甘肅五壩墓地人骨反映的史前人群變遷

賀樂天　陳國科　楊誼時

摘要：在跨大陸交流的大背景下，河西走廊史前時期人群的遷徙、擴散、融合及其與古文化發展之間的關系等問題一直備受關注。但人骨材料的缺乏使學界對該區新石器時代人群的來源及其與青銅時代人群的關系并不清楚。本文以地處河西走廊中部的五壩墓地（4400～3800 BP）中出土的14 例成年個體顱骨為研究對象，進行了非測量和測量性狀的分析。結果顯示：五壩人群屬東亞類群，與青海省東北部新石器時代晚期人群具有最近的親緣關系。對河西地區史前時期人群變遷歷史的梳理則表明該地區至少經歷了兩次大規模的人群遷徙：新石器時代晚期，來自河湟地區的農人成規模地向河西走廊擴散，同時帶來了波浪式的文化傳播；青銅時代早中期，該區人群的顱面部形態特征變得相對復雜，但人群屬性并未發生根本性變化。青銅時代晚期以后，歐亞草原游牧人群的大規模南下使河西人群的顱面部形態發生明顯改變，也使該地區迎來了考古學文化和生業方式的轉型。

關鍵詞：河西走廊；顱骨；顱面形態；人群類型

1 前言

河西走廊位于中國西北部，東起烏鞘嶺，西至疏勒河下游終端與新疆相鄰，南北由兩山夾峙而成，在史前1） 和歷史時期，均是溝通東西和交流南北的要道（圖1）。該區的考古工作始于20 世紀20 年代，經過近一個世紀的發展，目前已經建立了比較完善的新石器- 青銅- 早期鐵器時代考古學文化序列。其中，河西走廊東部為馬家窯文化（4800～4450 BP）→ 半山類型（4450～4250 BP） → 馬廠類型（4200～4000 BP）/ 齊家文化（4000～3600 BP）→ 西城驛文化（過渡類型，4000-3700 BP）/ 齊家文化→ 董家臺文化（3200～3000 BP）→ 沙井文化（2900～2100 BP）；河西走廊西部為馬家窯文化→ 半山類型→ 馬廠類型/ 齊家文化→ 西城驛文化（過渡類型）/ 齊家文化→ 四壩文化（3700～3300 BP）→ 騸馬文化（2700～2100 BP）[1-3]。

在新石器時代晚期，河西走廊地區出現了一些跨大陸文化交流的證據；起源于黃河流域的彩陶、粟黍和起源于西亞的馴化牛、羊等在該區一些考古遺址中同時發現[2，4，5]。到距今4000 BP 前后，這種文化交流變得更加頻繁，麥類作物的種植和青銅冶煉技術的傳入，很大程度上促進了河西乃至甘青地區青銅時代考古學文化的發展[6，7]。在這一背景下，河西地區古人群的來源、遷徙及其與考古學文化發展之間的關系等問題受到越來越多學者的關注。考古學證據顯示，河西走廊地區大規模人類活動可以追溯到馬家窯文化時期[1，8]。但該區經過研究和報道的幾批人骨標本時代都較晚，分別來自青銅時代中期四壩文化的民樂東灰山墓地[9]、玉門火燒溝墓地[10]、酒泉干骨崖墓地[11，12]，以及青銅時代晚期- 早期鐵器時代的沙井文化永昌三角城遺址[13]。對這些樣本組的研究多集中于顱面部形態所反映的人群屬性，并且非常關注東、西方人群遷徙界限的問題。對四壩文化幾組樣本的研究顯示，這些人群表現出較為明顯的東亞類群性質，并且未見具有歐亞大陸西部人群顱面部特征者[9-12]；沙井文化時期的三角城組表現出與北亞類群更為接近的顱面部形態[13]。不過，由于缺乏更早時期的人骨標本，河西走廊新石器時代及青銅早期人群的顱面部特征、人群來源，以及與后續古人群的關系目前都并不清楚。

五壩墓地位于河西走廊中部，甘肅省張掖市民樂縣六壩鎮五壩村（圖1）。2009 年，甘肅省文物考古研究所、張掖市文物保護研究所、民樂縣博物館聯合對該墓地所在的一條東西向道路（墓葬密集區）進行了發掘，清理墓葬53 座，出土的人骨標本共代表57 例個體。根據墓葬形制、出土器物組合及14C 測年結果，確定墓地的絕對年代為4400～3800 BP，處于新石器時代晚期至青銅時代早期（即半山- 馬廠- 西城驛/ 齊家文化時期）[14]。本文擬以該墓地出土的人類顱骨為研究對象，通過對非測量特征的觀察和測量數據的分析，確定該組樣本的人群屬性及可能的來源；并以此為引，探討河西走廊地區新石器時代晚期- 青銅時代- 早期鐵器時代的人群變遷歷史及其與該區古文化發展之間的關系。

2 材料與方法

2.1 研究材料

五壩墓地出土的未成年個體較多，可進行顱面部形態特征觀察和測量的成年顱骨僅14 例，其中男性8 例，女性6 例。男性樣本大多出自半山- 馬廠時期的墓葬，而女性樣本中有幾乎一半來自無詳細分期信息的墓葬（無隨葬品或隨葬品極少，無法進行進一步分期）[15]，因此我們在研究中不對顱骨樣本的時代進行進一步劃分（表1）。

2.2 研究方法

2.2.1 顱骨的形態觀察與測量

不同地理區域的人群在顱骨形態特征上具有明顯的區別[16]，為了了解五壩組樣本個體水平上的形態特征和人群屬性，我們對14 例顱骨進行了非測量性狀的觀察、角度數據和形態指數值的測量和計算。

根據五壩組樣本的保存狀況，選取了可觀察率較高且在人類學研究中常用的13 項顱面部特征的形態觀察項目，如顱形、眉間突度、眶型等，方法及標準參考邵象清[17] 和吳秀杰[18]。此外，還選取了26 個常用的顱骨測量項目進行測量，并由測量數據計算獲得了10 項能夠反映顱骨整體形態特征的形態指數和角度，如顱指數、眶指數、鼻指數、鼻顴角等，具體方法和標準依據邵象清[17]。

2.2.2 顱骨測量數據特征的比較

顱面部測量性狀的差異能夠較好地反映遺傳上的差異和多樣性[19-21]。我們分別將五壩組顱骨測量數據與Howells 數據庫中的人群以及中國北方多組古代人群進行比較，一方面在全球各人群及中國北方古代人群顱面部形態變異的大背景下，進一步確定該組樣本的人群屬性。另一方面，甘青地區的樣本組在地理位置、考古學文化、時代上與五壩組相近或存在可能的聯系，將五壩組與之進行比較將有助于我們了解河西走廊地區古人群發展的源流及其與古文化發展之間的關系。

Howells 數據庫 包括全球六大洲30 個群體共2524 個個體的顱骨測量值[16，22-24]，這些樣本的年代以近現代為主，也包含少量古代樣本，如安陽殷墟組及古埃及組。Howells所使用的測量方法與國內常用的馬丁測量法在某些測量項目上存在差異，本文選擇了在人群比較中常用且測量方法一致的16 項線性測量項目來進行分析。這16 個項目包括顱長（g-op）、顱寬（eu-eu）、顱高（ba-b）、顱基底長（ba-a）、面基底長（ba-n）、上面高（n-pr）、眶額顴點間寬（fmo-fmo）、眶額顴點間高（sub fmo-n-fmo）、眶內緣點間寬（d-d）、鼻寬、鼻高（n-ns）、眶寬（d-ek）、眶高、額弦（n-b）、頂弦（b-l）、枕弦（l-o）。

中國北方古代人群 在對比組中，我們選擇了一系列在考古學文化、地理位置或時代上與五壩墓地可能存在相關性的古人群，同時也選擇一些具有典型代表性顱面部特征的古人群。根據以往的研究成果，這28 個對比組中包含屬東西方混合人群的新疆地區古代樣本組[25-28]、屬東北亞類群的平洋組[29] 和完工組[30]、屬北亞類群的內蒙古[31，32]、寧夏各組[33]、屬東亞類群的黃河中游地區各組[34-37]，以及甘青地區史前各組[38-45]。

以對比組公布的原始數據為參考，在與中國北方地區各組的比較中共采用14 項線性測量項目，這些項目可以較為全面地反映個體的顱面部形態特征，分別是顱長（g-op）、顱寬（eu-eu）、顱高（ba-b）、顱基底長（ba-a）、面基底長（ba-n）、上面高（n-pr）、最小額寬（ft-ft）、中面寬（zm-zm）、眶額顴點間寬（fmo-fmo）、眶內緣點間寬（d-d）、鼻寬、鼻高（n-ns）、眶寬（mf-ek）、眶高。

具體分析方法如下：首先將59 個群體的原始測量數據進行對數變換，并從中減去該個體所有測量值的對數幾何平均值，以此降低尺寸因素的影響[46]。對標準化后的變量進行主成分分析（Principal Component Analysis， PCA） 并繪制二維散點圖。介于主成分分析圖并不能全面展示顱骨形態變異的所有信息，我們將所有主成分得分（PC scores） 作為新的變量計算出不同人群間的歐氏距離矩陣（與直接使用原始變量相比，這種做法能夠有效規避顱骨測量性狀之間的相關性）。人群間顱面部形態的差異和親緣關系遠近的可視化則通過構建人群間的無根網絡樹（鄰接法，Neighbor-Net）來表現。以往在重建人群歷史時，通常使用系統發育樹來表示人群間親緣關系，但隨著研究的深入，樹狀圖實際并不能準確表達人群間的關系，如存在由遷徙、遺傳漂變和混合造成的復雜歷史事件時。鄰接網絡圖中的位置關系表示群體間存在潛在的平行演化或混合遺傳，更清楚地展示人群之間存在的復雜生物學聯系。以上分析使用PAST4.03[47] 和Splits tree 4.12.3[48] 等實現。

3 結果

3.1 顱面部形態及顱骨非測量特征觀察

顱骨非測量性狀的觀察結果顯示，五壩組顱骨以卵圓形和橢圓形的顱形為主，眉弓和眉間突度的發育程度中等偏弱，鼻根區凹陷較淺。眶形的變異較大，以橢圓形和方形為主；眶口傾斜度全部為后傾或垂直；鼻棘不發達，多為中等偏弱；犬齒窩發育弱，均為平坦- 淺；齒弓形狀以拋物線型為主。兩性顱骨的形態分布基本一致，只是在一些和粗壯度有關的特征上有所區別。

顱面部測量性狀的指數值和角度顯示，五壩組顱骨長顱型較多，以高顱和正顱型為主，所有個體的顱寬高指數均表現為狹顱型；額型以中額型和闊額型為主；眶形的變異較大，男性以低、中眶型為主，女性則以中、高眶型為多；鼻型較闊，面部垂直方向的突度不明顯，以平頜型或中頜型為主；面部扁平度中等或較大。兩性個體大多數測量性特征相似，女性只在面部垂直方向的突出程度、齒槽面角所示之突頜程度較男性明顯，并且面部扁平度較男性略大。

從總體來看，五壩組樣本不同時期的樣本之間在顱面部形態上無明顯區別，均表現出亞洲蒙古類群的常見形態特點，并與前人總結的先秦時期分布在黃河上游甘青地區古西北類型人群的顱面部測量指數和角度特征非常接近[49]。從個體來看，五壩組樣本的幾乎所有特征都偏向于東方人群，未見有接近歐亞大陸西部人群的個體[50]。

3.2 顱面部測量數據的比較

3.2.1 與Howells 數據庫中人群的比較

以鄰接法對歐氏距離矩陣處理后，獲得的反映男性31 組、女性26 組人群顱面部形態差異情況的網絡圖，兩圖均清晰地展示了人群的聚類關系（圖2）。除波利尼西亞人群和西太平洋人群外，Howells 數據庫中的其他人群大多依其所處的地理區域分布，即人群生物距離與地理距離呈現出明顯的相關性。五壩組男性和女性都與屬東亞類群的日本、安陽殷墟、海南等東亞地區人群最為接近。

3.2.2 與中國北方古代人群的比較

在男性組（共28 組人群）的主成分分析中，PC1 的貢獻率31.2%，最大載荷變量有鼻高和眶內緣點間寬； PC2 的貢獻率22.29%，最大載荷變量為顱寬和顱高。PC3 的貢獻率為14.15%，最大載荷變量為顱長、眶內緣點間寬和中面寬。由圖3 可見，對比數據集的諸人群在坐標軸中呈現較為明顯的區分。新疆地區代表歐亞大陸東西方混合人群的樣本組多分布在PC1 的負值端，以內蒙和寧夏地區古人群為代表的北亞類群主要分布在PC2 的正值端，黃河中游和甘青地區各古代組則多分布于坐標軸右下方，內部形態變異較大（圖3： 1）。不過，黃河中游各組與甘青地區各組的區分較為明顯，顯示出兩地區人群在顱長、中面寬等方面的差異（圖3： 2）；在散點圖中，五壩組均位于甘青地區史前各樣本組分布范圍之內或附近。

圖4 為男性組的鄰接網絡圖，系統進化網絡分析的結果基本與主成分分析一致：與五壩組最接近的是青海柳灣組和青海民和陽山組，其次為同處河西走廊屬四壩文化的玉門火燒溝、民樂東灰山組。不過，河西地區另一處同屬四壩文化墓地的干骨崖組卻與主要生活在河湟地區的卡約文化各人群（阿哈特拉山組、李家山組、上孫家寨組）更為接近。此外，河西走廊時代最晚的一組樣本—— 沙井文化的永昌三角城組則與甘青地區其他人群的顱面部形態存在明顯差別，而與屬于北亞類群的諸人群聚在一起。

中國北方古代女性各組的主成分分析和系統進化網絡分析的結果均不如男性明確。代表北亞類群的寧夏彭堡組、內蒙古林西井溝子組都與代表東西方混合人群的新疆各組聚合在一起。出現上述現象一方面是由于以往的研究者很少對女性樣本進行人群間比較和分析；另一方面，各遺址出土的完整女性顱骨數量往往較男性為少，這顯然更容易造成抽樣誤差。這些都提示我們在以后的研究中需要加強對女性樣本的分析。就五壩組女性樣本而言，其顱面部形態總體仍處在甘青地區人群的變異范圍之內，與青海民和陽山組最為接近。

4 討論

五壩墓地位于河西走廊中部，歷經半山- 馬廠- 西城驛/ 齊家文化早期，即處甘青地區新石器時代末至青銅時代早期階段。該階段河西走廊逐漸成為東西方文化交匯最重要的區域[1，7]。在距今4000 BP 前后，來自西文方化系統的麥類作物、綿羊與來自東方文化系統的彩陶、粟黍、豬均在此有所發現[51]。作為河西地區迄今時代最早的一組人類遺骸，五壩組樣本的人群屬性非常值得關注。

本文的分析顯示，五壩墓地出土的顱骨均具有較小的面部矢狀突度，中等或較大的面部扁平度，眉弓、眉間突度和鼻根凹陷較弱，犬齒窩平坦、眶口呈直角或后傾等特征，這表明五壩組個體在顱面部形態上更接近歐亞大陸東部人群。與Howells 數據庫中各人群的比較進一步明確了五壩組與東亞人群最為接近。與中國北方古代人群顱測量性狀的比較則顯示，五壩組的顱面部形態落入甘青地區史前人群的變異范圍之內，與時代相近的青海河湟地區柳灣人群及陽山人群最為相似；而與中國北方其他區域古代人群的顱面部形態存在一定差異。盡管顱面部的某些形態特征會受到生存環境和食物結構的影響，但顱測量性狀的異同很大程度上仍然反映的是遺傳上親緣關系的遠近[52，53]，五壩人群應與青海東北部的半山-馬廠文化時期人群存在最為密切的遺傳聯系。這種聯系在考古學文化上亦有所體現。對甘青地區新石器時代考古學文化的研究顯示，從馬家窯文化開始，甘肅中東部及河湟地區考古學文化呈波浪式向河西走廊推進，半山、馬廠文化更是以河湟地區為中心，不斷向河西擴張（西城驛文化是河西走廊馬廠文化的發展與延續）[1，2，7，54]。五壩墓地半山- 馬廠期墓葬表現出的文化特征，如墓葬類型、陪葬品器物組合和典型器物特征都與青海東北部典型的半山- 馬廠文化遺存接近[14]。盡管五壩組樣本量較少代表性不足，但結合目前的考古學證據，以該組樣本為代表的河西走廊新石器時代晚期- 青銅早期人群的形成很大可能是河湟地區半山- 馬廠文化人群向河西走廊遷徙并在此繁衍生息的結果。這些新石器時代農人在氣候變化及對自然資源需求的驅動下進行遷徙與擴張，并同時帶來了考古學文化的傳播。

在青銅時代早中期（4000～3300 BP），河西走廊及其周邊地區氣候逐漸干冷化，跨歐亞大陸文化交流也較前一時期明顯增強[7，51]。在這些因素的共同影響下，甘青地區的考古學文化走向多元化發展的格局，生業方式也呈現出空間差異[55]。從業已掌握的人骨資料看，在這一時期，雖然大多數甘青地區樣本組仍處于古西北類型人群的變異范圍，但內部發生了一定程度的分化。這種分化被認為是該時期人群流動水平的加強，以及環境和生業方式的差異所造成的[45]。這一階段河西走廊地區的人骨樣本代表為四壩文化早期的火燒溝組、東灰山組，以及四壩文化晚期的干骨崖組。從本文分析來看，五壩組樣本與火燒溝組及東灰山組在顱骨形態上的相似度僅次于柳灣組及民和陽山組，表明四壩文化早期人群較多繼承了該區新石器時代晚期- 青銅早期人群的顱面部特征。這與考古學文化分析所認為的“四壩文化是由河西馬廠類型經過渡類型遺存（即西城驛文化）發展演變而來[56]”是相符合的。到了四壩文化晚期，相對穩定的人群結構似乎發生了一些變化；干骨崖組的顱面部形態與五壩組、火燒溝組、東灰山組產生一定差異，而與主要生活在青海省東北部的卡約文化人群更為接近。這一方面可能表明干骨崖人與卡約文化古代人群存在遺傳聯系[12]；另一方面，最近對河西走廊西端肅北縣馬鬃山地區石筑墓中出土的一例男性個體（經校正后的年代為1830～1773 BC，處青銅時代早中期）的顱面部形態及古DNA 研究表明，該個體與歐亞大陸北部草原民族的親緣關系密切[57]。雖然這項研究樣本量很小，但足以證明早在青銅時代早中期，歐亞草原人群就已出現在河西走廊西北端，并很可能與生活在該區的古人群發生了一定程度的交流和融合。時代稍晚的干骨崖組和卡約文化各組人群可能都在某種程度上受到了歐亞草原人群影響，導致顱面部形態呈現出一定的趨同性。

青銅晚期至早期鐵器時代（3200～2100 BP），河西走廊地區人群的顱面部形態發生了根本性的變化，無論是男性組還是女性組的分析結果均顯示。永昌三角城的沙井文化人群在顱面部形態上與河西走廊新石器- 青銅早中期人群差異明顯，而更接近屬于北亞類群的各組。具有這種顱面部形態特征的人群在新石器時代廣泛分布在蒙古高原及外貝加爾地區，而幾乎不見于中國境內[29]。進入青銅- 鐵器時代后，他們卻在一個相對接近的時間段內漸次出現在整個中國北方長城地帶，即西至河西走廊、東抵吉林白城地區、北起陰山南麓，南達晉陜地區，其中在河西走廊出現的年代最早[29，58]。3000 BP 之后，在社會危機和經濟危機的影響下，歐亞草原地區的生態環境進一步惡化，人群的生業方式轉變為游牧經濟。游牧活動需要更大面積的土地和草場，也就加快了歐亞草原人群向東、向南進一步擴張的步伐[59]，也使得中國北方長城地帶廣泛受到南下游牧人群的影響。在河西走廊的沙井文化和騸馬文化時期，人類定居強度明顯下降，且兩種考古學文化的墓葬中隨葬陶器較少且粗糙，出現了青銅刀、匕首和動物牌飾等北方系青銅器[1，2，51]。生業方式上則表現為牧業成分明顯增加，綿羊、牛和馬成為最重要的家畜，還發現了大量皮革和皮毛制品[7，60]。結合目前的人骨資料來看，該區考古學文化表現出的這些變化并非單純是文化傳播，而是伴隨歐亞草原游牧人群的大規模南下。

河西走廊是史前和歷史時期溝通中原和新疆乃至中亞的交通要道，西方人群何時進入該區一直是學界關注的焦點。目前的研究顯示，無論是新石器時代晚期還是青銅時代，河西走廊地區古人群中均未發現可能屬于西方人群的個體。在歷史時期，漢代張掖黑水國遺址出土人骨的顱面部形態和古DNA 研究都顯示，該人群男性主要來自黃河中下游地區，女性則以本地土著為主[61]。這些發現似乎表明，截至漢代，西方人群都未進入過河西走廊。不過，在與河西走廊相鄰的寧夏中衛地區發現過一批漢代的可能屬歐洲人群的人類遺骸。這5 例樣本均出土自寧夏中衛長樂墓地，顱面部形態表現為鼻根較高，鼻棘較為顯著、面部水平方向明顯突出，矢狀方向則突度較弱，眶口呈垂直型。研究者認為，這些帶有西方人群顱面部特征的個體很可能與漢朝在北地郡（即今甘肅及寧夏的慶陽、平涼、固原、涇川等地）安置降漢匈奴有關[62]。很多學者對匈奴的人群屬性進行過討論，大多都指出匈奴內部的人群結構非常多元，且呈現動態發展的趨勢，但其中應至少包含蒙古人種和歐羅巴人種兩類[63，64]。實際上，河西走廊早在西漢初年就已成為匈奴的游牧之所。結合歷史記載及臨近地區的發現，西方人群進入河西走廊的時間很可能是秦漢之際。盡管該區目前尚未有人類遺骸方面的證據，但這或許是考古發掘的范圍或出土人類遺骸數量有限所致。漢代以后，特別是隋唐時期，隨著絲綢之路的繁盛，西遷而來的人群規模更加龐大，在寧夏固原、陜西西安等地一些隋唐時期的墓葬中就出土過不少帶有西方人群顱骨特征的人類遺骸[65，66]。河西走廊作為絲綢之路東段中最重要的通道，相信隨著考古工作的進展，未來應當會有類似發現。

5 結論

通過五壩墓地出土的14 例顱骨的觀察、測量和比較，本文對河西走廊新石器晚期-青銅早期人群的顱面部形態及人群屬性作了初步研究。顱面部觀察及測量性狀均表明，五壩人群屬于東亞類群，并處在甘青地區史前人群的顱面部變異范圍之內，與青海省東北部新石器時代晚期人群具有最近的親緣關系，應是由河湟地區半山- 馬廠文化人群向河西走廊遷徙形成。

此外，本文以五壩組樣本為研究對象，以目前掌握的人骨材料為基礎，梳理了河西走廊新石器時代晚期- 青銅時代- 鐵器時代早期的人群變遷歷史。新石器時代晚期，來自河湟地區的農人成規模地向河西走廊擴散，同時帶來了波浪式的文化傳播；至青銅時代早中期，很多來自歐亞大陸西方的文化因素出現在河西走廊地區，這種文化擴散并沒有伴隨著西方人群東進，但可能存在著小規模歐亞草原人群的南下。西方人群進入河西走廊的時間大約要到秦漢之際。同時，隨著河西地區人群流動水平的增加，人群的顱面部形態特征也變得相對復雜，但人群屬性并未發生根本性改變。青銅時代晚期以后，歐亞草原游牧人群的大規模南下使河西走廊地區人群的顱面部形態發生明顯改變，也使該地區迎來了考古學文化的變化和生業方式的轉型。

總之，河西走廊特殊的地理位置決定了它必然是多個不同來源人群及文化交流和融合的關鍵區域。由于目前該區出土的人骨有限，我們只能粗線條地勾勒出該區史前時期的人群變遷歷史，期待以后更多人骨資料的發現和多學科合作研究能幫助我們不斷修正和完善上述發現與認識。

致謝：感謝編輯及匿名審稿人提出的建議，感謝甘肅省文物考古研究所提供的研究樣本。附屬材料 本文附有以下補充材料：附表1— Howells 對比人群；附表2— 中國北方古代對比人群；附圖1— 與Howells 男性人群比較之主成分分析圖；附圖2— 與Howells 女性人群比較之主成分分析圖；附圖3— 與中國古代北方人群（女性）比較之網絡樹；附圖4—M53 號男性顱骨的四視圖；附圖5—M36-2 號女性顱骨的四視圖。論文涉及的原始數據見附屬材料，敬請查閱。

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基金項目：國家自然科學基金（42001073; 42372001） 資助