利用发光技术测定凯尔特时期的田地年代

《Journal of Archaeological Science》:Dating Celtic fields with luminescence

【字体: 时间:2026年03月17日 来源:Journal of Archaeological Science 2.5

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  光释电阻与长石pIRIR结合高分辨率采样,揭示荷兰两处凯尔特土埂从青铜时代中期至罗马时期逐步形成,晚期铁器时代出现快速抬升。

  
Jungyu Choi | Roy van Beek | Elizabeth L. Chamberlain | Jakob Wallinga
荷兰瓦赫宁根大学土壤地理与景观研究小组

摘要

凯尔特田地是一种史前农田系统,其特征是由土堤围成的矩形地块,这种田地广泛分布于西北欧地区。据认为,它们出现在欧洲大陆的中青铜时代晚期至早期铁器时代之间,但基于放射性测年(如14C、光释光)的可靠年代数据较为稀少,这阻碍了对这些田地形成时间和过程的解读。因此,关于这些田地的社会变迁信息存在不同的解释,其潜在价值也未能得到充分挖掘。本研究重点探讨光释光测年技术,旨在开发一种适用于凯尔特田地土堤建造和抬高的年代测定方法。为此,我们在荷兰的两个凯尔特田地(Vaassen和Zeijen)系统地采集了高分辨率样本,采用了小体积石英光释光(OSL)和单颗粒长石红外激发光释光(pIRIR)测量方法。系统性的高分辨率采样策略有效揭示了这些土堤的建造时间。石英OSL和单颗粒长石pIRIR测年结果均提供了关于土堤建造和抬高的可靠数据。单颗粒长石pIRIR分析还提供了有关土堤形成过程及沉积物漂白历史的额外信息,但也显示出该方法在普遍应用上的局限性。测年结果显示,这两个凯尔特田地的土堤均建于荷兰中青铜时代,并在随后逐渐被抬高,直至罗马时代。

引言

凯尔特田地是一种特殊的史前农田系统,其特征是由土堤划分出的矩形地块。它们广泛分布于西北欧,包括不列颠群岛、丹麦、德国北部和荷兰。凯尔特田地的规模、土堤尺寸、地块布局的规律性以及用于建造土堤的材料各不相同(Arnoldussen, 2018; Brongers, 1976; Nielsen and Dalsgaard, 2017)。
关于凯尔特田地(包括英国的同心圆形田地)起源的解释多种多样。早期假说认为这些田地是经过一次性规划并建造的(例如Fleming, 1983),而后来的研究则认为它们是在边界建造传统下逐渐形成的(例如Johnston, 2005; L?vschal, 2014)。在荷兰背景下,Gerritsen(2003)将凯尔特田地的形成与当地社区结构变化及其农业制度的变化联系起来。
普遍认为,凯尔特田地的出现时间介于欧洲大陆的中青铜时代晚期(LBA,约公元前1100–800年)和早期铁器时代(EIA,约公元前800–500年)之间。欧洲北部从青铜时代向铁器时代的过渡被认为是社会变革的时期,这一时期伴随着中央集权的加强和定居点的增加(Gerritsen, 2003),尽管存在地区差异(L?vschal and Holst, 2014)。这些社会变化被认为与人口增长(Fernández-G?tz, 2018; Carneiro, 1967)和农业集约化(参见Bevan et al., 2017; Boserup, 1976)密切相关。多项考古植物学研究指出,这一时期食品生产策略发生了变化(例如Neveu et al., 2021; Styring et al., 2017; Tserendorj et al., 2021; Van der Veen, 1992)。因此,了解凯尔特田地的起源有助于解读这一过渡时期的社会变化。
与许多考古土壤档案一样,确定凯尔特田地的年代是一个具有挑战性的任务,因为相关考古发现相对较少(例如Gerritsen, 2003)。即使有考古材料,其来源也可能不明确,只能提供间接的建造时间信息(例如Chamberlain et al., 2020; van Beek et al., 2025)。放射性测年方法,包括对有机残留物的14C测年和石英、长石矿物的光释光测年,已被越来越多地应用于考古土壤研究,包括凯尔特田地的土壤(例如Arnoldussen, 2018; H?ggstr?m et al., 2004; Johnston et al., 2021; Nielsen and Dalsgaard, 2017)。新的研究结果表明,凯尔特田地的出现时间可能比早期估计的要早几个世纪(例如Arnoldussen and Scheele, 2014; Arnoldussen, 2018)。然而,由于这些土壤档案的复杂性,放射性测年结果可能存在偏差(例如Choi et al., 2024b; van Beek et al., 2025)。因此,应对凯尔特田地的放射性测年结果持谨慎态度,以避免错误结论(H?ggstr?m et al., 2004)。此外,先前的测年结果对凯尔特田地土堤的形成时间得出了不同的结论,有的认为土堤是逐渐建造的,有的则认为在特定阶段快速抬高的(参见Arnoldussen, 2018; Spek et al., 2003;详见第5.3节)。需要建立一种通用且可靠的采样和测年方法,以解决这些系统的时间问题,并促进对其演变的进一步研究。
在这项研究中,我们在荷兰两个大型凯尔特田地的两个发掘点采集了样本,使用光释光测年技术对这些样本进行了分析。光释光测年是一种放射性测年方法,通过测量石英和长石晶体结构中积累的能量来确定其埋藏时间。当矿物被上方沉积物遮挡后,能量开始积累。积累的能量除以年吸收辐射剂量,即可得出埋藏年龄(Rhodes, 2011)。对凯尔特田地土堤进行光释光测年时,需要谨慎选择样本并采用适当的测量方法,以克服土壤测年中的挑战(例如Choi et al., 2024b)。本研究的目标是开发一种适用于凯尔特田地土堤的光释光测年方法,并揭示其时间信息。为此,我们提出了三个研究问题:(1)哪种光释光测年采样策略最能获取关于凯尔特田地土堤年龄和形成过程的充分信息?(2)哪些光释光方法能提供关于土堤建造和后续抬高时间的可靠数据?(3)光释光数据能告诉我们关于凯尔特田地土堤的年龄和形成过程的哪些信息?为回答这些问题,我们采用了小体积石英光释光(OSL)和单颗粒长石红外激发光释光(pIRIR)测年方法,并结合高分辨率采样。研究结果为凯尔特田地土堤的起源和发展提供了新的见解,并为其他土结构提供了年代测定方法。

研究地点与采样

我们在荷兰两个不同的凯尔特田地系统中调查了两个地点(图1a)。第一个凯尔特田地系统位于Vaassen,地处一条冰川推挤形成的山脊的沙质斜坡上,从西向东倾斜(图1b)。Vaassen遗址在20世纪60年代末和70年代由Brongers(1976)进行了考古调查,发掘面积约为0.3公顷,包括土堤、田地及铁器时代的农舍遗迹。在凯尔特田地范围内及其附近,还发现了多个墓葬土堆。

De测量

样本管在瓦赫宁根大学的光释光测年中心(NCL)在安全光条件下打开。未暴露于光线的样本内部物质被用于等效剂量(De)测量。对于De测量,通过湿筛法收集了212–250微米的颗粒,并分别用10%的HCl处理1小时和38%的H2O2处理24小时。化学处理后,使用S.G. Frantz LB-1磁分离器去除磁性颗粒。

单体积和单颗粒结果

对于石英OSL测量,每个样本至少需要27个样品。对于来自Vaassen的样本NCL-2424094(深度82厘米),大多数样品的De值超过96 Gy,因此这些样本及更老的样本(NCL-2424094–096)被认为不适合进行完整测年。样品间的分散程度差异显著,Vaassen样本的De值范围为13±3%至99±12%,Zeijen样本的范围为15±3%至52±7%(表2)。
对于单颗粒长石pIRIR175测量,...

凯尔特田地土堤的光释光采样策略

凯尔特田地光释光研究的主要目的之一是了解土堤的形成历史。为此,我们建议采用高分辨率的系统采样方法来获取关于土堤建造时间和抬高阶段的重要信息。在这项研究中,我们从地表下10厘米处开始系统采样,避开O层,并以约10厘米的间隔采集样本。使用的采样管直径为2.5–3.5厘米。

结论

建立凯尔特田地形成的可靠年代序列对于了解西北欧从青铜时代向铁器时代的过渡至关重要。本研究通过系统的高分辨率采样和对两种不同矿物光释光信号的分析,提供了关于凯尔特田地土堤年龄和形成过程的详细信息。我们的主要发现包括:
  • -
    高分辨率系统采样
  • 作者贡献声明

    Jungyu Choi:撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、方法论设计、调查实施、数据分析、概念构建。
    Roy van Beek:撰写 – 审稿与编辑、项目管理工作、调查协调、资金争取、概念构建。
    Elizabeth L. Chamberlain:撰写 – 审稿与编辑、数据验证、调查实施、概念构建。
    Jakob Wallinga:撰写 – 审稿与编辑、数据验证、研究监督、资源调配、项目管理工作。

    数据获取

    本研究使用的数据可访问地址为10.4121/9b4c88e6-ac97-4d32-ac6d-d8ff21fb19c2。

    利益冲突声明

    作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

    致谢

    本研究是EARTHWORK项目的一部分,该项目由NWO的“Archeologie Telt”计划(AIB.19.013)资助。我们感谢Fred Brounen、Jos St?ver(荷兰文化遗产局)、Arno Willems(荷兰王室地产机构Kroondomeinen)、Roelof Blaauw、Alwin Hut(国家林业组织Staatsbosbeheer)、Michiel Huisman(Tynaarlo市)、Harry Pape-Luijten(Epe市前官员)、Maarten Wispelwey(北Veluwe地区各市镇)以及Alexander Geertsema的支持。
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