地貌学及第四纪地质学在考古学中的应用

2016-02-02毛俊翔

客家文博 2016年2期

毛俊翔

地貌学及第四纪地质学在考古学中的应用

毛俊翔

考古学与地貌学及第四纪地质学关系密切，相互补充，尤其是地貌学及第四纪地质学对考古学的发展影响深远，在考古工作中，从前期调查勘探到中期发掘以至后期的室内整理、研究过程中，其理论知识的应用都可以为考古学提供各种便利，扩大研究视野和领域。特别是近几十年，还产生了许多交叉学科，如考古地磁学、环境考古学等。随着地貌学及第四纪地质学理论研究的深入，也必将会为考古学问题的解决提供不同的思路和角度，使考古学更加丰富和完善。

考古学地貌学第四纪地质学应用

2008年3月至5月本人参与了广东省文物考古研究所对乐昌峡水利枢纽工程进行的文物考古调查与勘探工作，由此意识到地貌学和地质学理论应用在考古学中的重要性，所以对相关的知识作了一些学习与探讨，本文即在此基础上形成。

“地貌学是研究地表地貌形态特征、成因、分布和形成发展规律的学科。第四纪地质学是研究距今二三百万年内第四纪的沉积物、生物、气候、地层、构造运动和地壳发展历史规律的学科。两者都以地表自然环境的重要组成部分及其演变历史为研究对象，都是研究地表环境的重要学科。” 它们都是自然科学中的一部分，与具有自然科学性质的考古学有着密切联系。

首先，从中国考古学的发展历程来看，早期很多地质学家参与考古调查和发掘，使地质学方法较早的用于中国考古学，特别是地层学方法的运用；而近几十年来，中国考古学开始关注人类与环境的关系，各种地质学方法特别是第四纪地质学方法及地貌学的研究方法被广泛应用于考古学中。

其次，作为考古学研究主体的古代人类一直生活在地球表面，与古代人类活动有关的一切遗迹和遗物主要分布于地球表层的各种地貌形态之中。从始至终人类都与地球表层的各层圈相互联系，如地貌圈、沉积圈、水圈、大气圈、生物圈等等。而且古人类出现于第四纪，他们的出现和发展是环境变迁的产物，人类所创造的文明与环境的变迁分不开。因此，有学者指出“要认识人类文化变迁的原因，正确阐明人类历史发展的客观规律，必须在考古学研究中运用第四纪地质学的研究方法，探讨人类与环境的关系。”

再次，从中国考古学自身的特色来看，中国的考古遗存具有空间分布广阔、地貌类型复杂、时间序列连贯、文化一脉相承等特色，这就需要运用第四纪地质学及地貌学的相关知识来研究古代的人地关系、复原古环境。

最后，考古学与地貌学及第四纪地质学互相促进互相补充，一方面考古学可以弥补后者较大年代跨度的不足，使其研究更加精细化；另一方面地貌学及第四纪地质学知识也极大的丰富了考古学的研究内容。

而在具体的考古学实践中，地貌学与第四纪地质学的知识更是贯穿考古学实践的全部过程中，下文将从考古学实践过程中的三个部分说明地貌学与第四纪地质学知识和方法在考古学中的运用。

一、考古调查与勘探

古代人类活动留下的遗迹经过长时间的各种转化，有的可以在地表发现，有的则是深埋地下而且各自的保存情况不一，因此考古调查作为考古学研究的第一步就是要系统地确认考古遗址的地理位置、分布范围，并通过勘探或试掘判断遗迹的堆积情况和大概的年代及文化内涵等等。在这一阶段，主要是通过地面调查和遗物采集、裸露剖面的观察、遥感探测、钻探等方式进行。通过考古调查可以得到一个地区诸遗址的形态以及遗址的数量和空间分布的信息。在具体工作中，调查可以分为四个步骤：了解当地的地貌及地质情况、寻找和发现古人类遗迹、判断遗迹的内容、对调查结果的记录。

（一）了解当地的地貌及地质情况

在这一步中除了利用当时已有的文献、各种地图、前期的调查资料，还要求调查人员有一定的地貌学及地质学的知识。在调查过程能正确辨认不同地貌类型，并了解调查区内的地质构造、地貌的新老情况，尽管历史时期中地貌类型会发生变化，但是现代地表的地貌类型及组合特征与古代地貌类型有密切的联系，是了解古环境的钥匙。因为并不是所有的地貌类型都适合人类的栖息，所以在调查时掌握地形及地貌成因，可以知道哪些地区适合人类的活动和居住。这是调查发现的首要条件。

1、地层的识别

在第四纪，人类得以诞生并发展，因此在寻找古人类遗址时，首先应该分辨出第四纪地层堆积与更早期的地层，不能在更早更古老的地质时代地层中去寻找。了解第四纪下限问题、中国第四纪地层分布、不同地区不同时代的地层堆积情况，有利于考古调查的开展。

2、了解各种地貌和地形的形成原因

具体说来，我们至少应该掌握以下内容：了解河流、湖泊的形成，河湖环境是如何变化的，判断原始地貌情况，如古河道及其支流，对冲积物的判断是属于河流的自然堆积还是洪积物或滑坡造成，后两种堆积物是无分选的，因此可以区分开来，对于遗址形成过程的判断有用；了解溶洞的形成过程及溶蚀产生的地貌类型和堆积物的形态特征，有利于调查时判断是否有人类足迹的可能；了解风力地貌和堆积物的形成过程，认识风力地貌；辨认出冰川地形和冰川堆积物形态上与其他地貌形态的不同；了解黄土地貌的类型、黄土的成因及它的特性、中国三种黄土的地层规律，从而认识不同的黄土地貌，掌握马兰、离石、午城每种黄土的特征，在调查中可以判断大概年代；了解中国境内不同的生物地理分布区；了解海岸地貌及其不同类型，依据一些地形和地貌判断古海岸；了解新构造运动及由此产生的地质和地貌的构造形态和变位、不同地区的差异性。

（二）寻找和发现古人类遗迹

在掌握了调查中一些基本的地貌学及第四纪地质学知识后，我们的调查便可以有目的、更快捷高效地进行，如学会运用航空和卫星照片判断环境和古遗迹现象；基于河流阶地形成情况的了解，我们可以判断阶地的新老关系，第三级阶地的年代早于第一二阶地。从而有针对性的寻找不同时段的人类活动区域，探讨人类在阶地上活动范围的转变；在风力地貌，石器等遗物一般在风蚀洼地中寻找，而且应该认识到是难以找到原生层位的，在一起的遗物不一定是同时期的；古人类所使用的大部分洞穴为石灰岩溶洞，旧石器人类活动多在洞穴中，通过洞穴的相对位置可以判断其相对年代的早晚；黄土作为第四纪特有的松散土状堆积物，与人类活动关系密切，而且北方旧石器大多都在黄土中埋藏，在非旧石器发掘中以黄土为生土，应该选择性的进行试掘，可能会有新发现；由于人类对淡水的依赖，在海边生活的古人类年代应该相对较晚，使用海洋资源较晚，因此海陆作用交替带，河口区、海岸变动地带也会有人类活动，而且会影响当地文化的兴衰。

（三）判断遗迹的情况

“考古调查的目的是寻找遗址，而勘探是为了从遗址表面收集资料，以及获得对地下埋藏状况的初步评估。”③有时调查作为发掘的前期工作或区域文化分布情况调查而不是文物普查项目时，我们会对该调查区进行地表样品采集、钻探、试掘等工作，这样可以加深我们对于该区域文化遗存的认识及遗迹分布情况的了解或者便于后期大规模发掘工作的开展。例如，目前流行的GIS（地理信息系统）和专门用于考古学中的AGIS(考古地理信息系统)，主要是通过地表遗物采集并运用AGIS对空间数据进行多重性分析，建立区域考古研究模型（三维模拟与显示）。另外，了解遗迹土壤的酸碱性，可知是否有利于遗物的保存并推测遗迹的保存情况。在野外调查过程中对于露天阶地，我们会寻找裸露的地层剖面，以了解遗迹的文化内涵；而对于洞穴的调查，不仅要了解洞穴的成因、测量洞口的方向、长宽高、洞口距河面的高度，分析洞穴内的堆积，而且要选取最适合人类活动的一处进行小试掘，同时思考洞内的活动范围，在不同区再布小方，以探明人类活动范围和文化堆积情况。

（四）对调查结果的记录

在掌握地貌学与地质学的基本知识的同时，我们也应该学习他们所用的专业术语及对于地层和堆积物的描述，从而改变在传统考古学中对于堆积物或地层描述时各执一词的状况，在描述沉积物时，仔细观察后可以较准确地描述出来，包括岩性、沉积结构、沉积构造等，更细致地可以描述砾石的砾性、砾径、砾向、砾态、表面特征风化程度；砂和粘土的粒度特征；沉积物的结构；对于碎屑沉积物的命名等等，使得考古学中对于地形、地貌、地层及堆积物的描述语言更加专业而准确。除了描述的语言，在掌握野外对地貌的观察分析和研究，对地质的观察研究情况下，我们所得出的区域地面测绘图和相应的剖面图使考古资料更准确而详细、标准化，能体现调查中的具体情况，加强资料的可靠性和实用性。

二、田野考古发掘

在考古发掘过程中主要是发掘地区的选择、发掘过程中地层情况观察、描述和判断、相关资料的收集。相对于考古调查而言，这一部分的工作是以全面收集考古资料为主，将地层学运用到极致，地貌学及第四纪地质学在这一阶段对于考古学的影响也是潜移默化的。

（一）发掘区域的选择

除了选择遗迹堆积较厚、保存情况较好的区域（这些是基于前期考古调查所知），还应该注意发掘的安全，如在重力地貌中要防止发掘过程中发生灾害性事情，选择发掘点时，避免容易坍方和发生滑坡的环境。

（二）发掘过程中地层情况观察、描述和判断

在中国，不同地区不同时代土色分布各异，因此描述地层堆积时，我们也应该努力采用地质学中的专业而准确的语言，如地层的岩性，包括颜色、组成部分、结构构造等等；而通过对地层堆积的观察可以确定遗存之间的空间关系（共存、先后）；掌握基本的埋藏学和沉积学知识，可以对地层中埋藏情况及沉积物来源进行初步判断；另外在发掘过程中亦可判断不同地区的层位、年代关系，估算其大致年代；在掌握一定地貌学及第四纪地质学知识后，还可以对遗址中的某些现象进行判别，如区分地层中冰楔与土壤干裂形成的楔形裂口，在冻融作用后的地层划分上要注意褶皱地层，而且地层中冰楔不封口，有规律的石圈在冻土地带是冻融作用形成而非人为的遗迹现象等等。

（三）相关资料的收集和记录

随着考古学研究的发展，对于古人类生存的环境越来越关注，我们的目的是尽可能全面重建遗址所处地点的环境，并将其放在区域环境中考虑，这样我们就可以了解该遗址居民在不同时期所面对的环境状况，从而探讨文化变化的原因。因此全面有效的收集和记录遗址中的信息，是重建古代人类活动的前提。除了人类遗物的收集还有自然遗物的收集、遗址中微形态遗存的收集等等。特别是微形遗存和小遗存资料的收集，如孢粉、植硅石、植物炭化颗粒、小动物骨骼的采集等等，这些信息的收集是作为考古学与地质学的共同研究方面，即古环境分析，为后期的深入研究提供资料。地质学的广阔研究范围使得考古学的研究深度加大，丰富了考古学的内容，扩大了考古学的研究范围，这些地质学及地貌学的知识，促使我们在考古工作中全面、正确地进行采样，如在环境研究中，如何找到较好的自然剖面采取孢粉样或土样，以河湖相沉积最好；而且了解和掌握不同的测年方法及每种测年方法的适用范围，如何进行取样，取样量的多少等问题，我们在发掘过程中就可依据遗址的实际情况进行采样。

三、考古学的室内研究

相对于前两部分的直接观察来说，在考古学的室内研究过程中，运用地貌学与第四纪地质学采用的是间接的方法。既有前两部分中直接观察的结果又有间接分析的结果。主要是运用多学科的方法来复原古人类的生存生活环境，并探讨环境变化与文化发展变化之间的关系，体现在以下几个方面。

（一）古环境复原

与人类生存生活相关的古环境又可以分为大的背景环境复原和遗址内部的环境复原。

1、大的背景环境复原

即古代环境重建，具有全球一致性的环境变化影响文化发生大的转折。如全球性的气候变化、构造运动引起的大范围变化。了解目前大气环流带、自然带的分布情况，可依据现代的环境结合古环境，判断遗址当时所处的气候带，因为大气环流带和自然带的分布在整体格局上不变，只是纬度方向上的移动；根据岩石的风化情况即风化壳的发育情况，也可判断当时的气候带。湖沼堆积物---反映第四纪气候与古环境的变化，有良好的记录，同时可与其他的古环境数据相对照，建立各地区古环境变化标尺；对洞穴堆积物形成原因的判断，也可反映出气候变化因素，结合全球古气候变化规律从而了解当时古气候与人类的关系；熟悉第四纪冰期和间冰期的时间分布，结合其他信息可判断遗址当时的大环境背景；掌握古环境参数的研究法（如氨基酸外消旋测温法、稳定同位素法），可对出土物进行物理化学分析从而判断古环境状况；还有一些非考古调查和发掘中发现的资料可用以指示古环境信息，如陆棚（大陆架）中沉积物、标志性自生矿物可判断气候冷暖（如海绿石为冷水矿物，鲕绿石为暖水矿物）、第四纪软体动物和微体化石对古气候的指示、冰川中冰岩芯测量建立气候变化的全球标尺（具有验证性）；海平面变化和构造运动导致地貌的变化，侵蚀基准面发生变换，阶地的形成对人类活动有重大影响，影响人类的迁徙和动物的迁徙，导致文化的迁移和传播。

2、遗址环境的复原

主要是对于考古遗址进行沉积环境分析、古植物分析、古土壤分析等，这一步的分析较前一步更细致、更具有地区特点。通过微观和宏观气候标志，判断遗址和遗址周围的气候，以复原当时的古环境，如生物化石（孢粉、软体动物等）、岩石、地貌气候标志等具有地区性特点的古气候指示物来推断遗址所处的区域性环境；通过动植物分布的地带性及动植物群气候组合来复原古人类环境，气候变化导致动植物群发生变化，人类的经济形态也随之变化，工具和文化也发生变化；通过对遗址或遗址周围沉积物进行分析，水流对遗址的冲刷，从砾石的圆度来判断水流对遗址的冲刷（如旧石器遗存是原地埋藏还是次生堆积），还可以判断流水的流向和古河道的方向，判断是否有突发性的灾害如洪水，从而影响遗址的使用和废弃，影响人类居住。早期人类受环境变迁影响较大，河湖地区作为重要的水资源与人类活动密切相关，对于早期人类生活居址的选择、遗址的兴旺与废弃、文化的兴衰都有重大联系，而且古人对居址选择的变化即与水的远近，在河湖的什么方位，可以反映出对自然环境的认识能力。

（二）出土遗物相关分析

从出土石器、陶器、金属器的材料上可以判断其原料来源，而从石器表面形态分析则可以了解遗址的形成和埋藏过程。另外，对于自然遗物的分析除了对古环境复原外，还可以反映人类对于动植物的利用情况，更深入地了解古人类的生存状态。

（三）遗址形成过程的研究

这一项研究的进行，主要是埋藏学与沉积学的运用，如对于这些地貌环境中堆积物形成过程的判断，可以对次生堆积进行考古学分析，提高次生堆积的考古学意义上的利用率。④

（四）遗址的时间确定

在地质学与地貌学中，有众多测年方法，将其应用于考古学中，不仅使考古学脱离编年的束缚，而且促进考古学研究的深入，同时多种测年方法的运用提高了遗址年代的准确性。如冻土中的冰楔可用于测年，由于全新世无大的冰期，主要用于更新世判断环境状况；黄土中气候旋回记录可以对应不同时期的气候时段，也可与黄土层中的文化相对应，反映人与环境的关系；后来发展的考古地磁学不仅可以用来测年而且可以运用磁力仪来探测地表以下的古代遗存；利用火山灰、生物地层法、同位素法、热释光法等等来测定地层的年代。这些都是地貌学与第四纪地质学的知识在考古学研究进一步工作中的运用，它们为考古学研究的发展和深入探讨人类文化奠定了基础。

四、小结

考古学与地貌学及第四纪地质学关系密切、相互补充，但更多的是地貌学与第四纪地质学的发展促进了考古学的发展，考古工作者虽然不太重视这一影响，但在实际工作中我们可以随处看到对其的应用，从前期调查到中期发掘，甚至是后期的研究过程中，都在为我们提供各种便利信息，扩大我们的研究领域。回顾考古学的发展历程，特别是近几十年，地貌学及第四纪地质学理论方法与考古学充分结合，同时产生许多交叉学科，如考古地磁学、环境考古学。而且取得很大的成就：地区调查的有效开展、AGIS的运用、土壤微形态分析、黄土-古土壤序列的建立，各种古环境信息用于复原遗址的环境背景，还提供了古代人类工艺水平和贸易情况的信息，同时还有对于考古学研究新领域的探索，如对于考古学次生堆积的研究。而对于未来考古学的展望中，我们可以看到考古学与地貌学及第四纪地质学更紧密结合的必要性，同时在不久的将来我们应该在考古学家中大力推崇学习和掌握相应的地貌学及第四纪地质学知识，了解各种地形形成的原因、过程、沉积学、埋藏学知识等，这样，才能使其更好地服务于今后的考古工作。

注释：

①曹伯勋.地貌学与第四纪地质学[M].武汉：中国地质大学出版社，1995:1.

②靳桂云.地质学方法在考古学中的应用[J].文物季刊，1998(4):78.

③[美]罗伯特•沙雷尔、温迪•阿什莫尔.余西云等译.考古学：发现我们的过去[J].上海人民出版社，2009.1:152.

④高蒙河、陈淳.考古学次生堆积的研究与探索[J].华夏考古.2001(2)。

[1]曹伯勋.地貌学与第四纪地质学[M].武汉：中国地质大学出版社，1995.

[2]高蒙河、陈淳.考古学次生堆积的研究与探索[J].华夏考古，2001(2).

[3][英]科林•伦福儒、保罗•巴恩.中国社会科学院考古研究所译.考古学：理论、方法与实践[J].文物出版社，2004.

[4][美]罗伯特•沙雷尔、温迪•阿什莫尔，余西云等译.考古学：发现我们的过去[J].上海人民出版社，2009.

[5]靳桂云.地质学方法在考古学中的应用[J].文物季刊，1998(4).

[6]秦建明、程音.地貌学与考古学[J].文博，1998(1).

[7]宋豫秦.考古学与人地关系研究[J].中原文物，2002(6).