吉仁台沟口遗址房址内出土的煤堆。王永强/摄

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■本报见习记者 叶满山

自人类掌握用火技术起，燃料资源就变得不可或缺。其中，煤炭被用作燃料已有很长的历史。

据了解，人类系统开发利用煤炭燃料的历史可追溯到公元前一千纪后半叶，而煤炭燃料的广泛利用则出现在公元后。尽管在一些旧石器晚期和青铜时代的遗址中曾有零星的使用燃煤的证据被发现，但早于距今2500年的系统开发煤炭燃料的实证仍然空缺。

兰州大学环境考古团队联合新疆维吾尔自治区文物考古研究所、中国人民大学，以及国内外多家研究机构，对中国新疆伊犁尼勒克县吉仁台沟口遗址发掘出土的煤炭遗存展开了多学科研究，并将人类系统开发煤炭燃料的历史推前了约1000年，对了解史前人与环境的相互作用具有重要意义。相关成果近日发表于《科学进展》。

丰富的煤类遗存

2015年，根据安排，新疆文物考古研究所对吉仁台沟口墓地开展考古发掘，在发掘一座屈肢葬的墓葬时，意外发现这座墓葬竟然打破了早期遗址。

吉仁台沟口遗址是一处青铜时代大型聚落遗址。根据研究人员的发掘经验，类似的屈肢葬墓葬当属青铜时代遗存，显而易见，被打破的遗址的年代应该更早。

随后，新疆文物考古研究所研究员阮秋荣、副研究员王永强和中国人民大学教授韩建业率领考古队对吉仁台沟口遗址进行了较大面积的清理。“该遗址出土了大量的煤炭遗存，为探索当地先民于何时、因何动机、以何种方式将煤炭作为其主要燃料的问题提供了宝贵线索。”兰州大学环境考古团队博士生仇梦晗告诉记者。

研究人员首先对吉仁台沟口遗址的绝对年代进行了系统厘定。通过大量的碳十四定年，结合贝叶斯模型分析，将遗址年代厘定为早、晚两期，时间分别为距今约4500年至4300年和距今3600年至2900年。其中遗址主体的年代为距今3600年至2900年，出土了丰富的煤炭遗存和燃煤证据，包括煤堆、未燃尽的煤炭、煤灰、煤矸石等。

考古发掘显示，遗址中的煤炭被储存在房址附近，有较为固定的堆放方式，并在生活区作为燃料燃烧，同时还有可能被用于冶金和制陶。

“吉仁台沟口遗址煤类遗存极为丰富，地层中有大量煤块、煤颗粒、煤灰等遗存，尤其是在灶周围，煤灰、煤渣随处可见，甚至可以看到未燃烧或未燃尽的大块原煤。”王永强告诉记者，这些考古学现象揭示了一个完整的有关煤炭燃料开发的证据链，表明煤炭在当地生活和生产中有多种用途。炭屑遗存在这一时期的遗迹中也有所出土，但不如煤炭普遍。

从烧木头到烧煤炭

史前人群是如何开发煤炭作为主要燃料资源的呢？

带着这个疑问，研究人员对遗址周边煤层露头开展了调查，共标记了六处煤层露头，分别是暴露在恰勒格尔村后山上的三处、在河谷冲积平原上的三处。

为了探究遗址所用煤炭的性质和来源，研究人员对遗址出土煤炭和遗址附近多个煤层露头的煤炭样品进行了煤质鉴定和地球化学分析，发现遗址中的煤炭可能主要来自河谷冲积平原上的三处地方。

“根据煤质鉴定结果，遗址中的煤炭和附近煤层的煤炭样品均属于烟煤，品质优于常见的褐煤，表明当时的人群可能有意识地选择了更优质的煤炭。”仇梦晗告诉记者，这一行为体现了煤炭开发的系统性。

该遗址用煤的系统性还体现在遗址中煤炭的储存是有序的，通常是成堆放置在房址和冶金场所附近。此外，遗址先民燃煤取火很普遍，且具有多种用途。

为了更加全面地认识吉仁台沟口遗址的燃料资源利用策略，研究人员还对早期窑址和晚期房址中出土的炭化木材遗存进行了种属鉴定，发现早期地层出土炭屑的密度数倍高于晚期地层，暗示了木质燃料在燃料资源中的衰落，即遗址中的燃料资源利用策略从早期的针叶材优先的木质燃料转变为晚期的煤炭主宰的矿石燃料。

气候环境恶化导致能源使用发生转变

距今4200年前开始的一次全球性气候恶化事件，可能是一些古代文明和文化衰落的驱动因素，这一事件在中亚地区的一些沉积物记录中有所体现。因此，很可能是气候环境恶化，导致了伊犁河上游地区距今4200年至3800年期间人类活动的衰落和断档。

自距今约3600年起，伊犁河上游地区多种农作物的种植和多种家畜的畜养，加上复杂的制铜工业，有效增强了吉仁台沟口遗址晚期时段社会的复杂化程度和稳定性。但这一时期的气候环境已经不再像遗址早期时段那样理想，相对寒冷的情况导致了周边针叶林的萎缩以及木本植被总量的减少，进而导致了木材资源供给的减少。

因此，研究人员认为更大的社群规模和更强的冶金活动所带来的燃料能源需求的增加，叠加气候环境恶化导致的木材资源供给的减少，共同激化了社会与环境间的矛盾，从而最终推动当地人群打破原有的资源利用传统，开发替代性的燃料能源——煤炭。

遗址周边丰富的煤炭资源恰好缓解了遗址晚期人群所面临的能源危机，并促使该遗址的规模和冶金活动不断壮大。与那些更早的遗址中偶然燃烧褐煤的行为不同，吉仁台沟口遗址青铜时代晚期人群更为主动地、系统地将煤炭开发为燃料资源，体现在选择性开采质量更好的煤炭、有序的储存以及多用途的利用等方面。

吉仁台沟口燃煤证据的发现，将人类对煤的利用历史前推约1000年，也使中国新疆成为世界上已知最早系统开发利用煤炭燃料的地区。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1126/sciadv.adh0549

《中国科学报》 (2023-07-31 第3版 综合)