凌家灘與韋崗遺址出土豬牙結石的碳穩定同位素分析

2020-11-22 騰訊網

摘要：本文利用穩定同位素分析技術，對凌家灘與韋崗遺址出土豬牙結石進行了碳穩定同位素檢測。結果表明，凌家灘與韋崗遺址出土的豬均以C3類植物為主要食物來源，說明二者的食性一致。結合凌家灘與韋崗遺址出土豬牙釉質的鍶同位素比值數據分析，推測凌家灘與韋崗遺址出土的豬均為本地出生。

一、前言

牙結石通常存在於牙齒表面和牙齒的頸部,主要由有機成分加上捕獲的食物顆粒以及無機礦物相構成的複合材料。在生物考古學領域，出土人及動物遺骸的碳氮穩定同位素分析已成為一種探討古代人類飲食狀況的常用技術手段。但是，由於碳氮穩定同位素分析過程中需要對樣品進行分解和提取，因而用於檢測的樣品無法保留原狀而在實驗過程中被消耗掉了。基於上述原因，對於一些重要樣品特別是用於展覽的標本，就不適合使用該方法。而牙結石作為人類和動物牙齒表面的附屬物，如果被去掉，並不會影響標本本身的完整性，所以，採集牙齒表面的牙結石進行碳氮穩定同位素分析可以算作一種無損檢測手段，對於需要保留或用作展示的標本就具有重要實用價值。

除此之外，還有一些比較特殊的情況下，比如出土的遺骸數量很少，或者保存狀況不佳，無法進行骨膠原的提取等等，也可以採集牙結石進行碳氮穩定同位素分析，作為一種補充和參考。

我們在對凌家灘與韋崗遺址出土動物遺骸進行鍶同位素分析的過程中，需要去除牙齒表面除牙釉質以外的一切物質，其中就包括牙結石。考慮到考古出土樣品比較珍貴，應該利用一切可以利用的技術手段充分提取蘊含在樣品中的信息，所以就有意識地採集了一部分動物的牙結石進行了碳氮穩定同位素分析，結合樣品的鍶同位素比值的分析結果，探討凌家灘與韋崗遺址出土動物的來源與消費方式等方面的問題。

二、材料與方法

樣品的預處理是在中國社會科學院考古研究所超淨實驗室內進行的。首先將動物牙齒放入潔淨的50毫升燒杯中，加入純淨水清洗三次，以去除牙齒表面殘留的土壤等汙染物，清洗後的牙齒在低溫下乾燥。用潔淨的手術刀仔細刮擦除去牙結石，收集待測。

保留清洗牙齒的水溶液，過濾後得到土樣，低溫乾燥後，加入2mol/L鹽酸（優級純）至無氣泡產生，靜置24小時。用純淨水洗至溶液呈中性，過濾，低溫乾燥後待測。

樣品在中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所環境同位素實驗室的Elementar Vario-Iso-prime100型穩定同位素質譜分析儀上測試其碳含量及同位素比值。碳穩定同位素比值以USGS24標定碳鋼瓶氣(以PDB為基準)為標準，分析精度為±0.2‰,碳同位素比值以δ13C(相對V-PDB)表示,測試結果詳見表一。

三、結果與討論

1.樣品的去汙染檢驗

出土動物牙齒在長期的埋藏過程中，表面往往附著土壤等汙染物，經過清洗後，汙染物是否被清徐幹淨需要進行檢驗。目前關於牙結石的檢測與分析尚處於起始階段，樣品預處理方法也正在探索，所以我們收集了從樣品清洗下來的土壤樣品作為對照樣品，經過預處理後，與牙結石樣品一同進行了碳含量及同位素比值檢測。從表一所示的數值來看，兩份分別來自凌家灘與韋崗遺址的土壤樣品的碳含量及同位素比值比較接近，而與動物牙結石樣品的碳同位素比值不同。說明牙結石樣品沒有受到汙染或汙染程度很低，數據可用。

2. 碳穩定同位素數據分析

凌家灘和韋崗遺址出土的豬牙結石的碳穩定同位素分析結果顯示，4例豬牙結石的δ13C值的分布範圍是－24.08‰～－27.92‰，平均值為－25.29±1.5‰。其中包含3例凌家灘遺址出土的豬牙結石樣品和1例韋崗遺址出土的豬牙結石樣品。除了1例凌家灘遺址出土的豬牙結石樣品的δ13C值是－27.92‰以外，其餘樣品的δ13C值非常接近。而且上述2個遺址出土的豬牙結石樣品的δ13C值均處於C3植物的δ13C值（-20‰～-35‰）範圍內。韋崗遺址出土的豬牙結石δ13C值與凌家灘遺址出土的豬一致，說明二者的食性一致。

此外，由於土壤有機質代表著一個從新鮮植物殘體到徹底腐殖質化物質的連續體,一般來說,土壤有機質的δ13C值與來源植物物料的δ13C值十分接近,因此可以根據植物的特徵δ13C值,就能判斷出土壤有機質的來源。因為自然界植物間碳同位素組成是有差別的,可以用δ13C值定量表示。通過對自然界數百種不同科、屬、種的植物的研究發現，C3類植物如稻米、小麥、豆類等，其δ13C值範圍為-20‰～-35‰，C4類植物，如玉米、小米、高粱、甘蔗等，δ13C值範圍為–8‰～-14‰，CAM類植物如菠蘿、甜菜等，δ13C值範圍為–12‰～-23‰。凌家灘和韋崗遺址土壤樣品的檢測結果表明,在研究區域內的環境下,植被是以C3植物為主。

3.不足之處

由於牙結石是一種成分複雜的生物材料，如何利用現有技術更好地提取其中包含的各種信息正處於探索階段，需要進行更多艱苦細緻的工作和大量數據的支持。一般情況下，如果條件允許，首選利用骨膠原進行碳氮穩定同位素分析以探討動物的食性，只有在某種特殊情況下，才以牙結石的檢測作為參考數據。凌家灘和韋崗遺址出土動物標本數量較少且保存條件不理想是原因之一；另外一個原因是我們在研究中發現凌家灘與韋崗遺址出土豬的牙釉質鍶同位素比值均在當地生物可利用的鍶同位素比值範圍之內，而且兩地相距不遠，因此想從食性分析的角度探討二者是否相同，從而彼此構成一條證據鏈。顯而易見，目前我們研究的樣本量是遠遠不夠的。更進一步的研究要留待考古發掘出更多的出土動物標本之後。

（作者：趙春燕 呂鵬 中國社會科學院考古研究所；吳衛紅 安徽大學歷史系；原文刊於《南方文物》2020年第3期）

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