(中国科学院地质研究所,北京100029):土壤微形态分析的任务是将显微镜下观察、描述的土壤微形态特征及变化用来说明土壤生、发育的演变规律,它有助于了解一般自然力量或人为因素对土壤形成过程的影响。土壤微形态分析在考古学中的优势主要有:分析区域环境演化与考古遗址形成及考古学文化发展的关系;分析考古遗址内各类遗存的特征及其反映的人类活动特点关键词:土壤微形态;环境考古;区域环境演化中图分类号P531文献标识码文章编号:100128166(1999)0220197204微形态学是土壤科学的一个分支,它的基本任务是将显微镜下观察、描述的土壤微形态特征及变化用来说明土壤生成、发育的演变规律,它有助于了解一般自然力量或人为因素对土壤形成过程的影。土壤微形态学的起源可以和Kubiena土壤学》的问世相联系。随着学科的发展,土壤微形态描述和解释的方法《土壤薄片描述手册》为一个国际通用的土壤薄片描述系统。微形态学除被用于农业科学等土壤学领域,在考古学、生物学、地质学中也得到应用。20世纪50年代首次根据考古遗址中土壤微形态分析的结果重建环境变化的历史60、70年代土壤微形态分析在陶器结构研究中得到应用。80年代以来,在欧洲、中亚、中美洲等地的考古研究中做了许多土壤微形态分析工作果不仅推动了环境考古研究的深入,而且在大量实践的基础上,出版了可以作为土壤微形态分析在考古学研究中应用手册的《考古学中的土壤微形态分析》一书,它标志着土壤微形态分析在考古学中应用的一个新阶段。

至此,从野外采样、实验室分析到结果解释,考古学的土壤微形态分析都有了一套相对独立的方法,推动了地质学、土壤学等学科与考古学的结合,在环境与人类关系的研究中显示了其巨大的潜力土壤微形态学基本原理土壤微形态学在技术上与岩理学研究十分类,但在原理上却有很大不同。Kubiena常用一个通俗的例子来说明土壤微形态学的基本原理土壤在其复杂性、动力和生物的变化性上,和不同组配的钟表有些相似,我们可以从很多角度来研究一块表一种方法是将其粉碎成粉末后进行化学分析,从而会知道制造时所用的金属类型等。但我们对各种部件的特征、相互组合方式及各元件的工作原理却一无所知。这就是传统土壤学研究方法的缺陷所在如果我们对钟表再进行机械分析,则可以知道其中所用部件的特征,但我们仍然不知道各种部件及钟表的工作原理。第三种方法是在对钟表不破坏的情况下对各个部件进行研究,则更有利于了解其结构和原理。第四种方法是在钟表工作时对各个部件的特征、位置及其作用进行研究。土壤本身也和钟表一样处于不断变化和运动之中,第三和第四种方法就是土壤微形态学的基本原理,在研究尺度上,我们用显微方法研究土壤是因为许多成土特征及过程只国家自然科学基金项目“90万年来黄土中记录的极端气候期及其时空变化”(项目编号:49672133)资助月出生,博土研究生,主要研究方向为环境考古收稿日期:1998207222有在显微镜下才能被观察到。

没有土壤微形态分最为流行的采样方法是在设计的位置上压入一个大小为Kubiena盒来取下整非扰动的样品。由于土壤微形态学的主要特点是究非扰动的定向样品,采集时一定要标出产品的,尤其是顶部。所有样品必须用防水笔清晰标,且在运输和薄片制备的过程中要保证标签不被破坏。要记录每一个样品的剖面号、地点、深度和方。从采样到薄片制作,应将生物活动和湿度变化保持到最低限度。对考古遗址中经常遇到的灰坑填土等松软样品要采取必要的措施以保证其结构在采样及运输过程中不被破坏,有时甚至要在野外完成浸渍树脂或水玻璃的程序,以保证样品的完整,在取土壤微形态分析样品的同时,还要根据实际标本的采集与分析技术野外采样之前要进行详细的观察、记录,这些资料是后面进行薄片描述、尤其是解释的基础。考古遗址的野外观察、记录要注意两个方面:一是遗址及周围的环境状况它资料如已经开展的古环境研究、对动植物遗存的分析、沉积物的物理化学分析等也要具体了解取样剖面及平、剖面上的取样点进行详细描述面描述可以在考古地层划分的基础上进行,重点描述不同堆积单元的成因及特点,区别地质成因、风化作用和人类作用采样点的选择及样品数量取决于考古发掘的目的及提出问题的性质。

如果需要研究古气候演化和遗址的形成过程系统采样要求在一个剖面上连续进行,样品之间不能有任何间隔,甚至两个样品之间应该有少部分重;如果某一地层单元的土壤特点比较一致,可以只在有代表性的部位采样;在进行系统采样的剖面这在考古发掘的剖面中是常见的),可以再进行有选择地采样。在考古发掘的过程中,对重要的遗迹如房址,目的是从平面上掌握遗迹的性质及其在遗址中的意义情况,采集土壤散样以供物理、化学、生物分析之用薄片的制作方法是用特制树胶浸渍样品,待样品干燥坚硬之后用自动磨片机制成薄片薄片描述的内容包括薄片中所能提供的所有土壤学信息,如土壤的形成、演化过程,土壤的物理学性质,土壤反映的气候状况,土壤反映的人类活动。薄片描述的方法一般是文字、照片、绘图三者结。不同学科有不同的描述术语和标准,侧重的内容也不同,地质学家注重通过薄片分析沉积形成的动力过程,而土壤学家则注重分析其物理、化学过程,通常是指成土母质的变化过程,考古学家除了分析土壤的上述特点外,还要考虑那些与人类活动有关的特点。考古遗址土壤微形态分析主要对薄片描述下列内容土壤的垒结,即指物质的全部组织包括空间排列、形状、大小及成分(包括矿物、生物起源的有机质、人类遗物碎片等);颜色;粒度;分选性指示沉积环境及沉积物被搬运的过程);每种组分的丰度,在描述中必须选择一种特定的系统而避免同时使用不同系统中的术语的《土壤薄片描述手册》是目前流行的系统,后来有增补了的中译本出现。

该系统中主要的描述内容包括微结构、矿物—有机成分和成土特征三个部分薄片解释是土壤微形态分析的最终结果。不同的研究目的有不同的解释方法。任何一本土壤微形态学书籍或文献都难以给出对微形态特征的普遍性解释,因为同一种特征在不同场合下常有不同的含,有关土壤微形态特征的解译可以参阅历届国际土壤微形态会议的论文集,也可以参阅各种土壤文Fertilizers,对土壤微形态特征的解译要掌握一定Fig11DifferentStrategiesemployedSampleprofile连续、系统采集土壤形态分析样品供化学、物理分析的散样Systematic,continuoussamplingundisturbedmaterialmicromorpho2logicalstudyBulksamplingphysicalanalysisSelec2tivesamplingpollenanalysis.量的文献基础,更重要的是要具备一定的土壤学和土壤地理学知识对考古样品薄片的解释关键是要与现存的地质 研究中土壤微形态的参考资料进行比较 ,因为考古 遗址中的沉积物多数都与地质沉积物有密切的联 ,而且正是这些地质沉积形成了考古遗址中各种堆积物的基础 。

此外 ,对考古土壤薄片的解释还要 运用现代实验的方法 ,如通过研究现代农业土壤来 认识考古土壤微形态中反映出来的古代农业活动信 史前土壤能够为冬季作物的生长提供足够的水分吗 他们的研究方法是首先获得聚落考古资料和对考古土壤的沉积特征 分析 ,为进一步的土壤微形态分析打基础 。其次 据自然剖面与有年代的文化层之间的关系确定沉积物的时代 ,获得了区域内沉积符合从早到晚的堆积 顺序 。对这一沉积物序列的土壤微形态分析得出了以下环境考古研究结果 自然沉积物的上层内丰富的土壤物象表明 ,在史前时代以前 ,这里是稳定的冲 积地貌 ,从土壤形成过程的特点来看与现代土壤及 古土壤没有什么明显的差别 ,这即是说 ,哈拉帕文化 居民的聚落位于稳定的冲积平原上 ,这种土壤的表 面不仅肥力高而且保水性好 ,提供了农业活动的良 好条件 ,这是哈拉帕文化繁荣发展的主要基础 前时期以后,由于风的作用和它对土壤化过程的影 ,土壤质量下降,细颗粒丢失 ,进而肥力减少 ,蓄水 性变弱 ,再加上气候变干 ,居民转而利用人工灌溉系 统来进行农业生产 土壤微形态分析在研究考古遗址的各种遗迹特点及其反映的人类活动情况方面的作用是其他方面 不可替代的 。

包括三个方面 :第一 ,提供人类居住遗 存如燃烧活动 、垃圾处理与堆放 、房屋的地面处理方 、贝壳遗址反映的食物结构、灰坑和窖穴中堆积物 提供的人类食物方面的信息 。第二 ,提供史前时代 的建筑材料如砖 、土坯 、土墙 、草屋顶 、石膏和水泥的 使用信 NetivHagdud Salibiya前陶新石器遗址建筑遗存的土壤微形态 分析发现 ,所有用来建筑房屋的土坯都是用从附近 的河流冲积物中专门挑选的原料制成 。用作黏合剂 的白色石膏也是用特殊材料制成的 。房屋的地面采 用了同土坯相同的加工技术 ,但不同地面所用的材 料有所区别 。第三 ,分析遗址周围的土地利用及相 关特征如森林砍伐 、放火烧荒 、放牧 、农耕 、灌溉等活 土壤微形态分析在考古学中的优势在考古学研究中 ,土壤微形态分析主要在以下