甘肃五坝墓地人骨反映的史前人群变迁

贺乐天　陈国科　杨谊时

摘要：在跨大陆交流的大背景下，河西走廊史前时期人群的迁徙、扩散、融合及其与古文化发展之间的关系等问题一直备受关注。但人骨材料的缺乏使学界对该区新石器时代人群的来源及其与青铜时代人群的关系并不清楚。本文以地处河西走廊中部的五坝墓地（4400～3800 BP）中出土的14 例成年个体颅骨为研究对象，进行了非测量和测量性状的分析。结果显示：五坝人群属东亚类群，与青海省东北部新石器时代晚期人群具有最近的亲缘关系。对河西地区史前时期人群变迁历史的梳理则表明该地区至少经历了两次大规模的人群迁徙：新石器时代晚期，来自河湟地区的农人成规模地向河西走廊扩散，同时带来了波浪式的文化传播；青铜时代早中期，该区人群的颅面部形态特征变得相对复杂，但人群属性并未发生根本性变化。青铜时代晚期以后，欧亚草原游牧人群的大规模南下使河西人群的颅面部形态发生明显改变，也使该地区迎来了考古学文化和生业方式的转型。

关键词：河西走廊；颅骨；颅面形态；人群类型

1 前言

河西走廊位于中国西北部，东起乌鞘岭，西至疏勒河下游终端与新疆相邻，南北由两山夹峙而成，在史前1） 和历史时期，均是沟通东西和交流南北的要道（图1）。该区的考古工作始于20 世纪20 年代，经过近一个世纪的发展，目前已经建立了比较完善的新石器- 青铜- 早期铁器时代考古学文化序列。其中，河西走廊东部为马家窑文化（4800～4450 BP）→ 半山类型（4450～4250 BP） → 马厂类型（4200～4000 BP）/ 齐家文化（4000～3600 BP）→ 西城驿文化（过渡类型，4000-3700 BP）/ 齐家文化→ 董家台文化（3200～3000 BP）→ 沙井文化（2900～2100 BP）；河西走廊西部为马家窑文化→ 半山类型→ 马厂类型/ 齐家文化→ 西城驿文化（过渡类型）/ 齐家文化→ 四坝文化（3700～3300 BP）→ 骟马文化（2700～2100 BP）[1-3]。

在新石器时代晚期，河西走廊地区出现了一些跨大陆文化交流的证据；起源于黄河流域的彩陶、粟黍和起源于西亚的驯化牛、羊等在该区一些考古遗址中同时发现[2，4，5]。到距今4000 BP 前后，这种文化交流变得更加频繁，麦类作物的种植和青铜冶炼技术的传入，很大程度上促进了河西乃至甘青地区青铜时代考古学文化的发展[6，7]。在这一背景下，河西地区古人群的来源、迁徙及其与考古学文化发展之间的关系等问题受到越来越多学者的关注。考古学证据显示，河西走廊地区大规模人类活动可以追溯到马家窑文化时期[1，8]。但该区经过研究和报道的几批人骨标本时代都较晚，分别来自青铜时代中期四坝文化的民乐东灰山墓地[9]、玉门火烧沟墓地[10]、酒泉干骨崖墓地[11，12]，以及青铜时代晚期- 早期铁器时代的沙井文化永昌三角城遗址[13]。对这些样本组的研究多集中于颅面部形态所反映的人群属性，并且非常关注东、西方人群迁徙界限的问题。对四坝文化几组样本的研究显示，这些人群表现出较为明显的东亚类群性质，并且未见具有欧亚大陆西部人群颅面部特征者[9-12]；沙井文化时期的三角城组表现出与北亚类群更为接近的颅面部形态[13]。不过，由于缺乏更早时期的人骨标本，河西走廊新石器时代及青铜早期人群的颅面部特征、人群来源，以及与后续古人群的关系目前都并不清楚。

五坝墓地位于河西走廊中部，甘肃省张掖市民乐县六坝镇五坝村（图1）。2009 年，甘肃省文物考古研究所、张掖市文物保护研究所、民乐县博物馆联合对该墓地所在的一条东西向道路（墓葬密集区）进行了发掘，清理墓葬53 座，出土的人骨标本共代表57 例个体。根据墓葬形制、出土器物组合及14C 测年结果，确定墓地的绝对年代为4400～3800 BP，处于新石器时代晚期至青铜时代早期（即半山- 马厂- 西城驿/ 齐家文化时期）[14]。本文拟以该墓地出土的人类颅骨为研究对象，通过对非测量特征的观察和测量数据的分析，确定该组样本的人群属性及可能的来源；并以此为引，探讨河西走廊地区新石器时代晚期- 青铜时代- 早期铁器时代的人群变迁历史及其与该区古文化发展之间的关系。

2 材料与方法

2.1 研究材料

五坝墓地出土的未成年个体较多，可进行颅面部形态特征观察和测量的成年颅骨仅14 例，其中男性8 例，女性6 例。男性样本大多出自半山- 马厂时期的墓葬，而女性样本中有几乎一半来自无详细分期信息的墓葬（无随葬品或随葬品极少，无法进行进一步分期）[15]，因此我们在研究中不对颅骨样本的时代进行进一步划分（表1）。

2.2 研究方法

2.2.1 颅骨的形态观察与测量

不同地理区域的人群在颅骨形态特征上具有明显的区别[16]，为了了解五坝组样本个体水平上的形态特征和人群属性，我们对14 例颅骨进行了非测量性状的观察、角度数据和形态指数值的测量和计算。

根据五坝组样本的保存状况，选取了可观察率较高且在人类学研究中常用的13 项颅面部特征的形态观察项目，如颅形、眉间突度、眶型等，方法及标准参考邵象清[17] 和吴秀杰[18]。此外，还选取了26 个常用的颅骨测量项目进行测量，并由测量数据计算获得了10 项能够反映颅骨整体形态特征的形态指数和角度，如颅指数、眶指数、鼻指数、鼻颧角等，具体方法和标准依据邵象清[17]。

2.2.2 颅骨测量数据特征的比较

颅面部测量性状的差异能够较好地反映遗传上的差异和多样性[19-21]。我们分别将五坝组颅骨测量数据与Howells 数据库中的人群以及中国北方多组古代人群进行比较，一方面在全球各人群及中国北方古代人群颅面部形态变异的大背景下，进一步确定该组样本的人群属性。另一方面，甘青地区的样本组在地理位置、考古学文化、时代上与五坝组相近或存在可能的联系，将五坝组与之进行比较将有助于我们了解河西走廊地区古人群发展的源流及其与古文化发展之间的关系。

Howells 数据库 包括全球六大洲30 个群体共2524 个个体的颅骨测量值[16，22-24]，这些样本的年代以近现代为主，也包含少量古代样本，如安阳殷墟组及古埃及组。Howells所使用的测量方法与国内常用的马丁测量法在某些测量项目上存在差异，本文选择了在人群比较中常用且测量方法一致的16 项线性测量项目来进行分析。这16 个项目包括颅长（g-op）、颅宽（eu-eu）、颅高（ba-b）、颅基底长（ba-a）、面基底长（ba-n）、上面高（n-pr）、眶额颧点间宽（fmo-fmo）、眶额颧点间高（sub fmo-n-fmo）、眶内缘点间宽（d-d）、鼻宽、鼻高（n-ns）、眶宽（d-ek）、眶高、额弦（n-b）、顶弦（b-l）、枕弦（l-o）。

中国北方古代人群 在对比组中，我们选择了一系列在考古学文化、地理位置或时代上与五坝墓地可能存在相关性的古人群，同时也选择一些具有典型代表性颅面部特征的古人群。根据以往的研究成果，这28 个对比组中包含属东西方混合人群的新疆地区古代样本组[25-28]、属东北亚类群的平洋组[29] 和完工组[30]、属北亚类群的内蒙古[31，32]、宁夏各组[33]、属东亚类群的黄河中游地区各组[34-37]，以及甘青地区史前各组[38-45]。

以对比组公布的原始数据为参考，在与中国北方地区各组的比较中共采用14 项线性测量项目，这些项目可以较为全面地反映个体的颅面部形态特征，分别是颅长（g-op）、颅宽（eu-eu）、颅高（ba-b）、颅基底长（ba-a）、面基底长（ba-n）、上面高（n-pr）、最小额宽（ft-ft）、中面宽（zm-zm）、眶额颧点间宽（fmo-fmo）、眶内缘点间宽（d-d）、鼻宽、鼻高（n-ns）、眶宽（mf-ek）、眶高。

具体分析方法如下：首先将59 个群体的原始测量数据进行对数变换，并从中减去该个体所有测量值的对数几何平均值，以此降低尺寸因素的影响[46]。对标准化后的变量进行主成分分析（Principal Component Analysis， PCA） 并绘制二维散点图。介于主成分分析图并不能全面展示颅骨形态变异的所有信息，我们将所有主成分得分（PC scores） 作为新的变量计算出不同人群间的欧氏距离矩阵（与直接使用原始变量相比，这种做法能够有效规避颅骨测量性状之间的相关性）。人群间颅面部形态的差异和亲缘关系远近的可视化则通过构建人群间的无根网络树（邻接法，Neighbor-Net）来表现。以往在重建人群历史时，通常使用系统发育树来表示人群间亲缘关系，但随着研究的深入，树状图实际并不能准确表达人群间的关系，如存在由迁徙、遗传漂变和混合造成的复杂历史事件时。邻接网络图中的位置关系表示群体间存在潜在的平行演化或混合遗传，更清楚地展示人群之间存在的复杂生物学联系。以上分析使用PAST4.03[47] 和Splits tree 4.12.3[48] 等实现。

3 结果

3.1 颅面部形态及颅骨非测量特征观察

颅骨非测量性状的观察结果显示，五坝组颅骨以卵圆形和椭圆形的颅形为主，眉弓和眉间突度的发育程度中等偏弱，鼻根区凹陷较浅。眶形的变异较大，以椭圆形和方形为主；眶口倾斜度全部为后倾或垂直；鼻棘不发达，多为中等偏弱；犬齿窝发育弱，均为平坦- 浅；齿弓形状以抛物线型为主。两性颅骨的形态分布基本一致，只是在一些和粗壮度有关的特征上有所区别。

颅面部测量性状的指数值和角度显示，五坝组颅骨长颅型较多，以高颅和正颅型为主，所有个体的颅宽高指数均表现为狭颅型；额型以中额型和阔额型为主；眶形的变异较大，男性以低、中眶型为主，女性则以中、高眶型为多；鼻型较阔，面部垂直方向的突度不明显，以平颌型或中颌型为主；面部扁平度中等或较大。两性个体大多数测量性特征相似，女性只在面部垂直方向的突出程度、齿槽面角所示之突颌程度较男性明显，并且面部扁平度较男性略大。

从总体来看，五坝组样本不同时期的样本之间在颅面部形态上无明显区别，均表现出亚洲蒙古类群的常见形态特点，并与前人总结的先秦时期分布在黄河上游甘青地区古西北类型人群的颅面部测量指数和角度特征非常接近[49]。从个体来看，五坝组样本的几乎所有特征都偏向于东方人群，未见有接近欧亚大陆西部人群的个体[50]。

3.2 颅面部测量数据的比较

3.2.1 与Howells 数据库中人群的比较

以邻接法对欧氏距离矩阵处理后，获得的反映男性31 组、女性26 组人群颅面部形态差异情况的网络图，两图均清晰地展示了人群的聚类关系（图2）。除波利尼西亚人群和西太平洋人群外，Howells 数据库中的其他人群大多依其所处的地理区域分布，即人群生物距离与地理距离呈现出明显的相关性。五坝组男性和女性都与属东亚类群的日本、安阳殷墟、海南等东亚地区人群最为接近。

3.2.2 与中国北方古代人群的比较

在男性组（共28 组人群）的主成分分析中，PC1 的贡献率31.2%，最大载荷变量有鼻高和眶内缘点间宽； PC2 的贡献率22.29%，最大载荷变量为颅宽和颅高。PC3 的贡献率为14.15%，最大载荷变量为颅长、眶内缘点间宽和中面宽。由图3 可见，对比数据集的诸人群在坐标轴中呈现较为明显的区分。新疆地区代表欧亚大陆东西方混合人群的样本组多分布在PC1 的负值端，以内蒙和宁夏地区古人群为代表的北亚类群主要分布在PC2 的正值端，黄河中游和甘青地区各古代组则多分布于坐标轴右下方，内部形态变异较大（图3： 1）。不过，黄河中游各组与甘青地区各组的区分较为明显，显示出两地区人群在颅长、中面宽等方面的差异（图3： 2）；在散点图中，五坝组均位于甘青地区史前各样本组分布范围之内或附近。

图4 为男性组的邻接网络图，系统进化网络分析的结果基本与主成分分析一致：与五坝组最接近的是青海柳湾组和青海民和阳山组，其次为同处河西走廊属四坝文化的玉门火烧沟、民乐东灰山组。不过，河西地区另一处同属四坝文化墓地的干骨崖组却与主要生活在河湟地区的卡约文化各人群（阿哈特拉山组、李家山组、上孙家寨组）更为接近。此外，河西走廊时代最晚的一组样本—— 沙井文化的永昌三角城组则与甘青地区其他人群的颅面部形态存在明显差别，而与属于北亚类群的诸人群聚在一起。

中国北方古代女性各组的主成分分析和系统进化网络分析的结果均不如男性明确。代表北亚类群的宁夏彭堡组、内蒙古林西井沟子组都与代表东西方混合人群的新疆各组聚合在一起。出现上述现象一方面是由于以往的研究者很少对女性样本进行人群间比较和分析；另一方面，各遗址出土的完整女性颅骨数量往往较男性为少，这显然更容易造成抽样误差。这些都提示我们在以后的研究中需要加强对女性样本的分析。就五坝组女性样本而言，其颅面部形态总体仍处在甘青地区人群的变异范围之内，与青海民和阳山组最为接近。

4 讨论

五坝墓地位于河西走廊中部，历经半山- 马厂- 西城驿/ 齐家文化早期，即处甘青地区新石器时代末至青铜时代早期阶段。该阶段河西走廊逐渐成为东西方文化交汇最重要的区域[1，7]。在距今4000 BP 前后，来自西文方化系统的麦类作物、绵羊与来自东方文化系统的彩陶、粟黍、猪均在此有所发现[51]。作为河西地区迄今时代最早的一组人类遗骸，五坝组样本的人群属性非常值得关注。

本文的分析显示，五坝墓地出土的颅骨均具有较小的面部矢状突度，中等或较大的面部扁平度，眉弓、眉间突度和鼻根凹陷较弱，犬齿窝平坦、眶口呈直角或后倾等特征，这表明五坝组个体在颅面部形态上更接近欧亚大陆东部人群。与Howells 数据库中各人群的比较进一步明确了五坝组与东亚人群最为接近。与中国北方古代人群颅测量性状的比较则显示，五坝组的颅面部形态落入甘青地区史前人群的变异范围之内，与时代相近的青海河湟地区柳湾人群及阳山人群最为相似；而与中国北方其他区域古代人群的颅面部形态存在一定差异。尽管颅面部的某些形态特征会受到生存环境和食物结构的影响，但颅测量性状的异同很大程度上仍然反映的是遗传上亲缘关系的远近[52，53]，五坝人群应与青海东北部的半山-马厂文化时期人群存在最为密切的遗传联系。这种联系在考古学文化上亦有所体现。对甘青地区新石器时代考古学文化的研究显示，从马家窑文化开始，甘肃中东部及河湟地区考古学文化呈波浪式向河西走廊推进，半山、马厂文化更是以河湟地区为中心，不断向河西扩张（西城驿文化是河西走廊马厂文化的发展与延续）[1，2，7，54]。五坝墓地半山- 马厂期墓葬表现出的文化特征，如墓葬类型、陪葬品器物组合和典型器物特征都与青海东北部典型的半山- 马厂文化遗存接近[14]。尽管五坝组样本量较少代表性不足，但结合目前的考古学证据，以该组样本为代表的河西走廊新石器时代晚期- 青铜早期人群的形成很大可能是河湟地区半山- 马厂文化人群向河西走廊迁徙并在此繁衍生息的结果。这些新石器时代农人在气候变化及对自然资源需求的驱动下进行迁徙与扩张，并同时带来了考古学文化的传播。

在青铜时代早中期（4000～3300 BP），河西走廊及其周边地区气候逐渐干冷化，跨欧亚大陆文化交流也较前一时期明显增强[7，51]。在这些因素的共同影响下，甘青地区的考古学文化走向多元化发展的格局，生业方式也呈现出空间差异[55]。从业已掌握的人骨资料看，在这一时期，虽然大多数甘青地区样本组仍处于古西北类型人群的变异范围，但内部发生了一定程度的分化。这种分化被认为是该时期人群流动水平的加强，以及环境和生业方式的差异所造成的[45]。这一阶段河西走廊地区的人骨样本代表为四坝文化早期的火烧沟组、东灰山组，以及四坝文化晚期的干骨崖组。从本文分析来看，五坝组样本与火烧沟组及东灰山组在颅骨形态上的相似度仅次于柳湾组及民和阳山组，表明四坝文化早期人群较多继承了该区新石器时代晚期- 青铜早期人群的颅面部特征。这与考古学文化分析所认为的“四坝文化是由河西马厂类型经过渡类型遗存（即西城驿文化）发展演变而来[56]”是相符合的。到了四坝文化晚期，相对稳定的人群结构似乎发生了一些变化；干骨崖组的颅面部形态与五坝组、火烧沟组、东灰山组产生一定差异，而与主要生活在青海省东北部的卡约文化人群更为接近。这一方面可能表明干骨崖人与卡约文化古代人群存在遗传联系[12]；另一方面，最近对河西走廊西端肃北县马鬃山地区石筑墓中出土的一例男性个体（经校正后的年代为1830～1773 BC，处青铜时代早中期）的颅面部形态及古DNA 研究表明，该个体与欧亚大陆北部草原民族的亲缘关系密切[57]。虽然这项研究样本量很小，但足以证明早在青铜时代早中期，欧亚草原人群就已出现在河西走廊西北端，并很可能与生活在该区的古人群发生了一定程度的交流和融合。时代稍晚的干骨崖组和卡约文化各组人群可能都在某种程度上受到了欧亚草原人群影响，导致颅面部形态呈现出一定的趋同性。

青铜晚期至早期铁器时代（3200～2100 BP），河西走廊地区人群的颅面部形态发生了根本性的变化，无论是男性组还是女性组的分析结果均显示。永昌三角城的沙井文化人群在颅面部形态上与河西走廊新石器- 青铜早中期人群差异明显，而更接近属于北亚类群的各组。具有这种颅面部形态特征的人群在新石器时代广泛分布在蒙古高原及外贝加尔地区，而几乎不见于中国境内[29]。进入青铜- 铁器时代后，他们却在一个相对接近的时间段内渐次出现在整个中国北方长城地带，即西至河西走廊、东抵吉林白城地区、北起阴山南麓，南达晋陕地区，其中在河西走廊出现的年代最早[29，58]。3000 BP 之后，在社会危机和经济危机的影响下，欧亚草原地区的生态环境进一步恶化，人群的生业方式转变为游牧经济。游牧活动需要更大面积的土地和草场，也就加快了欧亚草原人群向东、向南进一步扩张的步伐[59]，也使得中国北方长城地带广泛受到南下游牧人群的影响。在河西走廊的沙井文化和骟马文化时期，人类定居强度明显下降，且两种考古学文化的墓葬中随葬陶器较少且粗糙，出现了青铜刀、匕首和动物牌饰等北方系青铜器[1，2，51]。生业方式上则表现为牧业成分明显增加，绵羊、牛和马成为最重要的家畜，还发现了大量皮革和皮毛制品[7，60]。结合目前的人骨资料来看，该区考古学文化表现出的这些变化并非单纯是文化传播，而是伴随欧亚草原游牧人群的大规模南下。

河西走廊是史前和历史时期沟通中原和新疆乃至中亚的交通要道，西方人群何时进入该区一直是学界关注的焦点。目前的研究显示，无论是新石器时代晚期还是青铜时代，河西走廊地区古人群中均未发现可能属于西方人群的个体。在历史时期，汉代张掖黑水国遗址出土人骨的颅面部形态和古DNA 研究都显示，该人群男性主要来自黄河中下游地区，女性则以本地土著为主[61]。这些发现似乎表明，截至汉代，西方人群都未进入过河西走廊。不过，在与河西走廊相邻的宁夏中卫地区发现过一批汉代的可能属欧洲人群的人类遗骸。这5 例样本均出土自宁夏中卫长乐墓地，颅面部形态表现为鼻根较高，鼻棘较为显著、面部水平方向明显突出，矢状方向则突度较弱，眶口呈垂直型。研究者认为，这些带有西方人群颅面部特征的个体很可能与汉朝在北地郡（即今甘肃及宁夏的庆阳、平凉、固原、泾川等地）安置降汉匈奴有关[62]。很多学者对匈奴的人群属性进行过讨论，大多都指出匈奴内部的人群结构非常多元，且呈现动态发展的趋势，但其中应至少包含蒙古人种和欧罗巴人种两类[63，64]。实际上，河西走廊早在西汉初年就已成为匈奴的游牧之所。结合历史记载及临近地区的发现，西方人群进入河西走廊的时间很可能是秦汉之际。尽管该区目前尚未有人类遗骸方面的证据，但这或许是考古发掘的范围或出土人类遗骸数量有限所致。汉代以后，特别是隋唐时期，随着丝绸之路的繁盛，西迁而来的人群规模更加庞大，在宁夏固原、陕西西安等地一些隋唐时期的墓葬中就出土过不少带有西方人群颅骨特征的人类遗骸[65，66]。河西走廊作为丝绸之路东段中最重要的通道，相信随着考古工作的进展，未来应当会有类似发现。

5 结论

通过五坝墓地出土的14 例颅骨的观察、测量和比较，本文对河西走廊新石器晚期-青铜早期人群的颅面部形态及人群属性作了初步研究。颅面部观察及测量性状均表明，五坝人群属于东亚类群，并处在甘青地区史前人群的颅面部变异范围之内，与青海省东北部新石器时代晚期人群具有最近的亲缘关系，应是由河湟地区半山- 马厂文化人群向河西走廊迁徙形成。

此外，本文以五坝组样本为研究对象，以目前掌握的人骨材料为基础，梳理了河西走廊新石器时代晚期- 青铜时代- 铁器时代早期的人群变迁历史。新石器时代晚期，来自河湟地区的农人成规模地向河西走廊扩散，同时带来了波浪式的文化传播；至青铜时代早中期，很多来自欧亚大陆西方的文化因素出现在河西走廊地区，这种文化扩散并没有伴随着西方人群东进，但可能存在着小规模欧亚草原人群的南下。西方人群进入河西走廊的时间大约要到秦汉之际。同时，随着河西地区人群流动水平的增加，人群的颅面部形态特征也变得相对复杂，但人群属性并未发生根本性改变。青铜时代晚期以后，欧亚草原游牧人群的大规模南下使河西走廊地区人群的颅面部形态发生明显改变，也使该地区迎来了考古学文化的变化和生业方式的转型。

总之，河西走廊特殊的地理位置决定了它必然是多个不同来源人群及文化交流和融合的关键区域。由于目前该区出土的人骨有限，我们只能粗线条地勾勒出该区史前时期的人群变迁历史，期待以后更多人骨资料的发现和多学科合作研究能帮助我们不断修正和完善上述发现与认识。

致谢：感谢编辑及匿名审稿人提出的建议，感谢甘肃省文物考古研究所提供的研究样本。附属材料 本文附有以下补充材料：附表1— Howells 对比人群；附表2— 中国北方古代对比人群；附图1— 与Howells 男性人群比较之主成分分析图；附图2— 与Howells 女性人群比较之主成分分析图；附图3— 与中国古代北方人群（女性）比较之网络树；附图4—M53 号男性颅骨的四视图；附图5—M36-2 号女性颅骨的四视图。论文涉及的原始数据见附属材料，敬请查阅。

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基金项目：国家自然科学基金（42001073; 42372001） 资助