地貌學及第四紀地質學在考古學中的應用

毛俊翔

地貌學及第四紀地質學在考古學中的應用

毛俊翔

考古學與地貌學及第四紀地質學關系密切，相互補充，尤其是地貌學及第四紀地質學對考古學的發(fā)展影響深遠，在考古工作中，從前期調查勘探到中期發(fā)掘以至后期的室內整理、研究過程中，其理論知識的應用都可以為考古學提供各種便利，擴大研究視野和領域。特別是近幾十年，還產生了許多交叉學科，如考古地磁學、環(huán)境考古學等。隨著地貌學及第四紀地質學理論研究的深入，也必將會為考古學問題的解決提供不同的思路和角度，使考古學更加豐富和完善。

考古學 地貌學 第四紀地質學 應用

2008年3月至5月本人參與了廣東省文物考古研究所對樂昌峽水利樞紐工程進行的文物考古調查與勘探工作，由此意識到地貌學和地質學理論應用在考古學中的重要性，所以對相關的知識作了一些學習與探討，本文即在此基礎上形成。

“地貌學是研究地表地貌形態(tài)特征、成因、分布和形成發(fā)展規(guī)律的學科。第四紀地質學是研究距今二三百萬年內第四紀的沉積物、生物、氣候、地層、構造運動和地殼發(fā)展歷史規(guī)律的學科。兩者都以地表自然環(huán)境的重要組成部分及其演變歷史為研究對象，都是研究地表環(huán)境的重要學科。” 它們都是自然科學中的一部分，與具有自然科學性質的考古學有著密切聯(lián)系。

首先，從中國考古學的發(fā)展歷程來看，早期很多地質學家參與考古調查和發(fā)掘，使地質學方法較早的用于中國考古學，特別是地層學方法的運用；而近幾十年來，中國考古學開始關注人類與環(huán)境的關系，各種地質學方法特別是第四紀地質學方法及地貌學的研究方法被廣泛應用于考古學中。

其次，作為考古學研究主體的古代人類一直生活在地球表面，與古代人類活動有關的一切遺跡和遺物主要分布于地球表層的各種地貌形態(tài)之中。從始至終人類都與地球表層的各層圈相互聯(lián)系，如地貌圈、沉積圈、水圈、大氣圈、生物圈等等。而且古人類出現(xiàn)于第四紀，他們的出現(xiàn)和發(fā)展是環(huán)境變遷的產物，人類所創(chuàng)造的文明與環(huán)境的變遷分不開。因此，有學者指出“要認識人類文化變遷的原因，正確闡明人類歷史發(fā)展的客觀規(guī)律，必須在考古學研究中運用第四紀地質學的研究方法，探討人類與環(huán)境的關系?！?/p>

再次，從中國考古學自身的特色來看，中國的考古遺存具有空間分布廣闊、地貌類型復雜、時間序列連貫、文化一脈相承等特色，這就需要運用第四紀地質學及地貌學的相關知識來研究古代的人地關系、復原古環(huán)境。

最后，考古學與地貌學及第四紀地質學互相促進互相補充，一方面考古學可以彌補后者較大年代跨度的不足，使其研究更加精細化；另一方面地貌學及第四紀地質學知識也極大的豐富了考古學的研究內容。

而在具體的考古學實踐中，地貌學與第四紀地質學的知識更是貫穿考古學實踐的全部過程中，下文將從考古學實踐過程中的三個部分說明地貌學與第四紀地質學知識和方法在考古學中的運用。

一、考古調查與勘探

古代人類活動留下的遺跡經過長時間的各種轉化，有的可以在地表發(fā)現(xiàn)，有的則是深埋地下而且各自的保存情況不一，因此考古調查作為考古學研究的第一步就是要系統(tǒng)地確認考古遺址的地理位置、分布范圍，并通過勘探或試掘判斷遺跡的堆積情況和大概的年代及文化內涵等等。在這一階段，主要是通過地面調查和遺物采集、裸露剖面的觀察、遙感探測、鉆探等方式進行。通過考古調查可以得到一個地區(qū)諸遺址的形態(tài)以及遺址的數(shù)量和空間分布的信息。在具體工作中，調查可以分為四個步驟：了解當?shù)氐牡孛布暗刭|情況、尋找和發(fā)現(xiàn)古人類遺跡、判斷遺跡的內容、對調查結果的記錄。

（一）了解當?shù)氐牡孛布暗刭|情況

在這一步中除了利用當時已有的文獻、各種地圖、前期的調查資料，還要求調查人員有一定的地貌學及地質學的知識。在調查過程能正確辨認不同地貌類型，并了解調查區(qū)內的地質構造、地貌的新老情況，盡管歷史時期中地貌類型會發(fā)生變化，但是現(xiàn)代地表的地貌類型及組合特征與古代地貌類型有密切的聯(lián)系，是了解古環(huán)境的鑰匙。因為并不是所有的地貌類型都適合人類的棲息，所以在調查時掌握地形及地貌成因，可以知道哪些地區(qū)適合人類的活動和居住。這是調查發(fā)現(xiàn)的首要條件。

1、地層的識別

在第四紀，人類得以誕生并發(fā)展，因此在尋找古人類遺址時，首先應該分辨出第四紀地層堆積與更早期的地層，不能在更早更古老的地質時代地層中去尋找。了解第四紀下限問題、中國第四紀地層分布、不同地區(qū)不同時代的地層堆積情況，有利于考古調查的開展。

2、了解各種地貌和地形的形成原因

具體說來，我們至少應該掌握以下內容：了解河流、湖泊的形成，河湖環(huán)境是如何變化的，判斷原始地貌情況，如古河道及其支流，對沖積物的判斷是屬于河流的自然堆積還是洪積物或滑坡造成，后兩種堆積物是無分選的，因此可以區(qū)分開來，對于遺址形成過程的判斷有用；了解溶洞的形成過程及溶蝕產生的地貌類型和堆積物的形態(tài)特征，有利于調查時判斷是否有人類足跡的可能；了解風力地貌和堆積物的形成過程，認識風力地貌；辨認出冰川地形和冰川堆積物形態(tài)上與其他地貌形態(tài)的不同；了解黃土地貌的類型、黃土的成因及它的特性、中國三種黃土的地層規(guī)律，從而認識不同的黃土地貌，掌握馬蘭、離石、午城每種黃土的特征，在調查中可以判斷大概年代；了解中國境內不同的生物地理分布區(qū)；了解海岸地貌及其不同類型，依據(jù)一些地形和地貌判斷古海岸；了解新構造運動及由此產生的地質和地貌的構造形態(tài)和變位、不同地區(qū)的差異性。

（二）尋找和發(fā)現(xiàn)古人類遺跡

在掌握了調查中一些基本的地貌學及第四紀地質學知識后，我們的調查便可以有目的、更快捷高效地進行，如學會運用航空和衛(wèi)星照片判斷環(huán)境和古遺跡現(xiàn)象；基于河流階地形成情況的了解，我們可以判斷階地的新老關系，第三級階地的年代早于第一二階地。從而有針對性的尋找不同時段的人類活動區(qū)域，探討人類在階地上活動范圍的轉變；在風力地貌，石器等遺物一般在風蝕洼地中尋找，而且應該認識到是難以找到原生層位的，在一起的遺物不一定是同時期的；古人類所使用的大部分洞穴為石灰?guī)r溶洞，舊石器人類活動多在洞穴中，通過洞穴的相對位置可以判斷其相對年代的早晚；黃土作為第四紀特有的松散土狀堆積物，與人類活動關系密切，而且北方舊石器大多都在黃土中埋藏，在非舊石器發(fā)掘中以黃土為生土，應該選擇性的進行試掘，可能會有新發(fā)現(xiàn)；由于人類對淡水的依賴，在海邊生活的古人類年代應該相對較晚，使用海洋資源較晚，因此海陸作用交替帶，河口區(qū)、海岸變動地帶也會有人類活動，而且會影響當?shù)匚幕呐d衰。

（三）判斷遺跡的情況

“考古調查的目的是尋找遺址，而勘探是為了從遺址表面收集資料，以及獲得對地下埋藏狀況的初步評估?！雹塾袝r調查作為發(fā)掘的前期工作或區(qū)域文化分布情況調查而不是文物普查項目時，我們會對該調查區(qū)進行地表樣品采集、鉆探、試掘等工作，這樣可以加深我們對于該區(qū)域文化遺存的認識及遺跡分布情況的了解或者便于后期大規(guī)模發(fā)掘工作的開展。例如，目前流行的GIS（地理信息系統(tǒng)）和專門用于考古學中的AGIS(考古地理信息系統(tǒng))，主要是通過地表遺物采集并運用AGIS對空間數(shù)據(jù)進行多重性分析，建立區(qū)域考古研究模型（三維模擬與顯示）。另外，了解遺跡土壤的酸堿性，可知是否有利于遺物的保存并推測遺跡的保存情況。在野外調查過程中對于露天階地，我們會尋找裸露的地層剖面，以了解遺跡的文化內涵；而對于洞穴的調查，不僅要了解洞穴的成因、測量洞口的方向、長寬高、洞口距河面的高度，分析洞穴內的堆積，而且要選取最適合人類活動的一處進行小試掘，同時思考洞內的活動范圍，在不同區(qū)再布小方，以探明人類活動范圍和文化堆積情況。

（四）對調查結果的記錄

在掌握地貌學與地質學的基本知識的同時，我們也應該學習他們所用的專業(yè)術語及對于地層和堆積物的描述，從而改變在傳統(tǒng)考古學中對于堆積物或地層描述時各執(zhí)一詞的狀況，在描述沉積物時，仔細觀察后可以較準確地描述出來，包括巖性、沉積結構、沉積構造等，更細致地可以描述礫石的礫性、礫徑、礫向、礫態(tài)、表面特征風化程度；砂和粘土的粒度特征；沉積物的結構；對于碎屑沉積物的命名等等，使得考古學中對于地形、地貌、地層及堆積物的描述語言更加專業(yè)而準確。除了描述的語言，在掌握野外對地貌的觀察分析和研究，對地質的觀察研究情況下，我們所得出的區(qū)域地面測繪圖和相應的剖面圖使考古資料更準確而詳細、標準化，能體現(xiàn)調查中的具體情況，加強資料的可靠性和實用性。

二、田野考古發(fā)掘

在考古發(fā)掘過程中主要是發(fā)掘地區(qū)的選擇、發(fā)掘過程中地層情況觀察、描述和判斷、相關資料的收集。相對于考古調查而言，這一部分的工作是以全面收集考古資料為主，將地層學運用到極致，地貌學及第四紀地質學在這一階段對于考古學的影響也是潛移默化的。

（一）發(fā)掘區(qū)域的選擇

除了選擇遺跡堆積較厚、保存情況較好的區(qū)域（這些是基于前期考古調查所知），還應該注意發(fā)掘的安全，如在重力地貌中要防止發(fā)掘過程中發(fā)生災害性事情，選擇發(fā)掘點時，避免容易坍方和發(fā)生滑坡的環(huán)境。

（二）發(fā)掘過程中地層情況觀察、描述和判斷

在中國，不同地區(qū)不同時代土色分布各異，因此描述地層堆積時，我們也應該努力采用地質學中的專業(yè)而準確的語言，如地層的巖性，包括顏色、組成部分、結構構造等等；而通過對地層堆積的觀察可以確定遺存之間的空間關系（共存、先后）；掌握基本的埋藏學和沉積學知識，可以對地層中埋藏情況及沉積物來源進行初步判斷；另外在發(fā)掘過程中亦可判斷不同地區(qū)的層位、年代關系，估算其大致年代；在掌握一定地貌學及第四紀地質學知識后，還可以對遺址中的某些現(xiàn)象進行判別，如區(qū)分地層中冰楔與土壤干裂形成的楔形裂口，在凍融作用后的地層劃分上要注意褶皺地層，而且地層中冰楔不封口，有規(guī)律的石圈在凍土地帶是凍融作用形成而非人為的遺跡現(xiàn)象等等。

（三）相關資料的收集和記錄

隨著考古學研究的發(fā)展，對于古人類生存的環(huán)境越來越關注，我們的目的是盡可能全面重建遺址所處地點的環(huán)境，并將其放在區(qū)域環(huán)境中考慮，這樣我們就可以了解該遺址居民在不同時期所面對的環(huán)境狀況，從而探討文化變化的原因。因此全面有效的收集和記錄遺址中的信息，是重建古代人類活動的前提。除了人類遺物的收集還有自然遺物的收集、遺址中微形態(tài)遺存的收集等等。特別是微形遺存和小遺存資料的收集，如孢粉、植硅石、植物炭化顆粒、小動物骨骼的采集等等，這些信息的收集是作為考古學與地質學的共同研究方面，即古環(huán)境分析，為后期的深入研究提供資料。地質學的廣闊研究范圍使得考古學的研究深度加大，豐富了考古學的內容，擴大了考古學的研究范圍，這些地質學及地貌學的知識，促使我們在考古工作中全面、正確地進行采樣，如在環(huán)境研究中，如何找到較好的自然剖面采取孢粉樣或土樣，以河湖相沉積最好；而且了解和掌握不同的測年方法及每種測年方法的適用范圍，如何進行取樣，取樣量的多少等問題，我們在發(fā)掘過程中就可依據(jù)遺址的實際情況進行采樣。

三、考古學的室內研究

相對于前兩部分的直接觀察來說，在考古學的室內研究過程中，運用地貌學與第四紀地質學采用的是間接的方法。既有前兩部分中直接觀察的結果又有間接分析的結果。主要是運用多學科的方法來復原古人類的生存生活環(huán)境，并探討環(huán)境變化與文化發(fā)展變化之間的關系，體現(xiàn)在以下幾個方面。

（一）古環(huán)境復原

與人類生存生活相關的古環(huán)境又可以分為大的背景環(huán)境復原和遺址內部的環(huán)境復原。

1、大的背景環(huán)境復原

即古代環(huán)境重建，具有全球一致性的環(huán)境變化影響文化發(fā)生大的轉折。如全球性的氣候變化、構造運動引起的大范圍變化。了解目前大氣環(huán)流帶、自然帶的分布情況，可依據(jù)現(xiàn)代的環(huán)境結合古環(huán)境，判斷遺址當時所處的氣候帶，因為大氣環(huán)流帶和自然帶的分布在整體格局上不變，只是緯度方向上的移動；根據(jù)巖石的風化情況即風化殼的發(fā)育情況，也可判斷當時的氣候帶。湖沼堆積物---反映第四紀氣候與古環(huán)境的變化，有良好的記錄，同時可與其他的古環(huán)境數(shù)據(jù)相對照，建立各地區(qū)古環(huán)境變化標尺；對洞穴堆積物形成原因的判斷，也可反映出氣候變化因素，結合全球古氣候變化規(guī)律從而了解當時古氣候與人類的關系；熟悉第四紀冰期和間冰期的時間分布，結合其他信息可判斷遺址當時的大環(huán)境背景；掌握古環(huán)境參數(shù)的研究法（如氨基酸外消旋測溫法、穩(wěn)定同位素法），可對出土物進行物理化學分析從而判斷古環(huán)境狀況；還有一些非考古調查和發(fā)掘中發(fā)現(xiàn)的資料可用以指示古環(huán)境信息，如陸棚（大陸架）中沉積物、標志性自生礦物可判斷氣候冷暖（如海綠石為冷水礦物，鮞綠石為暖水礦物）、第四紀軟體動物和微體化石對古氣候的指示、冰川中冰巖芯測量建立氣候變化的全球標尺（具有驗證性）；海平面變化和構造運動導致地貌的變化，侵蝕基準面發(fā)生變換，階地的形成對人類活動有重大影響，影響人類的遷徙和動物的遷徙，導致文化的遷移和傳播。

2、遺址環(huán)境的復原

主要是對于考古遺址進行沉積環(huán)境分析、古植物分析、古土壤分析等，這一步的分析較前一步更細致、更具有地區(qū)特點。通過微觀和宏觀氣候標志，判斷遺址和遺址周圍的氣候，以復原當時的古環(huán)境，如生物化石（孢粉、軟體動物等）、巖石、地貌氣候標志等具有地區(qū)性特點的古氣候指示物來推斷遺址所處的區(qū)域性環(huán)境；通過動植物分布的地帶性及動植物群氣候組合來復原古人類環(huán)境，氣候變化導致動植物群發(fā)生變化，人類的經濟形態(tài)也隨之變化，工具和文化也發(fā)生變化；通過對遺址或遺址周圍沉積物進行分析，水流對遺址的沖刷，從礫石的圓度來判斷水流對遺址的沖刷（如舊石器遺存是原地埋藏還是次生堆積），還可以判斷流水的流向和古河道的方向，判斷是否有突發(fā)性的災害如洪水，從而影響遺址的使用和廢棄，影響人類居住。早期人類受環(huán)境變遷影響較大，河湖地區(qū)作為重要的水資源與人類活動密切相關，對于早期人類生活居址的選擇、遺址的興旺與廢棄、文化的興衰都有重大聯(lián)系，而且古人對居址選擇的變化即與水的遠近，在河湖的什么方位，可以反映出對自然環(huán)境的認識能力。

（二）出土遺物相關分析

從出土石器、陶器、金屬器的材料上可以判斷其原料來源，而從石器表面形態(tài)分析則可以了解遺址的形成和埋藏過程。另外，對于自然遺物的分析除了對古環(huán)境復原外，還可以反映人類對于動植物的利用情況，更深入地了解古人類的生存狀態(tài)。

（三）遺址形成過程的研究

這一項研究的進行，主要是埋藏學與沉積學的運用，如對于這些地貌環(huán)境中堆積物形成過程的判斷，可以對次生堆積進行考古學分析，提高次生堆積的考古學意義上的利用率。④

（四）遺址的時間確定

在地質學與地貌學中，有眾多測年方法，將其應用于考古學中，不僅使考古學脫離編年的束縛，而且促進考古學研究的深入，同時多種測年方法的運用提高了遺址年代的準確性。如凍土中的冰楔可用于測年，由于全新世無大的冰期，主要用于更新世判斷環(huán)境狀況；黃土中氣候旋回記錄可以對應不同時期的氣候時段，也可與黃土層中的文化相對應，反映人與環(huán)境的關系；后來發(fā)展的考古地磁學不僅可以用來測年而且可以運用磁力儀來探測地表以下的古代遺存；利用火山灰、生物地層法、同位素法、熱釋光法等等來測定地層的年代。這些都是地貌學與第四紀地質學的知識在考古學研究進一步工作中的運用，它們?yōu)榭脊艑W研究的發(fā)展和深入探討人類文化奠定了基礎。

四、小結

考古學與地貌學及第四紀地質學關系密切、相互補充，但更多的是地貌學與第四紀地質學的發(fā)展促進了考古學的發(fā)展，考古工作者雖然不太重視這一影響，但在實際工作中我們可以隨處看到對其的應用，從前期調查到中期發(fā)掘，甚至是后期的研究過程中，都在為我們提供各種便利信息，擴大我們的研究領域?；仡櫩脊艑W的發(fā)展歷程，特別是近幾十年，地貌學及第四紀地質學理論方法與考古學充分結合，同時產生許多交叉學科，如考古地磁學、環(huán)境考古學。而且取得很大的成就：地區(qū)調查的有效開展、AGIS的運用、土壤微形態(tài)分析、黃土-古土壤序列的建立，各種古環(huán)境信息用于復原遺址的環(huán)境背景，還提供了古代人類工藝水平和貿易情況的信息，同時還有對于考古學研究新領域的探索，如對于考古學次生堆積的研究。而對于未來考古學的展望中，我們可以看到考古學與地貌學及第四紀地質學更緊密結合的必要性，同時在不久的將來我們應該在考古學家中大力推崇學習和掌握相應的地貌學及第四紀地質學知識，了解各種地形形成的原因、過程、沉積學、埋藏學知識等，這樣，才能使其更好地服務于今后的考古工作。

注釋：

①曹伯勛.地貌學與第四紀地質學[M].武漢：中國地質大學出版社，1995:1.

②靳桂云.地質學方法在考古學中的應用[J].文物季刊，1998(4):78.

③[美]羅伯特?沙雷爾、溫迪?阿什莫爾.余西云等譯.考古學：發(fā)現(xiàn)我們的過去[J].上海人民出版社，2009.1:152.

④高蒙河、陳淳.考古學次生堆積的研究與探索[J].華夏考古.2001(2)。

[1]曹伯勛.地貌學與第四紀地質學[M].武漢：中國地質大學出版社，1995.

[2]高蒙河、陳淳.考古學次生堆積的研究與探索[J].華夏考古，2001(2).

[3][英]科林?倫福儒、保羅?巴恩.中國社會科學院考古研究所譯.考古學：理論、方法與實踐[J].文物出版社，2004.

[4][美]羅伯特?沙雷爾、溫迪?阿什莫爾，余西云等譯.考古學：發(fā)現(xiàn)我們的過去[J].上海人民出版社，2009.

[5]靳桂云.地質學方法在考古學中的應用[J].文物季刊，1998(4).

[6]秦建明、程音.地貌學與考古學[J].文博，1998(1).

[7]宋豫秦.考古學與人地關系研究[J].中原文物，2002(6).

[8]湯卓煒.環(huán)境考古學[M].北京：科學出版社，2004.

[9]夏正楷.第四紀環(huán)境學[M].北京：北京大學出版社，1997.

2016-3-10

毛俊翔，男，廣東廣州人，任職于廣州市天河區(qū)博物館，研究方向為文物保護和文物鑒賞。