水洞沟遗址位于银川盆地东部边缘，毛乌素沙地西南缘，宁夏回族自治区首府银川市以东28公里，行政区划属灵武市临河乡。水洞沟遗址2号地点主要文化层的时代为距今2.9-2万年之间，热处理标本来自遗址第1至第4文化层，主要集中于第1文化层，距今2万年左右，而发现热处理标本的12号地点文化层的时代为距今1.1万年左右。

        旧石器考古学中，热处理特指针对石料进行加热、保温、冷却处理改变石料的表面及内部结构，从而改变原料质地、颜色，以满足古人类在应对不同环境时日益增长的石器制作技术需求，以及人类脑演化到一定阶段产生颜色认知，而导致的对象征性物质、装饰品等的需求。因此，对石制品热处理的探讨与研究成为了解读史前社会人类生产生活状态的重要线索。热处理技术反映了古人类对石料的深度利用，是现代人行为中重要的因素之一，对热处理行为的判断与研究可以帮助我们了解古人类对石料的选择与认知能力、石器打制技术的发达程度、利用与开发资源的能力，据此阐释远古人类行为模式，乃至推测早期社会组织行为。

        据研究人员介绍，目前发现人类最早有目的地用火对石料进行热处理是在南非南部海岸的Pinnacle Point遗址，在该遗址16.4万年和7.2万年前的文化层中发现的经过热处理的石制品表明人类早在十几万年前就开始有目的地对石料进行热处理，并已经熟练掌握了针对硅质岩类进行系统化的热处理以达到改变石料性能的技术。此外，非洲其他地区和欧洲的旧石器时代中期遗址也都发现了热处理石制品，旧石器时代晚期，热处理技术已经分布于世界大部分地区，除上述区域外，美洲大陆、西伯利亚、印度、巴基斯坦、阿富汗等地区也都发现了热处理行为。

        热处理模拟实验的主要目的是通过模仿古人类的热处理方法获取实验标本，用以与出土石制品对比研究。研究人员选取第SDG2 和SDG12 号地点附近的2、3级阶地出露较好的砾石层中采集的不同岩性的砾石用于热处理实验标本，实验原料包括硅质白云岩、燧石、石英岩和石英砂岩。实验分室外和室内两种环境，结果表明颜色趋于变红是判断水洞沟石料是否经过热处理的有效标准，光泽、破裂等特征对于水洞沟石料并不适用。水洞沟无意识热处理石制品主要表现出颜色变浅，如灰白、灰褐色；表面出现龟裂纹，温度过高时破裂成块；部分标本出现油脂状光泽。

        通过将实验标本与考古出土标本比对、扫描电子显微镜观察、以及考古学背景分析，研究人员确认2号地点和12号地点地点存在热处理石制品110件，分别为45和65件，无意识加热标本分别为3和10件。尽管水洞沟不同地点的热处理技术存在区别，但整体上看，当时古人类已经熟练掌握了热处理技术和火塘控温技术，掌握不同原料间的打制性能的差别，并将之运用于石器制作、使用中，提高石料利用率及生产效率。

        距今约3万年前，热处理技术已经比较成熟，在欧洲、非洲、中亚等地较为普及，且多用于提高石叶、细石叶的剥片效率。水洞沟遗址自发现之日起就因其与西方旧石器文化类似而受到学术界的关注，石叶技术更是有别于中国北方旧石器主工业类型。水洞沟石器工业中的外来因素向西在中亚地区、向北在西伯利亚-蒙古高原一带都可以找到相似的文化遗存，而这些地区在旧石器时代晚期已经出现了成熟的热处理技术。

        文章第一作者周振宇说，“水洞沟遗址已经发现了极为丰富的石制品，在2万余年的时间跨度内，出现了包括细石叶技术、石叶技术在内的3种不同类型的石器工业，石制品原料较为多样，包括燧石、硅质白云岩、石英砂岩、石英岩、硅质灰岩等。除文化遗物外，遗址区内还发现了数量较多的火塘遗迹及相关用火遗物，表明水洞沟古人类有足够的使用火、控制火的能力，这使得热处理成为可能”。

        高星研究员说，“水洞沟史前人类在距今2万多年前已经掌握了热处理技术，随着体质演化与智力的增长，他们在距今1万多年前已经能够系统、熟练地使用热处理技术。综合水洞沟遗址发现的鸵鸟蛋皮装饰品、骨制品、用火遗存、空间利用行为等，我们认为水洞沟遗址存在较为发达的现代人行为体系”。

        该项研究获得了中国科学院战略性先导科技专项和科技部科技基础性工作专项的资助。

图1 室内实验燧石标本热处理前后对比：(a)热处理前，(b)热处理后。（周振宇供图）

图2 水洞沟12号地点热处理石制品。（周振宇供图）