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1/160中国考古通论利用自然科学测定绝对年代确定史前考古学领域内的绝对年代，在很大程度上要借助自然科学的手段。运用自然科学的方法测定考古文化的年代，主要有放射性碳素断代、热释光断代、古地磁断代，钾一氩法断代、树木年轮断代、裂变径迹法断代、铀系法断代、氨基酸外消旋法断代、黑曜岩水合法断代等方法。其中应用最广的是放射性碳素断代，其次是热释光、古地磁、钾一氩法和铀系法等断代方法。树木年轮断代虽不能普遍应用，但精确度较高。这些自然科学手段测定年代的方法，为第四纪以来人类进化史的研究提供了比较可靠的年代依据，尤其是为史前考古学的编年体系奠定丁基础。（一）放射性碳素断代（**）放射性碳定年法，又称碳测年，是利用自然存在的碳-14同位素的放射性定年法，用以确定原先存活的动物和植物的年龄的一种方法，可测定早至五万年前有机物质的年代。对于考古学来讲，这是一个准确的定年法技术。放射性碳素断代是利用死亡生物体中碳-14不断衰变的原理进行断代的技术。1949年开始应用于考古年代的测定。一般适用的年代范围在5万年以内。美国芝加哥大学W．F．利比是该方法的创始人。放射性碳素（碳-14，l4C）断代法所根据的原理是：碳的同位素14C包含在各种生物体内，它是由字宙线的照射而产生的。而碳-14又不断地衰变为非放射性的氨-14，其半衰期为5730±40年。生物在死亡之前身体中碳-14的浓度与大气中碳-14的浓度保持平衡。但这些含碳物质一旦停止与大气交换，例如生物死亡，碳-14就只能按衰变规律减少。因此，只要测出标本中碳-14减少的程度，就可以推算出生物死亡的年代。碳-14测定年代常用的标本有木炭，炭化的种子或果实、骨头、毛发和未风化的贝壳等。其中以木炭标本最为理想，骨头测定的数值往往偏高，在石灰岩地区水中生长的生物体（如螺、贝壳）所测定的数据也偏高。放射性碳素断代，是假定大气中碳-14的浓度自古以来保持不变。但实际上大气中的碳-14浓度是有起伏的。因此碳-14年代与真实年代存在差距。年代越早偏差越大。因此，碳-14年代必须经与树轮年代校正，才接近于真实年代。公布碳一14年代数据时，距今年代国际上统一以公元1950年为起点。所有碳-14年代数据都标有标准偏差，意即真实年代实际上只有68%的机率在此数据范围内。由于各种因素都可能引起误差，因此单独一个数据把握性不大，一系列数据才比较可靠。（二）古地磁断代古地磁断代，包括考古地磁断代和地层沉积磁性断代。考古地磁断代是利用某些古物的热剩磁性进行断代的技术，用于新石器时代以来窑、炉、灶、砖、瓦、陶谁的年代测定。地层沉积磁性断代，是利用地层沉积磁性随地磁极性倒转而倒转的现象进行断代的技术，多用于古人类遗址的断代。1．考古地磁断代地球磁场并非一成不变。一般粘土中都含有少量的磁性矿物，在受到700℃以上的高温时，磁性便完全丧失，冷却后又获得与当地磁场一致的磁性，这种磁性称为热剩磁性(TRM)。热剩磁性经历几千年不变，即使受到干扰，也能够设法消除。古代的砖，瓦、陶瓷，以及遗址中的窑、炉、灶都受过高温具有热剩磁性。因此只要根据一系列年代明确的考古样品，定2/160出古地磁随年代变化的实验曲线，就可以定出未知年代的样品的考古年代。具体做法是：先收集受高温烘烤过的古代窑、炉、灶壁的样品，判断它们受过哪些扰动和磁性干扰，然后选出适合的部位，将顶部刮成水平标准方向，用石膏固定后取出，；带回实验室后消除磁性干扰，在特制的磁性测定仪中测出样品的磁偏角、倾角和强度。一次取十多份样品，以便取平均值，缩小误差。由于多种原因，古地磁测定年代的误差还比较大，使用这种年代数据时，应参考其他方法所测定的年代数据。2．地层沉积磁性断代地球磁场的变化有时会发展到磁性倒转。岩石中含有磁性矿物，在成岩过程中受到地磁场作用而被磁化产生剩余磁性。岩石的这种剩余磁性同样反映了岩石生成时期的地磁场方向。湖相沉积层和深海沉积层也含有磁性矿物的微粒，在沉积过程中取地磁方向显示沉积磁性，从而反映出沉积时期的地磁方向。火成岩年代可以用钾一氩法断代和裂变径迹法断代测定，因此可以定出过去出现地磁倒转现象时期的地质年代，并据此建立地磁极性倒转年代表。一个完好的沉积地层剖面，可以系统地测出每一层的沉积磁性，对照地磁极性倒转年表，就可以确定各个层位的地质年代。目前研究第四纪地质与古人类遗址的年代，建立300万年以来的地层年表，古地磁法还是一种比较好的手段。（三）热释光断代热释光断代，是利用绝缘结晶固体的热释光现象来进行断代的技术。适用于陶器及其他火烧粘土样品。测定年代的范围可达数十万年。烧制陶器的粘土中都含有微量铀、钍和少量钾等放射性物质。当陶器烧制时，高温将结晶固体中原先贮存的能量都已释放了，此后重新积累能量随时间而增加。放射性愈强，年代愈久，热释光就愈多，即热释光量与所受的放射性总帮量成正比。只要测出陶器中铀、钍，钾的含鼍，周围土壤中的辐射强度和宇宙射线强度，定出自然辐射年剂量，即可计算出陶器的烧制年代。在遗址和古墓葬的出土物中陶器及其碎片数量最多，陶器是考古研究中的重要对象，用陶器作为测定年代的标本比放射性碳索断代用有机物标本优点较多。热释光所测定的年代是陶器停止焙烧的年代，而放射性碳素断代所科定的木质标本的年代，可能比遗址的年代早数-I．年甚至数百年，从这一点来看，用热释光断代测出的年代更有参考价值。但热释光断代，定出的年代误差一般在±10%左右，最好的情况可能达到±5％，不如放射性碳索断代精确。不过热释光法鉴定陶器的真伪则比较快速有效，取样仅需数十毫克．（四）树木年轮断代树木年轮断代，是利用树木年轮的生长规律来进行断代的技术，这是目前最精确的断代方法。它还可用于校正碳-14年代。树木每年春长秋止，在树干横截面上留下疏密相同的圆圈，即所谓年轮。年轮的数目代表树龄。旱年树木生长受到限制，年轮就窄，雨量充沛、气候温暖的年份，树术生长迅速，年轮就宽。同一气候区同种树木的不同个体，在同一时期内年轮的宽窄谱是相似的。如果一棵活树内层的一段年轮谱同死树外层的年轮谱一致，就证明此死树是前一阶段生长的，与此棵树有过共同的生长期，能互相衔接起来。如果此死树的内层年轮谱同更老的死树的外层年轮谱一致，就又可以衔接起来。依此类推，只要找到适当的树木，就可以一直衔接到史前时期，建立起本地区的主年轮序列。这相当于反映气候变化的一部编年史。同一气候区的考古木头样品的年轮谱，只要与上述主年轮序列对照，就可以知其木头样品的年代。树轮年代学是20世纪初由A．E_道格拉斯建立起来的。他及其后继者在美国西南部成百十考古遗址中收集了成千个木质结构的样品，互相衔接可上溯到2000多年以前。目前世界上年代最长的主年轮序列，是用美国加利福尼亚白山上的刺果松建立起来的，已可上溯到1万年前后。树轮年代学对考古学的最重要的贡献，在于它对碳-14年代的校正，3/160（五）铀系法断代铀系法断代，是利用铀系、钍系子体放射性在样品中的不平衡性测定年代的技术的总称。它是建立第四纪年代学和对旧石器时代遗址进行断代的一种有效手段。一般岩溶洞穴中都有石灰华、石笋、石钟乳等碳酸盐沉积物。这是由于溶有二氧化碳的天然水流经碳酸盐岩时使其溶解成为重碳酸盐，当这种水在洞穴中出露时水份挥发，碳酸盐便再次沉积。水中一般含有溶解的铀，这时也跟碳酸盐一起沉积出来，但是没有铀-238的子体钍-230和铀-235的子体镤-231。沉积之后，这两种子体逐渐积累，在未达到平衡之前，根据它们积累的程度，就可以定出沉积年代。如果在沉积物中发现古人类的遗迹和遗物，则同层的沉积物的年代就可以代表古人类活动的年代。另一种情况是，动物死亡后埋在地下的骨骼和牙齿与周围地下水交换吸附得到铀，并由此开始了子体的积累，这亦可取样断代。镤-231的半衰期是32500年，可和用来断代的范围为5000至15万年钍-230的半衰期是75200年，可利用来断代的范围为1万至40万年。铀系法取样只需几十克碳酸盐或几克动物牙齿或骨化石，样品容易获得。这种方法可与钾一氩法断代、裂变径迹法断代、氨基酸外消旋法断代所得结果互相比较，互相补充。华北地区旧石器时代两大传统（**）整个石器时代，不论是旧石器时代的“攫取性经济”，还是新石器时代的“生产性经济”，人类的经济活动内容都和生态环境有着密切的关系。生态环境决定人类经挤活动的内容，直接影响史前文亿的面貌。旧石器时代，人类只能从自然界获得现成的食物，不论是采集经济，还是渔猎经济，其经济活动的内容完全取决于生态环境。中国考古学家贾兰坡将华北地区的旧石器时代文化分为两大文化传统。(1)匼河一丁村系，或称为“大石片砍斫器一三棱大尖状器传统”’(2)周口店第1地点(北京猿人遗址)-寺峪系，或称为“大石片砍斫器一雕刻器传统”。匼河一丁村系的典型遗址有山西芮城匼河、豫西三门峡等。该传统的基本特征是用宽大石片制造各种大砍砸器，富有代表性的石器是三棱大尖状器，在石器成分中小石器昀数量和类型都比较少。该文化传统的诸遗址中所出土的哺乳动物化石，大部分为生活在森林和山林之中的种类，代表温暖湿润的气候．三棱大尖状器是一种采集工具，反映其经济生活是以采集为主，渔猎为辅。“周口店第1地点一峙峪系’，它的基本特征是利用不规则的小石片制造细石器，在石器成分中细小石器的比例大、类型多，加工痕迹细小。该文化传统的遗址中所出土的哺乳动物化石，均属草原动物，所反映的生态环境，主要是草原环境。匼河一丁村系中的石器以大型石器为主，碰砧法在打制石片中占有重要地位，有一定数量的两面打制的石器，石器的基本类型有砍砸器、三棱大尖状器、手斧和石球等。周口店第1地点一峙峪系中的石器以小型石器为主，砸击法是重要的打片方法，石器主要采用单面加工，石器的基本类型是刮削器、尖状器、雕刻器和砍砸器，其中刮削器的数量最多，形制多样，面砍砸器则很少。北京猿人及其文化（***）（旧石器早期）北京人又称北京猿人，科学命名为“北京直立人”（拉丁语：Homoerectuspekinensis），又称“中国猿人北京种”（Sinanthropuspekinensis），是生活在更新世（历史学为旧石器时代）的直立人。化石遗存于1927年在中国北京市西南的周口店龙骨山发现。关于年代的争议较大，一般认为约在距今70万年前。而最近一项在英国《自然》杂志发表的应用Al/Be测年法的结果则把这一年代上推至68-78万年前。这处遗址是1921年8月由瑞典的地质学家安特生和美国、奥地利的古生物学家师丹斯基发现的，1927年起进行发掘。4/160北京猿人遗址位于北京市西南周口店的龙骨山，是一个很大的洞穴堆积。该遗址是一个举世闻名的旧石器时代遗址，它不仅以发现大量猿人化石而著称于世，而且在遗址中发现的文化遗存，其数量之多也是世界上罕见的。周口店一带山上，产化石的地点很多，发现北京猿人化石的地点编号为周口店第1地点。周口店第1地点是1921年发现的，正式发掘工作开始于1927年。迄今共发现属于40多个个体的北京猿人化石，10万件石制品，以及丰富的骨器、角器和用火遗迹。（一）地层堆积和年代北京猿人遗址的堆积物厚达40米以上。上部的34米为含化石和文化遗物的堆积，自上而下可分为13层，主要出洞内崩坍的石灰岩碎块和流水带入洞内的粘土、粉砂等残积物构成。从第13层以上发现动物化石，第13层还出土几件石器，表明已有早期人类活动。1983年又从第13层向下发掘，又挖掘了四个层次，即第14至17层。这四层中未发现化石和文化遗物。根据堆积物和出土遗物的性质，含化石和文化遗物的13个层次，可分为上，中，下三部分。第1-3层为上部堆积，属中更新世晚期。第1-2层为含化石的角砾岩层，厚约4米。第3层厚约3米，亦系含化石的角砾岩层，为洞穴顶部的下坍部分。第4-10层为中部堆积，系遗址堆积的主要部分。人类化石、动物化石和文化遗物大部分出自这一组地层中。第4层为上部灰烬层，由紫，红，黄、灰，绿、黑色等杂色灰土组成，内含烧骨、烧石。被烧的石块上有许多裂纹。该层困台数量较多的石器和用火遗迹，称为上文化层。层厚达6米。第8-9层为含丰富化石的角砾岩层，其中夹有厚薄不同的灰烬。这两层含