在北京大学加速器质谱实验室第四纪年代测定实验室完成,其中07BSDF004②年代数据测试的对象是动物骨骼,所有结果尚待发表表2样品未污染指标统计表Table 2 The statistics of uncontaminated samples 样品数量最大值最小值 平均值标准偏差C 含量/%1141.3537.3540.421.09N 含量/%1115.1714.2414.790.28C/N(摩尔比)113.253.063.180.05未受严重污染,可用于食谱分析。
2.2 食谱分析以往研究表明,分析人骨中的C 、N 稳定同位素可以获得古代人们在较长生活过程中的饮食情况。
这是由于植物光合作用途人 类 学 学 报•4•32卷径的不同,水稻、小麦等C 3类植物中的δ13C 范围约为-20‰~-35‰,黍、粟等C 4类植物中的δ13C 范围约为-8‰~-14‰。