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Earliest hominin occupation of Sulawesi, Indonesia

Bergh, Li, Brumm et al. (2016)

DisciplineNatural science
MethodSurvey
Tagsdata · archival recordshominin dispersalhuman evolutionmethod · descriptive statisticspaleolithic archaeologysulawesi

Summary

Problem: 苏拉威西岛是华莱士区内最大且最古老的岛屿,在人类向澳大利亚-新几内亚(Sahul)扩散的过程中可能扮演关键角色。此前虽在1940年代发现所谓"Cabenge工业"石制品,但均来自无层位的地表采集,缺乏原位石制品和可靠的年代约束,导致该岛最早人类占据时间长期不明。此前已知弗洛勒斯岛在100万年前已有古人类,而苏拉威西仅知4万年前有智人活动,两者之间存在巨大时间空白。

Approach: 作者于2007至2012年间在Cabenge地区进行系统调查,发现四个含原位石制品的新遗址,并对其中Talepu遗址进行深沟发掘(T2和T4两个探方,合计18.7米长的地层剖面)。通过铀系测年(LA-ICP-MS)对与石制品同层的Celebochoerus化石进行年代测定,采用MET-pIRIR光释光测年法对钾长石颗粒进行沉积物定年,并结合古地磁分析,建立遗址的年代框架。

Finding: Talepu遗址出土了苏拉威西瓦拉纳盆地首批层位明确、年代可靠的原位石制品。T2探方出土270件石制品(来自A单元砾石层),T4探方在E2亚单元粉砂层中出土4件原位石制品(最深处3.0–3.1米)。铀系测年显示E2亚单元化石最小年龄约20万年,古地磁显示正常极性(<78万年),MET-pIRIR测年显示T2最老样品为15.6±1.9万年。综合判断,最老的原位石制品年代为11.8万至19.4万年(95%置信区间),即苏拉威西最早人类占据时间至少为11.8万年前。

Significance: 这一发现证明苏拉威西岛与弗洛勒斯岛一样,在晚中更新世已有古老型人类长期居群,推翻了此前认为苏拉威西仅由智人在约5万年前占据的假设。由于岛上缺乏更新世人类化石,无法确定最早登陆者的物种归属,但候选者包括弗洛勒斯人、爪哇直立人和"丹尼索瓦人"。该发现对理解古人类跨越华莱士线的扩散路径和时间具有重大意义。

Theoretical Framework

N/A

Research Design

本研究为考古学田野发掘与多方法测年相结合的观测性研究。研究类型为遗址发掘与地层分析。分析单元为Talepu遗址的地层单元(A–E单元)及其中出土的石制品和化石。关键自变量为地层深度/层位(对应时间),因变量为石制品的存在与否及其特征(类型、原料、打制技术)。石制品通过形态学分析(flake、core、chopper等分类)进行描述,年代通过铀系测年(化石)、MET-pIRIR光释光测年(沉积物)和古地磁(地层极性)三种方法交叉验证。

Data & Sample

  • 遗址位置:印度尼西亚苏拉威西岛南部瓦拉纳盆地Talepu村附近(4° 22′ 06.5″ S, 119° 59′ 01.7″ E)
  • 发掘时间:2007–2012年(多次野外季)
  • 探方:T2(2009年深挖至10米)和T4/T4B(2010年深挖至6.2米,2012年扩展T4-B并加深)
  • 石制品:T2出土270件(0–4.2米深度),T4出土41件(表土及崩积层至1.2米),其中4件原位石制品来自E2亚单元(2.2–3.1米深度)
  • 化石:T2出土1件牛科下臼齿碎片(4米深度);T4出土8件Celebochoerus牙齿、3件不可鉴定骨片、1件Stegodon乳臼齿碎片、1件鳄鱼皮甲片
  • 测年样品:8件Celebochoerus化石用于铀系测年;5个沉积物样品用于MET-pIRIR测年;古地磁样品来自A、C、E单元粉砂层
  • 数据来源:本文首次报道的野外发掘数据

Analytical Strategy

  • 铀系测年:采用激光剥蚀多接收电感耦合等离子体质谱法(LA-ICP-MS),对8件Celebochoerus化石(6件牙齿、2件骨骼)的横截面进行顺序激光点分析,使用扩散-吸附-衰变模型(iDAD程序)计算单一年龄估计值。由于多数结果具有无限正误差界,只能计算最小年龄。
  • 光释光测年:采用多升温段后红外红外受激发光(MET-pIRIR)程序对钾长石颗粒进行测年,5个沉积物样品覆盖整个地层序列。
  • 古地磁分析:对A、C、E单元的粉砂层采样,所有层位均显示正常磁极性。
  • 交叉验证:三种测年方法的结果在层序上相互一致,铀系最小年龄(>20万年)与MET-pIRIR年龄(T4深部样品最小约19.5万年)及古地磁约束(<78万年)共同限定了E2亚单元的年代范围。

Results & Findings

发现1:Talepu遗址存在层位明确的原位石制品。 T2探方出土270件石制品,主要来自A单元的高能河流砾石沉积,多数经不同程度的水磨,21%保存较新鲜。T4探方在E2亚单元粉砂层中出土4件原位石制品(2件未加工石片和2件角状散落碎片),后者由同一块斑驳硅化石灰岩核心打制而成,无水流搬运痕迹。这些石制品证明瓦拉纳盆地存在原位、有地层背景的旧石器遗存,解决了此前"Cabenge工业"缺乏层位背景的问题。

发现2:石制品技术特征显示非系统化的简单打制。 石制品原料为粗至中粒硅化石灰岩卵石(最大直径130毫米),以中大型石片为主,石核占13%。石核以硬锤打击单面(42%)或双面(58%)剥片,打击台面未预制。剥片不密集,虽有7件卵石被旋转形成多台面石核,但整体缺乏制作特定形态工具的证据,表明打制目的是产生锋利刃口的石片。

发现3:E2亚单元化石的最小年龄约为20万年。 铀系测年结果显示,8件Celebochoerus化石(出土于最深层石制品下方0.2–0.5米)的合并年龄估计均大于约20万年。结合古地磁正常极性(<78万年),E2亚单元年代被限定在20万至78万年之间。

发现4:最老原位石制品的年代为11.8万至19.4万年。 MET-pIRIR测年显示T2探方从3米深度(10.3±0.9万年)到10米深度(15.6±1.9万年)的年龄按层序排列。T4深部8米处样品最小年龄约19.5万年。由于最深层石制品(E2亚单元,>3米深度)位于测年为15.6±1.9万年的D单元顶部之下,其年代被限定为11.8万至19.4万年(2σ),即苏拉威西最早人类占据至少为11.8万年前。

发现5:苏拉威西存在古老型人类的长期居群。 综合所有证据,作者得出结论:苏拉威西的初始人类占据发生在至少11.8万年前,远早于此前的智人到达时间(约5万年前)。由于缺乏更新世人类化石,无法确定物种归属,但候选者包括弗洛勒斯人(弗洛勒斯岛,约19万年前或更早)、直立人(爪哇,约150万至14万年前)和"丹尼索瓦人"(分布范围可能延伸至华莱士区)。

意外发现/未预期结果:作者指出,虽然最老石制品的年代为11.8万–19.4万年,但考虑到石制品出土于更深的层位,人类占据该遗址的时间显然更早。此外,作者推测苏拉威西殖民者最可能来自西部的婆罗洲(低海平面时期为亚洲大陆一部分)或北部的菲律宾,暗示华莱士区其他岛屿可能藏有尚未发现的古老型人类记录。

Limitations

  • 遗址中缺乏更新世人类化石,无法确定最早登陆苏拉威西的人类物种归属。
  • 铀系测年结果多数具有无限正误差界,只能提供最小年龄估计,无法精确限定化石年代上限。
  • 最深层石制品(E2亚单元)的直接测年数据有限,其年代主要通过上覆地层(D单元顶部,15.6±1.9万年)和同层化石(铀系最小年龄>20万年)间接约束。
  • 石制品数量有限(T4原位石制品仅4件),可能不足以全面反映当时的技术特征。
  • 作者承认,人类占据Talepu的时间显然早于最老石制品的测年结果,但具体早多少无法确定。

Key Contributions

  • 首次在苏拉威西瓦拉纳盆地发现并报道层位明确、年代可靠的原位石制品,解决了"Cabenge工业"长期缺乏地层背景的问题。
  • 将苏拉威西最早人类占据时间从约4万年前(此前已知的岩画年代)推前至至少11.8万年前。
  • 证明苏拉威西与弗洛勒斯一样,在晚中更新世已有古老型人类长期居群,而非仅由智人在晚更新世晚期占据。
  • 建立了Talepu遗址的多方法综合年代框架(铀系+光释光+古地磁),为华莱士区古人类研究提供了可靠的年代参照。
  • 提出苏拉威西殖民者可能来自婆罗洲或菲律宾的假说,为华莱士区其他岛屿的考古调查提供了方向。

Key Claims

"From our Talepu excavation results it is now possible to conclude that the initial peopling of Sulawesi took place at least 118 thousand years ago (ka)." (Discussion, para. 1)

"Our findings suggest that Sulawesi, like Flores, was host to a long-established population of archaic hominins, the ancestral origins and taxonomic status of which remain elusive." (Abstract)

"The oldest securely dated evidence for stone artefacts at Talepu is, therefore, 118 kyr to 194 kyr in age at the 95% confidence interval (2σ), although human occupation of the site clearly occurred earlier given the recovery of artefacts from greater stratigraphic depths." (Results, para. 5)

"Considering the predominantly southerly flowing currents of the Indonesian through-flow, we speculate that the most likely points of origin for the Sulawesi colonizers are Borneo to the west (part of mainland Asia during periods of low sea level) and the Philippines to the north (the northern extremity of Wallacea), with the implication being that other islands in the region harbour undiscovered records of archaic hominins." (Discussion, para. 2)

"With regards to potential island colonizers, there are at least three candidates in the region: the known and inferred distributions of H. floresiensis on Flores (~190 ka or earlier), H. erectus on the southern margin of Sunda (present-day Java) (~1.5 million years ago to ~140 ka), and 'Denisovans', whose geographic range may have extended into Wallacea." (Discussion, para. 2)


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