关于8000年前中国南方福建沿海地区早期人类活动的新年代学证据 胡泽凯、戴辉、林峰、余禄鹏、王长胜、金建军、林颖军、任林、谢辉、左新新 （另有4位作者）

《Quaternary》：New Chronological Evidence of Early Human Activities 8000 Years Ago in the Coastal Region of Fujian, Southern China Zekai Hu, Hui Dai, Feng Lin, Lupeng Yu, Changsheng Wang, Jianhui Jin, Yingjun Lin, Lin Ren, Hui Xie and Xinxin Zuo + 4 authors

　　摘要
沿海地区在新石器时代早期文化的出现中发挥了关键作用。海平面的波动影响了史前人类的迁移、居住模式和适应策略。福建省闽江下游是重要的活动中心。在中新石器时代到晚新石器时代期间，诸如客纠头（6500–5500校正年前）和滩石山（5500–4300校正年前）等海洋文明得以繁荣发展。然而，由于早期遗迹的稀缺，人们对8000校正年前新石器时代早期生活的了解仍然有限。我们使用放射性碳测年和光释光（OSL）技术对新建发掘的牛头山遗址的地层进行了年代测定。OSL结果表明，该遗址的新石器时代文化层位于9.3 ± 0.7千年前至8.1 ± 0.5千年前之间，而放射性碳测年的结果集中在8300–7000校正年前。根据这些年代数据以及核心密度估计，该遗址的新石器时代遗迹可追溯至约8000–7000校正年前，这使牛头山成为该地区最早的新石器时代遗址之一。结合海平面重建的结果，这些发现表明，在8000校正年前之前，快速上升的全新世海平面推动了人类沿着中国东海岸的迁移。牛头山文化受到了来自北方沿海地区的新石器时代文化的影响，也可能受到了last glacial maximum时期到全新世早期台湾海峡对岸地区文化的影响。这表明中国北部和南部沿海地区的早期新石器时代文化之间存在复杂的互动关系，需要进一步研究加以验证。

1. 引言
沿海地区是地球上生产力最高、生物多样性最丰富的生态系统之一，在历史上一直是古代文明居住和繁荣的中心[1,2,3]。因此，这些地区对于解读沿海环境演变与史前人类活动之间的相互作用至关重要[4]。自末次冰川期以来，全球变暖引发的海平面上升极大地重塑了大陆边缘，导致大量大陆架被淹没，从而埋葬了有关早期人类迁移和生计的关键证据[5,6]。这种现象被称为“淹没的家园”，北海的多格尔兰就是一个典型的例子。多格尔兰曾连接不列颠群岛和欧洲大陆，它展现了冰川期后海平面上升的深远影响[7,8]。最近的古环境重建证实，这一地区曾经拥有复杂的河流网络和坚韧的森林生态系统，能够维持中石器时代狩猎采集者的长期居住[8,9]。此外，在马杜拉海峡发现直立人化石以及在澳大利亚巴罗岛研究的石器散布情况表明，这些如今被淹没的地区曾是史前人类的重要栖息地[10,11]。除了居住之外，史前人类还展示了对不断变化的沿海环境的显著适应性。来自苏格兰斯凯岛的阿伦斯堡文化遗迹和泰国半岛考托钟遗址的证据都表明，史前人群能够通过调整生计策略等方式适应波动的沿海环境[12,13]。这些沿海动态为重要的考古理论发展提供了关键背景和证据，例如埃尔兰森等人提出的“海藻高速公路假说”[14]。该假说强调，从东北亚到北美西部的富饶沿海地区曾是人类最初迁往美洲的走廊。然而，由于大多数早期全新世沿海环境已被淹没，这一假说仍需水下遗迹的进一步支持。在这方面，比较埋藏学分析表明，尽管海平面上升往往具有破坏性，但特定的地貌条件能够保存原始的考古背景[15]，为恢复这些失落记录带来了希望。中国的沿海地区也受到了这些海平面和景观变化的影响，许多曾在晚更新世到全新世早期大陆架上存在的人类遗址可能已被淹没或毁坏。尽管如此，现今沿海地区的考古证据仍然有助于揭示该地区史前人类活动和迁移的模式、过程及空间分布[16]。

福建省沿海地区（图1）对于研究中国东南部史前沿海人群的生存、扩散和互动具有战略意义[17,18]。考古研究在闽江下游和海坛岛确立了一个新石器时代文化序列，从客纠头文化（6500–5500校正年前）开始，经过滩石山文化（5500–5000校正年前）和黄瓜山文化（5000–4300校正年前），一直到黄土仑文化（4300–3500校正年前）[19]。在福建省南部沿海地区，主要的考古文化包括福德墩文化（7500–5000校正年前）和大茂山文化（5000–4300校正年前）[19]。此外，在福建省沿海地区还发现了早期新石器时代的人类遗迹，包括大坪顶遗址（7500校正年前）[20]、西营遗址（7400–6500校正年前）[21]、梁岛道威遗址（8300–7400校正年前）[22]和仓荔枝山遗址（9100–8700校正年前）[23]。先前的考古和年代学研究表明，环境变化与福建省全新世海岸线上的人类活动密切相关[24,25,26,27]。此外，考古植物学和古基因组学证据表明，福建省沿海地带是新石器时代早期人类迁移和稻米农业传播的重要走廊[28,29,30,31]。该地区大多数早期至中期新石器时代的遗址都发现于离岸岛屿上（图1），包括梁岛道威遗址、西营遗址和海坛岛的客纠头遗址[21]。尽管启鹤?遗址（第三阶段，10,000–7000校正年前）[32]更为古老，但它位于更内陆的位置。早期新石器时代考古遗迹的缺乏限制了对中国东南部沿海地区史前人类迁移和文化互动的全面了解。

图1. (a) 中国东部沿海地区的主要早期至中期新石器时代考古遗址：1. 牛头山；2. 大坪顶；3. 启鹤?；4. 仓荔枝山；5. 梁岛；6. 客纠头；7. 西营；8. 塔 penc en k eng；9. 尼乌兰东；10. 银头岭；11. 上山；12. 卧溪；13. 下塘；14. 衣渡；15. 金斗山；16. 马家浜；17. 库阿桥；18. 孙山记；19. 蔡阳岗；20. 龙秋庄；21. 后里；22. 北庄；23. 白石村；24. 北谦。(b) 牛头山遗址及其他闽江下游主要遗址的位置。2018年，大坪顶遗址的发现将闽江下游的史前人类活动年代确定为7500校正年前，表明早期人类活动可能扩展到了离岸岛屿以外的沿海地区。考古学家最近重新调查了1979年首次发现位于闽江下游的牛头山遗址。该遗址最初被归入滩石山文化（约5000校正年前）[33]。然而，在牛头山新石器时代地层中出土的陶片中，除了具有绳纹、戳纹和雕刻装饰的陶片外（图2c），还发现了一些带有红色釉料的陶片（图2d–f），这表明该遗址可能比之前认为的更早。为了确定牛头山遗址的更精确年代，本研究应用了放射性碳测年和光释光（OSL）两种方法来确定其新石器时代遗迹的绝对年龄。此外，我们还探讨了中国东南部沿海地区环境变化与早期人类迁移之间的关系。

2. 材料与方法
2.1. 遗址描述与采样
牛头山遗址（NTS，北纬26°16′，东经118°52′；海拔60米）位于闽侯县小罗镇，地处福州盆地西部，靠近闽江下游，占地面积约60,000平方米[34]。2023年，福州市考古研究所对牛头山遗址进行了系统性调查。调查显示，陶片和石器等文物分布于整个山坡，从山顶到坡地的过渡带保存了更为完整的文化层。考古学家在牛头山遗址挖掘了17条沟槽和15个剖面。然而，由于长期的人类农业和建设活动，该遗址受到了严重的人为干扰，只有部分沟槽或底层发现了保存良好的新石器时代文化堆积。因此，本研究选择了受干扰较小的T2和T8沟槽进行OSL样本的系统性采集。此外，我们还从T8沟槽的新石器时代层和T1沟槽底部的主要沉积物中获取了一些木炭样本（TN20696、TN20697）（图3）。上述三条沟槽的地层特征在表A1（附录A）中进行了总结。此外，考古学家从不同沟槽和剖面（包括T1、T2、T6、T8、T15和DM4）中收集了样本进行放射性碳测年。

2.2. 加速器质谱（AMS）测年
从牛头山遗址的新石器时代地层中收集的十二个放射性碳样本（包括贝壳、木炭和动物骨骼）在BETA实验室（美国迈阿密）、北京大学加速器实验室（北京）和中国科学院广州地球化学研究所（广州）进行了测年分析。所有常规年龄均使用OxCal v4.4软件和IntCal20校准曲线[36]校正为公历年份。

2.3. 光释光（OSL）测年
所有OSL样本在临沂大学（中国临沂）的发光研究实验室进行了预处理和测量。未漂白的采样管中部样本或烧结粘土（T8-4HT）用于等效剂量（De）的测定，而其外部部分用于剂量率测量。样品首先用10% HCl和30% H2O2处理以去除碳酸盐和有机物。T8-4HT的细粒部分（4–11 μm）通过斯托克斯沉降法分离，其他样本的粗粒部分（90–125 μm、125–180 μm、180–250 μm）通过湿筛分分离。细粒样品浸泡在H2SiF6（35%）中3天以去除长石。对于粗粒样品，首先用重液（钠多钨酸盐，2.62 g/cm3和2.75 g/cm3）分离石英，然后用HF（40%）蚀刻40分钟以去除残留的长石和石英颗粒的外层。之后，所有石英样品用10% HCl冲洗40分钟以去除氟化物沉淀物。最后，粗粒石英重新筛分，并用磁铁去除磁性矿物。石英纯度通过红外激发法检查[37,38]。对于细粒样品，使用大体积（9.7 mm）样本，而对于粗粒样品则使用小体积（2 mm）样本。石英颗粒最终沉积在不锈钢盘上。

所有测量均在配备90Y/90Sr β源的Ris? TL/OSL DA-20系统（DTU Nutech，罗斯基勒，丹麦）上进行。在本研究中，采用了基于单体积再生剂量协议（SAR）[39,40]和标准化生长曲线方法（SGC）[41]的改良方案来确定石英的剂量。对T2-4-1样品的四个等份进行了剂量恢复测试，在预热温度260°C（10秒）和切割加热温度220°C（10秒）的条件下给予21.1 Gy的剂量。剂量恢复比（测量剂量/给定剂量）为0.98 ± 0.03，表明这种预热条件适用于本研究中的石英样品。在光释光测年中，Overdispersion (OD) 值约为20%被广泛接受为推断不均匀漂白的阈值。对于大多数样品，OD值接近或低于20%，表明De分布相对对称。在这种情况下，Central Age Model (CAM) [42] 在统计上更为稳健。当OD值远高于20%阈值时，我们使用Finite Mixture Model (FMM) [43] 来计算年龄。

U和Th的浓度使用电感耦合等离子体质谱（ICP）测量，K的浓度使用ICP光发射光谱法测量。所有样本的平均含水量根据测量值估计为20 ± 5%。环境剂量率是使用DRAC（v1.2）[44]在线计算的。3. 结果 3.1. 放射性碳测年结果表1和图4展示了Niutoushan遗址不同挖掘单元的新石器时代地层的14C测年结果。贝壳样本显示了最广的年龄范围，介于8325至6946校正年之前，而其余四个木炭样本和一个动物骨头样本则集中在8160至7583校正年之前的较窄区间内。表1. AMS 14C的结果。图4. 不同测年材料的校准年龄，包括木炭（用黑色表示）、贝壳（用蓝色表示）和动物骨头（用红色表示）[35,36]。3.2. OSL测年结果OSL测年结果显示在表2、表3和图A1中。T2沟从上到下的四个OSL年龄分别为7.8 ± 0.6 ka、10.5 ± 0.5 ka、11.5 ± 0.5 ka和9.0 ± 0.4 ka。在沟底发生了地层年龄反转。T8沟的五个OSL年龄范围在3.8 ± 0.2 ka至9.3 ± 0.7 ka之间，与地层序列一致，其中较大的采样深度对应更早的年龄。此外，T8的新石器时代地层的OSL年龄与同一沟中的三个木炭放射性碳日期（8160–7583校正年之前）基本一致。表2. Niutoushan遗址的剂量测量摘要。表3. Niutoushan遗址的OSL年龄摘要。4. 讨论 4.1. Niutoushan遗址的年代学在放射性碳测年结果中，贝壳样本Beta-667285（8325–8037校正年之前）的年龄比同一挖掘单元的木炭和动物骨头样本（7967–7684校正年之前）更老，而贝壳样本BA231101（7158–6946校正年之前）的年龄最年轻。同时，T1沟中的贝壳样本BA231097（8023–7935校正年之前）和BA231098（8010–7866校正年之前）的年龄与同一沟中的木炭和动物骨头的年龄相当。另外三个贝壳样本（Beta-667286、BA231100、BA231102）的年龄集中在7585至7326校正年之前。在OSL结果中，T2-3C的De分布表现出高离散度，表明存在多个剂量成分（表3和图A1）。尽管应用了有限混合模型[45,46]来推导相对可靠的沉积年龄，但OSL结果为7.8 ± 0.6 ka；然而，陶器碎片类型学将该地层归于历史时期而非新石器时代。此外，T2-4-1和T2-4-2的年龄分别为10.5 ± 0.5 ka和11.5 ± 0.5 ka，而底部的T2-ST（第5层）由于缺乏人工制品，其年龄为9.0 ± 0.4 ka，表明地层年龄反转。在T8沟中，我们观察到OSL年龄（T8-XB-80和T8-XB-110）比同一地层深度获得的放射性碳日期更老。这种差异可能是由于石英颗粒的异质漂白和多个分馏数据之间的分散造成的，导致从中心年龄模型推导出的年龄与实际沉积年龄之间存在系统误差。此外，样本T8-XB-110的相对过高年龄可能是由于下层基岩的影响。在理想情况下，环境剂量应该是从样本周围的土壤中推导出来的。然而，样本T8-XB-110是在剖面底部附近收集的，靠近基岩。风化层可能表现出比土壤层更高的环境剂量率[47]，这可能导致测量到的环境剂量率被低估，从而导致计算出的年龄相对于相应的放射性碳年龄偏高。由于缺乏对下层基岩的直接剂量率测量，因此存在一定的不确定性。然而，考虑到从岩石边界到样品的采样距离以及伽马辐射在沉积物中的典型衰减，基岩的贡献相对于内部和沉积剂量率来说是次要的。未来的研究应优先考虑在这些边界进行原位伽马光谱测量，以进一步完善年龄模型。为了整合多种材料和方法的测年结果，我们在OxCal 4.4中应用核密度估计（KDE）来模拟新石器时代地层的放射性碳和OSL年龄，减少了噪声并产生了更平滑、更真实的概率密度分布[48]。作为古代人类采集和食用贝壳的副产品，贝壳的测年直接反映了人类居住的时间。然而，贝壳的放射性碳测年可能会受到水生环境中潜在储层效应的影响[49,50,51]。通过比较贝壳样本和其他放射性碳测年样本（木炭和骨头）的核密度分布，可以观察到它们的峰值范围相对接近（图5）。因此，贝壳样本没有受到储层效应的显著影响。考虑到T2中观察到的年龄反转，该单元的OSL数据没有被纳入最终的KDE模型。此外，还对12个放射性碳日期进行了单独的KDE分析，以评估T8沟中较老的OSL年龄对整体KDE结果的影响。图5. 贝壳样本和其他放射性碳测年样本的KDE模型。(a) 贝壳样本的KDE分布；(b) 木炭和骨头样本的KDE分布。深灰色分布是来自样本的KDE估计分布。覆盖其上的蓝线和较浅的蓝带表示KDE分布的均值±1σ[35,36]。如图6所示，从贝壳、木炭和动物骨头的放射性碳日期以及沉积物（土壤和烧粘土中的石英颗粒）的OSL年龄组合数据集得出的KDE峰值与仅从放射性碳日期得出的峰值一致，两者都集中在大约8000–7500校正年之前。鉴于测年结果的较年轻限制，我们得出结论，Niutoushan遗址的新石器时代人类居住的主要阶段可以追溯到8000–7000校正年之前。这将Niutoushan遗址置于福建沿海最早的新石器时代遗址之中。图6. Niutoushan新石器时代遗存的KDE模型。(a) 放射性碳年龄的KDE分布；(b) 放射性碳和OSL年龄的KDE分布。深灰色区域代表核密度估计（KDE）分布[35,36]。蓝线和较浅的蓝带表示KDE分布的均值和±1σ。“新石器时代”在Niutoushan代表的不仅仅是技术分类；它标志着定居模式和人与环境互动的转变[52]。在这个沿海背景下，它反映了向更定居生活和有组织资源利用的过渡，建立了新石器时代的独特区域轨迹。这个坚实的时间框架（8000–7000校正年之前），结合全面的概念视角，为重新评估全新世早期福建沿海的文化动态和人与环境关系提供了基础。这种方法还有助于更细致地比较Niutoushan与其他遗址之间的差异，阐明早期沿海人群的多样化生计策略和迁徙模式。4.2. 中国东南沿海地区的海平面变化和人类迁徙我们精细化的测年结果确认，Niutoushan的人类居住与Liangdao群岛上发现的最早的新石器时代遗存大致同步[22,53]。然而，这种同步性揭示了生计模式的显著空间异质性：前者以利用陆地和淡水资源为特征，而后者反映了海洋资源的专门利用。这种对比表明，早在8000年前，中国南部沿海的新石器时代早期群体就已经发展出了多样化的适应策略，以利用沿海-岛屿连续体中的不同生态位。此外，当与Dapingding遗址第一阶段的最新发现相结合时——那里大约在7500校正年之前就开始种植水稻[20]——区域文化的复杂性变得更加清晰。这些发现表明，利用陆地和水生生态系统的多样人类群体居住在中国东南沿海。这些证据不仅强调了沿海地区作为人类扩散走廊的重要性，还为追踪全新世早期中国北部和南部之间的迁徙模式提供了关键的时间联系。关键问题包括8000年前新石器时代群体的起源，如Niutoushan和Dapingding的群体；不同区域新石器时代文化对这些群体的影响；以及从末次冰盛期（LGM）到全新世早期的环境变化如何影响中国南部沿海地区的迁徙和文化交流。在闽江下游，Dapingding遗址发现了明显的烧焦的稻米遗存和正在进行驯化的稻米植硅体，以及其早期阶段的一些红陶碎片[20,31]。学者推测，Dapingding遗址可能受到了来自北部浙江沿海地区的新石器时代早期文化的影响，特别是在大约8000年前海平面上升时，福州盆地被淹没，海岸线向西延伸，形成了从浙江沿海到福州盆地西部的沿海走廊[54]。来自稍早的Liangdao 1个体的基因证据表明与古代北部人群有联系[28]。Niutoushan的新石器时代遗存中也包括红陶碎片，表明新石器时代早期受到了北方文化的影响。然而，尽管这些陶碎片在Niutoushan相对罕见，但许多碎片显示出与北部沿海地区（如浙江）当期的新石器时代文化不同的独特特征[55]。这表明Niutoushan的新石器时代遗存可能来源于更本地或替代的来源。来自中国东部沿海地区的大规模古代DNA证据表明，至少在9000年前，沿海地区的双向人口交流就已经开始[28]。因此，Niutoushan以南的广大地区也可能对其文化发展有所贡献。Qihedong是中国南部山区少数几个洞穴遗址之一，保留了从旧石器时代到新石器时代的完整文化序列[32]。尽管Qihedong与闽江下游地区在全新世早期至中期的联系尚不清楚，但研究表明内陆-沿海之间的交流可能通过河流通道进行[56]。此外，除了来自内陆地区的文化贡献外，台湾海峡宽阔的西海岸和Niutoushan遗址以南的淹没区域也可能是文化发展的额外来源。在末次冰盛期，全球海平面比现在低大约130米[57]，暴露了中国沿海的大片大陆架。那时，台湾海峡仍然未被淹没。该地区的化石证据——包括Penghu 1下颌骨、Haixia人和Penghu动物群——表明古代人类可能在晚更新世期间居住在福建和台湾之间的大陆架上[58,59,60]（图7a）。大约10,000年前，海平面比现在低大约37米[61]，留下了大量台湾海峡南部可供人类居住的环境。然而，全新世期间的快速海平面上升最终淹没了这块陆桥，迫使人类群体向相邻的大陆和岛屿海岸迁移（图7b,c）。总体而言，上述环境和考古证据支持这样的假设：早期新石器时代沿海社区——如Canglishan、Liangdao和Niutoushan的社区——可能起源于曾经占据台湾海峡西部沿海地区和暴露的大陆架的旧石器时代群体，这些地区在末次冰盛期和冰河消融期间被淹没。图7. 不同时期中国东南沿海地区的遗址分布（表A2）：(a) 15–12ka；(b) 12–8.5ka；(c) 8.5–7ka；(d) 7–5ka。地图显示了基于Yu [61]和Jin [62]的相对海平面重建的古地理特征和潜在的人类迁徙路线。1. Qihedong；2. Kuahaicun；3. Shenhu Bay；4. Haixia人；5. Qianyuan洞；6. Penghu动物群；7. Penghu 1下颌骨；8. Dongshan人；9. Canglishan；10. Shangshan；11. Huxi；12. Xiatang；13. Kuahuqiao；14. Jingtoushan；15. Niutoushan；16. Dapingding；17. Liangdao；18. Xiying；19. Keqiutou；20. Citanghou；21. Tapenkeng；22. Fuguodun；23. Jinguishan；24. Xiantouling；25. Tanshishan；26. Zhuangbianshan；27. Hemudu；28. Majiabang；29. Liangzhu。7ka之后，海平面上升的速度放缓，相对海平面接近现在的水平[61]。尽管此后海平面仍持续波动[63,64]，但更为稳定的地理环境加上丰富的食物资源促使古代人类逐渐向海岸附近迁移，并采取了以海洋资源 exploitation 为核心的生存策略。这一转变导致从7000年前到5000年前，中国东部和南部的沿海遗址显著增加（图7d）。大约在5000年前，繁荣的沿海文明已经发展出了远距离航行的能力[24]，包括水稻和小米在内的作物被运输到台湾海峡对面的台湾岛[65,66,67]，从而促进了台湾农业的出现和发展。这里提供的证据表明，牛头山文化受到了北部沿海地区新石器时代文化的影响，也可能受到了GML（末次冰盛期）到早全新世期间台湾海峡对岸南部地区文化的影响。来自碛东、梁岛和大坪顶等遗址的遗传学和考古学数据，结合关于海平面变化的环境证据，显示了中国北部和南部沿海地区早期新石器时代文化之间的复杂互动。这些发现强调了进一步研究的必要性，以明确这些互动的程度和机制，从而更深入地了解中国东南部新石器时代早期的迁徙模式和文化交流。

5. 结论

在本研究中，我们使用放射性碳和OSL测年技术对闽江下游地区牛头山贝壳堆遗址的多个样本进行了年代测定。结果表明，该新石器时代遗址的居住活动主要发生在8000年前至7000年前。这一证据将牛头山确定为闽江下游地区以及中国东南沿海已知最早的新石器时代遗址之一。这些发现表明，大约8000年前，新石器时代的人口就已经分布在中国东海岸的广泛区域。这为未来专注于中国东南沿海新石器时代早期的考古研究提供了重要的机遇，可能有助于揭示中国海洋文化的起源和发展。此外，它还有助于阐明中国大陆与海洋文化之间的互动关系，促进对其历史动态的更深入理解。