分析最早期新石器时代农民的工具
Fiona Pichon 和 Andrea Zupancich
IMF（Institució Milà i Fontanals） 隶属于西班牙国家研究委员会（CSIC），成立于1968年。如今，IMF 专注于人文科学的五个研究领域：人类学、考古学、中世纪研究、科学史和音乐学。
通过研究微观磨损痕迹，我们可以识别工具接触过的材料、它们的使用方式，以及这些材料在加工时所处的状态。”
研究工具技术如何随着环境和社会需求的变化而发展，是理解古代人类行为和经济状况的最有效途径之一。石器是关键证据，因为其表面保存了与使用相关的微观痕迹。这些磨损模式，尤其是在高倍显微镜下可见的微抛光，揭示了工具用于处理的材料（如植物、动物或矿物）、使用方式，以及材料在加工时所处的状态（如干燥、潮湿等）。这类分析为我们提供了关于史前社区日常生活、技术和环境的宝贵信息。
在过去十年中，通过共聚焦轮廓仪获取的 3D 地形的纹理分析，已越来越多地应用于古代石器功能研究。这为量化使用磨损纹理提供了一种高精度的方法。
这一方法在描述实验性和考古石器上的抛光形成方面取得了可喜成果，为理解史前人类行为提供了独特见解。值得注意的是，该方法在确定约 11,000 年前近东地区谷物是如何、何时及在何处被驯化方面发挥了重要作用。
在我们的研究中，我们将传统考古学方法与先进的表面分析技术相结合，重建西亚新石器时代社区如何利用植物，特别是在食物采集（如收割谷物）、加工（如研磨谷物和豆类）、制作（如处理皮革）及其他活动中。我们首次对磨制石器和黑曜石工具同时应用了基于 PLu neox 3D 光学轮廓仪的定量分析。
该方法使我们能够区分由不同接触材料和运动方式产生的磨损模式，从而增强了解释的科学性，同时提高研究结果的可重复性与可再现性，这对于保证考古学研究的可靠性至关重要。
在最近发表的两项研究中，我们重点分析了黑曜石打制工具和磨制石器。一方面，黑曜石打制工具因其锋利和光泽在古代备受重视，在西亚地区被广泛运输，有时甚至远距上百甚至上千公里，从安纳托利亚运出。这种流通反映了新石器时代更复杂的社会经济系统和社会网络的发展。
通过研究这些工具上的使用磨损痕迹，我们旨在更好地理解其功能，并探索史前社会中黑曜石大规模贸易背后的驱动因素。本研究是首次尝试利用共聚焦显微镜与 3D 纹理分析，定量区分黑曜石工具的使用磨损，克服了传统光学方法的局限性。为测试该方法，我们设计了控制切割和刮削实验，覆盖了多种加工材料。
通过这一针对性的实验计划，我们建立了黑曜石未使用与使用状态下的表面粗糙度纹理参考库，重点关注了动物皮革、植物材料及矿物等在纵向与横向加工时形成的磨损特征。结果表明，共聚焦技术在识别使用痕迹和区分传统方法因结果相似性而难以分辨的材料方面具有极高的精准度。该方法通过精确测量表面微粗糙度，为痕量学研究提供了标准化、可重复且可再现的分析框架。
磨制石器为研究与植物开发和加工相关的行为提供了关键证据。通过分析其使用磨损，我们可以重建早期农民如何加工不同的植物性食物，如谷物、豆类、块茎和水果，并理解他们所采用的技术与操作动作。通过对这些工具的分析，我们能够追溯古人类的饮食实践及人与植物关系的演变。
本研究探索了将共聚焦显微技术与 3D 表面纹理分析相结合，用于研究磨制石器的可行性，旨在将光学显微镜获得的定性信息与 3D 共聚焦图像提供的定量数据结合起来。
我们设计了一套专门的实验方案，使用现代磨制石器复制品对多种谷物和豆类进行加工。随后，我们获取了由不同植物种类加工产生的微抛光区域的 3D 图像，并提取了可用于统计分析的纹理参数。这些分析结果表明，该方法在区分不同类型的植物加工及其相关活动方面具有巨大的应用潜力。
测量
地形图像（图 2）是使用配备 20X 和 50X 明场物镜的 Sensofar PLu neox 获取的。我们使用共聚焦技术对石器表面的改性进行了研究，特别是对黑曜石工具和磨制石器的使用磨损模式进行了定量区分的纹理分析。
本研究中提出的结论和方法学，已成功应用于 PLu neox 3D 光学轮廓仪，该设备可对石器进行高分辨率成像和表面计量分析。PLu neox 在共聚焦模式下运行，证明是一种非常有用、精准、快速且无损的考古工具分析手段。这项技术能够获取与考古材料表面磨损过程性质和特征相关的关键数据。
通过 3D 轮廓仪获取的不同表面地形，为磨制石器和黑曜石工具的使用提供了宝贵见解。这些观察结果有助于我们进一步探讨古代饮食实践及人类与植物相互关系的演变，同时追溯更复杂的社会经济体系与社会网络的发展。
总体而言，研究结果证实了共聚焦技术（特别是由 Sensofar 开发的 PLu neox 系统）在识别和量化使用磨损痕迹方面具有卓越的精确性。这一方法为理解史前工具功能与材料加工提供了全新视角，充分体现了前沿表面计量技术如何以前所未有的方式揭示古代社会的行为与饮食，架起了科学与历史之间的桥梁。
参考文献
[1] Pichon, F., Ibàñez Estevez, J. J., Astruc, L., Gassin, B., Rodrìguez Rodrìguez, A., & Lugliè, C. (2025). Shining light on dark matter: Advancing functional analysis of obsidian tools with confocal scanning microscopy. Journal of archaeological method and theory, 32(1).
[2] Zupancich, A., Cristiani, E., Di Fazio, M., Medeghini, L., Gopher, A., & Ibàñez, J. J. (2025). Beyond the surface: Exploring ancient plant food processing through confocal microscopy and 3D texture analysis on ground stone tools. Journal of archaeological method and theory, 32(1), 1-34.
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