孙畅等：新疆察吾呼墓地出土人骨的颅骨测量学研究

恶猪王520 2022-10-02 发布于新疆

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来源：《西域研究》2022年第2期

内容提要

本文比较了新疆察吾呼墓地早、中、晚三个时期共80例头骨样本（早期为公元前1000～前600年，中期为公元前600～前400年，晚期为公元前200～公元270年）[2]与同时代新疆地区及东西方古代人类样本颅骨形态特征的生物学相似性，认为样本间颅骨形态特征相似性与地理距离之间存在对应关系，形态特征相近的人群地理距离也更近，反映了这一时期人群互动交流的情况以及亲疏关系。从考古遗存上看，察吾呼墓地早、中期具有较多北亚和中亚因素，而晚期则出现了更多的东亚特征，这与颅骨形态学分析的结果相符。考古学和颅骨形态测量学的证据表明，察吾呼晚期人群可能是这一时期中国古代西北地区人群大规模移民迁入新疆而形成的。

察吾呼墓地位于天山山脉中麓南坡，其历史可追溯到新疆青铜时代和铁器时代。新疆文物考古所出版的《新疆察吾呼——大型氏族墓地发掘报告》（后文简称《报告》）一书中公布了察吾呼各墓地的考古材料，并就考古学文化的定名及墓地分期问题进行了研究。就遗存性质而言，察吾呼一号、二号、四号、五号墓地都属于察吾呼文化，主要特征为竖穴土坑墓，带有石棺或土墩；随葬马、骆驼和牛头等，陪葬陶器为几何纹带流器。[3]察吾呼三号墓地主要为竖穴土坑和竖穴偏室墓，铁器随葬较为普遍，未发现带流器和彩陶，不属于察吾呼文化，一些研究认为三号墓地具有匈奴遗存的特征。[4]

对于察吾呼墓地的分期，目前有几种不同的意见。《报告》根据器物及墓葬的变化特征将察吾呼墓地分为四期，并指出各墓地的使用时段存在的差异。其中，一号和四号墓地的使用自一期延续至四期，墓葬表现出高度的连续性；二号墓地使用的时间主要是二期和四期，但和一号、四号墓地相比，使用到更晚一些时期；五号墓地使用时间最短，只发现有察吾呼一期的遗存。一些学者对分期情况进行讨论，郭物将之共分为六期十二段，但就器物分期及各墓地被使用的过程而言，与《报告》并无认识上的差异。[5]邵会秋根据测年结果对每个墓地使用的绝对年代进行了总结，[6]指出一号、四号、五号墓地主要形成于公元前1000～前600年，二号墓地为公元前600～前400年。也就是说，这一区域中察吾呼文化延续的时间是公元前10～前3世纪。三号墓地不属于察吾呼文化，不在这一发展过程之内，一般认为有较多匈奴文化因素，使用年代也较晚，主要为公元前200～公元270年。

为了研究察吾呼人群的来源和变迁情况，本研究共收集了140个古代群体的颅骨测量学数据，其中包含80个察吾呼一到四号墓地的个体，此外还包括东亚（包括新疆）、南西伯利亚、中亚和南亚青铜时代晚期至汉代的其他古代样本。首先，我们通过主成分分析展示了这些群体的聚类情况。基于颅骨尺寸校正后再标准化的数据，计算得到欧氏距离，然后采用系统发育网络方法构建了邻接网络图（Neighbor-Net）。接着，我们针对分别为三个时期群体的数据，采用地理统计分析（Geostatistical Analysis）展示了群体间地理距离与颅骨形态特征生物学距离的相关性，进而探讨古代察吾呼人群的变迁历史。

一

材料和方法

本研究共分析包括察吾呼一到四号墓地80例头骨在内的140个群体样本的颅面部测量数据。测量数据主要为韩康信和谭婧泽已发表及未发表数据（表1），虽然原始测量数据不包括察吾呼五号墓地，但与五号同时代同一文化特征的一号、四号墓地都在数据集中。此外，还加入新疆及欧亚大陆其他古代人群样本已发表的数据进行对比分析。[7]在主成分分析中，为了考察察吾呼人群与欧亚大陆古代人群的人群结构关系，我们选择比察吾呼人群年代更早的公元前2000～前1000年的样本作为背景数据集，进行主成分分析，然后将这一数据集的分析结果作为参考框架，将包括察吾呼人群在内的公元1000年以后的样本放入其中，观察不同时期内察吾呼人群在这一框架中的位置，从而在人群关系的动态结构中更清晰地考察察吾呼人群与更早期的人群的亲疏关系及变化情况。

需要说明的是，人群变迁与考古学文化的发展过程并非是刻板的对应关系，因此我们没有按照考古学文化上的分期将人骨样本分为对应的四期或六期，而是根据测年结果，分三期讨论颅骨形态测量反映的问题。其中，一期包括察吾呼一号、四号墓地，由于需要放入背景数据集中探讨，这一期的年代为公元前2000～前600年，共89个群体样本；二期包括察吾呼二号墓地，年代为公元前600～前400年，共69个群体样本；三期为察吾呼三号墓地的人骨个体，年代为公元前200～公元270年，共80个群体样本。这样的划分更有利于我们观察颅骨测量数据的动态变化情况。但就发展过程本身而言，这一分组方式与考古学研究对察吾呼墓地的几种分期方式并不冲突，同样是从早到晚的历时性序列。

为了考察同一地区不同时期人群与周边人群随时间动态演变，我们使用系统发育网络分析、地理统计分析来考察以下两个问题：1.察吾呼墓地一期所代表人群在作为背景数据集的欧亚大陆公元前2000～前1000年的人群样本中的位置，以及察吾呼三个不同时期的样本与同时期其他人群的关系；2.察吾呼人群一期到二期、二期到三期人群的变化问题。

我们将140个群体样本的原始测量数据通过除以几何平均值转换为尺寸校正后的变量，并对标准化后的变量进行主成分分析（PCA，Principle Component Analysis）和邻接网络分析（Neighbor-Net）。主成分分析是将“相关的”原始变量线性地转换为更少的不相关的分量，这些分量保留了大多数原始信息。一般提取第一和第二主成分（PC），通过散点图可视化样本之间的聚类关系。这主要是由于在重建人群关系时，如果存在由迁徙、遗传漂移和混合造成的复杂历史事件，那么很难将其表示为树的形式。我们使用基于欧几里德距离的分裂网络方法，将系统发育网络应用于群体关系构建。[8]邻接网络中的位置关系表示群体间存在潜在的平行演化或遗传混合，这证实了这些群体之间存在复杂的生物学关系。地理统计分析的分布图可以显示样本生物距离与地理距离之间的关系。在构建等高线图过程中，使用克里金法对未知数据点的值进行插值。[9]

二

结果

1.主成分分析

图1中上图说明，在公元前2000～前1000年这一时间段内，背景数据集中的诸人群在地理上呈明显的东西向分布，其中西伯利亚南部（蓝色圆圈）、中亚和南亚（棕色菱形和倒三角形）的样本大致位于图的左半部分，东亚的样本位于右半部分（深绿色正方形），如果将新疆的所有样本放入其中，可以看到平均分布在中间。这种模式主要由解释总方差的42.16％的第一主成分来区分，东北亚和南亚、东亚的样本可以被清晰地分开。图1下方左侧显示，在由南西伯利亚、中亚和南亚定义的西部群体中，南西伯利亚的大多数样本都聚集在一起并位于左上角，这由第二主成分加以区分的，并解释了总差异的22.98％。负荷系数结果表明，对第一主成分贡献度最大的变量是颅长（M1）、颅宽（M8）、颧宽（M45）和上面高（M48）。对第二个主成分贡献最大的是上面高和颧宽。图1下右侧显示，当我们将为公元前1000年以后的样本放入背景数据集中一起观察，可以看到样本已经不再聚集，其中察吾呼一号、二号、四号墓地要集中一些，三号墓地明显偏离，进入东亚人群分布的绿色三角区域。

图1 样本地理位置和主成分分析结果［上图为样本集在欧亚大陆地图中的地理位置。下图左侧：作为背景样本集的公元前2000～前1000年的样本的主成分分析结果；下图右侧：公元前1000～公元500年的所有样本的主成分分析结果。每个颜色及形状代表一个的人群样本：新疆（红色三角形），东亚（深绿色正方形），西伯利亚南部（蓝色圆圈），中亚（棕色菱形），南亚（棕色倒三角形）］

2.系统发育网络分析

图2中的邻接网络图（Neighbor-Net）展示了系统发育网络分析的结果。网络图在左侧和右侧分为两个主要类群。东亚（深绿色）的大多数样本都很好地聚集在网络的右侧，而西伯利亚南部、中亚和南亚的大多数样本则在一起在左侧。新疆的样本分布在这两个主要类群（西部和东部）之间。为了观察察吾呼人群的历时变化情况，我们设置了公元前1000～前200年、公元前400～公元500年两个略有重叠的区间来观察样本的动态变迁。结果显示，察吾呼一号、四号墓地的样本（一期）与察吾呼二号墓地（二期）紧密地聚集在一起，并位于两个主要类群之间，而察吾呼三号墓地（三期）的样本则位于东亚样本类群中。另外，新疆的于田流水、昭苏乌孙和吐鲁番胜金店等其他三个样本也归为东亚类群。

图2 基于颅骨测量数据构建的邻接网络图［为了观察察吾呼不同时期的人群在同样的背景数据集中的变化情况，左图为公元前1000～前200年，即包括察吾呼一期（一号、四号墓地）、二期（二号墓地）在内的样本集合所构建的邻接网络图；右图为使用公元前400～公元500年的样本集合，即包括察吾呼二期（二号墓地）、三期（三号墓地）在内的样本集合构建的邻接网络图。分组颜色标签与图1相同。具体遗址点为，陕西良辅：陕西澄城良辅汉代墓地；青海陶家寨：青海陶家寨汉晋时期墓地；内蒙古姑姑庵：内蒙古清水河县姑姑庵汉代墓地；青海上孙家II：青海上孙家寨汉晋墓地；宁夏九龙山—南塬Ⅰ：宁夏固原九龙山、南塬汉代墓地；河南郑州I：郑州汉唐宋墓葬；南山：新疆石河子南山石堆墓，其他新疆地名即为墓地名称］

3.地理统计分析

图3为等值线图，该图底色的蓝色（西伯利亚南部、中亚、南亚）和黄色—橘色（东亚）分别显示了两种大的类型在地理上的大致范围和历时性变化，以及察吾呼人群在其中的位置。从图中可以清楚地看到样本分布的变化趋势，并且该模式与图1主成分分析的散点图结论一致。这种模式表明，察吾呼人群的一期（公元前1000～前400年）的定居人群主要是与西伯利亚南部、中亚和南亚人群具有更近的亲缘关系，处于蓝色势力范围。在察吾呼墓地二期（公元前600～前400年），从中国西北部到新疆东部，东西方人群的参与趋势基本一致。到了三期（公元前200年～公元270年），轮廓的脊线变成了带有蓝色和红色色素沉着的更复杂的扭曲模式，这可能反映了整个中国西北地区从东向西的人群迁移的趋势更加强烈。总体而言，图3显示出新疆古代人群有明显的历时性变化，东亚人群影响显著。

图3 基于克里金法生成的第一主成分地理等值线图（分组颜色标签与图1相同。底图上蓝色范围为西伯利亚南部、中亚、南亚类型的势力范围，黄色和橘红色为东亚人群的范围。上图为公元前2000～公元前400年的等值线图；中图为公元前800～公元前200年的等值线图；下图是公元前400～公元500年的等值线图。时间段有所交叠是出于在同样的时间框架及人群框架中观察察吾呼不同时期的样本的位置的需要）

三

讨论

天山山脉及其南北麓是新疆古代文明和历史发展的核心地带，而和静县察吾呼墓葬群位置位于东西南北交流的十字路口，因此，这一地带的人群变迁问题特别值得关注。在本研究的主成分分析中，发现察吾呼一、二期人群（一、四号墓地和二号墓地）涉及的7项颅骨测量特征上表现出更多的西伯利亚南部、中亚和南亚人群特征，这一发现与此前考古学与古DNA研究对新疆地区青铜时代及铁器时代人群的研究结果一致。

《新疆察吾呼大型氏族墓地发掘报告》指出，察吾呼人群主要的生计方式为畜牧—游牧经济，更准确地说就是一种畜牧经济，并兼营农业。众多的合葬墓表明，当时社会已发展到家族制阶段，大都为大型氏族墓葬。这样长期使用、集中埋葬的大型墓地表明，当时人们过着较稳定的生活，移动程度不高。[10]从墓葬类型而言，一号墓地的墓葬表面基本上都是石围标志，少数是石堆标志。二号墓地与一号墓地的差别和变化主要表现为：二号墓地则主要是石堆和石环标志，石围标志很少。[11]四号墓地基本为石围竖穴石室墓。三号墓地则为竖穴土坑（偏室）墓。一号和四号墓地的文化面貌基本一致，被认为是典型的察吾呼文化。而属于第二期的二号墓地可能是过渡型文化。考古学研究认为，察吾呼文化的石围石室墓是具有强烈中亚北方草原文化特征的一类墓葬，与颅骨形态特征的结果一致。在随葬品方面，察吾呼遗存一期、二期都出土有典型的带流器和彩陶，带流器在罗布淖尔、温宿包孜东、吐鲁番地区均有发现；魏久志通过整理新疆彩陶，研究分析器型及纹样，他发现新疆彩陶与中亚彩陶关系更近，而甘青地区的某些纹样是通过新疆传入的，而不是相反。[12]郭物指出，察吾呼文化彩陶有一些来自自身文化的创造和对早期阶段纹饰的继承，但另一些反映了天山地区与周围地区的文化交流。[13]总体而言，察吾呼墓葬中属于察吾呼文化的石围石室墓表明了欧亚草原中部游牧文化的影响，而陶器特征则显示出察吾呼古代居民在东西方文化交流中所扮演的重要角色。除了考古材料，古DNA证据也指出，自青铜时代以来欧亚草原中部和北部人群存在向东扩散至古代新疆地区的趋势。谢承志等通过分析察吾呼墓地的9个古代察吾呼居民的线粒体DNA序列发现，7个序列属于欧洲谱系，2个属于亚洲谱系，这说明察吾呼的居民是一个欧亚西部、欧亚东部人混合的群体，并且可能以欧亚西部特征的人群为主体。[14]

察吾呼一、二、四号墓地与三号墓地在考古学文化上存在不连续性或断层，暗示其人群可能发生了替换。从颅骨形态测量的结果上看，察吾呼三期人群（三号墓地）表现出更多东亚人群特征，并且与青海陶家寨、内蒙古姑姑庵、青海上孙家（汉代）、宁夏九龙山—南塬、河南郑州样本聚集在一起（图2右），与一、二期人群以西伯利亚南部和中亚为主的特征有很大差别。这一发现为我们探索第三期特殊文化面貌的来源指出了一种可能。三号墓地与一、二号墓地在年代上有较大的距离，且其无带流器和彩陶等，表明它不属于察吾呼文化，应当单独进行判断。丛德新等根据墓葬形制、单人仰身直肢葬和随葬羊头、马头、腿蹄等特征，推测三号墓地有可能是匈奴墓葬，但并没有进一步论证。[15]

张敬雷等通过对陶家寨汉晋时期墓地人骨研究发现，陶家寨墓地所代表的居民属于亚洲蒙古人种范畴，与该地区青铜时代的卡约文化居民最为相近。[16]张全超等对姑姑庵汉代墓地人骨研究表明，在若干古代和现代对比组中，姑姑庵汉代居民的体质特征与将军沟组、近代华北组最为接近。因此，察吾呼三期人群的形成更有可能与中国古代西部地区人群向西迁徙有关。[17]三号墓地绝对年代为公元前200～公元270年，所见有四种墓葬形制，其中一种报告中注明“洞室墓”，在墓室结构上实际属于竖穴土坑偏室墓，与甘青地区青铜时代普遍流行的偏室墓非常接近（图4）。竖穴偏室墓最早出现于齐家文化晚期，在四坝文化、卡约文化、沙井文化中都有大量发现，有学者认为这一洞室墓传统可能对先周文化也有一定影响。[18]与意识形态以及和死亡有关的信仰在人群迁移及互动过程中往往具有较为稳定的特征。[19]综合考古学和颅骨测量学的邻接网络分析表明，察吾呼三期人群可能是随着这一时期中国古代西北方人群的向西发展迁入新疆而形成的。

图4 偏室墓墓葬形制及葬式对比［左图为察吾乎三号墓地（公元前200～公元270年）M4平剖面图，右图为甘肃临潭磨沟墓地（公元前1640～前1200年）M164 平剖面图］[20]

从目前考古发现看，大约在公元前2000~前700年期间，天山地区东部的哈密盆地和巴里坤地区的文化相对比较发达。首先，从哈萨克斯坦北部草原、南西伯利亚、贝加尔湖地区、蒙古西部沿阿尔泰山进入新疆的青铜文化首先到达天山北麓东部地区，而甘青地区文化西进与其初步接触交融，从而形成了青铜时代的天山北路文化。魏东等通过哈密天山北路墓地出土的24例颅骨的77项测量性状分析发现，该人群虽然已经形成了具有自身特点、共性的体质特征，但人群内部也存在差异，尤其是男性个体数据中，说明该人群是具有欧亚西部、欧亚东部体质特征的祖先人群混合而形成的。[21]

时代稍微晚一些的巴里坤地区南湾类型和哈密盆地的焉不拉克文化早期遗存亦为欧亚两大文化系统充分融合后的结果。焉不拉克文化是以新疆哈密市三堡焉不拉克墓地命名的考古学文化，该文化在哈密地区分布广泛，延续时间较长。焉不拉克文化在考古时代较天山北路文化晚，很可能是天山北路文化西进扩张的结果。东天山地区文化的西进可能还渗透到吐鲁番地区。考古发现的古代中国境内西北地区新石器时代和青铜时代以及秦汉以前的古代居民的体质特征，都基本归属于东亚人类型，尚未发现任何高加索人群体质特征的成分。由此推测，具有高加索人体质特征的居民进入我国境内的地理界限大致在新疆东部和甘肃西部之间，其东进的时间主要在秦汉以前。这可能也就推动了甘青地区齐家文化晚期的四坝文化向新疆东部地区（哈密盆地）的人群及文化扩张。

新疆进入历史时期后，匈奴、突厥、蒙古等游牧民族在不同时间不同层次上都有过向西扩展的历史，或许正是由于这种欧亚大陆东部人群的运动，加之汉代在西北地区的屯兵戍守等措施，抑制了欧亚西部人群进一步有规模地向华夏腹地的移动，而人群在新疆及周边地区不同程度的融合，形成了后来中亚各个具有复杂历史的民族。

致谢：感谢新疆文物考古研究所为本研究提供了宝贵的样本；感谢复旦大学科技考古研究院袁靖教授提供的建设性的修改意见。

注释

滑动查阅

[1] 本课题为国家自然科学基金面上项目“汉族体质形态特征的南北差异及其形成的遗传机制”（项目编号：31771325）、国家自然科学基金重大研究计划培育项目“中国人群牙齿表型特征的演变及其适应性进化机制的探索”（项目编号：91631105）、国家自然科学基金重大研究计划集成项目“不同时期遗传混合对东亚、东南亚等地区人群基因多样性的影响及其适应机制”（项目编号：91731303）、科技部科技基础性工作专项“中国各民族体质人类学表型特征调查”（项目编号：2015FY111700）、上海市科学技术委员会“丝路人类学国际联合实验室”（项目编号：18490750300）、国家重点研究开发计划“人类表型组测量技术及表型数据跨尺度关联合作研究”（项目编号：2020YFE0201600）和上海市科技重大专项“国际人类表型组计划（一期）任务五——人类表型特征的跨尺度关联及精细调控原理”（项目编号：2017SHZDZX01）的阶段成果。

[2] 王明哲，吕恩国，新疆文物考古研究所：《新疆察吾呼：大型氏族墓地发掘报告》，东方出版社，1999年，第1～4页。

[3] 孙秉根，陈戈：《新疆和静县察吾乎沟口一号墓地》，《考古学报》1988年第1期，第75～99页；丛德新，何德修，陈戈：《新疆和静县察吾乎沟口二号墓地发掘简报》，《考古》1990年第6期，第511～518页。

[4] 中国社会科学院考古所新疆队，新疆巴音郭楞蒙古族自治州文管所：《新疆和静县察吾乎沟口三号墓地发掘简报》，《考古》1990年第10期，第882～964页。

[5] 郭物：《新疆史前晚期社会的考古学研究》，上海古籍出版社，2012年，第142页。

[6] 邵会秋：《新疆史前时期文化格局的演进及其与周邻地区文化的关系》，吉林大学博士论文，2007年6月，第117页。

[7] 韩康信：《丝绸之路古代种族研究》，新疆人民出版社，2009年，第1～534页；谭婧泽，李黎明，张建波等：《新疆西南部青铜时代欧亚东西方人群混合的颅骨测量学证据》，《科学通报》2012年第28期，第2666～2673页；Hemphill，Brian E，Mallory，James P，“Horse-mounted Invaders from the Russo-Kazakh Steppe or Agricultural Colonists from Western Central Asia? A Craniometric Investigation of the Bronze Age Settlement of Xinjiang”，American Journal of Physical Anthropology，124.3，2004，pp.199-222.

[8] Huson D，“Application of Phylogenetic Networks in Evolutionary Studies”，Mol Biol Evol，23，2006，pp.254–267.

[9] Relethford J H，“Geostatistics and Spatial Analysis in Biological Anthropology”，American Journal of Physical Anthropology，136.1，2008，pp.1-10.

[10] 王明哲，吕恩国，新疆文物考古硏究所：《新疆察吾呼：大型氏族墓地发掘报告》，东方出版社，1999年，第1～4页。

[11] 丛德新，何德修，陈戈：《新疆和静县察吾乎沟口二号墓地发掘简报》，《考古》1990年第6期，第511～518页。

[12] 魏久志：《新疆彩陶研究》，新疆美术摄影出版社，2013年，第1～5页。

[13] 郭物：《新疆史前晚期社会的考古学研究》，第142页。

[14] 谢承志，刘树柏，崔银秋，朱泓，周慧：《新疆察吾呼沟古代居民线粒体DNA序列多态性分析》，《吉林大学学报（理学版）》2005年第43卷第4期，第538～540页。

[15] 中国社会科学院考古研究所新疆队，新疆巴音郭楞蒙古族自治州文管所：《新疆和静县察吾乎沟口三号墓地发掘简报》，《考古》2013年第10期，第882～899页。

[16] 张敬雷：《青海省西宁市陶家寨汉晋时期墓地人骨研究》，吉林大学博士论文，2008年6月，第69～106页。

[17] 张全超，曹建恩，朱泓：《内蒙古清水河县姑姑庵汉代墓地人骨研究》，《人类学学报》2011年第30卷第1期，第64～73页。

[18] 马金磊：《甘青地区青铜时代土洞墓的初步研究》，《考古与文物》2013年第2期，第32～40页。

[19] 〔英〕科林·伦福儒，保罗·巴恩著；陈淳译：《考古学理论、方法与实践》第6版，上海古籍出版社，2015年，第487页。