基亚岩画遗址（俄罗斯）出土的考古陶器及天然材料的岩石磁学特征研究：揭示埋藏后的变化过程

《Evolving Earth》：Rock magnetic characterization of archeological pottery and natural materials from the Kiya Petroglyph Site (Russia): an insight into post-burial alteration.

基岩与陶器在表土和冲积沙环境中经历不同的磁学演变：表土环境促进基岩中磁铁矿核心-赤铁矿外壳结构的形成及新磁性矿物生成，导致矫顽力等参数显著变化；而冲积沙环境仅使基岩有效磁晶粒尺寸轻微减小。陶器因高温烧结形成高浓度磁性颗粒，但在表土中埋藏时这些颗粒易溶解，磁性参数趋近原料 clay；而冲积沙中的陶器因颗粒较大和氧化层保护，保留更高磁性浓度。研究表明，相同埋藏环境中的基岩与陶器磁学特征差异显著，归因于基质材料对离子扩散和化学风化的控制作用，强调考古磁学中环境敏感性和材料差异性的重要性。

　　考古磁性研究一直致力于理解古代文化如何通过遗留在岩石和陶瓷制品中的磁性信息来揭示其历史。尽管关于磁性信息在石器和陶器中形成的机制已有广泛研究，但这些材料在被遗弃后如何受到埋藏环境的影响却鲜有深入探讨。本研究通过对俄罗斯哈巴罗夫斯克地区基亚河附近一处考古遗址中发现的玄武岩和陶器碎片的岩石磁学分析，揭示了埋藏环境对磁性信号保存的复杂影响。该遗址包含两种不同的沉积环境——表土和冲积砂，而这两类环境对磁性特征的改变表现出显著差异。

考古遗址中的玄武岩和陶器均以磁铁矿为主要磁性矿物。然而，由于它们的原始磁性组成与埋藏过程中的环境相互作用，两者在埋藏后的磁性特征发生了不同的变化。在表土环境中，玄武岩的分解更为彻底，不仅产生新的磁性矿物，还伴随着磁铁矿颗粒的氧化，形成磁铁矿核心-赤铁矿外壳结构。这种结构的形成表明，表土环境中的化学反应促使磁性矿物的转化和重组，从而显著改变了玄武岩的磁性特征。相比之下，在冲积砂环境中，玄武岩碎片的磁性变化主要体现在有效磁性颗粒尺寸的轻微减少，而没有形成新的磁性矿物或明显的磁滞效应。这表明冲积砂的化学和物理特性对磁性矿物的稳定性具有重要作用。

陶器的磁性特征则表现出另一种趋势。虽然未经烧制的陶土和烧制后的陶器都以磁铁矿为主，但烧制过程使得磁性颗粒的浓度显著增加。然而，这种由高温产生的磁性颗粒在表土环境中并不稳定，容易在埋藏过程中溶解，从而导致磁性特征的减弱。这一现象与玄武岩的埋藏变化形成鲜明对比，说明陶器和玄武岩在相同的埋藏环境下，其磁性特征的变化路径存在显著差异。因此，研究者在分析考古磁性数据时，必须考虑到这些差异，避免因忽略埋藏环境的影响而产生误判。

考古遗址的埋藏环境通常由沉积物的物理化学特性决定，包括土壤的结构、含水量、有机质含量以及温度变化等因素。在基亚河的遗址中，表土环境与冲积砂环境之间的差异不仅体现在磁性矿物的转化过程中，还影响了磁性信号的保存程度。表土环境的氧化作用导致磁性矿物的分解和重新形成，从而改变其磁性特征。而冲积砂的高孔隙度和低有机质含量则降低了氧化作用的强度，使得磁性矿物的稳定性更高。

本研究还揭示了陶器和玄武岩在相同埋藏环境中的磁性变化模式。例如，表土环境中的玄武岩碎片显示出较高的磁性颗粒浓度，这可能是由于表土中含有的铁氧化物促进了磁性矿物的形成。而陶器碎片则表现出相反的趋势，其磁性颗粒浓度在埋藏过程中显著下降，这表明其磁性特征更容易受到环境的影响。此外，陶器碎片中观察到的磁滞效应可能与烧制过程中形成的磁性颗粒的表面氧化有关，这种氧化作用在埋藏过程中继续发展，最终形成磁铁矿核心-赤铁矿外壳结构。

在考古学中，磁性特征常被用于确定遗址年代和重建古代环境。然而，本研究的结果表明，同一考古背景下的不同材料可能具有不同的磁性特征。这主要是因为埋藏环境对磁性矿物的转化和保存具有重要影响。例如，表土环境中的高湿度和有机质含量促进了磁性矿物的氧化和分解，而冲积砂的低湿度和高渗透性则减缓了这一过程。因此，研究者在分析磁性数据时，必须结合埋藏环境的特征，以更准确地解读考古信息。

陶器的磁性特征还受到其原始材料和烧制条件的影响。例如，现代复原陶器的磁性特征与未经烧制的陶土相比，表现出更高的磁性颗粒浓度和更稳定的磁性信号。这表明烧制过程在磁性特征的形成中起到了关键作用。然而，考古陶器在埋藏过程中由于表土环境的影响，其磁性特征逐渐减弱，甚至完全消失。这说明烧制后的磁性颗粒在考古埋藏环境中并不具备长期的稳定性，其保存能力受到多种因素的限制。

本研究的结果对于考古磁性研究具有重要意义。首先，它表明同一考古背景下的不同材料可能具有不同的磁性特征，因此在进行磁性年代测定和环境重建时，必须考虑这些差异。其次，研究结果强调了埋藏环境对磁性特征保存的重要性。表土环境的高氧化性和高磁性矿物浓度使得玄武岩的磁性特征在埋藏过程中发生显著变化，而冲积砂的低氧化性和高磁性矿物稳定性则减缓了这一过程。因此，研究者在选择样本和分析磁性数据时，应考虑埋藏环境的差异，以提高研究的准确性。

此外，本研究还揭示了陶器和玄武岩在埋藏过程中的不同行为。陶器的磁性特征在埋藏过程中更容易受到环境的影响，而玄武岩则表现出更强的稳定性。这种差异可能与两者的物理化学性质有关。例如，陶器的烧制过程可能改变了其矿物结构，使其在埋藏过程中更容易发生化学反应。而玄武岩的天然结构可能提供了更好的保护，使其磁性特征在埋藏过程中变化较小。

总之，本研究通过对基亚河遗址中玄武岩和陶器的磁性特征分析，揭示了埋藏环境对磁性信号保存的复杂影响。不同沉积环境下的磁性变化模式表明，考古研究中必须充分考虑材料的物理化学性质以及埋藏环境的特征。这一发现不仅有助于更准确地解读考古磁性数据，也为未来的研究提供了新的思路和方法。