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【前沿報道】Science Advances:鍶同位素示蹤人群和動物的遷移行為——以英國巨石陣為例
2019-03-26 | 作者: | 【 】【打印】【關閉

  考古學的重要主題之一是對古人類與動物遷移行為的探討。傳統考古學者主要借助器物、建筑和文化景觀等證據間接反映遷移現象。近三十年來,隨著地球化學分析手段的發展,鍶同位素(87Sr/86Sr)逐漸成為研究遷移行為的有力工具,為探索古人類與動物遷移行為及與之相關的社會文化現象提供了直接證據(Bentley, 2006)。 

  87Sr87Rb衰變形成,礦物和巖石的鍶同位素比值取決于初始Rb/Sr比值和基巖的年齡。由于質量數大,鍶在表生環境中分餾非常小,在風化、成壤過程和生物循環中,87Sr/86Sr值基本保持不變。鍶通過攝食和飲水進入生物體內,牙齒和骨骼形成時,鍶以類質同象形式替換羥磷灰石中的鈣,得以長期保存。牙齒萌出后,牙釉質成分不再發生變化。對比個體牙釉質87Sr/86Sr值與當地背景值的差異,可以揭示個體遷移行為的信息。 

  1985年,Ericson提出人類牙釉質和骨骼鍶同位素能示蹤古人類遷移活動。近年,關注焦點轉向人類與動物遷移來源以及動因研究,探討遷移行為指示的社會文化問題 

  英國南部大量的圓形石結構建筑是歐洲史前時期的標志性古跡,其中以巨石陣和埃夫伯利遺址最為著名。陶器組合和動物考古證據顯示,這些建筑及其周邊通常舉行規模盛大的宴會活動,而豬是宴會上食用的主要動物。有研究認為,宴會的舉行可能促進遺址附近人群的遷入,但關于遷移規模以及宴請覆蓋范圍的深入研究卻鮮有報道。近日,英國卡迪夫大學Madgwick et al.2019)分析了巨石陣附近4個新石器時代晚期(2800-2400 BC)圓形石結構遺址出土的131頭豬的牙釉質和下頜骨骨膠原的5種同位素(87Sr/86Sr, δ34S, δ18O, δ13Cδ15N),詳細探討了豬的遷移規模及來源問題。該成果近日在Science Advances上發表。 

  結果顯示,所有遺址豬的5種同位素極差和IQR值(四分位距)均較大。以87Sr/86Sr值為例,盡管這些遺址所在的白堊紀碳酸鹽巖87Sr/86Sr值較低,但豬牙釉質87Sr/86Sr值幾乎包含了整個不列顛島內的87Sr/86Sr值。對同位素結果的聚類分析顯示,131頭豬至少來自于24個不同的同位素地理單元,進而表明宴會中豬的來源相當復雜,且宴會的覆蓋范圍較為廣泛。 

  作者進一步集成了英國境內其它不同時期遺址的動物同位素數據(圖1)。相比于新石器時代中期(MN)和早期鐵器時代(EI)遺址,本研究中4個遺址點地質背景較為單一,但是鍶同位素比值呈現較大的極差和IQR值。此外,8個豬牙87Sr/86Sr高于0.7130,所占比例遠高于英國南部其它遺址。以上均表明新石器時代晚期巨石陣周圍中存在大量外來豬的遷入,揭示了宴會活動的舉行促進了大規模的動物與人群遷移行為。 

1  四個研究遺址點與英國境內其它不同時期遺址點動物鍶同位素對比(4個遺址點分別為Durrington Walls, Mount Pleasant, West Kennet Palisade EnclosuresMarden遺址,LN為新石器時代晚期,MN為新石器時代中期,EI為早期鐵器時代,RB為羅馬-不列顛時期,EM為中世紀早期)  

  作者還進一步對這些外來豬的規模與來源問題進行探討。對比87Sr/86Srδ34S值發現(Evans et al., 2010; Nehlich, 2015),4個遺址中僅有少量的豬來自于本地。結合英國87Sr/86Sr背景值(圖2),作者推測3個高值可能來自于英格蘭和威爾士, 其它5個高值很有可能來自于蘇格蘭,此外δ34Sδ18O則顯示遺址中部分豬來自于英國東部沿海區域,由此表明這些外來豬存在長距離的遷移行為。基于本研究,作者認為新石器時代早期的圓形石結構建筑不僅僅是區域的聚集中心,與之相關的宴會活動明顯促使了英國境內大規模的人群和動物的遷移,由此加強了新石器時代晚期英國不同區域之間的聯系與交流。 

2 英國Sr同位素比值背景圖    

  盡管鍶同位素是探討遷移行為的強有力證據,作者也承認,即使用5種同位素共同約束,仍然無法準確判斷這些豬的具體來源。目前,判斷動物與人類來源的有效方法是建立高分辨率的鍶同位素背景值,主要載體為生物可利用的地表水、地下水、植物及遷移能力較弱的動物Evans et al., 2010。然而,丹麥奧胡斯大學Thomsen and Andreasen 2019)最近發現,丹麥西部不受污染的地表水87Sr/86Sr平均值(0.7124)相對于其農田附近值(0.7097)明顯偏高,而Sr濃度明顯偏小(圖3)。作者認為,這可能與農業中非鈣質土中施撒石灰有關,該行為導致地表水的Sr濃度升高和87Sr/86Sr值降低。因此,在建立Sr同位素背景值時,農業活動的影響不能忽視。該成果同一天在Science Advances上發表。此外,存在的問題還包括:鍶同位素難以區分地質背景相似地區的人口遷移、牙釉質和骨骼樣品可能受到后期污染等。 

3 丹麥地表水Sr濃度和87Sr/86Sr比值

  總體而言,鍶同位素在人類遷移研究中有重要優勢和廣泛應用。更重要的是,它與個體的喪葬行為結合,提供了更多的文化交流細節,幫助我們認識古代人群的生業方式和組織結構,甚至包括國家管理、區域間貿易與交換等更宏觀的社會文化問題。    

  主要參考文獻 

  Bentley R A. Strontium isotopes from the earth to the archaeological skeleton: A review[J]. Journal of Archaeological Method and Theory, 2006, 13(3): 135-187.原文鏈接

  Evans J A, Montgomery J, Wildman G, et al. Spatial variations in biosphere 87Sr/86Sr in Britain[J]. Journal of the Geological Society, 2010, 167(1): 1-4. (原文鏈接

  Madgwick R, Lamb A L, Sloane H, et al. Multi-isotope analysis reveals that feasts in the Stonehenge environs and across Wessex drew people and animals from throughout Britain[J]. Science Advances, 2019, 5(3): eaau6078. (原文鏈接

  Nehlich O. The application of sulphur isotope analyses in archaeological research: A review[J]. Earth-Science Reviews, 2015, 142: 1-17.(原文鏈接 

  Thomsen E, Andreasen R. Agricultural lime disturbs natural strontium isotope variations: Implications for provenance and migration studies[J]. Science Advances, 2019, 5(3): eaav8083. (原文鏈接)    

  (撰稿:王學燁,唐自華/新生代室)

 
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