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考古學研究(十四) 版權信息
- ISBN:9787030733115
- 條形碼:9787030733115 ; 978-7-03-073311-5
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>>
考古學研究(十四) 本書特色
體現了科技考古的前沿研究成果,為探索復雜社會的形成過程及文化遺產的保護具有重要意義
考古學研究(十四) 內容簡介
本書以科技考古研究為專題,共收錄學術論文24篇。內容涵蓋年代學與生業考古、冶金考古、陶瓷(玻璃)科技考古,特別關注運用科學技術手段,提高考古學的分析和發現能力,整體上反映了當前中國科技考古領域的前沿問題。
考古學研究(十四) 目錄
年代學與生業考古
穩定同位素研究古食譜模型的發展 林怡嫺 吳小紅(1)
用于14C測年的古代木材樣品前處理方法述評 王玥 吳小紅(22)
動物牙釉質穩定同位素序列樣品研究綜述 歐陽心怡 吳小紅(37)
水稻、粟類、麥類生物標志物分析及其在考古殘留物研究中可能的解釋意義 張予南 吳小紅(57)
冶金考古
中子衍射技術分析考古材料--從原理到應用 黃維 Winfried Kockelmann(69)
古代礦煉黃銅研究綜述 肖紅艷 崔劍鋒(92)
大理銀梭島青銅時代早期遺址出土部分青銅器的金屬學分析 崔劍鋒 閔銳 邱茲惠(100)
長治分水嶺墓地出土戰國器物研究三題 張吉 韓炳華 崔劍鋒 南普恒 陳建立(112)
戰國青銅貨幣所見燕、趙地區鉛料資源類別及變遷 藺詩芮 郭濟橋 梁志龍 張吉 陳建立(142)
陶瓷(玻璃)科技考古
唐三彩研究綜論 李含笑 秦大樹(160)
云南8世紀中葉以來陶瓷遺存的考古發現與研究 王筱昕 秦大樹 戴宗品(194)
新石器時代黑陶呈色原理研究綜述 肖芮 崔劍鋒(216)
日本所見定窯瓷器初探 李晞 丁雨(224)
江西鷹潭角山窯址出土原始瓷及印紋硬陶的成分分析 金志斌 崔劍鋒 吳小紅(236)
陜西延安出土漢代鉛鋇復色釉陶科技分析及相關研究 杜星雨 崔劍鋒(247)
定窯五代白瓷釉下中間層研究 宋平兒 李媛 潛偉 康葆強 黃信(260)
宋代山西興縣出土瓷片原料與工藝的科技研究 李媛 康葆強 劉巖 李合 雷勇 魏向軍(271)
宋金時期磁州窯類型黑褐彩裝飾工藝的顯微觀察研究 余甫倩 顧萬發 汪松枝 崔劍鋒(285)
瓷釉成分運用于瓷器產地精細區分的可行性探索——以南海一號出水龍泉青瓷為例 李卓朋 孫鍵 馬仁杰 崔劍鋒(296)
鄭州東西大街遺址出土白地黑花瓷初步科技研究 陳天然 崔劍鋒(305)
浙江龍泉窯與甌窯采集青瓷瓷片成分的對比分析 胡毅捷梁巖華 崔劍鋒(315)
“華光礁一號”沉船出水瓷器的便攜式XRF分析 吳寒筠 崔劍鋒 孟原召 孫鍵(335)
鄭州出土青花瓷的科技考古研究及相關問題探討 劉念 崔劍鋒 顧萬發 姜曉晨陽(350)
湖州楊家埠墓葬群出土玻璃制品的原料與工藝研究 周雪琪 劉念 呂竑樹 楊哲峰 李暉達 胡繼根 崔劍鋒(366)
Contents
Chronological and Subsistence Archaeology
The Development of Stable Isotope MixingModels Lin YiHsien, Wu Xiaohong(21)
A Review on the Pretreatment of Archaeological Wood for Radiocarbon Dating Wang Yue, Wu Xiaohong(36)
The Sequential Samples Isotope Analysis of Tooth Enamel: A Review OuyangXinyi, Wu Xiaohong(56)
The Biomarker Analysis of Rice, Millets and Triticeae and Its Implications in Archaeological Residue Studies Zhang Yunan, Wu Xiaohong(68)
Archaeometallurgy
Neutron Diffraction Applied in Archaeometry:Some Cases from Chinese ArchaeologicalMaterials Huang Wei, Winfried Kockelmann(91)
A Review on Researches of the Cementation Brass in Ancient Society Xiao Hongyan, Cui Jianfeng(99)
Metallurgical Analysis of Some Bronzes Unearthed from the Early Bronze Age Site of Yinsuo Island, Dali City Cui Jianfeng, Min Rui, Chiou-Peng Tzehuey(108)
Three Research Notes on the Artifacts During Warring States Period Unearthed from Fenshuiling Cemetery, Changzhi City, Shanxi Province Zhang Ji, Han Binghua, Cui Jianfeng, Nan Puheng, Chen Jianli(141)
The Types and Changes of Lead Resources in Yan and Zhao Regions Based on Bronze Coins in the Warring States Period Lin Shirui, Guo Jiqiao, Liang Zhilong, Zhang Ji, Chen Jianli(159)
Ceramics Archaeology
Review and Discussion on the Research of Tang Sancai Wares Li Hanxiao, Qin Dashu(193)
Archaeological Discoveries and Researches on Ceramic Relics from Middle 8th Century of Yunnan Province Wang Xiaoxin, Qin Dashu, Dai Zongpin(215)
A Research Summary on the Color Mechanism of Black Pottery in the Neolithic Age Xiao Rui, Cui Jianfeng (223)
Preliminary Research on Ding Porcelain in Japan Li Xi Ding Yu(235)
Composition Analysis of Proporcelain and Stamped Hard Pottery Unearthed from Jiaoshan Kiln in Yingtan, Jiangxi Province Jin Zhibin, Cui Jianfeng, Wu Xiaohong (246)
Scientific Analysis of Han Dynasty Lead-barium Polychrome Glazed Pottery Excavated from Yan’an, Shaanxi Province Du Xingyu, Cui Jianfeng (258)
Research on the Underglaze Middle Layer of Ding Kiln Middle White Porcelain in the Five Dynasties Song Pinger, Li Yuan, Qian Wei, Kang Baoqiang, Huang Xin (270)
Scientific and Technological Research on Raw Materials and Technology of Porcelain Unearthed in Xing County, Shanxi Province in Song Dynasty Li Yuan, Kang Baoqiang, Liu Yan, Li He, Lei Yong, Wei Xiangjun(284)
Microscopic Observation Study of Black and Brown Decorated Porcelain from Cizhou Kiln System in Song and Jin Dynasties Yu Fuqian, Gu Wanfa, Wang Songzhi, Cui Jianfeng(295)
Feasibility Study on the Fine Analysis of Porcelain Provenance:Based on the Glaze Composition Analysis of Longquan Celadon from Nanhai No.1 Li Zhuopeng, Sun Jian, Ma Renjie, Cui Jianfeng(304)
The Scientific Study of Black-flowered Porcelain on a White Ground from the East-WestStreet Site in Zhengzhou Chen Tianran, Cui Jianfeng(313)
Comparative Analysis on the Composition of Celadons Collected from Longquan Kiln and Ou Kiln in Zhejiang Province Hu Yijie, Liang Yanhua, Cui Jianfeng (328)
Portable XRF Analysis of Porcelain from “Huaguangjiao No.1” Shipwreck Wu Hanjun, Cui Jianfeng, Meng Yuanzhao, Sun Jian(349)
Scientific Study of the Blue and White Porcelain Excavated in Zhengzhou, China Liu Nian, Cui Jianfeng, Gu Wanfa, Jiang Xiaochenyang(362)
Study on the Raw Materials and Making Technology of Glass Products Unearthed from the Yangjiabu Tomb Site in Huzhou Zhou Xueqi, Liu Nian, Lv Hongshu, Yang Zhefeng, Li Huida, Hu Jigen,Cui Jianfeng(376)
考古學研究(十四) 節選
年代學與生業考古 穩定同位素研究古會譜模型的發展 林怡嫺 吳小紅 (北京大學考古文博學院,北京100871) 摘要:考古學研究中,利用人類遺存的碳氮穩定同位素分析研究古食譜,巳經有數十年的歷史。在 積年累月的發展過程中,形成了很多統計模型,用以分析穩定同位素測量數據,得出食譜組成的定 量結果。20世紀早期的研究主要應用的是線性食譜模型,21世紀前十年研發出了IsoError、IsoConc、IsoSource等線性食譜模型。2008年首次引人貝葉斯統計方法建立了MkSIR模型,其后基于貝葉斯統 計方法建立的食譜模型得到了迅速的發展,至今巳有SIAR、IsotopeR、MixSIAR、FRUITS等多種食 譜模型相繼發表。隨著對食物與消費者身體組織形成過程關系的研究日益深人,學界發現影響消費者身體組織同位素組成的因素越來越多。于是,研究者陸續新增相應的功能,對模型進行改良擴展,使 模型的復雜程度和使用難度日漸增加。本文旨在梳理穩定同位素食譜模型的發展過程,討論模型新增 的功能及其產生的原因,希望有益于穩定同位素食譜模型的使用者對其有全面的認識,從而能合理地 應用模型,對食譜組成得出綜合全面的定量結論。 關鍵詞:穩定同位素分析;食譜模型;貝葉斯統計 一、引言 考古學研究中,重建古代人類的食譜,揭示古代人類的生業經濟,研究人類與生態環境的關系以及古代社會的發展等,一直是廣受關注的學術熱點之一。對人類及其食物遺存進行穩定同位素分析復原古食譜的研究領域,發展了長達數十年之久。食物的組成特征會留在消費者的身體組織中,消費者身體組織的穩定同位素組成可以反映 食譜中各種食物混合的結果。對穩定同位素測量值進行統計分析,得出不同食物對食譜構成的定量結果,是重建古食譜這一研究領域尤為重要的研究內容。這類統計分析方法可稱為數學混合模型(mathematical mixing models),為了更直觀地表述,本文以“穩定同位素食譜模型”代表這類基于穩定同位素測量的統計分析方法。隨著研究的日益深入,發現食物進入消費者身體組織的過程中可能造成穩定同位素值變化的因素越來越多,因此需要有相應的穩定同位素食譜模型對其進行描述。從*初的二元線性食譜模型,至今已經發展出多種以貝葉斯統計框架為基礎的復雜食譜模型。本文旨在梳理穩定同位素食譜模型發展的過程,希望可以對穩定同位素食譜模型有更深 入的認識,以期能合理使用,從而在古代食譜相關研究中獲得更為準確的結論。 二、線性食譜模型 穩定同位素分析可以應用在食譜研究中,是因為消費者不同食物的同位素特征有顯著差異,比如Q植物和C4植物之間513C值的差異,陸生生物和水生(淡水或海洋)生物之間515N值的差異。食譜研究早期大多使用同位素二分法,分出Q植物和 Q植物,或陸生食譜和海洋食譜。穩定同位素食譜模型由數學方程組成。在模型發展 初期,*早的模型[式(2.1)]是基于同位素質量平衡,將消費者體內的同位素值視為被消費者消化吸收的所有食物均勻混合的結果。式(2.1)是基于同位素二分法*簡 單的模型,將消費者食譜中的食物分為兩類,測量消費者和兩類食物的某種穩定同位素比值,求這兩類食物在消費者的食譜中所占的比例: (2.1) 這兩類食物所占的比例/1和;2相加一定等于100%。這是一組由兩個未知數(f1和f2)組成的兩條方程式,可以得出唯一解。因為式(2.1)只有兩類食物,因此稱為二元食譜模型。 二元食譜模型是生態學研究*早應用于量化食譜組成的一類模型。首次在考古學研究中應用是1977年Vogel和van der Merwe對北美玉米種植的研究。因為中國北 方新石器時代至青銅時代是種植粟黍的粟作農業發展的重要時期,研究當時人類食譜 中粟黍等Q植物與水稻等Q植物的相對比例,可以反映粟黍農業的發展程度及其與稻 作農業共存消長的現象。因此先前有很多研究都是通過測量人骨的碳同位素比值513C及Q植物的513C全球平均值-26%。,Q植物的513C全球平均值-13%。和從食物到生成人骨膠 原蛋白的過程中發生的同位素分餾偏差值+5%~6%。,估算古代人類食譜中含有多少比 例的C4植物。 可以看出,二元食譜模型相當于線性插值法。因為消費者的同位素值是所有食物均勻混合的結果,因此會落在兩類食物的同位素值之間。如果消費者的同位素值在兩類食物的同位素值區間之外,那么模型會給出一類食物的比例大于100%,另一類食物的比例小于0的結果,兩者都沒有生物學意義。如果出現這類不合理的現象,則*可能 的情況是存在未知的食物來源,消費者或食物的同位素值存在不確定性。 長達數十年的食譜研究,基本上都是同時測量消費者膠原蛋白的碳氮同位素比值,兩種穩定同位素測量值使線性食譜模型可以容納的食物種類從兩類增至三類: (2.2) 式(2.2)的**條方程式是消費者的513C值等于三類食物的513C值依其在食譜中的比例加權的總和,第二條方程式等同**條方程式,表述的是消費者的515N值與食物的關系,第三條方程式限制三類食物所占比例的總和必須等于100%。這是一組由三個未知數和三條方程式組成的模型,這模型也有唯一解。因為消費者的同位素值是三類食物均勻混合的結果,必須落在三類食物同位素值(加上同位素分餾偏差值)組成的二維空間內部,因此,使用該食譜模型前可以先畫出消費 者及其三類食物兩種同位素值的XT二維散點分布圖,如果消費者的同位素值在食物組成的二維空間之外,則表明可能還有未知的食物來源。以此類推,如果消費者的食譜中有4類食物,則需要3種同位素值;如果消費者有《類食物,就需要n-1種同位素值。然而,可以區分不同食物種類的同位素測量種類的數量是有限的。 1.誤差問題 早期的線性食譜模型都以單一數值(比如樣本的平均值)代表消費者及其食物的 穩定同位素特征。然而,消費者和食物的同位素組成皆可能存在不確定性。不確定性可能來自個體差異、抽樣誤差(不同隨機樣本之間的誤差)或實驗測量誤差。為了建 立能容納誤差的食譜模型,Phillips和Gregg利用Excel建立了能處理兩類食物的一種同位素值或三類食物的兩種同位素值的食譜模型,稱為IsoError。IsoError可以給出每類食物所占比例的平均值和95%置信區間(confidence interval)。兩位研究者還實驗了不同因素對食物占比估值誤差的影響,發現影響誤差值*主要的因素是不同食物之間同位素特征的差異,差異越明顯,模型估算結果越精準。其次是消費者和同組食物內部的差異,再者是每組樣本的樣品數量。實驗測量誤差一般小于1%。,可以不予考慮。如果使用者已知消費者及其食物的同位素特征和誤差,IsoError還可以模擬估算結果達 到想要的精準度所需的樣品數量。IsoError的問題是,當食物種類的數量大于消費者同位素測量種類的數量加一時,IsoError無法給出明確的估算結果。因為IsoError沒有限制食物所占的比例要介于0~100%,因此,當消費者的同位素值落在所有食物的同位素 值組成的凸多邊形空間之外時,表明缺少某種重要的食物來源,或是同位素分餾偏差 值有錯,或者真實情況與模型的假設不符,IsoError可能對食物的比例給出沒有意義的負值。 2.食物元素含量問題 研究者意識到前文的食譜模型中都有隱含的假設:所有食物對消費者碳氮同位素513C值和515N值的貢獻都是相同的。如果所有食物的碳含量和氮含量是相似的,那么這可能是合理的假設。這樣的假設可能對肉食性動物和草食性動物都是合理的。然而對雜食性動物來說,因為食譜組成比較復雜,食物來自食物鏈上多種營養層級,如果某 種食物特別缺乏或特別富含氮,則邏輯上會造成這種食物對消費者貢獻的氮相對于碳 而言成比例地減少或增加。Phillips和Koch因此選用Excel開發了一種食物元素含量加權食譜模型IsoConcU2],假設對每種元素而言,比如碳和氮,每種食物對消費者碳和氮 的貢獻,與食物中碳和氮的質量百分比濃度(wtC%和wtN%)乘以食物被消化吸收的質量成正比。因為加入了食物元素含量的信息,在碳氮同位素二維分布圖上,IsoConc是**種將食物的同位素值組成的凸多邊形空間轉變成曲線彎曲空間的食譜模型。IsoConc基于生物質(biomass)、碳含量、氮含量建立了三種不同的食譜組成(所有食物的占比組合)。如果所有食物的碳和氮含量都相同,則三種食物占比組合也都相同,模型在數學上簡化成沒有元素含量信息的模型。如果所有食物的碳和氮含量沒有明顯差異,則沒有必要增加模型的復雜程度。但是如果食物碳和氮含量差異顯著,像是雜食性動物的食譜中植物和動物之間氮含量的差異,則可能需要使用食物元素含量加權模型。 線性食譜模型及食物元素含量加權模型都假設所有食物被消費者消化吸收的程度是一樣的。但是Robbins等研究者指出,研究食物中不同元素含量的同時,還需要考慮消化率的問題。因為,對動物來說,吃其他動物的蛋白質、脂質和糖類都很 容易消化,然而吃某些植物的纖維不容易消化。消化率的差異主要會造成植物性食物 中消費者可以利用的碳含量出現偏差,因為植物的氮絕大部分都在蛋白質中,而蛋白 質很容易消化。因此,為了回應Robbins等研究者的問題,Koch和Phillips分析了食物 中宏量營養素(macronutrients)的消化率,依此校正模型中食物碳和氮含量的參數值 以反映實際消化吸收的部分,而不是使用食物原始的碳和氮含量。Koch和Phillips 在IsoConc中新增了可以輸入食物元素含量的功能及容納食物消化率的信息,是食譜模型發展進程中重要的里程碑。有不少重建古人類食譜的研究選用了IsoConc。然而,與IsoError不同,IsoConc沒有輸入消費者和食物同位素組成誤差值的功能。 3.食物種類數量問題 IsoError雖然擁有可以輸入誤差值的功能,但是沒有解決可以區分不同食物的同位素測量種類數量遠遠少于消費者食物種類數量的問題。假設已知消費者有7種不同的食 物來源,測量了消費者的碳氮穩定同位素513C值和515N值,可以基于式(2.2)建立容納 2種同位素測量值和7個未知數與3條方程式的新模型,然而這樣的模型理論上會有無數解。但是因為食譜模型需要滿足同位素質量平衡,7個未知數都必須>0且總和必須等于100%,因此這樣的模型得出的有限解,可以界定食譜中每種食物可能的占比區間。 Phillips和Gregg為了研究食物資源比較復雜的消費者解決食物種類的數量遠比同位素測量種類多的問題,選用Visual Basic語言開發了新的食譜模型,名為IsoSource。IsoSource的**步是使用線性食譜模型,在每種食物的比例都≥0且總和等于100%的限制下迭代建立各種可能的組合,每次迭代的差異很小,比如1%。第二步是對每種可能的占比組合算出消費者同位素組成的模擬值(每種食物的同位素值乘以各自可能的占比的總和)。第三步是比較消費者模擬值與實際測量值的差異,如果模擬值與實際測量值相等,或差異在可接受的范圍,比如小于實驗測量誤差(比如513C值和515N值的儀器測量誤差約0.2%。)或抽樣誤差等,代表這種占比組合是其中一種可能的結果,將差異小到符合要求的占比組合存成數據集,*終用圖表展現數據集中所有的組合。每種食物在食譜中所占比例的*小值和*大值界定了其有可能的區間。開發者強烈建議 使用者發表所有可能的占比組合的分布圖,不要只發表模型輸出的平均值,因為平均值只是其中一種可能的結果,而且可能留下只有唯一解的錯誤印象。IsoSource的問題在于,沒有納入食物同位素組成與同位素分餾偏差的不確定性及食物中的元素含量。 IsoSource能否對消費者的食譜組成給出明確的結果,取決于消費者與食物同位素值的相對位置。如果消費者的同位素值位于食物的同位素值組成的凸多邊形空間的中
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