MicroArch|§5.1 考古遗址中的生物材料之骨骼与牙齿

你好，这是本兔的第 43 篇推送。

生物成因的矿物是考古遗址的一个重要组份。最常见的是骨骼、牙齿、蜗牛壳、蛋壳、耳石、以及植硅石。它们由于是矿物，所以保存下来的几率更大，同时由于它们是由生物产生的，因此它们包含了很多与考古有关的信息。

考古遗址中生物成因的矿物是生物产生的矿物中的一小部分，更大的概念包括了从细菌到人类的各种生物的各种器官所产生的所有矿物。

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迄今已发现超过65种不同的生物成因的矿物。

这包括了在原子水平上高度 无序 的矿物，如 蛋白石 、 非晶态碳酸钙 、以及 非晶态磷酸钙 。

大多数生物成因的矿物在原子水平上都相对 有序 ，因此是晶体形态。常见的生物成因的晶体包括碳酸盐类矿物（如 方解石 、 霰石 、 球霰石 ，以及 一水合碳酸钙 ），磷酸盐类矿物如 碳酸磷灰石 ，氧化物（如磁性矿物 磁铁矿 ）， 草酸钙 ，等等。

生物成因的矿物通常有独特的形状，与无机环境下生成的完全不同，后者通常都形成有序的阵列。生物成因的矿物几乎总是与有机成分联系在一起，有机物会控制矿物的形成。

矿化过程，就像所有的生物过程一样，是由 细胞 来组织的，细胞会创造适合矿物形成的微环境。这种环境可以是在细胞之内，矿化过程发生在某些膜上；或者发生在细胞之外，矿化过程发生在大分子有机物基质上。

细胞外的大分子通常分为两类：框架大分子，以及调控或抑制矿物结核、生长的大分子。框架大分子的代表如骨骼牙齿中的I型骨胶原，蜗牛壳中的β几丁质，以及甲壳动物的α几丁质。调控型的大分子通常是酸性的，富含一种叫做天门冬氨酸的氨基酸。

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这种氨基酸的羧基基团会与钙离子等阳离子反应，以这种方式，富含天门冬氨酸的蛋白质可以行使它们调控矿物形成的功能。

有的有机物会在矿物颗粒周围形成包膜或者基质，有些在晶体形成时实际上包含在矿物相之内（晶间基质）。

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从考古学的视角来看，晶间基质形成了一种 保护龛 ，使得这些分子在考古遗址中能够与周围环境隔离，从而较好地保存下来（第8章）。矿物材料中包裹的有机大分子能够提供 古基因 、 古食谱 以及 古环境 的信息。

在过去的十年中 /*这本书的成书时间是2010年*/ ，基本上已经确定这些生物形成的矿物首先是以无定型的形态沉积下来，随后才晶体化。

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最小作用量原理(⊙o⊙)*/

结晶的过程通常是不完全的，并且即使是成熟的矿物组织，也要比同种物质在无机环境中生成的晶体无序。

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这一微小的差别导致生物成因的矿物在成盐作用中更易溶解。而能够被保存的无序程度可以被用于评估考古遗址对生物成因矿物的保存状况。（第3章、第4章）

有一些矿化组织在生物器官的生命周期中持续生成。一个好的例子是蜗牛壳。因此，这些矿化的组织记录了动物生命过程中的生理变化，对考古学来说更重要的是，它们记录了动物所生活的环境的变化。因此这就提供了重建古环境的可能性。

因此，生物成因的物质中包含了大量可以用于考古学研究的信息。在本章中介绍研究得最为透彻的两种生物材料： 骨骼 和 牙齿 。下一章将介绍其他对考古学非常重要的生物材料：蛋壳、蜗牛壳、耳石，以及植硅石。