《Journal of Archaeological Science: Reports》：Soils telling time: Integrating geoarchaeology, experimental archaeology, and Bayesian modeling to refine dating cultural deposits
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•整合土壤微形态学、实验考古学和贝叶斯建模，以优化沉积物年代学。•建立了一种基于事件的分析框架，将微地层与沉积及沉积后过程联系起来。•纳入过程启发的时间区间后，年代学精度得到提升，将坑内填充物的年代不确定性从约110年降低至约25年。•提供了一个可复制的框架，将地球考古学与基
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整合土壤微形态学、实验考古学和贝叶斯建模，以优化沉积物年代学。
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建立了一种基于事件的分析框架，将微地层与沉积及沉积后过程联系起来。
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纳入过程启发的时间区间后，年代学精度得到提升，将坑内填充物的年代不确定性从约110年降低至约25年。
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提供了一个可复制的框架，将地球考古学与基于事件的时间序列建模相结合。
引言
提高考古现象的时间分辨率是考古学科学的核心目标，近年来已取得显著进展（例如，Birch等人，2022；Heaton等人，2024；Talamo等人，2023）。将放射性测年与情境证据结合用于贝叶斯年代学建模具有特别重大的变革意义，使研究人员能够超越单个测年数据的局限性，优化过去过程的时间和持续时间。越来越多地，这些方法纳入了来自地球考古学的微观情境视角，包括土壤微形态学，以更好地界定地层关系和沉积历史（例如，Calabrisotto等人，2017；Jankowski等人，2015；Karkanas和Goldberg，2019；Mallol和Mentzer，2017；Toffolo等人，2012）。
近期研究突显了这一整合方法的潜力。Dreshaj等人（2023）证明，即使在放射性碳精度受限的校准平台背景下，纳入地层序列和微观情境数据的贝叶斯模型仍能将考古事件（如农业的引入）限定在人类世代的尺度上。类似地，Kleijne和Huisman（2023）表明，微形态学分析可以通过将微地层特征直接与沉积及沉积后过程联系起来，来细化对遗址形成过程的解释。这些研究共同表明，提高年代分辨率不仅需要分析精度，还需要对文化和自然形成过程的理解。
这种强调反映了考古学向事件和方法论方法转变的更广泛理论趋势（例如，Beck等人，2007；Henry等人，2021；Feinman和Neitzel，2020；Fladd等人，2021；Gilmore和O'Donoughue，2015）。这些方法旨在重建人类活动和遗址使用中的离散事件，而非在考古阶段或整个居住期之间发展更一般化的解释。贝叶斯年代学建模可以对以事件为中心的解释做出贡献，因为它提供了一个表示有序事件的正式结构，依赖于明确定义的先验，这些先验规定了可观察材料与它们所代表的事件之间的关系（Bronk Ramsey，2009；Otárola-Castillo和Torquato，2018）。在许多考古情境中，这些关系是模糊的，尤其是在受表面暴露、再扰动或沉积后转化影响的沉积序列中。因此，一个关键挑战是确定能够将有观察到的地层特征与离散过程联系起来、并评估其时间意义而不引入循环推理的独立证据线。
土壤微形态学非常适合这一任务，因为它提供了关于沉积物结构、土壤发育以及文化材料埋藏学改变的高分辨率观察，这些观察反映了沉积和沉积后过程（Bullock等人，1985；Macphail和Goldberg，2018；Stoops和Nicosia，2017）。然而，解释仍然是推断性的，并受到等结果性的影响，因为相似的微结构可能源于不同的过程（Brewer，1972；Stoops等人，2018）。因此，加强这些解释需要建立比较框架，将微形态学特征与独立已知的形成条件和持续时间联系起来。
实验考古学提供了这样的框架。实验地球考古学研究已经证明，微观尺度的形成过程（包括踩踏、表面使用、沉积物混合和土壤发育）如何在已知的时间间隔内发展（例如，Goldberg等人，2022；Macphail等人，2003；Macphail，2017；Karkanas，2021；Rentzel等人，2017）。这些研究表明，诊断性微形态学特征可以在从季节到数十年的时间尺度上形成，为评估考古观察的时间意义提供了独立的基础，并在纳入贝叶斯模型时减少了循环推理的风险。
本研究通过综合分析土壤微形态学、实验类比和贝叶斯年代学建模，应用于北美中西部一个前接触时期13至14世纪（公元）祖先美洲原住民聚居地的一个分层坑状遗迹，在上述进展的基础上进一步推进。我们没有将该遗迹视为连续的沉积单元，而是采用一种基于事件的分析框架，将填充物视为一系列离散的沉积和沉积后过程，包括填充、暴露和再扰动的片段。微观尺度的观察被用于识别和表征这些过程，而与受控考古试验场（CATS）——一个实验遗址——中的类似观察进行比较，则为评估其时间意义提供了独立的基准。这些基于过程的解释随后被纳入贝叶斯模型中，以评估明确定义的事件和时间区间如何影响遗迹使用的时间估计。
各章节片段
案例研究：Noble-Wieting文化遗址与实验性受控考古试验场
Noble-Wieting遗址（11ML24）和受控考古试验场（CATS）均位于伊利诺伊州中部的冰碛平原内，两地相距约63公里（图1）。两者均出现在后冰川景观中，发育在黄土来源的上覆土壤上，其下部为冰碛和冰水沉积物，处于相同的降水和温度条件下。Noble-Wieting的土壤被划分为Miami和Russell系列的褐土，发育在一处俯瞰Kickapoo Creek洪泛平原的山脊上（海拔216米）。CATS的土壤
方法
Noble-Wieting和CATS的地球考古学调查包括使用标准土壤描述规程（Schoeneberger等人，2012）进行地层学、沉积学和成土学的观察，并从主要地层单元中采集了完整的沉积物块（装于塑料电气盒中）和相关块样（图3）。
两个遗址的沉积物块均经风干、树脂浸渍处理，并由Applied Petrographic Services, Inc.制备为薄片。薄片
结果
遗迹49中间填充层沉积物的微形态学观察源自薄片MM5和MM6，其中MM1作为相邻非文化亚表土的对照样品（图3）。薄片显示了一个与发掘过程中识别的宏观单元相对应的地层序列。这些单元在微结构、组成和土体特征发育方面存在差异（图5）。详细描述见表2；关键属性总结如下
来自实验考古学的事件性洞见
F49中间填充层沉积物与CATS遗址实验材料的比较，为评估可能的形成过程提供了一个框架。在E/O区中，异质性基体中嵌有富黏土团粒和大量孔隙的空间分布，与由混合地表和亚表土材料组成的实验填充物高度一致。在CATS中，一个实验性房基坑（F区，F1）在一次事件中迅速被当地无文化遗存的物质重新填充
结论
本研究展示了如何将土壤微形态学、实验考古学和贝叶斯年代学建模整合起来，以优化分层考古遗迹中沉积事件的时间和结构。我们对F49的分析表明，该坑在公元1280–1305年左右的约25年跨度内被回填。
这使我们能够推进一种更具叙事性、更精细地重建祖先美洲原住民围绕F49坑填充的一系列事件
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在准备本研究期间，作者使用Microsoft Copilot整理审稿人意见并建议修改文章结构的选项。作者对输出结果进行了审阅和编辑，并承担已发表文章内容的全部责任。
CRediT作者贡献声明
Michael J. Aiuvalasit： 写作 – 审阅与编辑，写作 – 原始草稿，可视化，验证，软件，项目管理，方法学，调查研究，形式分析，数据管理，概念化。B. Jacob Skousen： 写作 – 审阅与编辑，写作 – 原始草稿，可视化，验证，资源，项目管理，方法学，调查研究，资金获取，形式分析，概念化。Brandon T. Ritchison： 写作 – 审阅与编辑，写作 –
利益冲突声明
作者声明不存在已知的竞争性经济利益或个人关系，这些关系可能影响本论文中报告的工作。
致谢
国际考古学会（ISAS）的现任和前任同仁协助进行了F49的发掘和分析，伊利诺伊州立大学的Logan Miller和ISAS的Jacob Skousen继续在该遗址开展研究工作。Cary Baxter、Michael Hargrave、George Calfas和Montana Martin协助进行了CATS实验遗址的测试和持续研究。Robert Hormell资助了薄片的制备。我们感谢土地所有者对Noble-Wieting遗址研究的支持。任何错误均由我们自行承担。
Michael J. Aiuvalasit | B. Jacob Skousen | Brandon T. Ritchison
