我國火塘遺跡的發(fā)現(xiàn)與研究

我國火塘遺跡的發(fā)現(xiàn)與研究

使用和控制火災(zāi)是人類在數(shù)百萬年的進化過程中發(fā)展起來的一項重要技術(shù)。與其他生物相比，人類成為優(yōu)勢物種的技術(shù)得到了不同。火塘是這一技術(shù)與行為的物質(zhì)表現(xiàn),也是人類使用火留下的最重要的遺跡。目前并沒有明確的關(guān)于火塘的定義。民族學(xué)和歷史時期考古學(xué)所指的火塘多為用天然石塊或人工磚石構(gòu)建的有一定形制的火坑或灶,大多位于室內(nèi),功能明確,遺跡清晰,相對容易辨認,該類型的火塘也見于部分史前考古遺址,但是史前時期,特別是舊石器時代,由于功能的不同,火塘的大小、形狀、持續(xù)時間等都不相同,不同遺址發(fā)現(xiàn)的火塘也存在一定差異。為避免概念混淆和文字表述造成的誤解,我們認為,一切被人類有目的地使用、維護并存在燃燒過程的有控制火堆都可以稱之為火塘,不論結(jié)構(gòu)的繁簡和使用時間的長短。自然燃燒事件產(chǎn)生的火堆不屬于火塘的范疇,在保存環(huán)境較差的遺址中,自然火堆與火塘可以通過文化遺存背景和科學(xué)檢測手段相結(jié)合的辦法加以區(qū)分。本文中的碳屑指在燃燒作用下變黑、一定程度碳化的植物性物質(zhì),其化學(xué)性質(zhì)和物理結(jié)構(gòu)均發(fā)生了一定程度的改變。雖然一些學(xué)者主張,早在150多萬年前的舊石器時代早期,古人類就已經(jīng)開始使用火,在肯尼亞、埃塞俄比亞、南非等地都發(fā)現(xiàn)了疑似用火的證據(jù),比如發(fā)生過燃燒事件的地層,火燒過的石制品、動物骨骼等,但是這些痕跡是否與古人類主動用火行為相關(guān),目前仍存在較大爭議。以色列距今79萬年的GasherBenotYa’aqvo遺址發(fā)現(xiàn)了迄今為止年代最早且證據(jù)相對確鑿的火塘遺跡。與早、中更新世零星用火遺跡相比,中更新世末期以來,特別是現(xiàn)代人行為出現(xiàn)以后,古人對火的使用更加普遍,相關(guān)證據(jù)也更少爭議,火塘也因此成為舊石器時代考古研究的重要材料?；鹛翉脑O(shè)計、構(gòu)筑到使用、廢棄的整個過程很大程度上受到人類行為模式、文化特征乃至自然環(huán)境的作用與影響(圖1)。應(yīng)該說,火塘遺跡及其所反映的功能與使用方式在研究人類行為演化、飲食結(jié)構(gòu)變革、社會組織形態(tài)發(fā)展及人類-環(huán)境相互作用等方面具有獨特的作用,因此一直是學(xué)術(shù)研究的熱點。本文主要介紹學(xué)術(shù)界過去幾十年來關(guān)于火塘類型、功能的相關(guān)研究,特別是針對火塘中包含的遺留物所進行的有關(guān)人類行為和人地關(guān)系的分析和闡釋,旨在拋磚引玉,推動我國的同類研究,使已發(fā)現(xiàn)的火塘資料發(fā)揮其應(yīng)有的學(xué)術(shù)價值。1火塘遺跡時空自然描述舊石器時代的火塘類型多樣,功能復(fù)雜,由于年代久遠,往往在埋藏過程中遺失較多信息,保存狀況差。這種局限性導(dǎo)致國內(nèi)學(xué)者對于舊石器時代火塘大多停留在簡單的形態(tài)描述階段,或止步于利用火塘遺留的碳屑等進行測年。少數(shù)研究會依據(jù)火塘殘留物鑒別動植物種屬,復(fù)原古環(huán)境,至多將火塘材料與人類行為簡單地加以聯(lián)系,很少在人類生存方式、人地關(guān)系等重要科學(xué)問題上做深入地探討。以下按時代順序簡單介紹我國已發(fā)現(xiàn)的舊石器時代火塘及相關(guān)研究成果(圖2)。1.1用火與燃燒遺址的關(guān)系早、中更新世文化遺址中的用火遺跡一般難以保存,證據(jù)確鑿、痕跡明顯的火塘更加珍貴,除云南元謀、山西西侯度等遺址零星發(fā)現(xiàn)存在爭議的燒骨、鹿角外,目前僅周口店、金牛山和龍牙洞3處遺址發(fā)現(xiàn)火塘。北京周口店第1地點的洞穴堆積中保存有灰燼層、燒土、燒石、動物骨骼及木炭等與用火直接相關(guān)的遺物。但是Binford和Weiner等學(xué)者通過不同角度對北京人用火遺跡提出過質(zhì)疑,因此對周口店遺址用火遺跡的研究更多地集中在“北京人”有沒有使用火。綜合用火遺跡、遺物的分布、原始發(fā)掘的描述,及各種科學(xué)手段的檢測,包括近年使用元素分析儀檢測周口店發(fā)掘獲取的燒土樣品的“元素碳”濃度較大氣沉降天然火“元素碳”濃度高出數(shù)倍,我們認為周口店第1地點存在過燃燒事件確鑿無疑。同時,遺址出土的破碎的燒石和燒裂的馬牙可以間接反映該燃燒事件是古人類有意識為之,筆者在進行火塘燃燒模擬實驗時發(fā)現(xiàn),將巖石燒碎至少需要500℃以上的溫度長時間加熱,一般的自然火很難提供這樣的燃燒環(huán)境,因此我們認為周口店第1地點存在火塘。自上世紀被發(fā)現(xiàn)以來,周口店第1地點雖然已經(jīng)成為國內(nèi)用火遺跡研究最深入的遺址之一,但是,由于遺址本身的年代較早,且發(fā)掘時間距今久遠,相關(guān)信息散失嚴重,特別是由于發(fā)掘手段的限制,灰燼層的堆積沒有完整保留,導(dǎo)致無法進一步得出關(guān)于人類用火行為的結(jié)論。相比周口店遺址,遼寧金牛山遺址用火遺跡較為清晰,保存有較完整的灰堆與灰燼層,且灰堆附近存在可能與用火行為相關(guān)的石塊,發(fā)掘者還通過相應(yīng)實驗進行了驗證。通過所見遺跡遺物可以推斷當時人類不但開始利用火,甚至能夠控制火,通過人為手段改善用火條件。近年經(jīng)過系統(tǒng)發(fā)掘的陜西洛南花石浪龍牙洞遺址也發(fā)現(xiàn)了較為明確的火塘遺跡,不但清理出了灰燼層、燒石、燒骨,還發(fā)現(xiàn)了火燒烤過的洞壁,明確了火塘的位置。同時火塘的周圍及下部發(fā)現(xiàn)了可能起到助燃效果的大石塊,進一步反映了人類主動用火的行為。1.2文化、化學(xué)和熱學(xué)手段的應(yīng)用晚更新世早期存在用火行為的遺址數(shù)量較中更新世多。但是保存有完整灰燼層、火塘并進行過系統(tǒng)研究的遺址仍然較少。北京周口店第15地點發(fā)現(xiàn)大量燒骨、燒石、紅燒土等,充分證明當時古人類使用火加工處理食物,但由于發(fā)掘年代久遠,目前沒有更多關(guān)于周口店第15地點人類用火行為的研究。近年發(fā)掘的湖北黃龍洞遺址發(fā)現(xiàn)大量黑色地層物質(zhì),通過微觀形態(tài)觀察、碳元素含量測定、地層高溫事件檢測等手段判斷這些黑色物質(zhì)是古人類用火行為的產(chǎn)物,可以判斷為一處規(guī)模較大的火塘遺跡。黃龍洞遺址是目前少數(shù)幾個通過先進科學(xué)技術(shù),針對人類用火遺存進行系統(tǒng)研究的實例,雖然研究重點仍集中在當時人類是否用火上,但新方法的成功應(yīng)用為我們提供了良好的研究范本,比如掃描電鏡配合能譜儀既可以觀察到燃燒物的微形態(tài),也能夠較為精確的測定其元素含量,同時測量地層的高溫磁化率曲線可以初步得到燃燒溫度,這些手段能夠幫助我們更精準、全面地了解人類用火行為。遼寧喀左鴿子洞遺址灰燼層發(fā)現(xiàn)燒骨、木炭、燒土等與人類用火行為相關(guān)的遺物遺跡,研究者針對出土遺物進行含碳量測試,結(jié)果顯示該灰燼層含碳量為24%,遠高于一般土壤中的含碳量,上述證據(jù)綜合指示了人類的用火行為。另外,灰燼層厚度較大表明燃燒事件持續(xù)事件較長,可以推斷當時人類已經(jīng)掌握使用并保存火的技術(shù)。除上述遺址之外,云南昆明呈貢龍?zhí)渡降?地點發(fā)現(xiàn)灰燼層,其中包含燒骨、石器、碳粒和燒骨。貴州水城硝灰洞發(fā)現(xiàn)膠結(jié)堅硬的灰燼層,含碳屑、燒骨、燒石等。此外,三峽地區(qū)的長陽伴峽小洞和鰱魚山遺址也發(fā)現(xiàn)火塘遺跡。1.3火塘遺跡遺跡舊石器時代晚期,人類適應(yīng)環(huán)境能力逐漸增強,生存模式更加多樣化。用火遺跡數(shù)量多、分布廣成為這一時期人類行為多樣性在物質(zhì)上的表現(xiàn)之一。使用并控制火已經(jīng)成為該時期古人類生活中普遍存在的行為。我國這一階段的許多遺址保存有豐富的用火遺跡和完整、類型多樣的火塘?；鹛潦且环N相對難以完整保存的遺跡,因此在存在用火行為的舊石器時代晚期遺址中,相當一部分僅發(fā)現(xiàn)了用火相關(guān)遺存而不是完整的火塘。比如:北方地區(qū),北京周口店山頂洞遺址發(fā)現(xiàn)被火燒過的巖壁,遼寧海城仙人洞發(fā)現(xiàn)大量灰燼層和碳屑,河南安陽小南海遺址、陜西禹門口遺址、河北承德四方洞和山西塔水河遺址也都發(fā)現(xiàn)人類用火遺跡,如小片灰燼和灰燼層等,北京東方廣場遺址也發(fā)現(xiàn)比較集中的灰燼、碳屑、燒石和燒骨等,指示了較為明確的人類用火行為。山西峙峪遺址發(fā)現(xiàn)有灰燼層及可能作為火塘壘石的火燒礫石;南方地區(qū)如貴州貓貓洞、馬鞍山、穿洞、白巖腳洞遺址,云南老龍洞遺址,廣西白蓮洞遺址,福建船帆洞遺址,海南落筆洞遺址都發(fā)現(xiàn)了人類用火遺留的灰燼層及相關(guān)遺物。其中貴州馬鞍山遺址發(fā)現(xiàn)灰燼層及燒石、紅燒土塊、燒骨、碳屑等,數(shù)量較多,該遺址2009年的發(fā)掘中還發(fā)現(xiàn)了膠結(jié)堅硬的火塘遺跡(與發(fā)掘者交流)。云南富林遺址也發(fā)現(xiàn)應(yīng)該為原地埋藏的用火遺跡。相比上述遺址,河北虎頭梁遺址20世紀70年代則發(fā)現(xiàn)了三處清晰的火塘遺跡;河南織機洞遺址發(fā)現(xiàn)17處灰燼堆,其中不乏界限清晰的火塘;云南富源大河遺址不同文化層都發(fā)現(xiàn)了保存完好的火塘及古人類生活面,吉林撫松西山遺址發(fā)現(xiàn)了人類臨時活動場所,石圈遺跡的中部存在壘石和灰燼,推測應(yīng)該為人類臨時使用的火塘;穿洞和老龍洞發(fā)現(xiàn)的灰堆也應(yīng)該為火塘遺跡;青海黑馬河等地點也都發(fā)現(xiàn)了火塘遺跡及火燒礫石和火塘壘石。值得一提的是,近年來開展了大規(guī)模系統(tǒng)調(diào)查、發(fā)掘的寧夏水洞溝和山西柿子灘舊石器時代遺址存在多種形式的火塘、密集的石器地點、豐富的文化遺物,這些遺跡遺物為進一步解讀火塘所代表的人類行為提供良好的研究素材。水洞溝遺址在2002年調(diào)查時于2號地點附近發(fā)現(xiàn)7處火塘遺跡,并在火塘旁發(fā)現(xiàn)木炭、灰燼、動物骨骼和石制品等,并在2003年至2007年4次正式發(fā)掘中發(fā)現(xiàn)多處火塘遺跡及燒骨。12號地點于2007年及2010年2次發(fā)掘中發(fā)現(xiàn)灰燼層、碳屑、燒骨、大量燒石等。這些遺跡遺物明確反映了古人類的用火行為。山西吉縣柿子灘遺址S9和S14地點發(fā)現(xiàn)保存完好的火塘及灰燼、動物化石、石制品等?；鹛吝z跡保存完好,灰燼燒結(jié)成塊狀集中分布于直徑20cm的區(qū)域內(nèi),同時發(fā)現(xiàn)豐富的燒石、燒骨、碳屑、石制品、蚌片等,反映古人類在遺址長期活動并存在用火行為(圖3)。最近一次的發(fā)掘過程中,亦發(fā)現(xiàn)了不同類型保存完好的火塘遺跡(與發(fā)掘者交流)。總體上,火塘作為人類行為的物質(zhì)表現(xiàn)貫穿我國古人類和舊石器技術(shù)演化的歷史,但由于材料保存條件的局限性,大部分針對早期人類用火遺留物的研究停滯于討論當時人類是否用火,在這種相對薄弱的研究基礎(chǔ)上探討古人類用火目的、用火行為和用火方式等問題并不現(xiàn)實;另一方面,盡管我國目前發(fā)現(xiàn)了數(shù)量較多的更新世晚期火塘,其中不乏保存完整者,但對于火塘的研究仍處于起步階段。造成這種現(xiàn)狀的原因是多方面的:大部分遺址發(fā)現(xiàn)的火塘遺跡并不明顯,多為灰燼層和燒骨燒石;受發(fā)掘時技術(shù)條件所限,除了簡單的描述記錄以外,難以開展更深入的工作;大部分發(fā)現(xiàn)用火遺跡的遺址多發(fā)掘于上世紀中后期,當時考古工作者對火塘的重要性認識不足,對火塘的研究手段了解不夠全面。隨著新遺址的發(fā)現(xiàn)和對原有遺址的深入研究,特別是各種科技手段的進步,近年國內(nèi)學(xué)者開始意識到火塘對于遺址研究的重要性,比如近年發(fā)掘的水洞溝遺址和柿子灘遺址均發(fā)現(xiàn)了大量保存完好的火塘,發(fā)掘者的觀測記錄較完備,并將大多數(shù)火塘整體套箱采集,以進行全面的實驗室分析。相信隨著研究的深入,我們對于火塘的認識會更加透徹,掌握的相關(guān)人類行為信息會更加全面。2消防水池的類型和功能2.1不同類型的火塘類型舊石器時代,古人類根據(jù)對火的各類需求構(gòu)建不同的火塘。大部分火塘結(jié)構(gòu)簡單,多在地面挖掘淺坑,然后放入燃料使用,或直接在地面架設(shè)火堆;同時也存在結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜、形制規(guī)整、用巖石或圓木構(gòu)建的火塘,這種復(fù)雜的火塘在舊石器時代中期就已經(jīng)出現(xiàn)。舊石器時代晚期,距今約3萬年左右,甚至出現(xiàn)了用紅黏土搭建的弧底形火塘。在人類百萬年的用火歷史中出現(xiàn)了類型多樣的火塘,它們形制各異,構(gòu)建過程中隨意性較強,如果按形狀、深度、面積等物理特征劃分火塘類型難免陷入類型繁多、無法真實反應(yīng)古人類行為意圖的窘境。因此,根據(jù)民族學(xué)田野調(diào)查實地觀察狩獵采集人群用火過程的研究結(jié)果,結(jié)合古人類用火遺跡劃分火塘類型,可以更加真實客觀地反映人類用火行為。舊石器時代的火塘大多具備多重功能,如烹制食物,處理石料,取暖以及驅(qū)逐野獸等,古人類的生計方式、流動性等因素決定了他們對火的需求,也決定了他們在構(gòu)建火塘時投入人力物力的多少。根據(jù)建造火塘的投入我們可以將火塘分為:低投入火塘,指在平地上直接燃燒或挖掘淺坑燃燒的火塘;高投入火塘,指除了低投入火塘之外的所有火塘,包括巖石壘砌火塘,原木壘砌火塘和烤箱型火塘等。低投入火塘是目前考古遺址中發(fā)現(xiàn)數(shù)量最多的火塘類型,也是最難以保存的火塘類型。它既有可能出現(xiàn)在遺址內(nèi),用以加工食物;也可能出現(xiàn)于曠野之中,滿足古人類在狩獵采集過程中對火的臨時需求。比如生活在納米比亞北部的叢林人(Bushman)會在野外將狩獵到的豪豬用火預(yù)處理表皮,并加熱吃掉內(nèi)臟等容易變質(zhì)的部分,僅將肉類帶回營地。這種火塘沒有固定的形制,如果非有意掩埋,暴露于地表的燃燒物將難以保存。但民族學(xué)研究表明,人類有時也會刻意掩埋火塘,比如叢林人在結(jié)束野外臨時用火后會有意識地將火塘完全熄滅1)。考古遺址中,低投入火塘大多以小面積灰燼的形式出現(xiàn),由于使用地點及火塘用途的不同,遺留物也不盡相同,營地內(nèi)低投入火塘一般含有燒骨、石制品、碳屑等。高投入火塘是相對概念,這種類型的火塘大多位于遺址營地內(nèi),在平地上挖掘淺坑,周圍以石塊或原木壘砌,火塘俯視觀多為圓形,一般配以通風口和煙道,提高燃料燃燒效率。如營口金牛山遺址、洛南花石浪龍牙洞遺址、吉縣柿子灘遺址等均發(fā)現(xiàn)該類型的火塘。石塊壘砌的火塘在Floreins遺址也有發(fā)現(xiàn),并且火塘中發(fā)現(xiàn)30余種可鑒定種屬的植物。壘砌火塘的石塊共發(fā)現(xiàn)224塊,其中51塊經(jīng)過燒烤。由于壘砌火塘的石塊一般不超過10塊,這表明該洞穴中火塘的數(shù)量不止一處;完全封閉的烤箱型也屬高投入火塘的一種,民族學(xué)田野調(diào)查及發(fā)掘詳細記載了吉爾伯特群島(GilbertIsland)一處土著人約400年前使用的烤箱型火塘的使用過程。該火塘在沙土上挖掘深約20cm,平面直徑為50cm的圓形弧底坑,底部鋪墊干燥的椰子皮,之上覆蓋椰子殼,椰子殼層中間留出空間鋪滿干燥的椰子穗葉作為燃料;燃料層上覆蓋一層扁平礫石;然后引燃燃料,待無明火時,將食物置于礫石之上,然后用草席完全覆蓋火塘,其效果類似于現(xiàn)代用烤箱烘烤食物,這種火塘的大小與加工食物的多少相關(guān)。以色列的OhaloII舊石器時代遺址也發(fā)現(xiàn)用巖石構(gòu)建成的近似封閉的烤箱型火塘,推測可能與烤制植物種子相關(guān)?？鞠湫突鹛聊軌蜷L時間保持一定溫度,但其溫度與明火火塘相比偏低。由于烤箱型火塘廢棄后,石塊與灰燼混雜,容易被誤認為壘砌型火塘,因此在發(fā)掘中需要更加仔細的辨別,此類火塘的深入研究對于重建古人類食譜,復(fù)原古人類行為有重要意義。2.2火塘的使用目前文提到,火塘在長期的埋藏過程中會遺失大量信息,單純依靠考古遺址中發(fā)現(xiàn)的火塘遺跡和相關(guān)遺物推測其功能不可避免受到研究者主觀意識的影響。因此我們在探討火塘的功能時,合理借助民族學(xué)田野調(diào)查取得的實證性資料,可以提高研究結(jié)果的可信度。Mallol等人對坦桑尼亞土著居民的火塘使用過程進行了長期的跟蹤觀察。根據(jù)他的研究成果,火塘以功能為標準可分為以下幾類(表1)。家庭營地火塘:主要用于烹飪食物,火塘長期保持燃燒,不一定有持續(xù)明火,但添入燃料即可復(fù)燃,持續(xù)時間與占據(jù)該營地時間相當,約為1-3個月,包含物豐富。睡眠取暖火塘:主要用于睡眠時取暖和驅(qū)趕野獸,也會用作烹飪,長期保持燃燒,白天無明火,持續(xù)時間長,取暖所需溫度較低,因此該類火塘盡量保持較低溫度燃燒。公用火塘:主要用于部落成員聚集時的公共用火活動,包括烹飪食物和加工工具,以及聚會時取暖,此類火塘功能復(fù)雜,包含物豐富,使用時間不固定,不保持連續(xù)燃燒。臨時處理食物火塘:主要用于采集狩獵過程中臨時加工食物,多位于營地外,此類火塘燃料類型多樣,于狩獵處就地取材,使用時間短,結(jié)構(gòu)簡單,一般直接在平地上燃燒。包含物主要為燒骨、碳屑。引火型火塘:主要用于火把等工具的臨時引燃,此類火塘結(jié)構(gòu)極為簡單,草本類燃料占多數(shù),使用時間短,引火結(jié)束即不再使用,有時難以與小規(guī)模自然野火區(qū)分。蹲守火塘:主要用于野外埋伏狩獵時取暖御寒。野生動物為躲避肉食動物會選擇夜晚到水源處飲水,狩獵者需在天黑前到水源附近遮蔽物如土堆后蹲守,長時間蹲守需要引燃火堆取暖。此類火堆持續(xù)時間約數(shù)小時,不重復(fù)使用,且無明火,溫度較低,燃燒不充分。狩獵火塘:主要滿足于野外采集狩獵中各種臨時需要,比如清理出地面觀察獵物足跡,驅(qū)趕毒蛇等。此類火塘與引火型火塘類似,也難以與小規(guī)模自然野火區(qū)分。熱處理火塘:主要用于對石料的熱處理,改善石料性能。一般將石料埋藏于火塘底部,長時間燃燒,對燃料需求較大。如位于美國德克薩斯州的GaultPaleo-Indian文化遺址,其中發(fā)現(xiàn)長時間熱處理石制品的現(xiàn)象,崩斷的原料碎塊和碳屑混合物的堆積厚近2m。劈裂原料火塘:主要用于加熱大塊巖石使其劈裂成適合打制的原料。有時直接在大型巖石上架設(shè)燃料燃燒,有時將大塊巖石放入火堆當中,此類火塘較熱處理火塘隨意性更強,使用時間較短。這兩種火塘的共同點是堆積比較單一,主要為碳屑和熱破裂碎片、碎塊,在研究過程中易于辨認。明確火塘功能的最終目的是通過其功能深入探討古人類的用火行為。但是,火塘作為舊石器遺址中包含信息最多的遺跡單元之一,不僅僅能夠為我們研究古人類用火行為提供素材,其豐富的包含物還能幫助我們解讀古人類行為模式,社會組織形態(tài)及史前人地關(guān)系。3人類用火行為所殘留的物種、對于人類火塘作為人類綜合行為作用下產(chǎn)生的遺跡,其包含物不僅僅只是紅燒土、碳屑、灰燼等與火直接相關(guān)的堆積,也包括了人類烹制食物的遺留物。各種人類用火行為所殘留的遺物為我們重建古人類食譜,明確人類狩獵采集行為提供了研究素材;而火塘類型的多樣性與分布范圍,也蘊含了人類流動遷徙的信息;同時,關(guān)于火塘灰燼、碳屑的研究可以幫助我們了解燃料種類,復(fù)原古環(huán)境,進而推測人類適應(yīng)環(huán)境的能力;各種研究結(jié)果的綜合,最終能夠幫助我們更深入地探討人類在適應(yīng)環(huán)境變化的背景下采用了怎樣的生計模式。3.1人類用火行為的探測與解釋確定人類用火行為首先應(yīng)將其與自然火區(qū)別開。通過火塘是否處于文化層中,與人類遺物、遺跡的共生關(guān)系,火塘中是否包含文化遺物等現(xiàn)象基本可以確定人工用火行為。缺乏上述相關(guān)證據(jù)的火塘,可以根據(jù)燃燒學(xué)實驗來幫助區(qū)分自然火與人工火。根據(jù)遺址周邊堆積環(huán)境,土壤微形態(tài)觀察,礦物巖石學(xué),碳、氧穩(wěn)定同位素分析,碳元素含量測定以及通過巖石磁學(xué)的高溫事件檢測等手段都可以幫助我們確定是否存在火塘。比如以色列距今38萬年的QesemCave遺址和湖北黃龍洞遺址均綜合運用上述方法,有力地證實了古人類的用火行為?；鹛猎谑褂眠^程中的溫度變化是幫助我們推測人類用火行為的重要依據(jù)。植物燃燒碳化是由于隔離于或缺少氧氣造成。實驗表明,考古遺址中發(fā)現(xiàn)的黑色碳屑的形成需要經(jīng)過至少300℃,15分鐘以上的燃燒;碳屑的形成不僅僅和燃燒溫度、時間相關(guān),還跟燃燒速率和燃燒時間存在聯(lián)系;碳屑的形態(tài)(通過顯微鏡觀察結(jié)構(gòu)變化)、化學(xué)成分分析和物理性質(zhì)(碳屑反射比)研究可以確定其燃燼溫度及火焰類型。通常,用作加熱食物的火堆其燃料碳化溫度多為300-400℃;封閉式類似于烤箱的火塘,多選用燃燒值高的燃料,燃料碳化溫度約為450-500℃,碳化時間多為24小時以上;用于制作陶器等生產(chǎn)性的火塘,多選用燃燒值更高的原料,并人為輸入氧氣,其燃料碳化溫度多在600-900℃。通過上述方法測定碳屑的燃盡最高溫度,可幫助推測人類的行為方式。借助環(huán)境磁學(xué)研究方法,測量模擬實驗中火塘燃燒的包含物在一定溫度燃燒條件下的等溫剩磁(isothermalremanentmagnetisation簡稱IRM)曲線,將結(jié)果與遺址中火塘包含物的測試結(jié)果對比可推測火塘的加熱過程,從而推測人類用火的目的。模擬實驗和民族學(xué)調(diào)查同樣可以幫助解釋考古遺址中的人類用火行為。Mallol在對坦桑尼亞Hadza部落進行民族學(xué)研究時,重點觀察了他們對火塘的使用。研究發(fā)現(xiàn),Hadza人既構(gòu)筑使用時間較長的營地火塘,也會在處理獵物時大量使用臨時火塘等,同時火塘的廢棄時間也從10天到1年不等。通過對比研究現(xiàn)代火塘與考古遺址殘留火塘包含物的土壤微形態(tài),可以重建古人類火塘的使用次數(shù)、燃燒結(jié)構(gòu)、燃燒強度、燃料種類等信息。某些特殊用途的火塘同樣能反映一定的人類行為。如南非距今5.8萬年的Sibudu遺址中發(fā)現(xiàn)在膠結(jié)的火塘硬面上加工赭石的現(xiàn)象。當?shù)禺a(chǎn)黃色和紅色兩種赭石,250℃的溫度即可令赭石變紅,火塘中同時出現(xiàn)黃色和紅色兩種赭石表明當時人類對赭石的加工是在火塘冷卻時進行的。3.2火塘殘留碳屑與火塘相關(guān)的人類消費行為包括兩方面:對燃料的消費和對食物的消費。對食物的消費行為相對直觀,受到研究者的更多關(guān)注,火塘遺留物包含的動物燒骨,植物種子等都是消費食物的直接證據(jù)。而學(xué)術(shù)界對于燃料的消費則研究較少,近年針對火塘堆積的研究成果表明,燃料的消費過程同樣能夠有效反映人類行為。比如,燃燒后的碳屑仍可判定該類植物在使用前是否感染病害。此方法應(yīng)用于考古遺址火塘中的碳屑,可判定古人類是主動砍伐樹木作為燃料,還是拾取因自然或病害死亡的樹木作為燃料,從而直接反映人類采集燃料過程中的行為模式。此外,不同功能火塘使用時間長短不相同,短時間使用的火塘包含的碳屑植物種屬較長期使用的火塘多。如果火塘中包含碳屑的植物多生長于河邊,則可以推斷當時人類在采集燃料時多選取順河流漂流下的樹木,減少砍伐等行為以降低能量消耗。樹木學(xué)(dendrology)也為我們理解古人類消費行為提供了有力證據(jù),比如通過對火塘殘留碳屑的樹木學(xué)研究可判斷古人類對植物性燃料的使用策略,通過對樹皮、木髓碳屑進行測量,可以推測用作燃料的樹木的尺寸;通過對畸形木(reactionwood)的碳屑鑒定,可以推測古人類是否使用樹枝作為燃料;通過碳屑甲基纖維素可以判斷燃料是來自樹木的邊材還是芯材;通過觀察碳屑是否包含真菌菌絲以及鑒定碳屑中是否存在病蟲害痕跡(比如蛀洞等)可以判斷燃料使用前的狀態(tài);通過對碳屑徑向裂紋的觀察可以推測燃料使用前的含水量信息;通過判斷碳屑玻璃化程度可以獲取燃料使用前的體積大小等信息。測定燃料的燃燒溫度同樣可以幫助我們了解古人類使用燃料的行為策略。不同類型燃料在400℃和800℃下燃燒,其礦物成分、基質(zhì)礦物結(jié)構(gòu)、有機礦物含量等會發(fā)生不同變化,據(jù)此,可以了解燃料的種類和燃燒溫度,將之運用于古人類燃料使用方略的研究中去,進而推斷出人類有目的的區(qū)別使用不同燃料所指示的行為方式?？脊艑W(xué)家通過統(tǒng)計土耳其安納托利亞中部的史前巖廈遺址植物燃料種類出現(xiàn)的頻率和2mm以上碳屑種屬的比例,以及對碳屑密度、多樣性進行統(tǒng)計學(xué)多變量分析,發(fā)現(xiàn)史前人群不同時期采集的燃料種類并未發(fā)生大的改變,多以中小型圓木為主,以減少砍伐消耗的能量和時間。同時根據(jù)遺址發(fā)現(xiàn)的燃料類型可推測古人類是否季節(jié)性地占據(jù)遺址,以及是否按一定標準采集燃料。分析用火加工食物的遺留物為我們判斷人類消費食物行為提供了有力證據(jù)。南非的Sibudu巖廈遺址發(fā)現(xiàn)了距今6萬年的多層疊壓的火塘,該火塘反映了人類綜合消費行為?；鹛恋闹睆蕉酁?0cm左右,灰燼厚約5cm,形制不一。實驗對比和考古發(fā)現(xiàn)表明當時人類將水果種子埋于火塘下5cm處進行加熱,同時消費食物剩余的動物骨骼也被刻意扔進火塘燃燒;位于亞非兩大洲之間的西奈半島,其南部的舊石器晚期遺址同樣發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象,該遺址發(fā)現(xiàn)數(shù)十處火塘,火塘大小不一,最大的直徑超過1m,最深的火塘深30cm,火塘內(nèi)遺留各種動物骨骼和灰燼。部分火塘內(nèi)殘留動物骨骼較少,被推斷為以取暖照明為主要功能?；鹛猎诩庸ぬ幚硎澄锛捌渌a(chǎn)生活活動過程中,不僅保存了碳屑,植物性或動物性的油脂也會殘存在諸如壘石或土壤中,通過油脂化合物GC-MS(氣譜-質(zhì)譜)分析可判斷油脂的性質(zhì),推斷火塘的加工對象,進而解釋人類對動物資源的加工行為。3.3地理單元法測定古世空推測古人類對遺址空間利用的方略,需要綜合各種人類行為信息,比如遺址性質(zhì)、人類生產(chǎn)生活行為、文化遺物等。通過對不同類型火塘的空間分布研究,以及火塘附近石制品的類型分析、微痕分析可以幫助判斷遺址性質(zhì);特別是結(jié)合微痕分析確定石制品加工對象和火塘遺留物的動植物種屬鑒定,可以了解古人類的具體行為;石制品在火塘周圍的分布狀態(tài)在一定程度上反映了古人類的遺址空間利用狀況,比如根據(jù)碎屑、石片、石核和工具在火塘周圍的分布可以推測古人類的活動范圍。對含火塘遺址的數(shù)據(jù)分析表明,火塘類型與古人類在某地生活時間長短無直接關(guān)系,而是與人群流動性存在線性關(guān)系,流動性越高的人群會更多地使用低投入火塘?；鹛恋臄?shù)量大小與人群的規(guī)模不存在直接關(guān)系,其數(shù)量大小的變化與不同部落的生活習慣相關(guān)。GoldbergPaul等對南非舊石器時代中期Sibudu洞穴遺址的堆積進行微形態(tài)學(xué)和巖石學(xué)分析,通過土壤微型態(tài)觀察、物質(zhì)組成、有機物成分、微相構(gòu)成觀察可以推測古人類對遺址的空間利用情況,及不同類型火塘的使用方式。比如土壤的微相觀察可以推測堆積是否經(jīng)過踩踏、睡臥,對土壤內(nèi)不同類型碳屑的判斷,可以推測火塘的功能。Sergant等針對歐洲西北部平原發(fā)現(xiàn)的大量中石器時代經(jīng)過火燒的石制品進行模擬實驗,通過石制品過火程度的不同判定出因年代久遠而模糊難辨的地表構(gòu)建型火塘的位置。該研究根據(jù)火燒程度不同將過火的石制品分為:輕度破損、中度破損和重度破損。實驗結(jié)果表明,離火塘中心越近,破損越嚴重,因此根據(jù)破損石制品的空間分布,可推測火塘的中心位置3.4行為生態(tài)學(xué)的最優(yōu)理論人類面對環(huán)境采用何種行為模式是舊石器考古研究的重點,通過對遺址中出現(xiàn)的植物遺存進行種類鑒定,結(jié)合行為生態(tài)學(xué)方法可以有效地解讀人類行為模式。植物種類的鑒定可通過對考古遺址中發(fā)現(xiàn)的直徑不小于4mm的碳屑斷面進行顯微鏡下觀察判定?；鹛林袣埩舻奶夹紴檫@種研究提供了良好的素材,有效的鑒定結(jié)果也能促進關(guān)于遺址人群對植物資源的利用情況,及其人類在不同環(huán)境下的行為響應(yīng)機制等學(xué)科重點問題的探討。目前,這種研究局限于保存較好火塘。將人類行為生態(tài)學(xué)(humanbehaviorecology)應(yīng)用于火塘遺留物的研究,可以有效地推測當時人類的生存模式。比如土耳其安納托利亞史前遺址發(fā)現(xiàn)了大量的火塘時間約跨度2000年,其中殘留的碳屑成為了研究古人類行為的重要材料。研究者通過體式顯微鏡和金相顯微鏡觀察直徑2cm以上的碳屑新鮮斷面,鑒定出15個植物種屬均來自安納托利亞本地。根據(jù)民族學(xué)研究和與以木材為燃料的實驗數(shù)據(jù),結(jié)合行為生態(tài)學(xué)最優(yōu)選擇的理論,以植物的分布密度、運輸成本(transportcost)和處理時間(handlingtime)作為參數(shù),建立當?shù)胤闲袨樯鷳B(tài)學(xué)理論假說的燃料類植物分級體系,同時根據(jù)單位重量、體積的植物所含的卡路里(即燃燒值)將遺址內(nèi)發(fā)現(xiàn)的碳屑種屬分級。為檢測遺址中碳屑與現(xiàn)生植物分級的各種變量關(guān)系是否符合行為生態(tài)學(xué)的最優(yōu)理論,研究者通過雙變量肯德爾(Kendall)相關(guān)系數(shù)分析,建立遺址碳屑與現(xiàn)生植物在與遺址間距、密度、重量、分布之間的關(guān)系。結(jié)果顯示,無論是按碳屑重量還是普遍性建立的順序都不與現(xiàn)生植物的密度、重量及距離遺址距離直接相關(guān),而取決于植物的分布,即在自然環(huán)境內(nèi)容易遇到和出現(xiàn)頻率高的植物,會更多地被人類使用作為燃料。研究結(jié)論反映了當時人類在生產(chǎn)生活中遵循最少能量投入的原則,即大規(guī)模采用豐富易得的資源,資源本身的價值高低及距離遠近則不是首要考慮的因素。民族學(xué)中也存在類似的研究案例,前文提到的太平洋中西部的吉爾伯特群島發(fā)現(xiàn)的一處土著人使用過的火塘內(nèi)富含大量碳屑,經(jīng)過鑒定發(fā)現(xiàn),火塘中發(fā)現(xiàn)的6種植物,僅占當?shù)厣L的近兩千種可作為燃料的植物的極小一部分,可見當?shù)赝林巳河羞x擇地采集原料;在這6種原料中,又以當?shù)匾环N質(zhì)地堅硬的木材為主,民族學(xué)記載這種木料同時也廣泛用于制作木船、房屋的主構(gòu)件等。雖然詳細的民族學(xué)記載為明確火塘的使用方法、加工對象提供了重要證據(jù),但是該研究實例證明了,通過對殘留碳屑的篩選、鑒定和推測,我們能夠有效準確地推測火塘所蘊含人地關(guān)系的信息?；鹛林斜Ａ舻捏w積較大的炭屑可以為我們提供更多更準確的環(huán)境背景信息,比如體積不小于4mm的碳屑可以通過放大設(shè)備觀察其樹輪曲率,一般來說,曲率高的碳屑代表了小口徑的樹木燃料或者樹枝,反之,則指示了燃料為大口徑的樹木;由于樹輪可以指示樹木的生長環(huán)境,間接反映樹木生長時期的環(huán)境,因此對樹輪的測量可以推測相應(yīng)的古環(huán)境。樹木中δ13/C同位素值可以反映比如溫度,濕度和降雨量等氣候因素,通過測量保留在碳屑中的δ13/C值變化趨勢可以推測古氣候。綜上所述,對火塘的深入研究可以從一定程度上闡釋古人類的行為模式,對傳統(tǒng)石器分析研究起到了重要的補充和輔證作用,特別是在人類用火行為、消費行為的研究中,火塘更是為我們提供了直接證據(jù)?；鹛恋倪z留物通過實驗室分析還可以從另一個角度傳遞古環(huán)境信息。除此之外,對火塘燃料的植物種類判定可以使考古學(xué)家在挑選測年碳屑樣本時,盡可能地選擇與燃料同種類的碳屑,避免誤用后期混入的碳屑。面對信息量如此豐富的火塘遺跡,盡快開展相應(yīng)的深入研究,發(fā)揮火塘所應(yīng)有的學(xué)術(shù)價值,是我國考古學(xué)者刻不容緩的學(xué)術(shù)任務(wù)。4問題和期待4.1遺跡保存的完整性研究隨著發(fā)掘手段的不斷規(guī)范和科技檢測方法的日益進步,關(guān)于火塘信息的記錄愈發(fā)完善,研究也不斷深入。但我們同時也要意識到,火塘在使用、廢棄及埋藏的過程中受到多方面因素的影響會流失許多信息(圖4),無限放大火塘的研究意義可能因主觀推斷導(dǎo)致結(jié)論有失偏頗。因此對其研究需要注意以下問題。首先,考古遺址中發(fā)現(xiàn)的火塘包含物通常不會保存完整。比如,火塘殘留的植物遺存多以碳屑的形式存在,而草本植