第四纪研究  2017, Vol.37 Issue (3): 463-473   PDF    
泥河湾盆地油房剖面旧石器时代中期到晚期文化过渡的环境背景
李泽涛 , 李冰 , 李月丛 , 梅惠杰 , 刘林敬 , 于世永 , 王俊婷     
(① 河北师范大学资源与环境科学学院, 河北省环境演变与生态建设重点实验室, 石家庄 050024;
② 河北师范大学泥河湾考古研究院, 石家庄 050024;
③ 中国地质科学院水文地质环境地质研究所, 石家庄 050061;
④ 江苏师范大学地理测绘与城乡规划学院, 徐州 221116)
摘要:泥河湾盆地油房遗址是中国北方重要的旧石器时代中、晚期遗址,它蕴含丰富的古人类活动遗存。该遗址剖面(1270cm)以风成沉积为主,沉积较为连续,遗址年代大致为56~27ka B.P.(1290~20cm),跨越旧石器时代中期和晚期及深海氧同位素第3阶段(MIS 3),可以为研究泥河湾地区旧石器文化演变与气候变化提供重要依据。本文利用粒度、烧失量,通过端元分析模型,结合关键地层花粉含量及炭屑探讨了泥河湾盆地旧石器中期到晚期文化过渡的环境背景,结果表明:56.0~48.1ka B.P.的旧石器时代中期晚段,沉积物平均粒径较粗,有机质含量较低,细砂含量较高,有流水作用影响,植被以草原为主;48.1~35.2ka B.P.可能是文化过渡时期,该段沉积物粒径和粗颗粒物含量为整个剖面最低值,粘土和有机质含量则为全剖面最高值,环境状况总体较为良好,植被仍以草原为主,但周围山地可能有森林,相对于旧石器中期晚段,其有效湿度增大;35.2~27.4ka B.P.为旧石器晚期文化,该段粒径逐渐变粗,有机质含量逐渐变低,植被覆盖度降低,气候变干;27.4~27.2ka B.P.平均粒径和细砂含量达到整个剖面最大值,粘土和有机质含量为整个剖面最小值,植被盖度最低,气候最为冷干,可能进入寒冷的MIS 2阶段。旧石器中晚过渡期晚段,由于气候环境由温湿向凉干/冷干的转化,可能与H4降温事件有关,泥河湾地区生态环境变差,食物资源短缺,迫使古人改变生产工具-细石器,提高生产力。
主题词泥河湾盆地     油房遗址     旧石器中期-晚期过渡段     粒度分析     孢粉分析    
中图分类号     Q911.5;Q915.877;P534.62+1;K871.11                     文献标识码    A

旧石器时代中期向晚期的过渡是人类发展史上的一个重要转折期,在此转变过程中,人类活动变得越发活跃,不仅古人类遗址数量显著增多,而且人类的体质和人类文化也出现了显著的进步与变革,出现了“旧石器时代晚期革命”[1]。该时段也正处于晚更新世,大体对应于深海氧同位素第3阶段(MIS 3),自然环境和气候频繁波动,该阶段内,小尺度的气候事件不断发生,但不同地区生物种及古人类响应方式存在差异[2]。水洞沟的研究显示[2],频繁变化的环境影响到古人类的食物来源,为了适应多变的环境,人类的取食范围扩大,营生方式发生明显改变。泥河湾盆地是华北旧石器时代古人类活动遗迹最多、最为集中、内涵最为丰富的地区,享有“东方奥杜韦”、“东方人类故乡”之美誉,是国际史前考古学研究的热点地区之一[3~5]。泥河湾地区不仅旧石器时代早期遗址数量多,旧石器中期到晚期过渡阶段也有重要文化遗址被发现。但目前,有关泥河湾地区古人类如何响应末次冰期的气候变化还研究较少[2, 6, 7],而油房旧石器遗址是泥河湾盆地目前发掘的少数几处跨越了旧石器时代中期和晚期,既含有华北小石器又含有细石器的遗址之一(图 1),在泥河湾地区旧石器考古研究中具有重要意义,可以为研究泥河湾地区旧石器文化演变与气候环境变化提供重要线索。

图 1 阳原县油房剖面位置图 Fig. 1 The geographical position of Youfang profile in Yangyuan County

20世纪80年代,河北省文物考古研究所在油房遗址发掘出大量的石制品和少量哺乳动物化石,根据出土石制品性质和其所在地层推测,油房的石制品在文化时代上应为旧石器时代晚期偏晚阶段[8]。但2013年开始,河北师范大学泥河湾考古研究院对该遗址进行新的考古发掘和系统的年代测定,在原文化层下部新发现多个文化层,并揭露出系统完整的地层剖面,共出土遗物10000余件,其中石制品6891件,动物化石100余件(据梅惠杰初步统计,未发表);根据所含石制品的性质以及5个光释光测年数据,认为油房遗址文化层上部属于旧石器时代晚期的细石器传统文化,下部则未见细石器工业制品,可能属于石片石器文化(据梅惠杰博士当年的初步统计,未发表)。遗址年代大致在56~27ka B.P.,跨越旧石器时代中期和晚期及深海氧同位素第3阶段(MIS 3),因此对油房遗址人类生存环境的研究具有重要意义。本文选择泥河湾盆地阳原县油房旧石器遗址为研究对象,利用粒度、有机质含量、孢粉等环境代用指标探讨了泥河湾盆地旧石器中期到晚期过渡阶段环境背景,以期更好地理解旧石器时期文化发展的环境背景。

1 自然地理及遗址概况

泥河湾盆地位于华北平原和蒙古高原过渡带,东西长约80km,南北宽15~20km,桑干河自西向东流经该地。该区域冬季受蒙古高压控制,降水较少,夏季多受太平洋高压控制,降水较多。1月平均气温-7.4~1.5℃,7月平均气温6.1~14.7℃,年均降雨量360~420mm/a,集中在夏季。植被具有暖温带落叶阔叶林向温带半干旱、干旱草原过渡的特点,盆地内部以半干旱、干旱灌丛草原为主,周围山地以森林为主[9~12]

末次冰期以来,桑干河出现并强烈侵蚀盆地内的湖相沉积,沿河形成三级河流阶地[8, 13]。桑干河右岸更高的湖积台地出现众多的深切冲沟,油房遗址(40°13′52″N,114°41′02″E;921m a.s.l)就位于大田洼台地北缘西沟两侧,剖面高出桑干河面约100m,研究厚度为1270cm,按照岩性自底部基岩向上分为3层(图 2):第1层,1290~1150cm为黄棕色粘土质粉砂,出土石制品较少,主要为小石器;第2层,1150~870cm为棕褐色粘土质粉砂,下部含粗砂透镜体,文化遗物较少,文化性质不太明了,可能是文化过渡层;第3层,870~20cm为褐黄色粉砂,石制品数量丰富,并揭露出石器加工和用火遗迹,属细石器传统文化层。表层20cm土壤受人为影响大,为现代扰土层,未取样品。

图 2 油房剖面年代与岩性 Fig. 2 The date and lithology of Youfang profile
2 数据与方法 2.1 孢粉、炭屑及测年

本文以5cm间隔连续采集1290~790cm地层进行孢粉及炭屑分析,该分析采用常规HF-重液浮选法,每个样品加入1粒石松孢子片。该实验在河北师范大学资源与环境科学学院孢粉学实验室完成。在剖面自下而上采取样品的同时,采集5个光释光测年样品(表 1),在探方剖面上取出20cm×20cm×20cm的立方体,然后将其用锡箔纸包裹,防止曝光[14]。样品的制备采用光释光细颗粒前处理常用方法[14],将经双氧水(H2O2)、盐酸(HCl)和H2SiF6处理后分离出4~11μm的石英颗粒加蒸馏水充分摇匀、烘干后称出约1mg样品。样品的测试在Daybreak2200(美国)光释光测年仪器上测定,细颗粒样品采用简单多片再生法进行样品等效剂量的测量[15],样品环境剂量率根据样品U、Th和K含量,用ADAMIEC等提出的剂量率转化方法计算[16],其中U、Th和K含量用中子活化法测得(表 1)。根据所测光释光年龄数据分别求得剖面各段的平均沉积速率,并据此建立了剖面的时间标尺(图 2),剖面底界(1290cm)和剖面顶部(20cm)的年龄按平均沉积速率外推,大约为56ka B.P.和27ka B.P.。

表 1 泥河湾盆地油房剖面光释光测年数据 Table 1 OSL dating of Youfang profile in Nihewan Basin
2.2 粒度与烧失量

以5cm为间隔对整个剖面(1290~20cm)进行粒度分析,按照常规分析方法[17, 18],将5g样品经过10 %的双氧水(H2O2)去除有机质;10 %的盐酸(HCl)去除碳酸钙;加入蒸馏水后静置12小时,重复若干次直至溶液呈中性为止;加入0.05mol/L的六偏磷酸钠((Na2PO3)6)溶液,放置在超声波震荡仪中,在60Hz的频率下震荡3~5分钟,防止胶结,取出部分样品放入粒度分析仪中进行粒径的测量,并记录数据。样品测试利用英国马尔文公司生产的Mastersizer 3000激光粒度仪进行测试,在遮光度为15 % ~20 %的条件下,经过3次测量并取其平均值作为其最终结果。该仪器的测量范围是0.02~3500μm,重复测量误差小于3 %,该测试在河北师范大学泥河湾考古研究院粒度实验室完成。在烧失量测试中,将2g样品放入小坩埚中,放入烘干机中,在105℃环境下烧48个小时,称算出失去的水分的质量;放入马弗炉,在550℃环境下烧4个小时,称算出失去有机质的质量;在950℃环境下烧2个小时,称算出失去的碳酸盐的质量[19, 20],该实验在河北师范大学资源与环境科学学院孢粉学实验室完成。

2.3 模型

本文利用BEMMA模型(贝叶斯端元数据模型)对粒度数据进行再分析,BEMMA模型可以产出数学上最优且具有地质学意义的粒度端元数据,且这些端元数据与用EMMA模型方法得到的端元数据具有广泛的一致性[21]

3 结果分析 3.1 粒度与烧失量分析

根据土壤粒度的分类标准,我们计算了粘土、粉砂、细砂等的含量[22],同时结合烧失量以及端元数据的特性,通过CONISS有序聚类划带[23],将该剖面分为4个带,其中Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ分别再划分为两个亚带(图 3)。

图 3 旧石器中晚过渡期油房遗址剖面粒度和烧失量变化曲线 Fig. 3 The grain size and ignition loss curve of during the period mid-late transitional Paleolothic in Youfang profile

Ⅰ阶段(56.0~48.1ka B.P.,1290~1010cm)沉积物平均粒径42μm,中值粒径29.8μm,粘土含量平均为12 %,粉砂含量平均为62 %,细砂含量平均为23.9 %,中砂及粗砂平均含量为2 % (含粗颗粒透镜体),粒径>63μm的颗粒平均含量为26 %,有机质含量平均为3 %,碳酸盐含量平均为4.5 %。其中Ⅰ1阶段(56~52ka B.P.,1290~1150cm)沉积物的平均粒径46.4μm,为整个剖面最高,粉砂平均含量为59.2 %,为整个剖面次低,中砂及粗砂平均含量为3 %,粒径>63μm颗粒平均含量达29 %,该阶段沉积物粗颗粒含量总体大于Ⅰ阶段的平均值;Ⅰ2阶段(52.0~48.1ka B.P.,1150~1010cm)沉积物的平均粒径37.2μm,明显低于Ⅰ1,但中值粒径与Ⅰ1段相近,粘土(12.3 %)和粉砂(65.1 %)平均含量明显高于Ⅰ1,中砂及粗砂平均含量下降为1 %,该阶段沉积物粗颗粒含量明显小于Ⅰ1,但碳酸盐含量(4.7 %)明显高于Ⅰ1阶段。

Ⅱ阶段(48.1~35.2ka B.P.,1010~720cm),沉积物平均粒径27.8μm,中值粒径22.2μm,较Ⅰ阶段明显降低,为全剖面最低,粘土含量平均为14.7 %,较Ⅰ阶段增加2.7 %,为全剖面最高;粉砂含量平均为72 %,较Ⅰ阶段增加10 %,也为全剖面最高;细砂含量平均为13.2 %,较Ⅰ阶段减少10.7 %,为全剖面最低;中砂及粗砂平均含量为0.1 %,较Ⅰ阶段减少1.9 %,为全剖面最低;>63μm颗粒平均含量为13.3 %,较Ⅰ阶段减少13 %,有机质含量平均为3.6 %,较Ⅰ阶段增加0.5 %,为全剖面最高值;碳酸盐含量平均为4.4 %,与Ⅰ阶段持平。总体沉积物颗粒较细,有机质含量较高,反映了较稳定的暖湿环境。其中Ⅱ1阶段(48.1~44.3ka B.P.,1010~870cm)沉积物平均粒径28.9μm,中值粒径23.3μm,均为该阶段高值;有机质含量平均为3.2 %,为该阶段低值,碳酸盐含量平均为5 %,为该阶段的高值;Ⅱ2阶段(44.3~35.2ka B.P.,870~720cm)沉积物平均粒径26.8μm,中值粒径21.2μm,均较Ⅱ1小,有机质含量平均为4 %,明显高于Ⅱ1阶段,碳酸盐含量平均为3.9 %,明显低于Ⅱ1阶段。

Ⅲ阶段(35.2~27.4ka B.P.,720~220cm)沉积物粒径变粗,平均粒径36μm,中值粒径32μm,较Ⅱ阶段略变粗,粘土含量平均为11 %,较Ⅱ阶段减少3.7 %;粉砂含量平均为68.5 %,较Ⅱ阶段减少3.5 %;细砂含量平均为20.4 %,较Ⅱ阶段增加7.2 %;>63μm的颗粒平均含量为20.5 %,较Ⅱ阶段增加7.2 %;有机质含量平均为3.3 %,较Ⅱ阶段略有下降,碳酸盐含量平均为5.1 %,较Ⅱ阶段明显增加。其中,Ⅲ1阶段(35.2~28.1ka B.P.,720~520cm)沉积物的平均粒径33.6μm,中值粒径29.2μm,粘土含量平均为12 %,粉砂含量平均为69.8 %,细砂含量平均为18.1 %,均较整带颗粒细;有机质含量平均为3.4 %,略高于整带平均值;Ⅲ2阶段(28.1~27.4ka B.P.,520~220cm),沉积物的平均粒径37.6μm,中值粒径33.8μm,粘土含量平均为10.3 %,粉砂含量平均为67.6 %,细砂含量平均为22 %,该阶段沉积物平均粒径变粗,粗颗粒含量较Ⅲ1阶段增加,有机质含量下降为3.2 %。

Ⅳ阶段(27.4~27.2ka B.P.,220~20cm),沉积物粒径最粗,平均粒径达50.4μm,中值粒径达49.5μm,粘土含量平均仅为7.3 %,较Ⅲ阶段下降3.7 %;粉砂含量平均为57.6 %,较Ⅲ阶段下降10.9 %;细砂含量平均达34.9 %,为全剖面最高,较Ⅲ阶段增加14.5 %;>63μm颗粒平均为35.1 %,为全剖面最高,有机质含量平均为2.9 %,较Ⅲ阶段下降0.4 %;碳酸盐含量平均为4.9 %。

3.2 BEMMA模型分析

利用BEMMA模型对粒度数据进行端元分析,可以得到3组粒度端元组分(图 4)。3组粒度端元组分均为单峰型。其中,EM1的峰值为12μm,其主要成分为粘土与细粉砂;EM2的峰值为40μm表明沉积物主要是粗粉砂;EM3的峰值为35μm,主要成分为细粉砂和中粉砂。

图 4 油房剖面粒度端元分布 Fig. 4 The end member of grain size in Youfang profile

主要研究结果显示(图 3):Ⅰ阶段(56.0~48.1ka B.P.,1290~1010cm)粒度端元组分以EM2为主,其次为EM3组分,EM1所占比例较小,为整个剖面的最小值;其中Ⅰ1阶段(56~52ka B.P.,1290~1150cm)主要为EM2端元组分,Ⅰ2阶段(52.0~48.1ka B.P.,1150~1010cm)除EM2组分外,EM3端元组分也有一定含量;Ⅱ阶段(48.1~35.2ka B.P.,1010~720cm)粒度端元组分以EM1为主,其含量在整个剖面达到最大值,其次为EM3组分,EM2组分所占比例很小;Ⅲ阶段(35. 2~27. 4ka B.P.,720~220cm)粒度端元组分以EM3为主,其次为EM1组分,EM2组分所占比例很小,其中Ⅲ1阶段粒度端元组分以EM1和EM3为主,Ⅲ2阶段粒度段元组分以EM3为主,EM3所占比例逐渐增加,EM1所占比例逐渐减小;Ⅳ阶段(27.4~27.2ka B.P., 220~20cm)粒度端元组分以EM3为主,EM2所占比例上升,EM1所占比例降为整个剖面最低值。

3.3 孢粉分析

为更好揭示文化转型期的环境背景,我们重点分析了1290~790cm(56.0~40.2ka B.P.)段(包含文化过渡层)的孢粉样品,35个样品共鉴定出孢粉类型49个。其中乔木花粉类型16个,主要有松属(Pinus)、栎属(Quercus)、漆树科(Anacardiaceae)、柳属(Salix)、胡桃属(Juglans)、桦木属(Betula)、榛属(Corylus)、榆属(Umlus)等;灌木花粉类型6个,有蔷薇科(Rosaceae)、胡颓子属(Elaeagnus)、鼠李科(Rhamnaceae)、蒺藜科(Zygophyllaceae)、麻黄属(Ephedra)、杜鹃花科(Ericaceae);草本植物类型24个,主要有蒿属(Artemisia)、藜科(Chenopodiaceae)、菊科(Asteraceae)、禾本科(Poaceae)、毛茛科(Ranunculaceae)、唇形科(Labiatae)、香蒲属(Typha)、荨麻属(Urtica)、葎草属(Humulus)、葡萄科(Vitaceae)等;还有中华卷柏(Selaginella sinensis)等三缝孢子。共鉴定出7309粒花粉,每个样品平均209粒,其中有8个样品鉴定花粉数量少于50粒,集中分布在1050~860cm(49.2~44.2ka B.P.)处。从孢粉百分比图谱来看(图 5),Ⅰ阶段的1290~1050cm处和Ⅱ2阶段的890~790cm处均以草本植物为主,占85 %以上,其中蒿属占20 % ~30 %,藜科占30 % ~40 %以上,藜科花粉含量均高于蒿属;其次禾本科(约10 %)、荨麻/葎草属(约20 %),乔木花粉百分比约10 %以下,反映了以藜科、蒿属、禾本科、荨麻属等为主的草原植被类型。其中49.2~44.8ka B.P. (1050~890cm)时段,孢粉浓度较低(低于0.5粒/g)(图 6),以木本植物为主,含量在50 %以上,炭屑含量较高(图 5)。

图 5 油房剖面孢粉百分比(%) Fig. 5 Pollen percentage in Youfang profile

图 6 油房剖面孢粉浓度和炭屑浓度(%) Fig. 6 Concentration of pollen and charcoal in Youfang profile
4 讨论 4.1 油房剖面沉积性质

端元分析结果显示,3组端元频率曲线都为单峰(图 4),前人研究认为风成沉积物粒度频率分布曲线主要为单峰态,河流沉积物多为双峰态[24]。其中EM1的主要成分为细粉砂和粘土,细粒组分是搬运距离远、高度大的常态粉尘,当环境条件较好,湿度大时,有利于细粒物质的沉积[25],因此EM1组分含量较高时,代表相对湿润的气候。EM2的成分主要是粗粉砂,正好与Ⅰ段下部的粗砂透镜体相对应,可能与流水作用有关。EM3主要成分为细粉砂和中粉砂,鹿化煜和安芷生[26]研究认为黄土粒度分布中较粗颗粒组分与冬季风有关,因此我们认为EM3主要与风成作用相关。结合该剖面所处的地貌位置和考古剖面的岩性,具体沉积性质如下(图 3图 4):Ⅰ阶段(56.0~48.1ka B.P.,1290~1010cm)的粒度端元组分以EM2为主,其次为EM3组分,沉积物应主要是以坡积物为主,有流水作用参与;Ⅱ阶段(48.1~35.2ka B.P.,1010~720cm)粒度端元数据成分以EM1为主,其次为EM3组分,EM2组分几乎为零,显示该阶段主要为风成沉积物,流水作用影响可以忽略;Ⅲ阶段(35.2~27.4ka B.P.,720~220cm)粒度端元以EM3为主,其次为EM1组分,EM2组分几乎为零,显示沉积物主要为较粗颗粒的黄土状风成沉积,流水作用可以忽略;Ⅳ阶段(27.4~27.2ka B.P.,220~20cm)的,粒度端元组分以EM3为主,EM2所占比例上升,主要是风成沉积为主,有流水作用的影响。因此本文认为该剖面沉积物主要与风成沉积有关,沉积较为连续,在其底部可能存在坡积物。

4.2 旧石器中期到晚期过渡段古人类生活时期的环境特征

56.0~48.1ka B.P. (1290~1010cm)为第Ⅰ阶段,大体对应于MIS 3阶段的3c阶段[27],该层出土的石器类型以小石器为主,此时该遗址处于旧石器时代中期晚段,该阶段沉积物平均粒径较粗,有机质含量较低,细砂含量较高(图 3)。草本植物花粉数量较多,木本含量很少,草本植物中藜科和蒿属含量较高(图 5),为草原类型的植被。在该时段晚期(1050~1010cm,49.2~48.1ka B.P.)的Ⅰ2段地层中,存在粗砂透镜体,可能与坡面流水有关。

48.1~35.2ka B.P. (1010~720cm)为第Ⅱ阶段,该层文化遗物较少,文化性质不太明了,可能是文化过渡层,该阶段整体上沉积物粒径变细,粗颗粒物含量较低,粘土、粉砂以及有机质含量为整个剖面的最大值(图 3),显示环境状况总体较为良好。其中Ⅱ1段(48.1~44.8ka B.P.)受沉积环境的影响,该层的孢粉浓度较小,低于0.5粒/g,一般鉴定不到100粒,但该层木本植物花粉比例较高,主要是松属、漆树科、榆属、栎属、桦木属等生长在暖温带种类(图 6),表明其环境较为湿润,有机质含量略低于Ⅱ2阶段,碳酸盐的含量较高,粒径较粗,可能是一个气候较为冷湿的阶段,并且该层炭屑浓度达到了整个剖面的最大值,尤其是>100μm的大粒径炭屑,可能与人类用火有关。Ⅱ1段也大体对应于MIS 3b段,北半球气候整体较为寒冷[27]。Ⅱ2段(44.8~35.2ka B.P.)孢粉的浓度迅速增大(图 6),但木本植物比例减小,草本植物含量增多,蒿属、荨麻属/葎草属和藜科成为最主要的花粉类型(图 5),显示气候可能转干,但花粉浓度为全剖面最高,显示植被覆盖度较好,与Mu等[28]的研究结果相近。干旱的气候环境促使了来自北方地区细石器技术向南扩展。

35.2~27.4ka B.P. (720~220cm)为第Ⅲ阶段,该层出土石制品中出现了典型的细石器类型,该阶段沉积物中值粒径明显较上带变粗,有机质含量降低,碳酸盐含量升高(图 3),显示环境向干冷的方向转化。Ⅲ2阶段(28.1~27.4ka B.P.,520~220cm)沉积物粒径变粗,有机质含量较低,碳酸盐含量达到整个剖面最高值(图 3),植被覆盖变差,气候进一步向干冷的方向发展。

27.4~27.2ka B.P. (220~20cm)为第Ⅳ阶段,该阶段平均粒径最粗,细砂含量最高,粉砂和粘土含量最少,有机质含量最低,碳酸盐含量较高(图 3),生态环境最差,气候最为冷干,可能进入寒冷的MIS2阶段。

4.3 与同时期其他地区古人类活动背景的对比

从4.2节可以看出,在第Ⅲ阶段(35.2~27.4ka B.P.)之前,主要是过渡期文化层,沉积物平均粒径、中值粒径较小,粘土含量、粉砂含量、有机质含量较高,碳酸盐含量较低,花粉组合以禾本科、蒿属和藜科为主,为温湿的草原环境,后期环境略有变凉,但整体环境湿润,与郑州织机洞遗址气候环境类似[29];第Ⅲ阶段(35.2~27.4ka B.P.)之后,主要是细石器文化层,沉积物平均粒径、中值粒径变粗,粘土、粉砂和有机质含量减小,细砂和>63μm组分含量增多,表明气候向冷干的方向转化。格陵兰冰芯、我国亚热带石笋和黄土沉积都显示[2, 30~32],在35ka B.P.前后有一次降温事件即H4事件,并且这一降温过程在水洞沟遗址[33]和乌兰木伦遗址[34]剖面中都有体现,气候由之前的温湿转变为冷干/凉干,上述两处遗址的生态环境则由温湿的草原环境、疏林(灌丛)草原环境逐渐向荒漠草原环境转化。因此油房遗址细石器出现可能与全球性H4气候冷事件有关。李爱红[35]和Goebel[36]认为细石器技术是一种追寻猛犸象-披毛犀动物群的狩猎技术,中国的细石器技术源于贝加尔湖南部和蒙古的中部地区,当气候变冷,生态环境恶化,尤其是在末次盛冰期,动物群向南迁移,细石叶技术也随之迁移。马瑞江[37]研究认为,由于气候变冷,由森林-草原环境转变为草原-荒漠草原环境,导致食物资源单一和短缺,古人不得不利用一些轻型工具即细石器,提高生产能力。无论细石器是从何处转化/传播过来,都与气候变冷变干,生态环境恶化导致食物资源短缺有关。以上可以看出,气候环境由温湿向凉干/冷干的转化可能是细石器出现的不可忽略的原因。泥河湾盆地地处半干旱与半湿润过渡带上,草原是主要植被,生态环境敏感脆弱,在35ka B.P.前后的H4气候冷事件[2, 30~32]导致了泥河湾地区气候变凉干,生态环境变差,食物资源短缺,人口压力增大,古人不得不改变生产工具,提高生产力。伴随着越来越冷和干的环境,在泥河湾盆地,古人长期使用细石器与华北小石器。

5 结论

(1) 油房遗址沉积物以风成沉积为主,沉积较为连续,遗址年代大致为56~27ka B.P. (1290~20cm)。

(2)1290~1150cm(56~52ka B.P.)出土少量小石器,870~20cm(45.3~27.2ka B.P.)石制品数量丰富,并揭露出石器加工和用火遗迹,属细石器传统文化层。

(3) 第Ⅰ阶段(56.0~48.1ka B.P.,1290~1010cm)为旧石器时代中期晚段,沉积物平均粒径较粗,有机质含量较低,植被以草原为主。第Ⅱ阶段(48.1~35.2ka B.P.,1010~720cm)为文化过渡层,该阶段整体上沉积物粒径变细,粗颗粒物含量较低,粘土、粉砂以及有机质含量为整个剖面的最大值,环境状况总体较为良好,植被以草原为主,但周围山地有森林分布。Ⅱ1段(48.1~44.8ka B.P.)气候较为冷湿,并且>100μm的大粒径炭屑达到了整个剖面的最大值,可能与人类用火有关。第Ⅲ阶段(35.2~27.4ka B.P.,720~220cm)进入旧石器晚期文化阶段,沉积物粒径变粗,有机质含量逐渐降低,气候逐渐变干。第Ⅳ阶段(27.4~27.2ka B.P.,220~20cm)沉积物平均粒径最粗,细砂含量最高,粉砂和粘粒含量最少,有机质含量最低,碳酸盐含量较高,气候最为冷干,可能进入寒冷的MIS2阶段。

(4) 旧石器中晚过渡期晚段,可能由于H4气候事件,气候环境由温湿向凉干/冷干的转化,导致了泥河湾地区生态环境恶化,食物资源短缺,古人不得不改变其生产工具,引入细石器技术,提高生产力。

致谢 真诚地感谢审稿专家和编辑部老师建设性的修改意见。

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THE CLIMATE-ENVIRONMENT BACKGROUND OF YOUFANG SITE IN NIHEWAN BASIN DURING THE TRANSITIONAL PERIOD FROM MID TO LATE PALEOLITHIC PERIOD
Li Zetao, Li Bing, Li Yuecong, Mei Huijie, Liu Linjing, Yu Shiyong, Wang Junting     
(① Key Laboratory of Environmental Change and Ecological Development of Hebei Province, College of Resources and Environmental Sciences, Hebei Normal University, Shijiazhuang 050024;
Institute of Nihewan Archaeology, Hebei Normal University, Shijiazhuang 050024;
Institute of Hydrogeology and Environment Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Shijiazhuang 050061;
School of Geographic Mapping and Rural and Urban Planning, Jiangsu Normal University, Xuzhou 221116)

Abstract

The Nihewan Basin is located in the transitional zone of the North China Plain and the Mongolian Plateau. It is about 80km from east to west and 15~20km from north to south. The Sanggan River flows from west to east. The Nihewan Basin is one of the largest and most concentrated and most abundant areas in Paleolithic of China. Youfang site(40°13'52″N, 114°41'02″E; 921m a.s.l.)is located in Nihewan Basin, and is one of the few places across the middle and late Paleolithic, containing both North China small stone relics and microlithic relics. The site profile(depth 1270cm)is mainly composed of wind deposition, and the deposition is continuous. The whole section(1290~20cm)is sampled continuously at intervals of 5cm. A amount of small stones were unearthed in the stratum of 1290~1150cm(56~52ka B.P.)and many fine stone products were unearthed in the layer of 870~20cm(45.3~27.2ka B.P.). Dating in this section is about 56~27ka B.P. (1290~20cm)dated by the OSL acrossing the MIS 3. The Youfang site can be used for the study Nihewan Paleolithic culture evolution, and provide an important basis for climate change. Based on grain size, ignition loss, combined with pollen and charcoal in the key stratum, the environmental background of transitional period between the mid and late Paleolithic is reconstructed in this paper. The result shows that (1) the average grain size(42μm)is coarse, the clay(12%)and organic matter(3%)content is lower, which is influenced by water flow, and all above shows that the typical grassland environment was the main type during the late period of mid-Paleolithic(56.0~48.1ka B.P.); (2) the average grain size(27.8μm)and coarse particle content(>63μm) are the lowest(13.3%)and clay as well as organic matter content(3.6%)are highest in the whole profile in the transitional culture layer(48.1~35.2ka B.P.), showing good climate and grassland environment and tree pollen concentration is high in the early stage of this transitional culture period showing the forest was existed on the surrounding mountains, increasing effective humidity and the cold and wet climate; (3) average grain size(36μm), low organic matter content(3.3%), and grassland environment indicates the lower vegetation coverage and the dry climate during the late period of Paleolithic culture(35.2~27.4ka B.P.); (4) average grain size(50.4μm)and content of fine sand content(34.9%)are the highest, while the clay(7.3%)and organic matter content(2.9%)are the minimum value in the whole profile, showing the worst ecological environment and cold climate corresponding to cold MIS 2 stage during the period of 27.4~27.2ka B.P. During the latter stage of the transitional period between mid and late Paleolithic, climate deteriorated which might be related with H4 event, leading to ecological environment degradation and resource shortage, the ancients were forced to change their tools from small stone to the fine stones, to improve the products.
Key words: Nihewan Basin     Youfang site     transitional period between mid and late Paleolithic     grain size analysis     pollen analysis