万寿岩遗址是我国南方典型的洞穴旧石器时代遗址，遗址之一的船帆洞内发现的距今4万年左右的人工石铺地面在我国旧石器考古中属于重要发现，对研究末次冰期古人类生存环境和文化演进具有重要意义；此外某些石制品的制作工艺和类型与台湾岛发现的锐棱砸击石片和石核相同，为闽台史前文化渊源提供了实物证据^[1]。

由福建省博物馆、三明市文物管理委员会办公室和三明市博物馆3个单位联合组成的发掘队于1999年和2004年先后两次对船帆洞进行了发掘，其成果主要包括以下3个方面：（1）基本查明洞穴沉积物的地层结构；（2）认为船帆洞存在过两期古人类，并采用¹⁴C测年的方法确定了两期文化层的年代；（3）对船帆洞沉积物进行了孢粉测试，为晚更新世晚期以来的气候变化提供了证据^[1-4]。

气候环境变化是影响人类社会变革和发展的重要因素，旧石器时代人类起源迁徙、新石器时代文化文明演变和历史时期王朝兴衰更替与气候环境变化都具有密切联系^[5]。

植硅体是发育在高等植物细胞及细胞间隙的一种具有特殊形态的二氧化硅矿物^[6]，具有颗粒小、产量高、分布广、抗风化、分类意义明确等特点，被广泛应用于环境考古尤其是恢复古气候环境的研究中^[7-11]。此外，相对于孢粉，植硅体的原地埋藏特征更加明显。因此，植硅体研究已经越来越广泛应用于环境考古工作，用于补充和完善古环境重建^[12-15]。

前人在船帆洞发掘过程中曾鉴定植硅体样品5件^[1]，但仅1件分析出植硅体，其余4件样品未发现。本次研究对船帆洞沉积物进行了系统的植硅体样品采集、鉴定和统计，这对研究该地区晚更新世晚期以来气候变化、分析船帆洞两期古人类的生存环境以及古人类离开洞穴的原因具有重要意义。

1.   遗址概况

万寿岩遗址的主体—万寿岩是一座圆锥状灰岩孤峰，位于三明市岩前镇（图1A），地理坐标26°16′13″N、117°29′37″E。孤峰上分布有两层水平洞穴，上层洞穴以灵峰洞为代表，下层洞穴以船帆洞为代表（图1B）。万寿岩所在岩体由二叠系船山组（P₁c）灰岩组成，该组灰岩以厚—巨厚层灰岩为主，夹中厚层微晶灰岩。灰岩发育有两组走向为NNW和NE的剪切型节理，其中以NNW节理最为发育，节理产状为NE65°∠80°，在岩体中部形成70 m宽的密集裂隙，延伸350 m^[16]。万寿岩南侧发育沙溪河的支流渔塘溪。渔塘溪发育有两级河流阶地，二级阶地以北为山前洪积扇，洪积扇北侧边界位于万寿岩坡脚处（图1C、 D）。

图  1  万寿岩区域地质概况（据文献[17]修编）

A.万寿岩地理位置，B.万寿岩遗址照片，C.实测剖面图，D.区域地质略图。

Figure  1.  Regional geological condition of the study area (modified from reference [17])

A: Location of Wanshouyan Site; B: photos of Wanshouyan Site; C: the section measured; D: the regional geologic map.

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万寿岩一带出露的地层为漳平组（J₂z）石英砂岩、梨山组（J₁l）粉砂岩、文笔山组（P₂w）页岩、船山组（P₁c）灰岩、林地组（C₁l）石英砾岩和第四系（Q）冲积物与洪积物，并发育一条北西向330°的充水断裂（图1C）。

2.   剖面特征及样品采集

船帆洞洞底海拔标高214 m，洞口宽大，朝西，高出洞外地表3 m。洞的进深49 m，宽30 m，洞高3～7 m，洞内面积约1 300 m²，东壁和东南壁发育直通灵峰洞的支洞，这些支洞是上层洞穴向下的溶蚀通道；北壁和西北壁同样发育支洞，但支洞位置低于地表，是船帆洞向下的溶蚀通道。

船帆洞现保留剖面4处，其中洞口剖面沉积物最完整（图2），船帆洞的大部分研究成果都出自该剖面。根据剖面颜色及岩性，前人将洞口附近的地层从上到下划分为10层，其中5层分为5A和5B两个小层，6层分为6A—6E共计5个小层。洞口剖面包括其中的3～7层，厚2.1m；其中5层仅含5B层，6层包含全部5个小层。洞口剖面是前人对船帆洞沉积物进行地层划分的标准剖面，因此在挖掘结束后得以保留。

图  2  船帆洞现存剖面位置图

Figure  2.  Location of the profiles in the Chuanfan Cave

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本次工作保留了前人的地层划分方案^[3]，在此基础上对各层沉积物进行了详细观察、测量与采样。样品采集采用刻槽法，采样间距为5 cm（图3）。1层和2层为近现代扰动地层，前人在发掘过程已对这两层沉积物进行了清除；5A层分布非常局限，并未在洞口剖面发现。洞口剖面从上到下各层岩性描述如下：

图  3  船帆洞洞口剖面照片（A）及采样位置图（B）

Figure  3.  Photo (A) and sampling locations (B) of the outcrop section in the Chuanfan Cave

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3层为深灰褐色砂质黏土层。含大量烧土、灰烬以及宋、元时期砖瓦、瓷片，同时见大量灰岩碎块，因受人类活动扰动，该层未取样。最厚处35 cm。

4层为 浅黄褐色砂质黏土层。含大量灰岩碎块，体积较3层变小。厚16～31 cm，采集粒度样品5件，取样处厚24 cm。

5B层为浅褐色黏土层，含灰岩碎块。该层是船帆洞地层序列中的上文化层，前人对层内炭屑进行¹⁴C测试，年龄为30～29 kaBP。层内出土哺乳动物化石12种，啮齿类3种（竹鼠（Rhizomys sp.）、黑鼠（Rattus sp.）和豪猪（Hystrix sp.）），灵长类1种（硕猕猴（Macaca robustus）），食肉类4种（鬣狗（Crocuta sp.）、熊（Ursus sp.）、狼（Canis lupus）和普通狐狸（Vulpes vulgaris）），偶蹄类3种（野猪（Sus srofa）、麂（Muntiacus sp.）、斑鹿（Cervus sp.）、和水牛（Bubalus sp.））^[1]。厚25～55 cm，采集粒度样品6件，取样处厚27 cm。

6A层为 浅黄色黏土层。厚28～19 cm，采集粒度样品4件，取样处厚19 cm。

6B层为 浅褐色砂质黏土层，颜色略深于5B层，该层表面为黑灰色，刻槽后沉积物颜色为浅褐色。厚11～27 cm，采集粒度样品6件，取样处厚27 cm。

6C层为黄褐色黏土层，偶见石英颗粒。厚40～50 cm，采集粒度样品10件，取样处厚50 cm。

6D层为黄褐色黏土层，颜色略深于6C层，偶见石英颗粒。该层厚度变化不大，采集粒度样品3件，厚15 cm。

6E层为褐色黏土层，偶见钙核，底部出土零星石制品及哺乳动物化石。厚10～13 cm，采集粒度样品2件，取样处厚10 cm。

7层为褐色黏土层，底部为人工石铺地面。该层是船帆洞地层序列中的下文化层，前人对层内炭屑进行¹⁴C测试，年龄为40～37 kaBP。层内出土哺乳动物化石15种，其中翼手类2种（南蝠（Ia io）和菊头蝠（Rhinolophus sp.）），啮齿类3种（竹鼠（Rhizomys sp.）、黑鼠（Rattus sp.）和豪猪（Hystrix sp.）），灵长类1种（猕猴（Macaca sp.）），食肉类4种（（鬣狗（Crocuta sp.）、棕熊（Ursus actor）、虎（Panthera tigris）和犬（Canidae indet）），奇蹄类2种（华南巨貘（Megatapirus argustus）和中国犀（Rhinoceros sinensis）），偶蹄类3种（斑鹿（Cervus sp.）、羊（Capra sp.）和水牛（Bubalus sp.））^[1]。出露厚度5～13 cm，本次采集粒度样品2件，取样处厚10 cm。

3.   样品及结果

3.1   样品处理及数据分析

本次工作共采集植硅体样品38件，样品分析鉴定在中国地质科学院水文地质环境地质研究所完成。主要步骤如下：（1）将样品置于烘箱内烘干并称重记录，每个样品称重10 g左右；（2）将烘干的样品置于15 mL的PCV试管中并加入浓度为10%的HCl，以去除样品中的钙和铁；（3）加入浓度为10%的H₂O₂以去除样品中的有机质；（4）用密度为2.35的重液浮选离心，所得到的沉淀物为植硅体；（5）向植硅体中加入石松孢子片，加入适量的稀盐酸溶解并用蒸馏水洗至中性；（6）向所得混合物中加入无水乙醇至适合的浓度后制成玻片。植硅体鉴定和统计在江南BM2000显微镜下放大400倍完成，每个样品统计300粒以上。

温暖指数用于反映植硅体组合与温度之间的关系，其计算公式为：温暖指数=示暖性植硅体/（示暖性植硅体+示冷性植硅体）^[18]。根据现代表土中植硅体的分布规律^{[6, 19-20]}，方型、扇型、哑铃型、鞍型等植硅体可作为示暖型植硅体，棒型、尖型、齿型和帽型等植硅体可作为示冷型植硅体。

3.2   植硅体组合特征

本次研究共鉴定出16种植硅体类型，包括尖型、棒型（光滑棒型、刺状棒型、突起棒型）、扇型、块状（长方型、正方型、不规则块状）、短细胞植硅体（尖顶帽型、平顶帽型、多边帽型、鞍型、哑铃型、齿型）、刺球、海绵骨针。通过显微镜共鉴定植硅体8721粒，平均每个样品约为230粒。其中以尖型和棒型植硅体为主，其次为扇型和块状植硅体，短细胞植硅体形态中鞍型的含量较高，其他类型植硅体含量较少。

根据镜下植硅体鉴定统计分析结果，运用Tilia软件绘制植硅体百分比含量图，结合Coniss聚类分析结果，将洞口剖面2.1m的剖面划分为5个组合带，自下而上各植硅体组合带特征及所反映的气候分述如下（图4）。

图  4  船帆洞植硅体含量及温暖指数曲线变化

Figure  4.  Phytolith and warmth index in the Chuanfan Cave

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带I：包含10件样品（7、6E、6D层全部和6C层底部3件样品），深度210～165 cm，植硅体浓度为2.0×10²～2.0×10³粒/g，均值1312粒/g。本带为尖型-棒型-块状-鞍型-扇型-哑铃型组合带。尖型含量最为丰富（42.51%～73.63%，均值57.72%），棒型含量次之（16.48%～44.42%，均值29.07%），其余形态含量分别为块状（0～13.07%，均值5.96%），鞍型（0～6.19%，均值3.67%），扇型（0～6.53%，均值3.35%），哑铃型（0～1.43%，均值0.19%）。此外本带还出现少量的海绵骨针，其平均含量约为0.17%，指示意义较小。温暖指数范围0.04～0.21，均值0.13。本带以生长在相对寒冷环境下的尖型和棒型植硅体为主，其次是生长在湿润环境下的扇型植硅体，据此推断当时气候类型为凉干。

带II：包含10件样品（6C层上部7件和6B层下部3件样品），深度160～118 cm，植硅体浓度为5.0×10～1.0×10³粒/g，均值约为1044粒/g。本带为尖型-棒型-块状-扇型-鞍型-帽型组合带。尖型植硅体含量仍为最高（38.46%～66.18%，均值54.53%），棒型植硅体的含量次之（12.71%～39.45%，均值27.80%），其余形态植硅体含量分别为块状0～17.58%，均值5.21%，扇型0～11.05%，均值4.27%，鞍型均值3.63%，哑铃型均值3.34%，齿型和哑铃型的平均含量较少，分别约为0.87%和0.14%。此外还有少量的刺球和海绵骨针。温暖指数为0～0.20，均值0.13。与带I相比，本带植硅体类型仍以尖型和棒型为主，本带植硅体浓度有所下降，具有冷干指示意义的帽型和齿型植硅体百分含量有所增加，据此推断该时段气候类型为冷干。

带III：包含4个样品（6B层上部3件和6A层底部1件样品），深度113～98 cm，植硅体浓度为2.0×10²～3.0×10³粒/g，均值1395粒/g。本带为尖型-棒型-鞍型-块状-扇型-帽型组合带。尖型植硅体含量有所上升（47.69%～72.34%，均值57.19%），棒型植硅体的含量有所下降（13.83%～30.80%，均值23.38%），鞍型植硅体的百分含量增幅较大，达到所有样品中的峰值（0～20%，均值8.34%），其余形态植硅体含量分别为：块状均值4.73%，扇型.93%～6.07%，均值3.46%，帽型0～3.19%，均值1.52%。温暖指数范围0.11～0.25，均值0.17。虽然哑铃型和海绵骨针的百分含量比较低，均值分别为0.38%和1.00%，但是从整个植硅体百分比图来看，在本带二者尤为突出。据此推断本带气候类型为冷偏干。

带IV：包含9件样品（6A层上部3件和5B层全部样品），深度94～57 cm，植硅体浓度为1.0×10³～9.0×10³粒/g，均值约为3420粒/g。本带为尖型-棒型-块状-扇型组合带，植硅体形态的主要成分仍是尖型和棒型。尖型含量有所下降（44.02%～58.01%，均值51.97%），棒型含量略增加（14.94%～49.89%，均值27.06%），块状（4.80%～28.39%，均值13.81%）和扇型（3.16%～7.07%，5.25%）均有所增加。短细胞形态的总平均百分含量约为1.79%，由于含量较低，在此不做单一分析。此外还有少量的刺球和海绵骨针。温暖指数为0.14～0.23，均值0.19，据此推断该时段气候类型为凉偏干。

带V：包含5件样品（4层全部样品），深度52～29 cm，植硅体浓度为2.0×10²～4.0×10³粒/g，均值2981粒/g。本带为尖型-棒型-块状-扇型-鞍型-帽型组合带。尖型含量几乎没有变化（40%～61.54%，均值51.56%），棒型植硅体含量增加（20.72%～46.36%，均值34.21%），块状（2.22%～8.20%，均值5.44%）和扇型（0～6.67%，4.65%）均有所下降，短细胞形态主要是鞍型和帽型植硅体，二者均值分别为2.27%和0.77%，还有少量的刺球和海绵骨针。温暖指数为0.08～0.15，均值0.12，据此推断本带气候类型为温凉偏干。

4.   讨论

4.1   两期古人类生活期间的气候特征

植硅体组合特征显示，40～29 kaBP万寿岩地区共经历了5次气候变化，总体气候特征以凉干为主，从带I到带V先后为凉干、冷干、冷偏干、凉偏干和温凉偏干。

第一期古人类生活于带I底部，时间为40～37 kaBP，在剖面上处于第7层与第6E层底部。人工石铺地面、绝大部分的石制品和哺乳动物化石均存在于第7层，6E层底部仅出土零星石制品及哺乳动物化石，因此第7层更能代表第一期古人类的文化层。因此，带I可以细分为两段，带I₁为第7层，带I₂为6E、6D和6C层底部，这与聚类分析的结果一致（图4）。带I₁示暖性植硅体平均含量19.70%，示冷性植硅体平均含量80.18%，温暖系数均值0.20。因此带I₁即第一期古人类生存的气候条件为凉干背景下较温暖的阶段。

第二期古人类生活于带Ⅳ上部，时间为30～29 kaBP，在剖面上处于第5B层。该层示暖性植硅体平均含量17.24%，示冷性植硅体平均含量80.24%，温暖系数均值0.18。因此第二期古人类生存的气候条件为凉偏干背景下较温暖的阶段。

4.2   植硅体特征对Heinrich事件的响应

自北大西洋深海沉积首次揭示末次冰期存在着Heinrich事件以来^[21]，我国在黄土沉积^[22]、南海陆架沉积物^[23]、内陆湖泊沉积物^[24-25]以及洞穴石笋^[26-28]中都发现了Heinrich事件记录。6次Heinrich事件的时代随着研究的进展稍有修正，但基本框架没变^[29-31]，其中H3为29～31 kaBP，H4为37～38 kaBP^[32]。

船帆洞中两期古人类的生存时间分别为30～29 kaBP和40～37 kaBP，从植硅体组合的特征来看，这两期古人类离开船帆洞的时间，恰恰是气候快速变冷的时候。第一期古人类（7层）期间，温暖系数均值0.20，在之后的6E层底部迅速降至0.10，在6E层上部更是降至0.04。6E层相比7层示冷型植硅体含量增加了17.2%，示暖型植硅体减少了64.0%。第二期古人类（5B层）具有同样的表现。根据聚类分析结果，在5B层上部，发生了明显的气候变冷情况，导致5B层上部两个样品与4层进行了聚类。5B层上部相比5B层下部示冷型植硅体含量增加了10.1%，示暖型植硅体减少了20.0%。由于5A层的分布非常局限，仅出现于1个探方中，该层出土极少的石器和化石^[33]，这与7层和6E层的情况极其相似。因此，我们认为剖面中的6E层和5B层上部分别指示了H4和H3事件。

4.3   气候变化对古人类生存环境的影响

温暖湿润气候期与文化繁盛期几乎同步^[10]、适宜的气候环境保证了没有发生因环境剧变引起的文化衰落和先民迁徙^[34]以及由于气候变化引起的生存环境改善使得文化迅速发展^[35]，都说明了气候变化对人类生存环境的影响。

Heninrich 事件是第四纪重要的气候快速变冷事件。寒冷的气候环境并不是简单的气候冷暖变化，而是影响了生物、水、大气等表生地球系统的气候变化事件，改变了该区的植被类型和生物群落的变迁^[10]。根据前人的孢粉研究工作^[1]，船帆洞第一期古人类生存的7层中全部为草本植物，主要为蒿属、禾本科和黎科，6E层则变为草本植物+木本植物，主要为蒿属、禾本科，仅一个样品中检出黎科，同时桑科含量大幅提高。第二期古人类生存的5B层中段和下段，草本植物占绝对优势，主要为蒿属、黎科、禾本科以及凤丫蕨属，5B层上段尽管草本植物占绝对优势，但蕨类和木本植物都大幅度提升，还出现了大量的水龙骨科，都说明了两期古人类在洞穴生活前后的植被类型发生了较大变化。此外，7层到6E层和5B层中段和下段到5B层上段的孢粉变化还显示，气候变得更加湿润，降水增多。降水增多的直接后果是船帆洞顶板漏水情况加剧，使洞穴不再适宜古人类居住，而不是加剧了古洪水的规模和频率（该问题将在另文讨论）。植被类型的变化和降水的增多都说明古人类的生存条件发生了较大的改变，因此，H4和H3事件是两期古人类离开船帆洞的主要原因。

5.   结论

（1）船帆洞剖面的植硅体以尖型和棒型数量比较占优势，扇型和块状含量其次，短细胞植硅体形态中鞍型的含量比较突出。根据组合特征，剖面由下而上划分为5个气候带，从带I到带V的气候环境先后为凉干、冷干、冷偏干、凉偏干和温凉偏干。

（2）植硅体的变化反映出4.0～2.9 kaBP区域的气候条件以凉干为大背景，两期古人类均生活在凉干背景下较温暖的气候环境中。

（3）植硅体的变化指示了H4和H3事件，分别对应两期文化层。两次Heinrich事件改变了古人类的生存环境，表现在植被类型和降水条件都发生了较大改变，是两期古人类离开船帆洞的主要原因。

致谢：福建省原文物局局长郑国珍教授多次为作者进行答疑，福建省自然资源厅一级调研员冯岩对项目开展给予大力支持，万寿岩遗址博物馆李顺亮馆长、朱凯副馆长在采样过程中予以协助，中山大学张增杰副研究员、中国地质科学院水文地质环境地质研究所毛欣博士在论文写作过程中多次与作者交流探讨，福建省196地质大队张涛和周东两位同志参与测量剖面，在此一并表示感谢。