福建海岛型新石器遗址出土陶...的地球化学特征及其指示意义_卫俊杰.pdf

卫俊杰,靳建辉,左昕昕,等.福建海岛型新石器遗址出土陶片的地球化学特征及其指示意义 J.地理科学,2023,43(6):1101-1112.Wei Junjie,Jin Jianhui,ZuoXinxin et al.Cultural exchange indicated by geochemical characteristic of pottery from neolithic island type sites in Fujian Province,China.Scientia Geographica Sin-ica,2023,43(6):1101-1112.doi:10.13249/ki.sgs.2023.06.016福建海岛型新石器遗址出土陶片的地球化学特征及其指示意义卫俊杰1，靳建辉1,2，左昕昕1,2，范雪春3,4，王晓阳4，危长福4，任永青1，邱俊杰1，谭典佳1（1.福建师范大学福建省亚热带资源与环境重点实验室，福建 福州 350007；2.福建师范大学东南环境考古中心，福建 平潭 350400；3.平潭国际南岛语族研究院，福建 平潭 350400；4.福建省考古研究院，福建 福州 350001）摘要摘要：福建平潭是华南地区新石器时期海岛型遗址的主要分布区之一，也是南岛语族从福建向南太平洋岛屿传播的关键区域。该时期典型遗址出土的陶器作为最直接的文化遗存，对于研究区域内文化交流和传播过程有重要作用。基于主成分分析和聚类分析方法，以福建平潭海坛岛北部壳丘头遗址、东花丘遗址和龟山遗址出土陶片为研究对象，分别测试了 10 件典型陶片和 52 个土壤样品的地球化学元素，以此为基础分析区域内不同文化时期的史前文化交流特征。同时结合闽东沿海地区的地理环境演化和史前人类活动，探讨这一文化交流特征产生的原因。结果表明：陶片化学元素组成分析显示壳丘头、龟山、东花丘 3 个遗址的陶土原料和产源地离散性弱，说明 3 个遗址在制陶取土环境上存在相似性；但龟山遗址 D01 号陶片化学元素组成与剩余陶片和遗址土样存在较大差异。主成分和聚类分析结果指示出自壳丘头文化期至黄瓜山文化期平潭地区有人类活动范围扩大和文化交流增加的趋势。海平面波动、史前人类文化的延续和陶器烧制技术的提高是福建沿海地区文化交流增加的原因。关键词关键词：陶片；化学元素；文化交流；主成分分析；聚类分析；福建平潭海坛岛中图分类号中图分类号：K872文献标识码文献标识码：A文章编号文章编号：1000-0690(2023)06-1101-12 陶器不仅是器物文明的重要载体，同时也是探讨器物背后所包含的政治、经济、文化和社会组织等人类活动痕迹的重要遗存1-2。通过对陶器化学组成的分析，可以确定烧制陶器的矿料类型和产地3-4进而为研究史前人类活动提供依据。目前已有学者对国内甘青地区1,5-6、山西陶寺遗址7-8、成都金沙遗址9、安徽凌家滩遗址10等地的陶器进行了化学组成分析研究，并以此为基础，对出土陶器的原料类型、产地以及不同遗址间的早期文化交流和商业贸易行为做出了解释。福建地区在新石器时代的气候比现在稍为温暖，生物多样性丰富，优越的自然条件，为福建史前人类提供了适宜的生存场所11。已有研究发现，闽东沿海地区的史前人类活动遗址分布广泛，石器和陶器等文化遗存非常丰富，且具有明显的海洋文明特征12。近年来，研究人员已从植物考古13、年代学14-15、时空分布16等方面对闽东沿海的史前遗址做了一些工作，丰富了该地区的考古年代序列和史前人类活动研究数据，但针对出土陶器材料组分和来源的研究相对薄弱。本研究以福建平潭海坛岛北部壳丘头遗址、龟山遗址和东花丘遗址的出土陶片为研究对象，基于陶片的地球化学组成特征，对 3 个遗址不同陶片的陶土类型和产源地进行了分析，并对其反映出的区 收稿日期收稿日期：2022-03-06；修订日期修订日期：2022-06-22基金项目基金项目：国家自然科学基金项目（41301012，42077407）、福建省自然科学基金项目（2020J01185）、福建师范大学创新团队项目（IRTL1705）资助。Foundation:National Natural Science Foundation of China(41301012,42077407),Natural Science Foundation of FujianProvince(2020J01185),Fujian Normal University Innovation Team Project(IRTL1705).作者简介作者简介：卫俊杰（1998），男，山西沁县人，硕士研究生，主要从事环境考古研究。E-mail:jj_通信作者通信作者：靳建辉。E-mail: 第 43 卷第 6 期地理科学Vol.43 No.62023 年 06 月Scientia Geographica SinicaJune,2023域文化在不同文化时期的交流特征及其原因进行了探讨，以期为史前闽东沿海地区内跨区文化交流提供新的证据。1 研究区概况与研究方法1.1研究区概况研究区概况海 坛 岛 位 于 11932E12010E，2515N2545N，是福建省第一大岛，属亚热带季风气候，雨热同期，生物种类丰富17。海坛岛最高高程不超过 460 m，以低地丘陵和洼地滩涂为主要地貌类型，岛内土壤以红壤为主，滨海滩涂主要为风沙土，总体上呈现出土层稀薄，养分含量少的特点18-19。温暖适宜的气候，丰富的海洋生物多样性，农业种植在地貌和土壤条件上的局限性，促成了海坛岛海洋文明的诞生和发展。目前海坛岛已发现 26 处史前遗址，时间跨越旧石器时代至青铜时代，形成了相对完整的史前文化谱系12。壳丘头遗址位于平潭县平原镇北面的山显美村路边（图 1），出土陶器夹砂陶占比 90%以上，其中灰陶比例较大，次为灰黑陶20，以其命名的壳丘头文化被认为是福建省目前已知最早的考古文化期，年代范围为 6.55.5 ka B.P.21-22。龟山遗址位于平原镇上攀村村委会西南约 200 m 处，初步确定为新石器时代晚期青铜时代早期遗址，出土陶器以夹砂陶居多，其中夹砂灰黄陶占比超过 1/2，次为部分泥质硬陶和少量原始瓷23-24，属以福建省霞浦县黄瓜山遗址为代表遗存的黄瓜山文化，年代范围为 4.33.5 ka B.P.21。东花丘遗址位于壳丘头遗址的东北部，距壳丘头遗址直线距离约 200 m，为一处较为平坦的台地，出土陶器以夹砂陶为主，此外有少量泥质灰色硬陶，为青铜时代遗址，属黄瓜山文化，但在考古时间序列上认为晚于龟山遗址23。3 个遗址在时间序列上有一定的顺序性。1.2材料选取材料选取研究样品来自福建平潭地区东花丘遗址、壳丘头遗址和龟山遗址等 3 个典型新石器遗址。其中壳丘头遗址陶片来源于 1985 年的考古发掘材料；东花丘遗址和龟山遗址陶片来源于 20172019 年海 福州a 海坛岛位置b 海坛岛地势高程示意海坛岛027 kmN11940E2540N2530N2540N2530N11950E11940E05 km高程/m台湾海峡遗址高:450低:011950E图例省界海岸线3.壳丘头遗址1.龟山遗址2.东花丘遗址300 mN0c123图 1a 据审图号 GS（2017）1267 号的标准地图制作，底图无修改。图 1b、c 数据分别来自地球空间数据云（https:/ 1 福建平潭海坛岛东花丘遗址、龟山遗址和壳丘头遗址地理位置Fig.1 Location of the Donghuaqiu site,Guishan site and Keqiutou site in Haitan Island,Pingtan of Fujian,China1102地理科学43 卷 坛岛史前遗址调查采集的材料。以龟山遗址TS3W10（考古发掘探方名称）为例，第 4 层为黄灰色细砂土，土质疏松，该层位出土陶器以夹砂陶为主，次为印纹硬陶，同时发现有永春苦寨坑窑址流传至此的原始瓷24。故在龟山遗址 TS3W10 第 4 层位，以网格化平行采样方式采集 52 个土样（编号为GS-S1GS-S52），并在同一层位挑选龟山遗址黄瓜山文化期代表性印纹硬陶（D01）和夹砂陶（D02）各一件与土样进行对比分析。3 个遗址共计采集 10件陶片，另龟山遗址采集 52 个土样（表 1，图 2）。1.3研究方法研究方法从陶片样本上刮取 10 g 样品，研磨过 200 目筛，然后取研磨后 4 g 样品与四硼酸锂（Li2B4O7）混合进行压片。压制后的样品使用帕纳科 Epsilon 3XLE X 射线荧光光谱仪测定样品的常量元素丰度，标样选用国家一级土壤标样，相对标准偏差小于5%，测试结果用质量分数（%）表示。所有微量元素待测样品先称量 0.04 g 样品于特氟龙容器中，加入0.5 mL 硝酸（HNO3）和 1 mL 氢氟酸（HF）（纯度均为电子级）后密封放入高压消解罐中，置入烘箱内加热至 150 消解 15 h。待消解罐冷却后，取出特氟龙容器置于 150 加热板上，加入 0.25 mL 高氯酸（HClO4）（优纯级）蒸至近干，此时再加入 1 mLHNO3（电子级）和 2 mL 超纯水，密封后再次置入烘箱 150 消解 15 h。冷却后将消解的样品用超纯水稀释待上机测试。测样仪器为 Thermo Fisher 公司 X-Serie型 ICP-MS 质谱仪，相对标准偏差小于 5%，测量结果（丰度）以质量分数（mg/kg）表示。以上测试过程均在福建师范大学福建省亚热带资源与环境重点实验室完成。本研究对东花丘遗址、壳丘头遗址和龟山遗址累计 8 件陶片（KQT1、KQT2、GS1、GS2、GS3、D01、D02、DHQ-H4、DHQ-H9和 DHQ-H15）的 Al、Fe、Si、Na、Mg、Ca、K、P、S、C、Ti、V、Co、Ni、Cr、Mn、Cu、Zn、As、Pb、Ba、Rb、Br、Sr、Y、W、Zr、Bi、Mo 共 29 种常量和微量元素，以及 2 件龟山遗址陶片样本（D01 和 D02）和 52 个土壤样本的 Sc、V、Cr、Co、Ni、Rb、Y、Nb、La、Ce、Pr、Nd、Gd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Tl、Pb、Th、U 共 27 种微量元素含量进行了测定。主成分分析法是通过降维的方式将原来多个变量重新组合成一组新的互相无关的综合变量，同时根据需要从中可以选出几个综合变量尽可能多来反映原来变量的信息的统计方法10。聚类分析是将数据分类到不同的类或簇以反映多个变量之间的相似和相异性的方法25。陶片的常量元素组成可以反映陶土类型的差异，微量元素尤其是稀土元素对于陶土材料的产源地示踪敏感3-4。基于陶片和土壤样本化学元素测定结果，利用主成分分析和聚类分析方法来反映陶片间元素组成的相似和相异性，以实现对不同陶片的陶土类型和产源地的区分。数据主成分分析在 Origin 2018 软件中完成，聚类分析在IBM SPSS Statistics 21.0 软件中完成。2 结果与讨论东花丘、壳丘头、龟山遗址的 8 件陶片化学元素和龟山遗址 2 件陶片、52 个土壤样本微量元素测定结果分别见表 2，图 3。2.1出土陶片的元素丰度与区域环境元素丰度出土陶片的元素丰度与区域环境元素丰度对比对比对遗址出土的 8 件陶片的 29 种元素进行了测 表表 1壳丘头、龟山和东花丘遗壳丘头、龟山和东花丘遗址址 10 件陶片信息件陶片信息Table 1 The information of 10 pieces of pottery from the Keqiutou site,Donghuaqiu site,and Guishan site 陶片编号出土单位胎质纹饰文化期出土遗址经度（E）纬度（N）KQT1T403（6层）夹粗砂灰陶无壳丘头文化壳丘头遗址1194513253713KQT2夹粗砂灰黑陶无壳丘头文化壳丘头遗址1194513253713GS1TS2W10（3层）夹粗砂灰黄陶无黄瓜山文化龟山遗址1194541253742GS2夹粗砂灰黑陶绳纹黄瓜山文化龟山遗址1194541253742GS3泥质硬陶绳纹黄瓜山文化龟山遗址1194541253742D01TS3W10（4层）泥质硬陶压印纹黄瓜山文化龟山遗址1194541253742D02夹粗砂灰黄陶无黄瓜山文化龟山遗址1194541253742DHQ-H4TG2（4层）夹粗砂灰黄陶无黄瓜山文化东花丘遗址1194520253719DHQ-H9泥质硬陶云雷纹黄瓜山文化东花丘遗址1194520253719DHQ-H15夹粗砂红褐陶无黄瓜山文化东花丘遗址11945202537196 期卫俊杰等：福建海岛型新石器遗址出土陶片的地球化学特征及其指示意义1103 试，并计算了平均值（AVG）、标准偏差（STD）和变异系数（CV）（表 2），其中有 20 种元素丰度变异系数小于 0.5，说明遗址陶片在化学元素组成上存在相似性。剩余 9 种元素中，Mg、Cl、Co 和 Mo 变异系数均超过了 0.8，这可能与部分陶片测定结果为负值作 0 处理有关，Bi、Pb 等元素由于测定数值较低，故仪器测试灵敏度导致单个陶片的数值波动可能影响到最终变异系数值。陶器的元素差异主要由陶器原料和产源地决定3-5，这说明 8 件陶片的陶土原料和产源地存在一致性。将出土陶片的元素丰度与福建省海岸带和福建省土壤背景值26-28对比发现，陶片的大部分元素丰度低于区域地球化学元素丰度（表 3）。这主要受区域成土母质和生物气候条件的影响。海坛岛内红壤主要由中生代早白垩系燕山运动晚期以花岗岩为主的侵入岩发育而来29，而花岗岩在成土过程中以硫化物形式存在的副矿物较其他矿物更易风化淋溶，造成土壤盐基物质的减少，所以其发育的土壤除 Al、Fe 等，在多数元素上丰度偏低30-31；此外，海坛岛地处亚热带季风区，受土壤pH 值偏低、降水淋溶等影响，土壤中 Na、K、Ca、Mg 等碱金属元素和碱土元素易淋失，也会导致元素丰度偏低。通过陶片和福建沿海地区元素丰度对比分析，8 件陶片元素组成与福建省海岸带和福建省土壤背景值基本一致，结合陶片考古鉴定结果，可以认为这 8 件陶片为海坛岛本地产出。同时，我们对龟山遗址陶片与区域土壤的微量元素丰度进行了对比（图 3）。在本研究测得的 27种微量元素中，Rb 的平均质量分数最高，达到了80.55 mg/kg；Tm 的平均质量分数最低，仅为 0.22mg/kg。总体上看，龟山遗址陶片和土壤微量元素丰度偏低，仅有 V、Cr、Rb 和 Ce 4 种元素平均质量分数超过 20 mg/kg；Sc、V、Cr、Co 和 Ni 5 种元素变异系数超过了 0.4，分异程度较大，剩余元素分异程度较小。结合元素测定结果和箱线图发现，图 3中出现的异常值大部分来自于 D01 号陶片，表明该陶片在微量元素丰度上与同遗址其他陶片和土壤存在较强离散性。成土母质是稀土元素（REE）的主要来源，且在陶器烧制过程中，这些稀土元素基本上不会与外界发生交换，在元素组成上具有较好的稳定性，通过陶器稀土元素的组成和丰度可以用于示踪陶器的产源地32-33。将龟山遗址陶片和土壤稀土元素与福建省土壤背景值经球粒陨石标准化34后的配分模式对比发现（图 4），龟山遗址陶片和土壤稀土元素与福建省土壤背景值配分曲线均表现为右倾负斜率形态，但 D01 号陶片在轻稀土元素丰度上明显高于福建省土壤背景值与龟山遗址其他陶片和土壤样本。此外，D01 号陶片REE 为 250.83 mg/kg，远高于 bgdihfeca03030303030303a.平潭壳丘头夹砂陶（图中上方及左下为 KQT1，右下 KQT2）；b.平潭龟山 GS1-夹砂陶；c.平潭龟山 GS2-夹砂陶；d.平潭龟山 GS3-硬陶；e.平潭龟山 D01-硬陶；f.平潭龟山 D02-夹砂陶；g.平潭东花丘 DHQ-H4-夹砂陶；h.平潭东花丘 DHQ-H9-硬陶；i.平潭东花丘 DHQ-H15-夹砂陶图 2 壳丘头、龟山和东花丘遗址陶片信息Fig.2 The information of 10 pieces of pottery from the Keqiutou site,Donghuaqiu site and Guishan site in Pingtan1104地理科学43 卷 龟山遗址 D02 号陶片和土壤样本（93.59 mg/kg）及海坛岛风沙沉积物（37.27 mg/kg）35-36平均值。轻稀土总量/重稀土总量（LREE/HREE），（Ce/Yb）N可用于反映总稀土元素内部分异37，D01 号陶片LREE/HREE 值为 12.16，高于龟山遗址 D02 号陶片和土壤样本（7.9）及海坛岛风沙沉积物（7.13）35-36平均值；D01 号陶片（Ce/Yb）N 值为12.08，高于龟山遗址 D02 号陶片和土壤样本平均值 6.84，说明 D01 号陶片与同遗址其他陶片和土壤样本存在不同源地，为海坛岛外流入可能性极大。2.2聚类分析聚类分析本研究利用聚类分析方法分别对东花丘、壳丘头、龟山遗址 8 件陶片和龟山遗址 2 件陶片、52 个 表表 2东花丘、壳丘头和龟山遗址陶片化学元素测定结果东花丘、壳丘头和龟山遗址陶片化学元素测定结果Table 2 Chemical elements abundance of pottery from the Keqiutou site,Donghuaqiu site and Guishan site 项目常量元素/%微量元素/(mg/kg)SiAlFeCaNaKMgPTiClSVCoNiCrDHQ-H455.9213.862.660.480.360.790.011 558.003 924.00128.0048.8054.301.5015.9038.60DHQ-H956.9716.432.430.220.121.000.24310.005 034.000.00.0026.6069.101.308.3027.70DHQ-H1555.8614.391.850.620.320.420.151 353.003 442.00184.0045.3051.700.0017.7033.80KQT159.4512.121.611.510.390.980.002 171.003 554.0072.0039.0049.201.1016.6035.80KQT258.5213.401.161.420.340.480.082 331.003 914.00106.0081.5048.500.1015.6034.30GS158.2013.161.700.400.431.060.001 844.004 510.0011.0075.9059.400.007.1031.70GS254.3414.442.440.400.250.560.012 948.004 672.0037.0056.7062.400.0014.6034.20GS357.1215.332.240.270.161.710.10177.004 647.000.0036.3070.602.9012.0026.10AVG57.0514.142.010.670.300.880.071 586.504 212.1367.2551.2658.150.8613.4832.78STD1.551.250.480.480.100.390.08900.51543.4863.2217.948.090.983.693.87CV0.030.090.240.720.350.451.110.570.130.940.350.141.130.270.12 项目微量元素/(mg/kg)MnCuZnAsPbBaRbBrSrYWZrBiMoDHQ-H4142.0010.0035.108.5617.70440.0057.608.7781.0013.104.20118.900.900.03DHQ-H9154.006.2061.004.1628.30274.0078.806.9941.0016.204.90192.800.000.00DHQ-H1564.0018.3047.909.9811.00283.0046.3013.2069.0011.203.2069.400.580.19KQT180.0017.1037.2012.7516.00807.0050.208.54210.0018.702.20130.900.600.00KQT255.0013.5039.4013.5514.00897.0046.207.57238.0015.802.7099.900.760.14GS1124.0016.3036.207.0213.50375.0047.0013.7173.0015.903.4097.000.300.40GS294.0012.3045.0010.1113.60300.0049.8018.1460.0018.302.6092.900.670.17GS3101.0011.8061.304.9254.50418.00125.701.1856.0025.804.20187.300.000.27AVG101.7513.1945.398.8821.08474.2562.709.76103.5016.883.43123.640.480.15STD33.523.769.983.1813.56226.5725.904.8270.814.090.8841.940.320.13CV0.330.280.220.360.640.480.410.490.680.240.260.340.670.88注：部分测定结果为负值，已作0处理。AVG为平均值，STD为标准偏差，CV为变异系数。由于P和Ti元素测出限为mg/kg，归入微量元素中研究。ScVCr Co Ni Rb Y Nb Hf Tl Pb Th U020406080100120140160180元素元素质量分数/(mg/kg)中位线均值异常值图 3 龟山遗址 D01 号、D02 号陶片与 52 个土壤样本微量元素质量分数Fig.3 The box plot of trace elements ranges of pottery samples D01,D02 and 52 soil samples at the Guishan site6 期卫俊杰等：福建海岛型新石器遗址出土陶片的地球化学特征及其指示意义1105 土壤样本进行了分类。对东花丘、壳丘头和龟山遗址 8 件陶片的常量和微量元素聚类分析结果见图 5。图 5a 结果显示，壳丘头遗址 2 件陶片 KQT1、KQT2 与龟山遗址GS1，东花丘遗址 DHQ-H9 与龟山遗址 GS3，东花丘遗址 DHQ-H4、DHQ-H15 与龟山遗址 GS2 分属 3 个不同组别，说明这 3 组陶片在陶土类型上分别具有相似性。图 5b 结果显示，壳丘头遗址 2 件陶片，东花丘遗址 DHQ-H4 与 DHQ-H15，DHQ-H9 与 GS3 分属不同类别，说明这 3 组陶片可能分别存在相同的取土源地。8 件陶片常量元素和微量元素聚类分析分析结果表明，壳丘头遗址 2 件陶片 表表 3出土陶片的化学元素丰度与福建海岸带和福建省土壤背景值对比出土陶片的化学元素丰度与福建海岸带和福建省土壤背景值对比Table 3 Comparison of chemical elements abundance of pottery with the soil background value in Fujian coastal zone and Fujian Province 元素NaAlFeKTiVNiMnCr陶片0.3014.142.010.884 212.1358.1513.48101.7532.78福建海岸4 200.0065.1012.20290.0035.60福建0.119.794.271.224 200.0078.3013.50280.0041.30元素CuZnAsBaRbBrYWZr陶片13.1945.398.88474.2562.709.7616.883.43123.64福建海岸18.7074.206.264.98福建21.6082.705.78300.00140.009.7325.103.56300.00注：Na、Al、Fe和K单位为%，剩余元素单位为mg/kg；为无数据。La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er TmYb Lu1101001000元素质量分数(球粒陨石标准化)稀土元素La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er TmYb Lu1101001000元素质量分数(球粒陨石标准化)稀土元素La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er TmYb Lu1101001000元素质量分数(球粒陨石标准化)稀土元素La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er TmYb Lu1101001000元素质量分数(球粒陨石标准化)稀土元素D01D02GS-S01GS-S02GS-S03GS-S04GS-S05GS-S06GS-S07GS-S08GS-S09GS-S10GS-S11GS-S12GS-S13福建aD01D02GS-S14GS-S15GS-S16GS-S17GS-S18GS-S19GS-S20GS-S21GS-S22GS-S23GS-S24GS-S25GS-S26福建bD01D02GS-S27GS-S28GS-S29GS-S30GS-S31GS-S32GS-S33GS-S34GS-S35GS-S36GS-S37GS-S38GS-S39福建cD01D02GS-S40GS-S41GS-S42GS-S43GS-S44GS-S45GS-S46GS-S47GS-S48GS-S49GS-S50GS-S51GS-S52福建da.GS-S01GS-S13；b.GS-S14GS-S26；c.GS-S27GS-S39；d.GS-S40GS-S52图 4 龟山遗址陶片和土壤稀土元素球粒陨石标准化配分曲线与福建土壤背景值对比Fig.4 Comparision of chondrite-normalized rare earth elements(REE)distribution pattern of the pottery and soil of theGuishan site with the soil background value in Fujian Province1106地理科学43 卷 在以常量和微量元素的聚类中均属于同一组别，说明平潭地区在壳丘头文化期陶土来源单一；而龟山遗址和东花丘遗址的陶片在以常量和微量元素的聚类中存在离散性，说明这 2 个遗址的陶土来源存在异源性，结合陶片元素丰度结果分析，这可能由于陶土即使取自同一地区也可能出现元素质量分数的波动所致。此外稀土元素特征也表明，遗址土壤REE 值（92.58 mg/kg）明显高于海坛岛风沙沉积物平均值（37.27 mg/kg），说明两者在土壤环境上存在差异性，并且壳丘头、东花丘和龟山遗址之间相距不超过 1 km，所以海坛岛遗址土壤环境区别于海坛岛风沙沉积物。图 6 为龟山遗址陶片和土壤样本以微量元素丰度为分类依据的聚类分析结果。图 6 结果表明，D01 号陶片依旧与龟山遗址其他陶片和土壤样本表现出强离散性，这与稀土元素特征对比结果一致，也说明在黄瓜山文化期间平潭地区存在与外部文化区进行文化交流的可能。2.3主成分分析主成分分析龟山遗址陶片和土壤样本微量元素主成分分析结果见图 7。结果表明在两个主成分上，D01 号陶片都显示出与遗址同层位其他陶片和土壤样本的强离散性，这也与聚类分析结果一致，说明 D01 号陶片所代表的龟山遗址典型印纹硬陶极可能为外部地区流入，进一步证实了在黄瓜山文化期平潭地区与岛外文化区存在交流的可能。其次，D02 号陶片和 GS-S32 和 GS-S33 土壤样本有小范围聚类产生，说明 D02 号陶片所属陶器为本地陶土烧制，且陶土原料地球化学元素与 GS-S32 和 GS-S33 所代表的土壤较为接近。2.4陶片地化元素特征指示的区域史前文化交流陶片地化元素特征指示的区域史前文化交流上述结果分析与讨论可以明确，自壳丘头文化期至黄瓜山文化期，福建平潭地区古人类的活动范围不断扩大，并出现了文化交流增多的趋势。这种趋势出现的原因是什么？本文结合闽东沿海地区地理环境演变过程和史前人类活动进行了探讨。全新世中期的 6.15.6 ka B.P.时段闽东沿海地区为高海面时期，平均超出现在海面 5 m，该地区仅有零星海岛和沿海高地出露海面38-39。同期壳丘头文化下的壳丘头遗址地处海拔较高的坡地，虽出露海面，但古人类的活动范围依旧受限。聚类分析结果显示，壳丘头 2 件陶片呈现出聚类特点，这表明壳丘头遗址陶器制作表现出明显的地域性，此外壳丘头遗址与金门富国墩遗址、闽侯县昙石山遗址下层等同时期遗址相对距离较远，考虑到当时交通运输条件的局限性，说明海平面上升成为这一时期闽东沿海地区古人类文化交流的主要阻碍因素之一。5.04.0 ka B.P.，闽东沿海地区海平面逐渐下降至现在高度，甚至低于现今海平面38-39，这为同时期闽东沿海地区人类活动范围的扩大和陆岛间文化交流创造了良好的自然条件。此外，前文研究结果显示龟山遗址和东花丘遗址陶片的陶土来源有异源性特点，这也说明在海平面下降期间平潭地区古人类的活动范围的扩大。龟山遗址 D01 号陶片与同遗址其他陶片和土壤样本的稀土元素丰度分析结果表明这一时期平潭地区存在不同区域文化的交流。龟山遗址出土的原始瓷为永春苦寨坑窑址产品流通至闽江流域提供了实证，也表明黄瓜山文化期闽东沿海 2520151050a 常量元素距离2520151050距离KQT1KQT2DHQ4DHQ15GS1GS2DHQ9GS3KQT1KQT2DHQ4DHQ15GS1GS2DHQ9GS3b 微量元素图 5 出土陶片常量元素和微量元素聚类分析Fig.5 Cluster analysis of major and trace elements in unearthed pottery6 期卫俊杰等：福建海岛型新石器遗址出土陶片的地球化学特征及其指示意义1107 地区内存在跨区文化交流现象。结合平潭地区壳丘头遗址、龟山遗址和东花丘遗址陶器纹饰研究发现，壳丘头遗址以弦纹、贝齿纹和绳纹为主，其中贝齿纹数量显著多于同期闽江下游地区昙石山遗址下层20,40，显示出独特的土著海洋文化特色；至新石器晚期至青铜时期龟山遗址和东花丘遗址出现拍印或压印云雷纹、网格纹等23-24，其呈现出同闽江下游地区黄瓜山文化相同的纹饰特征，表明受到了外来文化的影响。这表明闽东沿海地区海平面波动限制了该地区古人类活动的范围和不同文化区间的交流规模。在文化的连续性和传承性上，壳丘头遗址年代为 6.55.5 ka B.P.，属壳丘头文化期遗址41-42；龟山遗址和东花丘遗址均为 20152017 年新发现的史前人类活动遗址，属黄瓜山文化期遗址23。以福建省闽侯县昙石山遗址命名的昙石山文化已被证明是壳丘头文化的延续21，昙石山遗址下层出土的典型素面红衣夹砂陶和泥质磨光红陶，在壳丘头遗址中也有发现，同时两种文化陶器纹饰均以绳纹、条纹、刻划纹等为主43。5.04.0 ka B.P.的海退期38-39，原本生活在坡地上壳丘头遗址的古人类，下移到坡地底部活动，逐步形成龟山和东花丘等新聚落，同时可能保留了原本的制陶取土地。这可以解释东花丘遗址、龟山遗址和壳丘头遗址 8 件陶片化学元素丰度特征存在相似性，但聚类分析结果显示东花丘遗址和龟山遗址陶土来源存在异源性的原因。对于更为精确地确定制陶材料源地，还需后续进一步的考古发掘或扩大与遗址及其周边地区的土壤地球化学元素分析。在器物制作技术的传播上，福建沿海地区黄瓜山文化期多个遗址发现了大量同类型或具有相同特征的纺轮、贝制工具和陶支脚44-46等器物，此外，部分遗址出土陶器在样式和纹饰上还体现出中原和浙南文化特征47-48，说明福建沿海地区在黄瓜山文化期器物制作技术的传播范围扩大，带来了区域文化交流的增多。龟山遗址 2 件陶片代表了该遗址两种典型的陶器物类型。从外观看，D01 号陶片为泥质印纹硬陶，质地坚硬、做工精美；D02 号陶片为夹砂灰黄陶，质地疏松，做工相对粗糙，并且在福建霞浦县黄瓜山遗址、闽侯县庄边山遗址上层等同期遗址均有出土同类型夹砂陶，结合与龟山遗址同层位土壤样本化学元素分析结果，可以确定 D02 号陶片所代表的夹砂陶类型为龟山遗址本地生产和使用。前文分析结果表明，D01 号陶片与龟山遗址本地陶片存在不同产源地，为平潭地区外部文化区传入。昙石山文化受到闽江上游牛鼻山文化和长江下游良渚文化的影响，在石锛、陶器等器物器型和纹饰上有许多相似之处49-51。D01 号陶片代表的泥质印纹硬陶类型以闽北地区分布最为广泛11，但在良渚文化地区也有部分压印纹饰陶器出土，所以初步推测 GS-S05GS-S06GS-S04GS-S07GS-S09GS-S19GS-S22GS-S38GS-S45GS-S46GS-S47GS-S51GS-S44GS-S50GS-S48GS-S29GS-S34GS-S18GS-S49GS-S01GS-S02GS-S35GS-S36GS-S21GS-S23GS-S14GS-S15GS-S12GS-S20GS-S28GS-S24GS-S25GS-S17GS-S30GS-S11GS-S13GS-S16GS-S37GS-S43GS-S52GS-S41GS-S40GS-S39GS-S42GS-S26GS-S27GS-S03GS-S10GS-S08GS-S31GS-S32GS-S33D02D012520151005距离图 6 龟山遗址陶片和土壤样本微量元素聚类分析Fig.6 Cluster analysis of trace elements in unearthedpottery and soil samples at the Guishan site D01D02GS-S32GS-S334108 6 4 2 02468 10 12 14 16 1820246810PC2(11.3%)PC1(78.0%)D01号陶片D02号陶片土壤样本图 7 龟山遗址陶片和土壤样本微量元素主成分分析Fig.7 PCA of trace elements in unearthed pottery and soil samplesat the Guishan site1108地理科学43 卷 D01 号陶片代表的陶器类型可能为从受良渚文化或昙石山文化影响的区域传入，具体传入地区还需进一步研究。台湾西海岸与昙石山文化同期的风鼻头文化在农业农具、陶器形制中的鼎和豆有显著相似52-53，两种文化出现时期相近，平潭地区作为两种文化的过渡区域，在其中可能充当了跳板的角色。3 结论本研究基于陶片化学元素丰度，利用主成分和聚类分析的方法，分析平潭地区在不同文化期的史前文化交流特征，同时结合闽东沿海地区的地理环境演化过程和史前人类活动，探讨这一文化交流特征产生的原因。1）陶片化学元素组成分析表明，壳丘头遗址、龟山遗址和东花丘遗址 8 件陶片的陶土原料和产源地离散性较弱，说明 3 个遗址在制陶取土环境上存在相似性；但龟山遗址 D01 号陶片化学元素尤其是稀土元素组成与剩余陶片和遗址土样存在较大差异，表明其可能为外来输入。2）聚类分析结果显示壳丘头 2 件陶片有明显的聚类现象，说明这两件陶片在陶土原料和生产时间上有相近性。间接指示平潭地区在壳丘头文化期与岛外文化交流较少，在黄瓜山文化期古人类的活动范围逐渐增大，文化交流增多。3）综合闽东沿海地区环境演化过程和史前人类活动分析表明，海平面波动、史前人类文化的延续和陶器烧制技术的提高是福建沿海地区文化交流增多的原因。参考文献（参考文献（References）：）：洪玲玉,崔剑锋,王辉,等.川西马家窑类型彩陶产源分析与探讨J.南方民族考古,2011,7:1-58.Hong