英国斯旺斯库姆Barnfield Pit遗址MIS 11阶段手斧组合的形态演变与古人类社会对气候变化的响应研究

本文针对英国斯旺斯库姆Barnfield Pit遗址Phase III手斧组合的争议性问题，通过三维几何形态计量学与定性分析相结合的方法，系统验证了该阶段以卵形手斧（ovate handaxes）为主且具有扭曲边缘（twisted edges）特征的组合确实存在，且与MIS 11a阶段的Dartford Heath遗址组合高度相似。研究不仅证实了MIS 11c至11a阶段手斧形态从尖头状（pointed）向卵形主导的转变，还揭示了这一转变可能始于MIS 11c末期，为理解古人类技术传统演变及其对气候变化的响应提供了关键证据。

　　

在英国东南部Lower Thames Valley的斯旺斯库姆Barnfield Pit遗址，保存着海洋同位素阶段(Marine Isotope Stage 11, MIS 11)最完整的地层序列之一，是研究旧石器时代早期古人类行为与技术演化的关键地点。该遗址以其清晰的三阶段考古学序列而闻名：Phase I（MIS 11c早期）的Clactonian石核与石片工业、Phase II（MIS 11c晚期）的Acheulean手斧组合（以尖头形为主），以及Phase III（MIS 11b–11a）被认为出现的以卵形手斧（ovate handaxes）为主且具有扭曲边缘（twisted edges）的工具组合。然而，长期以来，Phase III组合的存在与特征一直存在争议——因为正式考古发掘中很少发现层位明确的手斧，且过去主要依赖采集者的口头描述和白色 patina（风化层）作为区分依据，缺乏系统验证。

为了解决这一问题，由杜伦大学考古系Frederick Foulds、Mark White等学者组成的研究团队，对Barnfield Pit的Phase III手斧组合进行了首次系统性的形态学与沉积学分析。他们结合三维几何形态计量（3D geometric morphometrics）和传统类型学方法，对比了Phase II（MIS 11c）和Phase III（MIS 11a）的手斧形态，并与同时期Dartford Heath的Wansunt Pit和Bowman's Lodge遗址出土的手斧进行对比。该研究近期发表在《Quaternary International》上，为理解Acheulean技术传统在MIS 11期间的演变以及古人类对气候变化的响应提供了新的证据。

研究主要采用了以下关键技术方法：首先，通过Artec Space Spider结构蓝光扫描仪获取高精度三维数字模型，并利用AGMT3D软件进行半地标点（semi-landmarks）提取和广义普氏分析（Generalized Procrustes Analysis），以消除大小、位置和方向造成的形状偏差；其次，运用主成分分析（PCA）量化手斧形态变异，并建立回归模型检验形态与体积、剥片强度（Scar Density Index, SDI）及残留皮质（cortex retention）之间的关系；同时，辅以Wymer手斧类型学分类、表面风化与染色特征记录、以及磨蚀状况评估等多指标验证。样本包括来自Barnfield Pit Phase II、Phase III各层位（Upper Loam、Upper Gravel等）以及Dartford Heath地区共242件手斧，最终纳入224件进行形态分析。

5. 结果

5.1. 组合特征：类型学、风化与保存状况

类型学分析表明，Phase III组合以卵形手斧（Wymer类型J、K）为主，且存在显著比例的扭曲边缘工具，与Phase II的尖头形主导组合（类型E、F）形成鲜明对比。卡方检验显示Phase III与Dartford Heath样本无显著差异，而与Phase II差异极显著（p<0.001）。风化特征上，Phase III中白色 patina 的出现频率（29%）显著高于Phase II（2%），但仍有大量标本呈褐/橙色铁染，说明仅凭 patina 判断层位并不可靠。此外，Phase III手斧的磨蚀程度更高，33%的标本呈滚动状态（rolled），可能暗示了再沉积作用的影响。

5.2. 形态变异分析

主成分分析显示，PC1（33.24%方差）解释了从尖头形（正值）到卵形（负值）的整体形态变化，PC2（11.97%）则与工具薄化及边缘扭曲相关。回归分析表明，PC1与剥片强度（SDI）和皮质残留比例有微弱但显著的相关性（p<0.01），说明尖头形手斧的缩减程度较低且保留更多石皮，但这些因素对形态变异的解释力很弱（R2<0.1）。广义线性模型确认，样本所属阶段（Phase II、III或Dartford Heath）是手斧形态的最主要决定因素（偏η2=0.307），解释了30.7%的变异。Wilcoxon检验表明，Phase III与Dartford Heath样本在形态上无显著差异（p=0.47），而两者均与Phase II差异显著（p<0.01）。然而，Phase III组合内部变异较大，尤其Upper Gravel样本更接近Phase II，暗示可能存在沉积混合。

6. 讨论

本研究证实了Barnfield Pit Phase III存在以卵形和扭曲边缘手斧为特征的组合，其形态特征与Dartford Heath的MIS 11a组合高度一致，支持了Thames河谷地区在MIS 11c至11a期间发生手斧形态传统转变的观点。白色 patina 的增加可能与Upper Loam的土壤化学环境有关，但不足以作为分层依据。更重要的是，Upper Gravel（IIId）中部分手斧在形态和类型上接近Phase II，推测可能源自局部出露的Upper Middle Gravel经溶蚀搬运混杂而成；同时，Upper Loam与Upper Gravel的互层也可能造成两类材料的混合。

此外，Section F的Later Middle Gravel样本及New Craylands Lane的发现提示，卵形手斧传统可能最早出现于MIS 11c末期或11b初期，而非此前认为的MIS 11a。如果手斧形态差异确实反映了古人群的社会规范传统（normative social traditions），则这一发现表明：技术传统的转变可能与MIS 11b的气候恶化事件及随之而来的人群迁徙相关——例如，东盎格利亚（East Anglia）的扭曲卵形手斧组合出现于MIS 11c，而在MIS 11a消失，可能意味着当地人群在气候变冷期间向南迁移至Thames河谷。

7. 结论

本研究通过多维形态分析首次确认了Barnfield Pit Phase III手斧组合的独特性，其以卵形主导和扭曲边缘为特征，对应于MIS 11a阶段，与Dartford Heath组合共同代表了MIS 11晚期Acheulean技术传统的变化。同时，研究揭示了上部地层（Upper Gravel）可能存在Phase II与III材料的混合，以及卵形手斧可能出现于MIS 11c末期的新可能性。这些结果不仅深化了对Barnfield Pit这一标志性遗址的理解，也为探讨旧石器时代古人类技术演变、社会传统与气候变化响应机制提供了关键数据。未来需进一步开展地层学工作以厘清Phase III沉积的考古背景，并拓展MIS 11遗址的比较研究。