陳 鵬

一、引 言

用火的重要性比之人類制作和使用石器也不會遜色。學術界普遍認為用火(特別是控制性用火)在人類進化過程中起著舉足輕重的作用，是人類技術進步的創(chuàng)造性事件之一。①Mcbrearty，S， and A.S.Brooks， The Revolution that wasn't:A New Interpretation of the Origin of Modern Human Behavior.Journal of Human Evolution，2000(5)，pp.453-563.但一直以來對古人類用火證據(jù)的研究都較薄弱，大多是肉眼觀察和直觀判斷，對于不同階段和不同地域人類用火能力的差別，認識也還不夠充分。近幾年來世界范圍內(nèi)都有新材料被發(fā)現(xiàn)，也有些新的技術運用到了一些早年發(fā)現(xiàn)的遺址中，并產(chǎn)生了一些新的成果，為我們進行綜合性的觀察創(chuàng)造了條件。所以本文主要對世界范圍內(nèi)舊石器時代人類用火材料的發(fā)現(xiàn)和研究進行梳理，希望對未來的研究和討論有所裨益。

二、國外舊石器時代人類用火發(fā)現(xiàn)與研究

(一)非洲

埃塞俄比亞的奧莫峽谷(Omo Valley)中發(fā)現(xiàn)了早更新世的野火證據(jù)，南非馬卡潘斯蓋特洞穴(Makapansgat Cave)出土了疑似燃燒過的動物骨骼，在肯尼亞中部的奇索哇尼亞遺址發(fā)現(xiàn)了燃燒過的地層，埃塞俄比亞的蓋地博遺址出土了疑似燒石，但這些火的遺存中是否有人類參與卻是不得而知的，所以考古學家認為非洲在更新世早期和中期的疑似用火材料都不足以作為這一時期人類用火的證據(jù)。①John A.J.Gowlett， and Richard W.， Wrangham， Earliest Fire in Africa:Towards the Convergence of Archaeological Evidence and the Cooking Hypothesis.Azania Archaeological Research in Africa，2013(1)， pp.5-30.

除了上述存在疑問的遺址(地點)外，較為明確的人類用火證據(jù)主要有:南非德蘭士瓦省的火塘洞穴(the Cave of Hearths)中發(fā)現(xiàn)的礫石堆積火塘，烏干達喀格拉河畔尼亞布蘇拉遺址(Nyabusora)出土的燒骨，贊比亞北部的卡蘭博瀑布(Kalambo Falls)發(fā)現(xiàn)的燃燒過的植物遺存和石英，梅卡昆渠(Melka Kunture)遺址發(fā)現(xiàn)的燒石，南非斯瓦特朗斯洞穴發(fā)現(xiàn)的大量燃燒過的動物骨骼，南非旺德沃克洞穴發(fā)現(xiàn)的灰燼和燒骨，南非莫索灣(Mossel Bay)發(fā)現(xiàn)的灰燼、木炭、燒骨等(見表1)。

總體而言，更新世中期人類用火的證據(jù)很少在非洲曠野遺址中發(fā)現(xiàn)，但可以確定的是，中更新世后期的非洲已經(jīng)廣泛存在人類用火行為。更新世早期的幾個地點，如奇索哇尼亞和蓋地博等遺址，在探索人類用火的早期起源問題上有重要意義。

表1 發(fā)現(xiàn)用火遺存的主要國外遺址

① John A.J.Gowlett， and Richard W.Wrangham， Earliest fire in Africa:Towards the Convergence of Archaeological Evidence and the Cooking Hypothesis.Azania Archaeological Research in Africa，2013(1)， pp.5-30.

② Gowlett， J.A.J.， Early Archaeological Sites， Hominid Remains and Traces of Fire from Chesowanja， Kenya.Nature， 1981(5837)， pp.125-129.

③ John A.J.Gowlett， and Richard W.Wrangham， Earliest Fire in Africa:Towards the Convergence of Archaeological Evidence and the Cooking Hypothesis.Azania Archaeological Research in Africa，2013(1)， pp.5-30.

④ Beaumont， Peter B.， The Edge:More on Fire-Making by about 1.7 Million Years Ago at Wonderwerk Cave in South Africa.Current Anthropology， 2011(4)，pp.585-595.

⑤ John A.J.Gowlett， and Richard W.Wrangham， Earliest Fire in Africa:Towards the Convergence of Archaeological Evidence and the Cooking Hypothesis.Azania Archaeological Research in Africa，2013(1)， pp.5-30.

⑥Gowlett， John A.J.， Human Evolution:Use of Fire.Springer， 2014.

⑦ Goren-Inbar， Naama， Evidence of Hominin Control of Fire at Gesher Benot Ya'aqov， Israel.Science， 2004(5671)， p.725.

⑧ Yuriy DmytrukVadim Stepanchuk，Pedo-geochemical Assessment of a Holstein Ian Occupation Site.Springer International Publishing， 2017， pp.67-87.

⑨Preece， R.C.， Humans in the Hoxnian:Habitat， Context and Fire Use at Beeches Pit， West Stow， Suffolk， UK.Journal of Quaternary Science， 2006(5)，pp.485-496.

續(xù)表

①Thieme， Hartmut， Lower Palaeolithic Hunting Spears from Germany.Nature，1997(6619)，pp.807-810.

② Karkanas， P.， Evidence for Habitual Use of Fire at the End of the Lower Paleolithic:Site-formation Processes at Qesem Cave，Israel.Journal of Human Evolution，2007(2)，pp.197-212.

③ James， Steven R.， Hominid Use of Fire in the Lower and Middle Pleistocene:A Review of the Evidence[and Comments and Replies].Current Anthropology， 1989(1)， pp.1-26.

④ Rolland， Nicolas， Was the Emergence of Home Bases and Domestic Fire a Punctuated Event？A Review of the Middle Pleistocene Record in Eurasia.Asian Perspectives， 2004(2)， pp.248-280.

⑤Vertes L， Dobosi V T， Fireplaces of the Settlement.Vértesszollos Site， Man and Cultur.Budapest:Akadémiai Kiadó， 1990(68)， pp.519-521.

⑥ Wintle， A.G.， Aitken， M.J.， Thermoluminescence Dating of Burnt Flint:Application to a Lower Palaeolithic Site， Terra Amata.Archaeometry， 1977(2)，pp.111-130.

⑦ Moncel， M.H.， A.M.Moigne， and J.Combier， Towards the Middle Paleolithic in Western Europe:The Case of Orgnac 3(southeastern France).Journal of Human Evolution， 2012(5)，p.653.

⑧Waters， M.R.， S.L.Forman， and J.M.Pierson， Diring Yuriakh:A Lower Paleolithic Site in Central Siberia.Science， 1997(5304)， pp.1281-1284.

續(xù)表

① Albert，Rosa M， Quantitative Phytolith Study of Hearths from the Natufian and Middle Palaeolithic Levels of Hayonim Cave(Galilee，Israel).Journal of Archaeological Science， 2003(4)， pp.461-480.

②Blasco， Ruth， Human Consumption of Tortoises at Level IV of Bolomor Cave(Valencia， Spain).Journal of Archaeological Science， 2008(10)， pp.2839-2848.

③ Monnier， Jean Laurent， A New Regional Group of the Lower Palaeolithic in Brittany(France)， Recently Dated by Electron Spin Résonance.Compte Rendus De Lacadémie Des Sciences De Paris， 1994(2)， pp.155-160.

④ Valladas， H.， Dating the Lower to Middle Paleolithic Transition in the Levant:A View from Misliya Cave， Mount Carmel， Israel.Journal of Human Evolution， 2013(5)，p.585.

⑤ Karkanas， P.， and P.Goldberg， Site Formation Processes at Pinnacle Point Cave 13B (Mossel Bay， Western Cape Province， South Africa): Resolving Stratigraphic and Depositional Cmplexities with Micromorphology.Journal of Human Evolution，2010(3)，pp.256-273.

⑥Goldberg， Paul， New Evidence on Neandertal Use of Fire:Examples from Roc de Marsal and Pech de l'AzéIV.Quaternary International， 2012(1)， pp.325-340.

⑦ Karkanas， Panagiotis， Ash Bones and Guano:A Study of the Minerals and Phytoliths in the Sediments of Grotte XVI， Dordogne， France.Journal of Archaeological Science， 2002(7)， pp.721-732.

⑧Bar-Yosef， O.， The Excavations in Kebara Cave， Mt.Carmel[and Comments and Replies].Current Anthropology，1992(5)， pp.497-550.

續(xù)表

①Oakley， Kenneth， Fire as Paleolithic Tool and Weapon.Proceedings of the Prehistoric Society， 1956(4)， pp.36-48.

②Bishop， W.W.， Pleistocene stratigraphy in Uganda.Geological Survey of Uganda Memoir， 1969， p.128.

③ Gabel， Creighton， Kalambo Falls Prehistoric Site III.The Earlier Cultures:Middle and Earlier Stone Age， by J.Desmond Clark.American Antiquity， 2003(1)，pp.574-577.

④ James， Steven R.， Hominid Use of Fire in the Lower and Middle Pleistocene:A Review of the Evidence[and Comments and Replies].Current Anthropology， 1989(1)， pp.1-26.

⑤Karkanas，The Earliest Evidence for Clay Hearths:Aurignacian Features in Klisoura Cave 1， southern Greece.Antiquity， 2004(301)， pp.513-525.

⑥Stahlschmidt， Mareike C.， On the Evidence for Human Use and Control of Fire at Sch?ningen.Journal of Human Evolution， 2015(89)， p.181.

⑦ Nakazawa， Yuichi， On Stone-boiling Technology in the Upper Paleolithic:Behavioral Implications from an Early Magdalenian Hearth in El Mirón Cave， Cantabria，Spain.Journal of Archaeological Science， 2009(3)， pp.684-693.

⑧ 武仙竹、李禹階、劉武:《舊石器時代人類用火遺跡的發(fā)現(xiàn)與研究》，《考古》2010年第6期，第59頁。

⑨ 武仙竹、李禹階、劉武:《舊石器時代人類用火遺跡的發(fā)現(xiàn)與研究》，《考古》2010年第6期，第59頁。

續(xù)表

① 武仙竹、李禹階、劉武:《舊石器時代人類用火遺跡的發(fā)現(xiàn)與研究》，《考古》2010年第6期，第59頁。

② 武仙竹、李禹階、劉武:《舊石器時代人類用火遺跡的發(fā)現(xiàn)與研究》，《考古》2010年第6期，第59頁。

③John Wymer， The Paleolithic Age.St.Martins Press， 1982， pp.1-246.

④ Klein R.G.， The human Career.University of Chicago Press， 1989， pp.1-63.

⑤ Klein R.G.， The human Career.University of Chicago Press， 1989， pp.1-63.

(二)近東

近東所發(fā)表的有關舊石器時代人類用火的材料，主要來自以色列。哈約尼姆洞穴遺址(Hayonim Cave)出土了大量的灰燼層，是人類使用木材和樹皮作為燃料的結果，⑥Albert， Rosa M.， Quantitative Phytolith Study of Hearths from the Natufian and Middle Paleolithic Levels of Hayonim Cave(Galilee， Israel).Journal of Archaeological Science， 2003(4)， pp.461-480.巴-約瑟夫·歐佛(Bar-Yosef Offer)等對遺址中黑色骨骼的研究也表明這些骨頭是被火燒過的，①Shahack-Gross R.， Bar-Yosef O.， Weiner S.， Black-coloured Bones in Hayonim Cave，Israel:Differentiating between Burning and Oxide Staining.Journal of archaeological Science， 1997(5)， pp.439-446.史蒂芬·維納(Stephen Weiner)對遺址礦物成分的分析發(fā)現(xiàn)其中的燒骨和灰燼是人為用火留下的②Weiner S.， Schiegl S.， Goldberg P.， Mineral Assemblages in Kebara and Hayonim Caves， Israel:Excavation Strategies， Bone Preservation， and Wood Ash Remnants.Israel Journal of Chemistry， 1995(2)， pp.143-154.。凱巴拉洞穴(Kebara Cave)揭露了大量的灰燼層、骨骼和石器堆積，③Bar-Yosef O.， Vandermeersch B.， Arensburg B.， The Excavations in Kebara Cave.Current anthropology， 1992(5)， pp.497-550.羅薩·艾伯特(Rosa Albert)等學者對其中的植物化石以及灰燼層的研究表明當?shù)叵让褚詷淠竞碗s草作為燃料，④Albert R.M.， Weiner S.， Bar-Yosef O.， Phytoliths in the Middle Paleolithic Deposits of Kebara Cave， Mt Carmel， Israel:study of the plant materials Used for Fuel and Other Purposes.Journal of Archaeological Science， 2000(10)， pp.931-947.史蒂芬等同樣對凱巴拉洞穴中發(fā)現(xiàn)的骨骼及灰燼遺存作了相關研究⑤Goren-Inbar， Naama， Evidence of Hominin Control of Fire at Gesher Benot Ya'aqov， Israel.Science， 2004(5671)， p.725.。塔本洞穴(Tabun Cave)也揭露了類似的灰燼堆積，有學者認為這是人類用火后形成的遺跡。⑥Albert R.M.， Lavi O.， Estroff L.， Mode of Occupation of Tabun Cave， Mt Carmel，Israel during the Mousterian period:A Study of the Sediments and Phytoliths.Journal of Archaeological Science， 1999(10)， pp.1249-1260.在格什姆洞穴(Qesem Cave)發(fā)現(xiàn)了有關人類用火的證據(jù)，瑪麗·斯蒂娜(Mary Stiner)等學者認為在中更新世后期的格什姆洞穴的居民，已經(jīng)形成了一種“以火塘為中心的社會經(jīng)濟”⑦Stiner M.C.， Gopher A.， Barkai R.， Hearth-side Socioeconomics， Hunting and Paleoecology During the Late Lower Paleolithic at Qesem Cave，Israel.Journal of Human Evolution，2011(2)， pp.213-233.。米斯利亞遺址(Misliya Cave)中發(fā)現(xiàn)了疑似人類用火產(chǎn)生的灰燼。以色列北部的蓋謝爾·貝諾特雅各布遺址(Gesher Benot Ya'aqov)出土了疑似燃燒過的骨骼、植物遺存等材料，還有集中分布在遺址特定范圍內(nèi)的燒石，是目前發(fā)現(xiàn)的最早的人類控制性用火證據(jù)，妮娜·阿爾皮爾森(Nira Alperson)認為當時的居民可能已經(jīng)掌握了取火的方法。①Alperson-Afil， Nira， and N.Goren-Inbar， The Acheulian Site of Gesher Benot Ya'aqov Volume II.Vertebrate Paleobiology＆ Paleoanthropology，2010，pp.3-14.

此外，有報道在敘利亞的拉塔姆(Latamne)遺址發(fā)現(xiàn)了一些可能用于石烹法的石灰石和一些發(fā)紅的石頭，但詹姆斯·克拉克(James Clark)研究表明其與燃燒無關。②Clark， J.D.， The Middle Acheulian Occupation Site at Latamne， Northern Syria.Annales Archéologiques Arabes Syriennes， 1968(9)， pp.1-68.

(三)歐洲

歐洲舊石器時代早期的維特斯佐洛遺址(Vértessz?ll?s)、 梅內(nèi)-德雷甘(Menez-Dregan)遺址和德拉-阿瑪塔遺址(Terra Amata)出土了疑似燃燒過的沉積物；比爾辛勒本遺址(Bilzingsleben)中發(fā)現(xiàn)了疑似燃燒過的木炭和火塘遺跡；德國書尼根遺址(Sch?ningen)的火塘被認為是人類控制性用火的證據(jù)，但馬瑞克·斯塔舒密特納(Mareike Stahlschmidt)等學者認為該遺址并不存在直接的人類用火證據(jù)。③Stahlschmidt， M.C.， On the Evidence for Human Use and Control of Fire at Schoningen.Journal of Human Evolution，2015(89)， pp.181-201.英國山毛櫸點(Beeches Pit)出土了灰燼、燒骨、燒過的石器和火塘遺跡，梅麗薩·康納(Melissa Connor)等學者認為這是森林大火造成的，④Connor M.A.， Cannon K.P.， Carlevato D.C.， The Mountains Burnt:Forest Fires and Site Formation Processes.North American Archeologist， 1998(4)， pp.293-310.但維爾·羅布魯克(Wil Roebroeks)和葆拉·維拉(Paola Villa)認為山毛櫸點已經(jīng)出現(xiàn)了火塘，可能是歐洲最早有控制性用火現(xiàn)象的遺址⑤Roebroeks， W.and P.Villa， On the Earliest Evidence for Habitual Use of Fire in Europe.Proceedings of the National Academy of Sciences， 2011(13)， pp.5209-5214.。法國的梅內(nèi)-德雷甘遺址中發(fā)現(xiàn)了灰燼和燒石。帕那約蒂斯·卡卡納(Panagiotis Karkanas)對法國多爾多涅省的第十六巖穴(Grotte XVI，Dordogne)C號地層(Couche C)中紅色原生堆積出土的燒骨、灰燼以及燒過的石器進行分析后，認為該遺址存在古人類用火的證據(jù)。①Karkanas， P.， Ash Bones and Guano:A Study of the Minerals and Phytoliths in the Sediments of Grotte XVI， Dordogne， France.Journal of Archaeological Science，2002(7)，pp.721-732.保羅·古登伯格(Paul Goldberg)等學者在法國佩奇德阿澤第四地點(Pech de l'AzéIV)和馬歇爾遺址(Roc de Marsal)發(fā)現(xiàn)了灰燼、燒骨、炭屑等遺存，認為這是尼安德特人控制性用火的證據(jù)。②Goldberg P.， Dibble H.， Berna F.， New Evidence on Neandertal Use of Fire:Examples from Roc de Marsal and Pech de l'AzéIV.Quaternary International， 2012(247)，pp.325-340.瑪麗-伊蓮·蒙賽(Marie-Hélène Moncel)等在法國奧爾尼亞克(Orgnac 3)發(fā)現(xiàn)了火塘、灰燼、燒石等用火證據(jù)。此外在巴黎盆地的賓威斯特(Penn West)及威爾布里遺址(Will Brie)中有以火塘為中心的建筑遺跡。在西班牙的博羅莫爾洞穴(Bolomor Cave)和米羅洞穴(El Mirón Cave)發(fā)現(xiàn)了火塘、灰燼等重要的用火遺跡。安德魯·歐萊(Andrew Olle)等學者對西班牙塔拉格納遺址(Tarragona)沉積物的微觀形態(tài)結構觀察表明其與人類用火有關。③Ollé， Andreu， The Middle Pleistocene Site of La Cansaladeta(Tarragona，Spain):Stratigraphic and Archaeological Succession.Quaternary International，2016(393)，pp.137-157.在俄羅斯的馬耳他遺址(Malta)的圓形房屋中央發(fā)現(xiàn)了大的火灶，希臘南部的克萊蘇拉1號洞穴(Klisoura Cave 1)也出土了形態(tài)較為明確的火塘遺跡。2017年尤里·德米楚克(Yuriy Dmytruk)等學者公布了在烏克蘭梅吉波地區(qū)(Medzhibozh)發(fā)現(xiàn)的火塘遺跡。④Yuriy DmytrukVadim Stepanchuk， Pedo-geochemical Assessment of a Holsteinian Occupation Site.Springer International Publishing， 2017， pp.67-87.

就目前發(fā)表的材料而言，歐洲中更新世早中期的人類用火遺跡并不豐富，直到距今40萬年左右才出現(xiàn)明確的人類用火證據(jù)。晚更新世以后，出現(xiàn)了大量的用火遺跡，通常分布在半地穴的房屋內(nèi)或者外圍，有的房屋中間發(fā)現(xiàn)有火灶，這一時期的火塘數(shù)量大、保存狀況相對較好，可以明確看出火塘(火灶)的形態(tài)結構。

(四)中國以外的亞洲地區(qū)

中國以外的亞洲地區(qū)發(fā)現(xiàn)的舊石器時代人類用火證據(jù)較少，在東南亞和西伯利亞有零星的報道。比如在中西伯利亞的迪林尤里希(Diring Yuriakh)遺址發(fā)現(xiàn)了燒石和燒骨；①Waters M.R.， Forman S.L.， Pierson J.M.， Diring Yuriakh:A Lower Paleolithic Site in Central Siberia.Science， 1997(5304)， pp.1281-1284.位于黑海北部的博加提里遺址也出土了燃燒過的骨骼；②Dunbar R.I.M.， Gowlett J.A.J.， Fireside Chat:The Impact of Fire on Hominin Socioecology.Lucy to Language， 2004， pp.277-296.在東南亞的尼亞洞穴中(Niah Cave)也有疑似古人類用火的證據(jù)出土③Barker G.， Barton H.， Bird M.， The Human Revolution in Lowland Tropical Southeast Asia:The Antiquity and Behavior of Anatomically Modern Humans at Niah Cave(Sarawak， Borneo).Journal of Human Evolution， 2007(3)， pp.243-261.。

三、國外舊石器時代人類用火的研究方法

麥克·巴伯蒂(Mike Barbetti)曾指出要確認一個古人類用火遺址需要分兩步:一是確認火曾經(jīng)確實存在，二是證實其是否為人類所利用。④Barbetti M.， Wintle A.， Flude K.， Preliminary Archaeomagnetic and Thermoluminescence Measurements in the Search for Ancient Fireplaces in the Koobi Fora Formation.Northern Kenya， 1978， pp.556-583.在早年的一些發(fā)掘中，每當遺址出現(xiàn)類似木炭、燒土等遺存的時候，往往會被當成火的證據(jù)。很多時候肉眼的觀察是不準確的，比如氣候和流水作用的影響也會使一些沉積物和土壤的顏色變紅，所以在實際的工作中需使用科學的技術手段來確定燃燒現(xiàn)象。這里所講的技術方法主要是指現(xiàn)代自然科學技術在燃燒事件辨別上的運用，要判斷某個具體的遺跡現(xiàn)象是否人類用火所導致時，情況則要復雜得多，需要對整個遺址的材料進行綜合分析。

從世界范圍來看，舊石器時代遺址中發(fā)現(xiàn)的人類用火證據(jù)主要有炭、燃燒過的骨骼和植物遺存、經(jīng)歷過高溫事件的地層、灰燼(堆)、灶和火塘、燒石(包括經(jīng)過熱處理的石器)等。用于確定用火現(xiàn)象的方法主要有7種，下面逐一介紹。

(一)碳元素含量分析

碳元素和燃燒事件息息相關，常被運用于疑似燃燒物的檢驗?，F(xiàn)在的碳元素含量分析法一般是使用SEM(掃描電子顯微鏡)和EDX(X射線能量色散光譜儀)進行元素半定量分析，提取疑似燃燒證據(jù)的樣本及周圍區(qū)域的對比樣品重點對比分析二者碳元素含量的差別。通常燃燒殘留物中的碳元素含量會比周圍環(huán)境高出很多。

碳元素含量分析一般用于遺址中類似燃燒遺存的成分檢測，例如鄖西黃龍洞遺址碳元素含量分析發(fā)現(xiàn)可疑燃燒物遺存的碳元素含量在60%以上，遠高于對比樣本10%左右的含量。①劉武、武仙竹、李宜垠:《湖北鄖西黃龍洞古人類用火證據(jù)》，《科學通報》2008年第24期，第3096～3103頁。

(二)微觀形態(tài)分析

微觀形態(tài)分析法是通過巖相顯微鏡觀察薄切片來研究完整沉淀物和土壤，鑒定沉淀物的成分、質地、形態(tài)結構的方法。其在揭示灰燼的存在和與火塘有關遺存的特征上具有獨到之處，能發(fā)現(xiàn)肉眼所不可見的一些因燃燒而產(chǎn)生的形態(tài)結構的改變，因而被廣泛應用于古人類用火遺跡的研究之中。格西洞穴②Karkanas P.， Shahackgross R.， Ayalon A.， Evidence for Habitual Use of Fire At the End of the Lower Paleolithic:Site-formation Processes at Qesem Cave，Israel.Journal of Human Evolution， 2007(2)，pp.197-212.、凱巴拉洞穴③Albert R.M.， Berna F.， Goldberg P.， Insights on Neanderthal Fire Use at Kebara Cave(Israel) through High Resolution Study of Prehistoric Combustion Features:Evidence from Phytoliths and Thin Sections.Quaternary International，2012(1)，pp.278-293.等遺址就采用了微觀形態(tài)分析來確定遺址中可能存在的用火遺存。也有一些學者對發(fā)掘較早的遺跡重新進行微觀形態(tài)分析，例如古登伯格2001年對北京周口店遺址沉積物所做的分析。①Albert R.M.， Berna F.， Goldberg P.， Insights on Neanderthal Fire Use at Kebara Cave(Israel) through High Resolution Study of Prehistoric Combustion Features:Evidence from Phytoliths and Thin Sections.Quaternary International，2012(1)，pp.278-293.

(三)有機巖石學

有機巖石學(Organic Petrology)是地球科學的一個分支，廣泛應用于泥煤、褐煤、硬煤的研究，主要設備是反光顯微鏡。通過研究有機要素的反射比和熒光可以提供燒焦植物(木材、種子、植物組織等)的信息，這些植物原料是燃料使用和消費情況的重要證據(jù)。②Schiegl S.， Stockhammer P.， Scott C.， A Mineralogical and Phytolith Study of the Middle Stone Age Hearths in Sibudu Cave， KwaZulu-Natal， South Africa.South African Journal of Science， 2004(3)， pp.85-194.

(四)傅里葉變換紅外光譜學分析

傅里葉變換紅外光譜學分析(FTIR)適用于薄切片和松散的樣本，用于確定被有機和無機材料吸收的紅外射線的分子特征。紅外光譜結果可以顯示出樣本材料的組成成分。FTIR對于因成巖過程比如熱量改變而引起的成分和結晶改變十分敏感，通過樣品因熱量改變而引起的結構變化可以推測樣品所經(jīng)歷的熱事件，在考古學中經(jīng)常用于早期人類用火的研究之中。③Berna F.， Behar A.， Shahack-Gross R.， Sediments Exposed to High Temperatures:Reconstructing Pyrotechnological Processes in Late Bronze and Iron Age Strata at Tel Dor(Israel).Journal of Archaeological Science， 2007(3)， pp.358-373.

(五)礦物磁性參數(shù)法

礦物磁含量可以反映土壤、松散沉積物和石塊中因成巖氧化還原反應、成土過程和熱量改變而引起的鐵含量變化。熱量改變導致礦物磁性參數(shù)的增強，首先是由于植物原料的降格，其次是由于抗磁性鐵元素向鐵淦氧磁物的轉變。通過高溫磁化率測量，即觀察磁化率隨溫度變化曲線可以用來檢驗沉積物的受熱歷史，從而判斷沉積物是用火遺存的可能性。①Stahlschmidt M.C.， Miller C.E.， Ligouis B.， On the Evidence for Human Use and Control of Fire at Schoningen.Journal of Human Evolution，2015(1)， pp.181-201.

(六)熱釋光

熱釋光(Thermoluminescence)分析可以通過熱釋光加熱曲線形狀和熱釋光敏感度來確定沉淀物曾經(jīng)是否被暴露于加熱環(huán)境之中。但是由于研究對象是沉淀物，在沉積過程中熱釋光信號會退變，因而其結果存在爭議。所以單一的熱釋光結果不能反映早期的用火現(xiàn)象，不過材料受熱導致的熱釋光信號改變卻能實在反映其受熱的歷史。②Stahlschmidt M.C.， Miller C.E.， Ligouis B.， On the Evidence for Human Use and Control of Fire at Schoningen.Journal of Human Evolution，2015(1)， pp.181-201.

(七)元素碳法

元素碳(EC)是燃燒過程必然產(chǎn)生的富碳貧O-H-S-N物質，可在沉淀中良好保存，經(jīng)常性的用火必然會有大量EC的殘留。自然大火所產(chǎn)生元素碳通常有兩類:大氣沉降“元素碳”和沉積物質自燃產(chǎn)生的“元素碳”。就人類用火來說，前者貢獻很小，可通過其他類型沉降物如黃土等的“元素碳”的測定研究予以扣除；后者則可依據(jù)“元素碳”δ13C數(shù)據(jù)特征所反映的燃燒物料信息予以區(qū)分。采取大范圍的采樣，便可能捕獲到“爐床”“火塘”等遺跡相對應的“元素碳”富集區(qū)，從而獲取古人類用火的直接證據(jù)。③沈承德、易惟熙、楊英:《周口店猿人遺址樣品“元素碳”濃度及其應用于人類用火證據(jù)探究的可能性》，《科學通報》2004年第3期，第275～278頁。

四、中國境內(nèi)的舊石器時代人類用火遺存

中國境內(nèi)有著數(shù)量豐富的舊石器時代用火遺跡，時間跨度從早更新世一直到晚更新世(見表2)，但僅有7處做過實驗分析，相對較少，下面分別說明。

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(一)西侯度遺址

西侯度文化遺址中發(fā)現(xiàn)了一批大型哺乳動物的肋骨、鹿角和馬的牙齒，其顏色發(fā)黑、發(fā)灰。賈蘭坡和王建對顏色不同的骨塊樣品進行了化驗，發(fā)現(xiàn)深灰色骨骼的失重量為1.3%，黃色骨骼失重量為9.6%，并且灰色骨骼的碳酸鍶含量和碳元素含量相對于黃色骨骼大為減少，這種現(xiàn)象應該是燃燒導致有機物和碳含量減少的。①賈蘭坡:《從工具和用火看早期人類對物質的認識和利用》，《自然雜志》1978年第1期，第33～36頁。但很多學者認為西侯度發(fā)現(xiàn)的燃燒材料不夠充分，更加不能證明是由于人為原因留下的，因而對于西侯度所發(fā)現(xiàn)的疑似人類用火材料多持懷疑態(tài)度。②張森水:《關于西侯度的問題》，《人類學學報》1998年第2期，第81～93頁。

(二)北京周口店遺址

在北京周口店遺址的發(fā)掘中，裴文中先生首先注意到了遺址中的灰燼，并收集了疑似燒骨和灰燼的樣本，1931年由德日進(Pierre Teilhard de Chardin)進行了實驗室分析，證明樣本表面存在游離碳是燃燒的結果。次年美國學者伊博恩(Bernard Emms Read)再次對樣本進行了實驗室分析，得出了同樣的結果，③武仙竹、李禹階、劉武:《舊石器時代人類用火遺跡的發(fā)現(xiàn)與研究》，《考古》2010年第6期，第57頁?；谝陨辖Y果，加拿大學者步達生(Davidson Black)發(fā)表聲明，稱北京猿人已經(jīng)具備了控制性用火的能力④Black D.，Evidences of the Use of Fire by Sinanthropus.Acta Geologica Sinica(English Edition)，1932(2)，pp.107-108.。中華人民共和國成立之后，考古學者在對周口店遺址的進一步發(fā)掘中，陸續(xù)收獲了燒石、燒骨、炭屑等遺物，并確定了燒烤面和灰燼堆的存在。⑤邱中郎、顧玉珉、張銀運、張森水:《周口店新發(fā)現(xiàn)的北京猿人化石及文化遺物》，《古脊椎動物學報》1973年第2期，第3～25頁。但是部分美國學者認為周口店發(fā)現(xiàn)的燒烤面是礦物浸染的結果，①Wuethrich B.， Geological Analysis Damps Ancient Chinese Fires.Science，1998(5374)，pp.165-166.疑似用火遺跡是沉積作用的結果，與人類用火無關②Binford L.R.， Ho C.K.， Aigner J.S.， Taphonomy at a Distance:Zhoukoudian， “The Cave Home of Beijing Man”？ [and Comments and Reply].Current Anthropology， 1985(4)， pp.413-442.。2004年沈承德等學者通過“元素碳”方法對遺址中的灰燼層進行分析，表明灰燼標本確實是人類控制性用火的結果。從2009年開始中國科學院古脊椎動物與古人類研究所對遺址進行了小范圍的精細清理發(fā)掘，通過植硅體提取與燃燒實驗分析、磁化率與紅度分析這些新的觀察方式證明北京人用火的證據(jù)不是孤立的。③高星、張雙權、張樂:《關于北京猿人用火的證據(jù):研究歷史，爭議與新進展》，《人類學學報》2016年第4期，第481～492頁。

(三)水洞溝第12地點

水洞溝第12地點位于寧夏靈武水洞溝遺址核心區(qū)北部4千米處，于2005年、2007年做了小規(guī)模發(fā)掘，發(fā)現(xiàn)了數(shù)量眾多的燒石和分布廣泛深厚的灰燼層，其年代距今1.1萬～1.2萬年。④劉德成、陳福友、張曉凌:《水洞溝12號地點的古環(huán)境研究》，《人類學學報》2008年第4期，第295～303頁。高星等對水洞溝第12地點出土的大量破碎的石塊進行觀察和模擬實驗研究后認為，遺址中出現(xiàn)的大量破碎石塊是當?shù)叵让裼脕頍?、煮食后所留下的，是首次確認并得到論證的人類掌握“石烹法”的證據(jù)。⑤王惠民:《開啟人類熱能轉移應用的金鑰匙——水洞溝遺址12地點間接用火材料的探究》，《化石》2013年第2期，第40～44頁。

(四)黃龍洞遺址

黃龍洞位于湖北省鄖西縣香口鄉(xiāng)李師關村六組，于2004—2006年進行了三次發(fā)掘，出土了鄖西人類化石、石制品、骨制品和灰燼堆及燃燒標本。⑥武仙竹、吳秀杰、陳明惠:《湖北鄖西黃龍洞古人類遺址2006年發(fā)掘報告》，《人類學學報》2007年第3期，第193～205頁。劉武、武仙竹等對黃龍洞發(fā)現(xiàn)的黑色地層物質進行了微觀形態(tài)觀察、碳元素含量測定和地層高溫事件檢測。高倍顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)黑色的物質是植物燃燒后留下的炭屑，與現(xiàn)代人燃燒植物產(chǎn)生的形態(tài)變化一致；碳元素含量分析顯示黑色物質的含碳量高達70%，遠高于灰燼堆周圍土樣10%左右的碳含量，表明灰燼堆確實是人類用火所留下的。地層高溫事件檢測也表明，灰燼堆地面確實受到了短期的燒烤。①劉武、武仙竹、李宜垠:《湖北鄖西黃龍洞古人類用火證據(jù)》，《科學通報》2008年第24期，第3096～3103頁。

(五)巖灰洞遺址

巖灰洞位于貴州省桐梓縣西北十多千米的九壩公社云峰大隊境內(nèi)，在柴山崗南坡，是一發(fā)育于二迭紀厚層灰?guī)r的喀斯特溶洞。1972年發(fā)掘出土了幾塊燒骨和灰燼。對燒骨進行碳含量分析，結果是14.96%。為弄清燒骨性質，工作人員將新鮮有油的豬骨放在柴火堆里燒并與所發(fā)現(xiàn)的標本進行對比，結果表明燒骨應該是燃燒導致的。②武仙竹、李禹階、劉武:《舊石器時代人類用火遺跡的發(fā)現(xiàn)與研究》，《考古》2010年第6期，第62頁。巖灰洞是距今18萬年左右的中更新世晚期遺址，其用火遺跡是迄今所知華南用火痕跡最早的證據(jù)，但該遺址發(fā)現(xiàn)的燒骨數(shù)量較少，沒有發(fā)現(xiàn)灰燼堆和火塘，無法排除自然大火的可能，作為古人類控制性用火證據(jù)或顯單薄。

(六)金牛山遺址A地點

金牛山位于遼寧省營口市大石橋西南，轄屬永安鎮(zhèn)西田村，共確定了6個化石地點，其中A和C經(jīng)過了細致的發(fā)掘和研究。在A地點發(fā)現(xiàn)了兩處灰燼堆、燒石以及燒骨，對燒骨的化學分析結果顯示其含碳量為11.3%，其特征不是金屬污染的結果，而是燃燒造成的?；覡a堆和燒石的特征表明這是一處古人類控制性用火地點，也是東北地區(qū)發(fā)現(xiàn)的時代最早的人類用火遺跡。③傅仁義:《金牛山遺址的新發(fā)現(xiàn)》，《遼寧大學學報》1985年第2期，第97頁。

(七)富林遺址

富林遺址發(fā)現(xiàn)了木炭、灰燼、燒骨等疑似燃燒遺跡。碳元素含量分析結果顯示灰燼含碳量為64%，燒骨含碳量為4.5%，燃燒物特征和含碳量顯示符合經(jīng)火燃燒的現(xiàn)象，①武仙竹、李禹階、劉武:《舊石器時代人類用火遺跡的發(fā)現(xiàn)與研究》，《考古》2010年第6期，第62頁。但是實驗分析并沒有排除自然燃燒的可能。

此外，不斷有相關的新材料涌現(xiàn)，如2016年公布的云南江川甘棠菁遺址中發(fā)現(xiàn)了100多萬年前的用火遺跡。②云南省文物考古研究所:《中國文物報》，2016年3月25日第5版。目前考古材料所反映的舊石器時代中國古人類用火特點有三:出現(xiàn)時間早(有早更新世的材料公布如西侯度和甘棠菁)；持續(xù)時間長(從早更新世到晚更新世均有古人類用火材料的發(fā)現(xiàn)，有的遺址如周口店還發(fā)現(xiàn)了延續(xù)很長時間的用火遺跡)；部分晚更新世遺址體現(xiàn)了高水平的用火技術(熟練的火塘管理、用火加工工具等)，但目前許多發(fā)現(xiàn)僅限于材料描述階段，缺少系統(tǒng)的實驗室分析，而對于疑似燃燒材料與人類行為聯(lián)系的探討更是不足，以上兩點或是中國舊石器時代人類用火研究在未來需要進一步提升與突破的方向。

五、結 語

學術界一般將人類用火分為三個階段:偶然性用火、控制性用火、取火。③Pruetz， J.D.， and T.C.Laduke， Brief Communication:Reaction to Fire by Savanna Chimpanzees(Pan troglodytes verus)at Fongoli，Senegal:Conceptualization of“fire behavior” and the Case for a Chimpanzee Model.American Journal of Physical Anthropology， 2010(4)， pp.646-650.人類從什么時候開始能夠取火不得而知，但考古學材料中發(fā)現(xiàn)的經(jīng)常性用火現(xiàn)象，可能就是人類開始取火的源頭。④Roebroeks W.， Villa P.， On the Earliest Evidence for Habitual Use of Fire in Europe.Proceedings of the National Academy of Sciences， 2011(13)， pp.5209-5214.由目前世界范圍內(nèi)的考古學材料來看，人類開始用火的時間不會早于早更新世，在中更新世的時候出現(xiàn)了普遍的用火現(xiàn)象，而控制性用火應該是在這一時期內(nèi)才完全成熟的。非洲應該是人類最早與自然界火種接觸利用的重要地區(qū)，而亞洲一些早更新世的用火遺址也值得關注，可能也是人類用火的濫觴，追尋用火的起源需注意早更新世較為零散的證據(jù)，而中更新世晚期以后出現(xiàn)的長期用火遺跡，則暗示著控制性用火的成熟。

控制性用火出現(xiàn)的標志是火塘，當古人類開始有計劃、有目的地建設用火設施時，表明他們對火的特性已經(jīng)有了相當?shù)牧私猓馕吨祟愐呀?jīng)知道了如何保存火種、控制火的大小(既不會熄滅，又不會太大而需要投入太多的社會資源)?；鹛潦侨祟惥C合性行為的產(chǎn)物，①周振宇等:《舊石器時代的火塘與古人類用火》，《人類學學報》2012年第1期，第24～40頁。一般而言，只有當人類的認知達到了較高的水平之后，才會出現(xiàn)復雜的火塘管理行為，所以考古學關于舊石器時代人類用火的研究，應該放到整個人類演化的研究中去探討。

相信隨著更多先進科學技術手段的使用，在今后的研究過程中，對于人為火和自然火的鑒別將會變得更加容易和準確，而關于人類控制性用火以及取火起源的問題，也會隨著更多實物材料的支撐變得明晰。