研究文章人类学

马诺洞,以色列和旧石器时代的弥散的放射性碳年代学

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科学进步  2017年11月15日:
卷3号11,e1701450
DOI:10.1126 / sciadv.1701450
载入中

抽象

黎凡特的考古产业时机对于理解具有旧石器时代传统的现代人类的传播至关重要。我们报告了从以色列马诺特山洞的新发掘地点获得的上古旧石器时代早期工业(早期艾哈迈尔和黎凡特奥里尼亚克人)的高分辨率放射性碳年代学。这些日期证实,距现在(cal BP)之前有46,000校准年,出现了早期艾哈迈尔时期的工业,而黎凡特奥里尼加人至少发生在38,000到34,000 cal BP之间。这一时机与近东和欧洲之间拟进行的迁移或技术传播相一致。具体而言,艾哈迈尼人可能导致了欧洲原欧亚尼亚人的发展,而欧洲的奥尼西尼亚人可能以黎凡特奥尼西尼亚人的身份传播回近东。

介绍

尽管现代人类的不同人群可能在不同的时间散布到欧亚大陆,但在大约50,000年前成功占领了欧洲的这一群体与一系列行为和技术创新相关联,被广泛称为上旧石器时代(1)。沿传播途径,黎凡特是了解旧石器时代上层传统和民族的起源和传播的重要区域(2, 3)。在被称为早期旧石器时代(EUP)的时间阶段,黎凡特有两种考古学文化被归功于现代人类,即早期艾哈迈尔人和黎凡特奥里尼亚克人(文本S1)(4, 5)。有人提出,早期的艾哈迈尔人导致了欧洲的原奥古里亚人(6),而欧洲的奥里尼亚克人的制造商又移回了近东,生产了黎凡特奥里尼亚克人(7)。

这些假设的可能性取决于行业及其相对年龄之间的相似性。这项研究侧重于后者,将新数据添加到Levantine EUP年表中,以测试提议的行业之间的关系。尽管仅靠时间顺序并不能证明这些假设,但如果表明拟议的后代行业实际上早于其所谓的先行者,那么它可以与它们相符或可以反驳它们。

但是,到目前为止,该测试对于Levantine EUP行业尚无定论,因为该地区的时间顺序尚未确定。不同地点之间的Ahmarian组合的日期相差几千年,聚集为早期出现的日期[大约是现在的4.6万校准年(ka BP)],从而允许Ahmarian-Prouaurignacian的发展(8)和晚出现日期(〜40 ka cal BP)驳斥了这一假设(3, 9)。关于黎凡特奥里尼亚克人,可用日期不够精确,不足以评估该行业是否可能源自欧洲的奥里尼亚克人(3)。就目前而言,该地区的年代学很难解析,因为它包括从不清楚的旧挖掘环境中收集的年代学样本,以及通过分析程序未能证明去除污染物而生成的日期。

在这里,我们提出了一种放射性碳测年的研究程序,旨在通过(i)使用地球化学方法表征样品及其考古背景和(ii)为测年材料定制的实验确定的预处理程序来改善这些问题。该方法应用于从以色列马诺特洞穴新发掘的EUP组合,从而获得了47个放射性碳数据的高分辨率年表。结合放射性碳年代,地质考古分析和人工产物分析,在马诺特的文化阶段建议以下最小范围:早期艾哈迈尔时期,从46到42 ka BP; Levantine Aurignacian,从38到34 ka cal BP;黎凡特后奥里尼加时代的石油,从34 ka到33 ka cal BP。这些可靠的日期为黎凡特EUP年表提供了基础,这与以下假设相吻合:Ahmarian导致了欧洲的Protoaurignacian,而欧洲的Aurignacian通过人员或思想的运动而产生了Levantine Aurignacian。

结果

场地描述和文化时序

马诺(Manot)于2010年至2017年发掘,是以色列西北部一个活跃的岩溶洞穴,距离如今的地中海(Fig. 1)(10)。现代人类颅骨Manot 1是从洞穴表面回收的,但与人工制品无关。铀-(U-Th)的最小年龄为54.7±5.5 ka(11, 12)。该网站的考古发现构成了EUP行业的分层序列(表格1,文字S2,无花果。 S1和S4,以及表S1和S2)。位于洞穴入口(E区)的最上层文化阶段被归类为黎凡特后奥里尼亚克人时期,其中包括ends草,骨,杜福小叶以及部分修饰的扭曲小叶。它由Levantine Aurignacian组合作为基础,其特征在于:底切刀(粉饰,鼻状和扁平),粉饰的胡桃木,带有Aurignacian修饰的刀片和Dufour叶片。奥里尼亚克人的发现还包括骨头锥子,鹿角投射点,贝壳珠和穿孔的马鹿犬。在洞穴底部(C区)附近,另一条奥里尼亚纪沉积物覆盖了早期的艾哈迈尔组合,其特征是采用单向或双向岩心制成的长而窄的叶片/叶片技术,以及底铲,毛刺和el-Wad点的工具包。在该洞穴中发现了少量的上古旧石器时代(IUP)和中古旧石器时代(MP)的文物,但尚未按地层顺序发现这些工业。

Fig. 1 文中提到的黎凡特EUP站点地图。

Sites included in regional chronology are red. The Manot Cave is indicated by a star. 1, Üçağızlı; 2, Ksâr ‘阿基尔3,马诺特; 4,Kebara; 5,Wadi Kharar 16R; 6,Hayonim; 7,Meged; 8,拉克菲特; 9,卡夫10,Nahal Ein-Gev I; 11,穆格·哈马玛; 12,Tor Sadaf; 13,Boker A / Boker Tachtit; 14,Nahal Nizzana XIII; 15,Qadesh 酒吧nea; 16,拉加马七世; 17日,阿布·诺什拉(Abu Noshra)。美国地质调查局(USGS),美国地质调查局; ESRI,环境系统研究所; TANA,北美泰卢固语协会; AND,汽车导航数据。

表格1 文化阶段的发掘环境和日期范围。

在这里,我们报告了47个放射性碳数据,这些数据用于建立EUP年表并了解Manot的站点形成过程(Fig. 2 和表S5)。这些日期是由41个木炭和6个沉积物样品产生的,其中一些样品被分割并进行了不同的预处理程序,总共进行了86种加速器质谱(AMS)测量(文本S4和S5以及表S3和S5)。文本中的放射性碳数据记录为校准的68%概率密度函数(PDF)。标有日期的样品来自最密集的挖掘区域E和C(文本S2和图S1)。在西距骨顶部的当前洞穴入口处,区域E保留了由半砖状沉积物,人工制品的浓度和原位炉床所指示的职业表面(图S2和表S1)。过时的木炭是从E区的壁炉中收集的(n = 8),与黎凡特后的奥里尼亚克人和黎凡特的奥里尼亚克人文物有关(图S10)。

Fig. 2 玛诺洞穴考古年代的放射性碳年代。

E和C区域的样本。J平方显示为用OxCal v4.2校准的PDF(59)和IntCal13(60)。 Dates are listed in stratigraphic sequence by laboratory code, followed by absolute elevation or the elevation range of the sample’的挖掘篮。相关的考古文化用颜色表示:黎凡特后奥里尼亚克人,绿色;黎凡特奥里尼亚克人,橙色;早期的Ahmarian,粉红色。 NGRIP,北格陵兰冰芯项目。

C区靠近西距骨底部,东南约30 m,比当前洞穴入口低20 m(图S3和S11)。通过挖掘或地质考古分析未观察到明确的职业表面。然而,人为的物质似乎已经从斜坡上较高的主要环境开始按顺序重新沉积,导致一包奥尼古尼亚文物覆盖在一堆艾莫利尔文物之上(图S4和表S2)。孤立的木炭(n = 23)(从一个1.5米长的断面中收集)显示年龄随着深度的增加而增加,分为年轻和年长的群体。年龄在38至34 ka的BP较年轻的簇来自与大部分奥里尼亚纪文物相关的剖面中的较高部分(单元4和单元5的顶部)。 46至42 ka cal BP的较旧簇来自剖面下部(单元7和单元6的底部),大部分与艾哈迈尔文物有关。只有三个日期偏离此模式。样品(RTD-7783A,RTD-7785和RTD-7786)来自C区域的中部,并显示出地层反向或随深度减小的年龄。该部分的15厘米部分( z = 205.50至205.35)相对坚硬,表明水活度更高,这可能导致沉积物混合和缺失。我们不考虑该部分代表文化序列的区域,因此在估算文化阶段的年龄时已排除了这些日期。

放射性碳预处理和统计分析

为了在放射性碳定年之前从化石炭中去除污染物,实验室通常采用许多预处理程序,包括酸碱酸(ABA)方法,酸碱湿氧化(ABOx)方法和分步燃烧。对照研究比较了不同预处理程序的效果,未得出结论。通过更严格的ABOx和分级燃烧方法,大量研究得出了更古老,更可靠的数据(13, 14)。然而,对某些黎凡特EUP位点的木炭进行的研究发现,与ABOx处理的馏分相比,ABA处理的馏分具有更好的保存参数,并且具有更老的或统计上无法区分的日期(文本S4,图S8和表S4)(8, 9, 15)。这些结果表明,合适的化石炭预处理方法取决于样品的保存状态和沉积环境,因此应通过实验确定给定位置(8, 16)。

在这里,将来自Manot的实验木炭分别分为均质子样品,并用ABA,ABOx和这些方法进行六种不同处理,然后逐步燃烧至630°C或900°C(文本S4,图S6和表S3)。 。经ABA处理且未逐步燃烧的馏分产生的最小百分比现代碳(pMC)值和傅里叶变换红外(FTIR)光谱,表明沉淀物已从样品中去除(图S7)。沉积物中有机碳总量中的放射性碳日期比相关木炭年轻16至10 ka,因此我们预计沉积物中的任何污染都会使日期年轻而不是年长(文本S5和表S5)。这些综合的结果-最小的pMC值,并显示出去除了较年轻的沉积物-表明不进行逐步燃烧的ABA是从Manot上取木炭最有效的方法。我们建议在未来的研究中使用得出此结论的方法和参数(通过不同的预处理进行FTIR和pMC)来确定其他位置的样品的最有效方法,这可能与Manot不同。

产生了贝叶斯模型,该模型基于地层信息约束日期以测试异常值并估计文化阶段的跨度(文本S6,图S12和表S7至S9)。但是,我们的结论基于未建模的范围,该范围受地层和沉积历史解释的影响较小。文化跨度模型(模型1)包括Aurarian在Aurignacian之前,Levantine后Aurignacian之前的三个连续阶段。它包括来自区域E的燃烧特征的日期和区域C的序列的日期(J正方形,上面提到的三个日期除外,显示了相反的地层)。在此模型中,只有28个日期中的1个被识别为异常值(图S12和表S7)。这是RTD-7116,是49到48 ka cal BP的日期,比Manot的任何其他放射性碳年代都显着老。尽管样品产生了一定的放射性碳年龄(48,700±700 14C年BP),它以95.4%的置信度延伸超过校准曲线的50,000年年龄限制,因此可能超过放射性碳法的年龄限制。该样本来自第6单元中途,可能是Manot上最古老的Ahmarian日期,或代表了较早的阶段,因为暗示IUP和MP的工件已从序列的基础中回收。考虑到其他Ahmarian关联的46到42 ka cal BP的紧密分布,后者似乎更有可能。

建模的跨度与未建模的跨度相同,除了Aurignacian从38到34 ka cal BP的非建模范围减少到37到35 ka cal BP的建模跨度减少到〜2000年。注意,Ahmarian序列和Aurignacian序列之间没有连续的地层边界,这提高了精度。而是根据区域C中的工件组成和日期聚类来推断边界(文本S6)。相反,Eurignacian的末端在地层上被E地区上层的Levantine后Aurignacian上覆岩层束缚,该层可追溯到34至33 ka cal BP。此外,模型化的范围与马诺特最安全的黎凡特奥里尼亚纪背景的日期吻合,E区的燃烧特征可追溯到37至36 ka cal BP。

讨论

Levantine EUP年表的含义

除了马诺(Manot)外,还有四个地点的放射性碳数据序列较大(>10)通过现代分析方法生产并与EUP组件相关联(无花果1个3,文本S7和数据集S1)。其中三个是地中海沿岸的洞穴或岩石庇护所:土耳其的Üçağızlı(17),Ksâr‘Akil在黎巴嫩(9, 18)和以色列的Kebara(8)。第四个是约旦河谷的穆格·哈马玛(19)。南部干旱区的其他地点,包括阿布·诺希拉一世和二号,博克A区,加德什·巴尼亚和拉加曼遗址,其年代较少,而且多数产于1970年代和1980年代初期,但方法较不可靠(20, 21)。因此,就目前而言,黎凡特EUP年表以地中海沿岸站点为基础,这不代表该地区的集合变异性。沿海地区和干旱地区之间的关系尚不明确,这些地区之间的产业时机和特征可能有所不同。

Fig. 3 50到30 ka cal BP之间的分层EUP站点的放射性碳年代数据年代顺序。

垂直线是木炭日期,而交叉线是壳日期。使用OxCal v4.2软件将日期校准为68.2%PDF(59)和IntCal-Marine13校准曲线(60)。日期由相关的考古行业进行颜色编码,并按地点和研究组织成列。在给定的研究中,日期按地层顺序排列(从最低的海拔或最低的图层到右边的最高的图层),就像该信息所知道的一样。阴影框代表特定研究报告的相范围。这些范围是贝叶斯模型的结果,但Manot除外,后者显示了完整的未建模范围。中号&T,梅拉尔斯和蒂西尔(61); MHM, 穆格·哈马玛. Dates assigned to “其他或不确定的”不一定代表站点和地层之间的同一行业。站点和日期信息可在文本S7和数据集S1中找到。

马诺的Levantine后Aurignacian组合由原位燃烧特征炭精确地定为34至33 ka cal BP。它类似于位于地中海地区(文字S2)的被称为Atlitian的组合。这些组合的年龄估计为BP约27或26 ka cal(比Manot日期还年轻),但基于有限的地层和年代学数据,这被认为是有问题的(22, 23)。安全的Manot日期与Ksâr'Akil(第六阶段,第六级)Atlitian层中的一些日期一致,大约为35至32 ka cal BP(9, 18)。

Levantine Aurignacian的区域年表中的日期,来自Ksâr'Akil(n = 3)和Kebara(n = 7),具有很大的不确定性,只会将相位时序限制在42和34 ka cal BP之间的某个时间。 Manot数据为行业提供了相对较大的高精度日期序列(n = 13),至少在38和34 ka cal BP之间建立了牢固的时间栓钉,用于Levantine Aurignacian。马诺(Manot)的黎凡特(Levantine)奥里尼亚克人地层,也被地层的黎凡特后(Levantine)奥里尼亚克人后表面形成,年代为BP 34至33 ka。这些年代地层数据支持这样的观点,即黎凡特奥里尼亚克人的严格意义是相对短暂的考古现象(〜2000年),仅限于地中海植被带(24)。

在Kebara(喀麦隆)的早期埃米尔时代似乎已经开始于47.5至46 ka cal BP(8)和Manot,然后大约43 ka cal BP(18)或40 ka cal BP(3)在Ksâr’Akil和Üçağızlı。这种3000到7000年的差异可能是因为Manot和Kebara的人们比Ksâ’Akil和Üçağızlı的人们产生了数千年的早期Ahmarian。这种差异也可能是由于考古学组合的错误描述或错误的假设,即假名石器行业是由与社会相关的人创造的。但是,在Manot,Kebara,Ksâr'Akil和Üçağızlı的相关组合在狭窄的地理和地层范围内显示出高度的技术学上的相似性,对应于“北部早期艾哈迈尔”25)。早期的艾哈迈尔人被认为是从IUP(26, 27)。尽管马诺(Manot)和凯巴拉(Kebara)的更南部站点没有分层的IUP组合,但良好的早期Ahmarian层早于Ksâ'Akil和Üçağızlı的IUP。在这种情况下,Ksâr'Akil和Üçağızlı的人民在距南部不到500公里的地方全面发展后,将逐步发展3000至7000年的工业。

或者,可以通过与样品背景,材料和预处理方法有关的放射性碳数据可靠性的差异来解释分歧(文本S7)。关于背景问题,在最近的挖掘中,从燃烧特征和已知地层位置中采集了马诺特的放射性碳样品,并通过几种地球化学方法对其进行了表征(文本S3)。从1930年代到1940年代使用过时的挖掘方法从Ahmarian级别的Ksâ'Akil的放射性碳样本中进行了采集,并且在此后的几十年中,有些样本的来源可能被误贴了标签(9)。错误的证据可能解释了贝叶斯模型中的大量离群值,这些离群值将Ksâr'Akil日期限制在地层位置[Douka研究中39个日期中的9个 等。 (9)和博世研究中的16个日期中的6个 等。 (18)]。

接下来,来自Ksâ’Akil和Üçağızlı的早期Ahmarian的晚期出现日期主要是由贝壳制成,而来自Manot和Kebara的早期出现的日期则来自木炭。证据已从样品中去除污染的证据应基于对陈旧材料的独立分析,而不是基于获得的年龄。对于木炭,已经开发了几种此类方法(2830),并在实验室之间的比对研究中被证明是可靠的(8)。对于贝壳,很难检测到并证明从原始生物成因碳酸盐中去除了成岩碳酸盐(31)。

最后,当在给定事件的木炭日期之间出现分歧时,通常认为较早的日期更可靠,而较年轻的日期则被认为反映了污染(32, 33)。这是因为少量的现代碳(<1%)可使晚更新世的样本显得年轻数千年(34)。我们的预处理实验表明,对于马诺(Manot)的木炭,ABA方法产生的最小pMC值(和最古老的日期)和最纯的FTIR光谱。发现了来自Kebara的木炭的相同模式(8)。我们推测这是因为更严格的处理(ABOx和分级燃烧)会破坏更多的木炭。然后,任何残留的污染物粘土都占了被测样品的大部分(28),其中某些污染物(例如硅质骨料)与大气中的CO有反应性2 (8)。由于马诺(Manot)的陈年沉积物比相关的木炭年轻约15至10 ka,因此粘土的污染会使枣更年轻。因此,我们认为,根据Kebara和Manot的早期出现日期,Ahmarian至少在46 ka cal BP出现在黎凡特。

这个年龄也比黎凡特南部干旱地区(内盖夫和西奈半岛)的Ahmarian日期(20, 21)。干旱地带的日期应谨慎对待,因为它们包括少量的样本,并且是数十年前生产的。但是,它们突显了Ahmarian可能起源于黎凡特沿海地区,然后向南扩散到干旱地区的潜在未来研究模式。

对近东与欧洲关系的影响

在这里,我们使用Manot年表来评估Ahmarian在欧洲导致原欧亚人的建议和欧洲Aurignacian在非洲黎凡特的人的建议。这些假设的前提是,可以使用考古学行业来追溯过去人类的迁徙和关系。尽管这种方法得到了广泛应用,但必须针对每种情况对其进行辩护(35)。应当在一个框架内系统地比较集合,该框架应考虑物质文化生产中由社会学习的,特质的选择所产生的人工特征,以区分独立发明和文化传播的假设(36)。尽管这项研究正在进行中,但根据计时数据检验结论也至关重要。准确的时间顺序通过驳斥与考古行业的时间安排不符的方案来约束假设。

有人提出,黎凡特·奥里尼亚克人是一种侵入性产业,由欧洲奥里尼亚克人(文本S1)的制造商引入(7, 3739)。 Levantine Aurignacian是非本地的这一观点得到了Ksâ'Akil石器时代的技术和类型学特征的统计比较的支持,表明Levantine Aurignacian的水平(第5阶段,第VIII到第VII级)与所有其他EUP层明显不同(40)。关于与欧洲Aurignacian的关系,广泛的相似之处包括:在薄片(鼻,齿状和肩状)上制成的厚刮刀,Dufour叶片,骨头/鹿角尖和动物齿形吊坠(4043)。一些共同的特征是早期奥里尼亚克人[Aurignacian I(4446)],例如经Aurignacian修饰的刀片,具有标量横向修饰的刮刀和平坦的焦糖化物品(7, 39)。但是,其他功能,包括鼻梁和肩部碎片,扭曲的Dufour小叶片和简单的鹿角尖,都类似于后来的奥里尼亚克人的工具[奥里尼亚克人II和III(46, 47)]。因此,将黎凡特·奥里尼亚克人与欧洲序列的特定阶段联系在一起是一个悬而未决的问题,必须通过系统比较各个地区之间的组合来解决。尽管Tostevin(36)表明,来自Kebara和中欧(Stránskáskála,捷克共和国)的Aurignacian层的空白岩屑生产和工具包形态与每个地点的先前地层彼此更相似。此外,特耶罗 等。 (47)在骨质工具的使用和生产方法上,证明了马诺(Manot)和欧洲的欧里尼加人组合之间的相似性。

从时间上看,来自马诺特的黎凡特奥里尼亚纪安全日期与法国西南部/北伊比利亚演化的奥里尼亚纪的39.5至35.5 ka cal BP建模的开始日期同期或稍晚,这是在拉布雷德,拉比尼亚和阿布里·帕陶德并且基本上晚于早期的Aurignacian组合,该组合在整个欧洲的BP开始于43.5至40 ka cal,包括Abri Pataud,Labeko Koba和Willendorf II(48, 49)。因此,来自马诺特的日期并没有驳斥黎凡特奥里尼亚克人从欧洲奥里尼亚克人的前身发展而来的假说。

人们常说,艾哈迈德人导致了欧洲原奥古里亚人(1, 6)基于贝壳饰品和通过软锤还原产生的长而直的刀片/叶片(可能用于射弹武器)的共同特征(50)。原始耳轮虫在欧洲序列中似乎是侵入性的,因为它在类型和技术上都不同于前几层的组合(51)。但是,尚缺乏对Ahmarian和Protoaurignacian组合进行比较的系统研究。 Ahmarian-Prouaurignacian假说遭到质疑,因为来自Ksâr'Akil和Üçağızlı(3)比伊斯图里兹(Isturitz),里帕罗·莫奇(Riparo Mochi),拉尔布达(L'Arbreda)和富曼(Fumane)(48)。相比之下,马诺(Manot)和克巴拉(Kebara)的早期出现最早是在46 ka cal BP开始的Ahmarian,最早出现在原Prouaurignacian之前,因此可以假设Levant Ahmarian产生了欧洲的Prouaurignacian。

测试提议的Ahmarian和Protoaurignacian之间的亲和力,以及欧洲Aurignacian和Levantine Aurignacian之间的亲和力,将需要对每个地区的物质文化遗存(即石器,贝壳,骨骼和鹿角文物)进行更系统的比较。但是,如果没有准确,高精度的时间顺序,就无法评估这些假设。马诺洞穴的结果提供了按时间顺序排列的基础,这对于理解现代人类的传播和旧石器时代的传统至关重要。

材料和方法

放射性碳测年

考古年代学依据的是木炭的放射性碳日期(Fig. 2, 表格1,以及表S5)。在E区域,从燃烧特征中选择木炭样品,而在C区域,选择木炭以尽可能垂直覆盖尽可能多的序列。在开挖过程中或从裸露的部分中用手收集木炭片,然后将其包裹在铝箔和相关的沉积物中。切开并除去微形态块后,收集了一些木炭。使用金相显微镜(Nikon Eclipse LV150N)鉴定木炭。马诺(Manot)的绝大多数木炭是 扁桃体 sp。 (杏仁),所有标有日期的标本都被确定为属于该分类单元。没有骨头产生胶原蛋白。从所有开挖区域取样并收集了大约40块骨头,并且处于不同的悬垂状态。尽管从饮食和观赏海洋中回收了贝壳,但它们尚未注明日期,因为尚不清楚是否可以将成岩碳酸盐与原始生物碳酸盐分离( 31)。

在DANGOOR研究促进剂质谱(D-REAMS)实验室根据定制程序对样品进行表征并准备进行放射性碳定年(S5)(8, 28, 52)。在预处理之前和之后,通过FTIR光谱分析样品,以测试材料的纯度。用手术刀将每片木炭约50毫克的沉淀物清除,并用玛瑙研钵和杵压碎使其均质。然后,大多数样品采用以下ABA程序进行处理:(i)在1 M HCl中酸处理30分钟,然后用Nanopure水冲洗直至达到pH 6,(ii)0.1 M NaOH碱处理15分钟,然后冲洗直至达到pH 6,(iii)在80°C的水浴中于1 M HCl中酸处理1小时,然后冲洗直至达到pH 6。用水-酸方案处理年表,该过程遵循相同的程序,不同之处在于第一次酸处理被Nanopure水洗涤代替。

样品在〜60°C干燥过夜,燃烧成一氧化碳2 在900°C下加入约200 mg的CuO,然后在真空管线中还原为石墨。分割了四个样品,并在标准真空生产线和超净生产线上进行了石墨化处理,专用于30,000个以上的样品 14C年BP。带有实验室代码RTD的样品是在D-REAMS实验室(53),而RTK的测定是在美国亚利桑那大学的国家科学基金会(NSF)–亚利桑那AMS实验室进行的。在以色列地质调查局进行了稳定的同位素测量。

产生了用于沉积物的放射性碳数据,以评估污染物沉积物如何影响木炭数据。从过时的木炭样品中直接去除了四个沉积物样品,并从该部分中收集了两个额外的沉积物样品。将沉淀物样品压碎,匀浆,然后溶于1 M HCl中,然后用Nanopure水冲洗3次。剩余的部分包含总有机碳(TOC),并如上所述制备成石墨。沉积物TOC日期比其相关的木炭年轻16,000至10,000年(表S5)。

放射性碳预处理的测定

为了确定来自Manot的木炭的最佳预处理方法,分别将C区的四个木炭样品均质化,分开并通过不同的程序制备(文本S4)。这些实验性木炭经过六种步骤:ABA,ABOx,并且这两种处理均在630°C或900°C下逐步燃烧。 ABOx程序包括以下内容:(i)6 M HCl 1小时,然后用纳米纯水冲洗,(ii)1 M NaOH 1小时,然后用纳米纯水冲洗,和(iii)0.1 M K22O7 在2 M H中2所以4 在60°C下过夜。用纳米纯水冲洗后,将样品在105°C下烘干。逐步燃烧程序如下:(i)在300 toC的750 torr O下预燃烧2 30分钟(这应去除最近的污染),(ii)在630°C下用CuO在真空中燃烧2小时,并收集一氧化碳 2(iii)在900°C下用CuO燃烧3小时并收集一氧化碳2.

总共从最初的四种木炭中测得31馏分。结果报告为pMC(图S6和表S3)。将相同的背景校正0.263±0.032 pMC应用于所有馏分,这反映了石墨化和AMS步骤。未应用预处理背景校正,因此可以直接比较不同程序产生的pMC值。这样,pMC值表明了特定预处理的有效性。但是,在计算表S5中报告的放射性碳数据时,应用了反映石墨化,AMS和预处理的背景校正。结果表明,不进行分步燃烧的ABA处理程序产生的最小pMC值和最老的寿命。在文本S4中讨论了此模式的说明。

地质考古分析

与马诺特洞(Manot Cave)的其他地质考古工作相结合,进行了集中的矿物学分析,以支持放射性碳的采样和解释。分析包括微观形态,松散的沉积物表征和局部控制沉积物的实验加热。为了进行微观形态研究,从区域C的整个垂直截面(图S3)和区域E的特定特征中取出完整的沉积物块。将风干的块浸入聚酯/苯乙烯树脂中,固化,用石锯切割,并发送到Spectrum Petrographics,在那里将它们准备成30μm的薄片。用岩相显微镜分析薄片,并使用常规标准和术语进行描述(54, 55)。从表面,切片和放射性碳样品中收集松散的沉积物样品,然后通过FTIR进行分析。对于所有FTIR测量,将几毫克样品研磨并用玛瑙研钵和研棒均化。将约0.2 mg的样品与〜50 mg的KBr粉混合,并用手动压力机(Qwik Handi-Press,Spectra-Tech Industries Corporation)或手动液压机(Specac)压成7毫米颗粒。 FTIR光谱的分辨率为4 cm −1 在4000至400厘米之间进行32次扫描−1 使用Nicolet 380(Thermo Fisher Scientific)(56, 57)。可根据要求提供薄片的光谱和照片。

从洞穴底部(A区)的表面收集了对照沉积物,用于实验加热研究(58)。将沉积物加热至设定温度,并通过FTIR进行分析,以确定局部沉积物中所含粘土矿物与温度相关的转变。然后使用该校准来估计与假定的燃烧特征相关的沉积物达到的温度。将50克沉淀物均质化并分成10个样品(每个5g)。将样品放在陶瓷坩埚中,并在马弗炉(A. Mandel,T21型,配有Eurotherm 3216温度编程器)中加热至不同温度(0°C和200°至1000°C,以100°C的增量)持续4小时。 )。加热后,如上所述,通过FTIR分析沉积物。

补充材料

有关本文的补充材料,请访问: http://advances.cqonlead.com/cgi/content/full/3/11/e1701450/DC1

文字S1。黎凡特

文字S2。遗址描述和考古序列

文字S3。地质考古结果

文字S4。木炭预处理:ABA,ABOx和分级燃烧比较

文字S5。炭保存和放射性碳结果

文字S6。贝叶斯建模

文字S7。区域年表

无花果。 S1。马诺洞穴的顶视图和侧面视图。

无花果。 S2。具有燃烧特征的挖掘区域E。

无花果。 S3。区域C显示了放射性碳样品和微观形态块的位置。

无花果。 S4。马诺洞穴的文物。

无花果。 S5。实验加热研究中暴露于不同温度的沉积物的FTIR光谱。

无花果。 S6。通过不同预处理制备的Manot木炭样品的放射性碳测量。

无花果。 S7。炭样品在预处理之前,ABA之后和ABOx之后的FTIR光谱。

无花果。 S8。来自Levantine EUP站点的ABA和ABOx木炭比较。

无花果。 S9。表征 扁桃体 sp。扫描电镜和FTIR分析木炭。

无花果。 S10。校准的放射性碳来自E区域,以绝对高程标出。

无花果。 S11。校准的放射性碳数据来自C区域,以绝对高度标绘。

无花果。 S12。贝叶斯模型和离群值分析。

表S1。 E区的岩性组合。

表S2。 C区的岩性组合。

表S3。通过不同预处理制备的Manot木炭样品的放射性碳测量。

表S4。来自Levantine EUP站点的ABA和ABOx木炭比较。

表S5。马诺特洞穴的放射性碳样品和日期。

表S6。具有考古分类和日期范围的发掘环境。

表S7。基于文化阶段的贝叶斯模型1的输出。

表S8。模型1的八次运行的文化阶段估算。

表S9。基于岩石地层学单位的贝叶斯模型2的输出。

数据集S1。发布日期用于构建区域年表。

参考文献(62116)

这是根据以下条款分发的开放获取文章 知识共享署名-非商业许可,它允许在任何介质中使用,分发和复制,只要最终的使用是 出于商业利益,并提供了适当引用的原始作品。

参考和注释

致谢: 我们感谢S. 维纳和M. Thibodeau的微考古学工作; C。Klöcker,J。Kakayuk和P. Sathyanarayan进行了沉积物加热实验;和三位匿名审稿人以及D. Pilbeam,O。Bar-Yosef和C. Tryon对本文的评论。 资金: 分析工作由美国国家科学基金会(NSF)博士论文改善补助金(1334615),美国-以色列教育基金会的富布赖特学生奖学金和美国科学基金会(NSA)的NSF研究生研究奖学金计划奖(DGE-1144152)资助。放射性碳数据由Exilarch基金会,D-REAMS和E.B.授予的马克斯·普朗克-魏兹曼综合考古学和人类学中心资助。以色列科学,技术和空间部以及外交部和国际合作政治事务总局支持古植物学分析&意大利共和国安全(IMO​​S 3-13329)授予E.B.和V.C. Manot Cave的发掘工作由Dan 大卫基金会,以色列古物管理局,凯斯西储大学,Leakey基金会,Irene Levi Sala CARE考古基金会,Keren Kayemet L'Israel和IH的国家科学基金会(2015303)资助。 ,BL,OB和OM由以色列科学基金会(338/14)授予I.H.,O.M.和O.B.地球考古工作得到了F.B.由加拿大社会科学与人文研究委员会(No. 430-2013-000546)和Bertha 和 Louis Weinstein研究基金提供,研究得到了Kimmel考古科学中心的支持。 作者贡献: B.A.和E.B.设计了放射性碳样品的收集,表征和定年协议。 B.A.,OB.O.M。和E.B.设计了纸。 B.A.和E.B.由O.M.,O.B.,T.A.,L.D.,F.B.和M.G.-G.撰写的稿件均由作者撰写,所有合著者均参与了修订。 B.A.和O.M.进行了区域审查。 哦B.,I.H。和O.M.指导了马诺特洞穴研究项目。 E.B.指导放射性碳测年实验室。 F。B.和学士学位进行了地质考古工作。 V.C.进行了人类学分析。 哦B.,O.M.,T.A。和L.D.分析了石器物。 M.G.-G. R.L.和R.L.分别领导了C区和E区的开挖和地层解释。 B.A.,E.B.,E.M。和L.R.进行了放射性碳分析。 D.B.-Y.M.,J.-M.T。和R.Y.研究了动物遗骸和人工制品。 一个。A.,M.B.-M。和G.Y.进行了U-Th约会。 一个。F.对该洞穴进行了地质研究。 一世。H.,B.L。和M.G.H.研究了人类遗骸。 利益争夺: 作者宣称他们没有竞争利益。 数据和材料可用性: 本文和/或补充材料中提供了评估本文结论所需的所有数据。作者可能需要与本文相关的其他数据。
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