南非StW 53颅骨线性痕迹的成因揭秘：新实验与虚拟重建技术推翻早期人科动物工具使用假说

本研究通过新埋藏学实验和几何形态计量学分析，结合机器学习算法，对南非斯特克方丹StW 53 Australopithecus颅骨颧骨区域的线性痕迹进行实证研究。结果表明这些痕迹更可能源于洞穴自生岩屑（autogenic clast）的自然作用，而非早期人科（hominin）的工具切割痕迹（cut marks）。该结论否定了其作为最早同种人科动物工具改造证据的可能性，为古人类行为研究提供了关键（taphonomic）埋藏学判据。

　　

(Highlight)

新埋藏学实验

岩性学上，斯特克方丹洞穴形成于德兰士瓦盆地（Transvaal Basin）的白云质灰岩中（Eriksson等，2006）。实验采用斯特克方丹周边发现的8种不同原料石片（包括石英岩、石英和燧石）对家猪颅骨颧骨区域进行切割，同时使用天然燧石岩屑通过压力作用生成自然痕迹。

(结果)

共产生35处切割痕迹（石英岩6处、石英20处、燧石9处）和29处自然压力痕迹。研究发现StW 53的痕迹在尺寸变量上具有特异性，但仅考虑形状特征时，其与自然岩屑产生的痕迹形态聚类更显著。机器学习分类模型（KNN、SVM、RF）对切割痕迹的识别准确率达89%，但对自然痕迹的识别率仅62%。三维形态分析显示StW 53痕迹的横截面轮廓与实验自然痕迹高度吻合。

(讨论)

早期研究认为StW 53线性痕迹符合人工切割特征（Pickering等，2000），但未能充分考虑自然成因的等效性（equifinality）问题。本研究通过几何形态计量学证实：这些痕迹的形态学参数（如开角、深度、轮廓对称性）与燧石岩屑压力痕迹的相似度显著高于工具切割痕迹。尽管部分切割痕迹与StW 53痕迹存在形态重叠，但多变量分析支持其自然成因。该结论与Clarke（2013）提出的岩屑接触假说一致，且排除了踩踏（trampling）成因的可能性。

(结论)

结合虚拟重建与机器学习分析，本研究证实StW 53颅骨线性痕迹更可能源于洞穴岩屑的自然作用而非人科动物工具改造。这一发现强调了在古人类行为研究中综合应用多学科方法进行痕迹鉴定的必要性，并为早期人科动物互动的考古学解释提供了新的评判标准。