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Case study

光学轮廓测量在法医埋葬学中的应用:在考古环境中研究食人行为和人际暴力事件

Case study, 摩擦学, 考古学与古生物学

将Sensofar 3D 光学轮廓测量技术融入法医埋葬学研究中,为定量研究骨骼表面的改变提供了强大的工具。

法医埋藏学研究从人死亡到其遗骸被发现这一过程中影响人体遗骸的各种因素。在加泰罗尼亚史前研究与社会进化研究所(IPHES – CERCA)的这一研究方向中,运用了显微镜技术和三维表面分析方法,来了解考古背景下与人类行为、暴力、同类相食和丧葬习俗相关的骨表面变化。

这项研究的核心方法工具是Sensofar S neox三维光学轮廓仪,它能够对骨表面变化进行高分辨率的三维重建和定量分析。

将光学轮廓测量与考古学、法医学方法相结合,研究人员可以区分人为痕迹和自然埋藏学过程造成的痕迹,为解读过去人类行为提供客观证据。

我们的法医埋藏学研究综合了骨学分析、微观观察和三维表面定量测量。首先通过肉眼和体视显微镜识别骨表面的变化。然后,对选定的样本使用共聚焦显微镜和光学轮廓测量进行分析,以对痕迹进行详细的三维重建。

Sensofar S neox 光学轮廓仪用于生成骨表面的高分辨率地形模型。这些模型可以精确测量切割痕迹的形态,包括宽度、深度、横截面几何形状、壁角和表面微观地形。然后可以将定量测量结果与实验参考样本进行对比,并通过统计分析来确定这些变化的成因。

测量

波兰马斯齐卡洞穴的文化性同类相食现象
马斯齐卡洞穴的遗存可追溯至约1.8万年前,属于马格德林文化时期的狩猎采集者。其中有大量人类骨骼遗骸,呈现出人为改造的迹象。该研究旨在确定骨表面痕迹是否与同类相食相关的屠宰活动有关。

Figure 1 a&b - High-resolution scans reveal bone surface modifications.
图1 a, b. 高分辨率扫描揭示了骨骼表面的改变。

使用Sensofar S neox光学轮廓仪,对骨骼表面的损伤情况进行了高分辨率扫描(图1a、b)。提取切割痕迹的横截面并进行形态测量分析,测量诸如切口宽度、深度、壁长和横截面角度等参数(图1c、d)

Figure 1 c&d - High-resolution scans reveal bone surface modifications.
图1 c, d. 高分辨率扫描揭示了骨骼表面的改变。

将这些定量数据与石器造成的实验性痕迹、食肉动物牙齿痕迹和踩踏痕迹进行了对比。多元统计分析表明,考古发现的痕迹与实验制造的切割痕迹极为相似,证实了这些痕迹是人为造成的(图2)。研究结果显示,这些人类遗骸在死亡后不久就被进行了精细处理,以获取肉、脑组织和骨髓,这为马格德林文化群体存在同类相食的习俗提供了有力证据。

Figure 2 The archaeological marks that confirm the anthropogenic origin.
图2. 证实为人为起源的考古痕迹。

西班牙比利牛斯山脉罗克德洛雷内特斯地区的人际暴力现象
另一项研究应用是对位于东比利牛斯山脉、海拔1840米的罗克德洛雷内特斯集体墓地中濒死期创伤的分析。该遗址中的遗存包含数千块已脱节的人类骨骼,至少代表了51个个体,其年代可追溯至铜器时代晚期和青铜时代早期。
该研究旨在确定所观察到的骨骼损伤是由人际暴力造成的,而非丧葬处理或埋藏后过程所致。研究人员运用体视显微镜、数码显微镜以及Sensofar S neox光学轮廓仪对骨骼创伤进行了分析。

Figure 3a - Surface analysis of incision geometry and penetration depth supports the identification of weapon-related injuries.
图3a. 对切口几何形状和刺入深度的表面分析有助于识别与武器相关的损伤。

三维表面分析能够对锐器造成的创伤进行详细表征,包括刃具或投射物造成的砍痕和切痕。光学轮廓仪可以精确呈现切口的几何形状和刺入深度,有助于识别与武器相关的损伤,并将其与其他类型的骨骼损伤区分开来(图3)。

Figure 3b - Surface analysis of incision geometry and penetration depth supports the identification of weapon-related injuries.
图3b. 对切口几何形状和刺入深度的表面分析有助于识别与武器相关的损伤。

研究结果显示,濒死期损伤大量集中在肋骨和上肢,这表明曾发生过涉及刃具和投射物的人际暴力事件。埋藏学分析与高分辨率表面成像相结合,使得对影响这一史前群体的暴力事件进行详细重建成为可能。

Sensofar光学轮廓测量技术的贡献
使用Sensofar光学轮廓测量法极大地推动了考古学和法医学领域中骨骼表面变化的研究。

这项技术具备以下优势:

  • 无损的高分辨率三维表面测量
  • 精确重建切割痕迹的横截面
  • 提供用于统计分析的定量形态测量数据
  • 更好地区分人为和自然造成的骨骼表面变化
  • 详细呈现不同类型工具或武器造成的创伤情况

通过将光学轮廓测量法融入法医埋藏学的工作流程,研究人员能够对骨骼表面的变化做出更可靠、更客观的解读。

将Sensofar三维光学轮廓仪整合到法医埋藏学研究中,为对骨骼表面变化进行定量研究提供了强大的工具。在马斯齐卡洞穴和罗克德洛雷内特斯等遗址的应用案例显示,高分辨率表面分析如何澄清关于同类相食、暴力和古代人类行为的复杂考古解释。 这条研究方向强调了高级表面计量技术在考古学和法医人类学中的重要性,使研究人员能够以高精确度调查古代人类活动。

参考文献

[1] Marginedas, F., Saladié, P., Połtowicz-Bobak, M., Terberger, T., Bobak, D. and Rodríguez-Hidalgo, A. (2025). New insights of cultural cannibalism amongst Magdalenian groups at Maszycka Cave, Poland. Scientific Reports, 15: 2351.
[2] Moreno-Ibáñez, M.Á., Saladié, P., Ramírez-Pedraza, I., Díez-Canseco, C., Fernández-Marchena, J.L., Soriano, E., Carbonell, E. and Tornero, C. (2024). Death in the high mountains: Evidence of interpersonal violence during Late Chalcolithic and Early Bronze Age at Roc de les Orenetes (Eastern Pyrenees, Spain). American Journal of Biological Anthropology, 184 (1): e24909.

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