臺灣臺南社內遺址血蚶與現生血蚶殼體穩定碳氧同位素組成之環境意涵

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(1)臺灣臺南社內遺址血蚶與現生血蚶殼體穩定碳氧同位素組成之環境意涵 Environmental implication of stable carbon and oxygen isotope records of modern and archaeological Tegillarca granosa shells from the Shenei site, Tainan, Taiwan. 碩士畢業論文 A Master Thesis 劉冠辰 Kuang-Chin Liu. 國立臺灣師範大學 National Taiwan Normal University 地球科學系 Department of Earth Sciences. 中華民國一百零一年六月 June, 2012 學科領域：地質學 Subject: Geology.

(2) 摘要. 臺灣臺南社內遺址血蚶與現生血蚶殼體穩定碳氧同位素組成之環境意涵（中華民國一百零一年六月）劉冠辰國立臺灣師範大學地球科學研究所指導教授：米泓生博士共同指導教授：李匡悌博士. 關鍵字：穩定同位素、社內遺址、血蚶、季節性. 本研究分析了採自台南社內遺址 C 區 T3P3L42~L45F1 層位中的 60 枚血蚶標本，與 2010 年 7 月至 2011 年 7 月嘉義縣布袋鎮好美里的 31 枚現生霰石質血蚶（Tegillarca granosa），以及採集地點每月的海水樣本之穩定同位素成分，來探討其於古環境重建之意義。整體而言，血蚶氧同位素數值振幅與週期明顯。單一標本現生血蚶碳同位素數值平均為-3.01±1.09 ‰ (n=370)。遺址血蚶碳同位素數值平均為 -3.45±1.52 ‰ (n=636)。縱貫生長紋方向，氧同位素數值變化曲線的振幅反映出生物生長期間的季節性變化與週期，可推測出貝殼年齡。遺址血蚶以每 4mm、2mm 及 1mm 間距的取樣方式結果中，三者顯示出的死亡季節判斷接近一致，因此在判斷生長週期上，4mm 間距取樣已足夠，但是若僅在末端判斷死亡季節，2mm 間距取樣可加強振幅且曲線清楚，而 1mm 間距取樣雖然季節判斷接近，但是震盪較為混亂，2mm 間距 i.

(3) 取樣法於末端取 7 個樣本點已可觀察到半個至 1 個週期，並判斷出血蚶死亡季節。經統計分析所有遺址血蚶標本死亡時間於四季分佈情形為：春 17%、夏 28%、秋 35%、冬 8%，以及有 12%為無法判斷。最後將所有遺址標本做四次的隨機取樣的結果，依季節百分比發現樣本累積數需達 25 枚時方可看出與 60 枚樣本相似的血蚶死亡分布季節，而當樣本累積數達 40 枚後季節百分比曲線可與 60 枚標本之統計結果一致。由於研究地點氣候為明顯夏雨冬乾的天氣型態，因此理論上夏季受大量降水影響殼體氧同位素數值會呈現較負值，故僅以冬季的殼體氧同位素數值來討論海水溫度。經由氧同位素數值換算溫度結果，社內遺址（300~500BP）當時冬季海水水溫約為 24.8°C，較現今台南七股地區冬季海水水溫（18.4°C; 2008-2011 年）為高。. ii.

(4) Abstract. Environmental implication of stable carbon and oxygen isotope records of modern and archaeological Tegillarca granosa shells from the Shenei site, Tainan, Taiwan June, 2012 Kuang-Chin Liu Department of Earth Sciences, National Taiwan Normal University. Advisor: Dr. Horng-Sheng Mii Co-advisor: Dr. Kuang-Ti Li. Keyword: Stable isotope, Shenei site, Tegillarca granosa, Seasonality. In this study, 60 samples of archaeological Tegillarca Granosa from Shenei site in Tainan, and 31 modern blood clams (Tegillarca Granosa) from Chiayi, which sampled during July 2010 to July 2011, were analyzed. At the same time, the isotope content of sea water also collected per month for paleoenvironmental reconstruction. Overall, the isotope analysis shows distinct amplitude and cycle of the oxygen isotope.. The δ18O and δ13C averaged value of modern sample is -3.01 ± 1.09‰ (n = 370). And the δ18O and δ13C averaged value of archaeological sample is -3.45 ± 1.52 ‰ (n = 636). Along the perpendicular transect through growth lines, the amplitude of oxygen-isotope curve were reflecting the influence of seasonal change and cycle during the biological growth, and indicating the age of shell formation. Samples for isotope analysis were taken at 4 mm, 2 mm and 1 mm intervals, the three sampling methods were all lead to corresponding results on the season of death. Therefore, sampling at 4mm is adequate to determine growth cycle. However, if only iii.

(5) analyzing the final part to determine the season of death, choosing 2 mm sampling interval will enhance the amplitude and clarify the curve. Although 1mm sampling interval will obtain a better result, the amplitude cycle will also be much more disordered. And sampled at 2 mm interval in the final part with seven samples had already pointed out half to one cycle and determined the season of death. Statistical analysis of archaeological specimens shows 17% were died in spring, 28% in summer, 35% in autumn, 8% in winter, and 12% remained unknown. After conducting 4 times random sampling, coordinating with percentage distribution of deaths in each season, we found the similarity between the results with 60 specimens and with specimens accumulation over than 25, and the season percentage curve would be consistent after specimen accumulation exceeded 40. In the study area, weather pattern was obviously rainy in summer and dry in winter. As heavy rainfall occurred frequently in summer, oxygen isotope values of the specimen tend to be negative. Therefore, we only discuss the seawater temperature in winter through the oxygen isotope values of shell. The calculated minimum oxygen isotope indicate that the temperature of sea water in Shenei site was 24.8°C(300~500BP), and was higher than sea water in Tainan Qigu of modern day, which is 18.4°C(2008-2011).. iv.

(6) 目. 錄. 頁碼摘要 ……………………………………………………………………………i 目錄 …………………………………………………………………………...v 圖目 ………………………………………………………………………….vii 表目 …………………………………………………………………………..xi 一. 緒論 ..……………………………………………………………………..1 1.1 前言 ………………………………………………………………….1 1.2 碳氧同位素與古環境 ……………………………………………….5 1.3 500 多年前至今亞洲古環境研究概況 ……………………………..7 1.4 研究目的 …………………………………………………………..10 二. 研究區域與材料 ………………………………………………………..11 2.1 研究地點 …………………………………………………………...11 2.2 遺址背景 …………………………………………………………..14 2.3 研究材料 ………………………………………………………….16 三. 研究方法 ………………………………………………………………..18 3.1 標本處理與薄片製作 ……………………………………………...18 3.2 生物標本及水樣之採集分析………………………………………20 3.3 X-ray 分析 ………………………………………………………….21 四. 實驗結果 ………………………………………………………………..22 4.1 殼體薄片樣本陰極射線結果 ……………………………………..22 4.2 X-ray 分析結果 ……………………………………………………24 4.3 水樣採集與分析結果 …………………………………………….27 4.4 現生與遺址貝類分析結果 ………………………………………..30. v.

(7) 五. 討論 ……………………………………………………………………..32 5.1 環境背景訊號探討 ………………………………………………..32 5.2 現生血蚶分析探討 ………………………………………………..34 5.3 環境訊號與氧同位素探討 ………………………………………..40 5.4 遺址血蚶分析探討 ………………………………………………...42 5.5 遺址血蚶統計 ……………………………………………………..55 5.6 氧同位素換算溫度討論 …………………………………………..56 六. 結論 ……………………………………………………………………..58 參考文獻 …………………………………………………………………….59 附錄 ………………………………………………………………………….66. vi.

(8) 圖. 目. 圖. 頁碼. 圖 1-1 台南縣荷據時期輿圖（取自台南縣志稿）。圓圈部分為遺址舊址，虛線為海岸邊緣。...……………………………………………………...3. 圖 1-2 台南縣清道光時期輿圖（取自台南縣志稿）。圓圈部分為遺址舊址，虛線為海岸邊緣。…………………………………………..............…3. 圖 1-3 台南縣日據時期輿圖（取自台南縣志稿）。圓圈部分為遺址舊址，虛線為海岸邊緣。...………………………………………………...……4. 圖 1-4 台南縣近代輿圖（取自台南縣志稿）。圓圈部分為遺址舊址，虛線為海岸邊緣。……………………………………………………………..4. 圖 1-5 北半球一千年來溫度異常變動圖（圖片來源：XIAO et al., 2011）….7. 圖 1-6 亞洲印度地區季風雨量變化圖（取自：Kotlia, 2012）…………...……9. 圖 2-1 研究區域圖。右圖為台灣地理位置全圖；左圖為嘉義縣與台南縣交界之海岸區域圖，紅色標記為樣本採集地點，藍色標記為氣象局測站位置。……………………………………………………………….12. vii.

(9) 圖 2-2 現生血蚶與海水樣本之採樣地點現場照。此區為退潮時的牡蠣田，中間用網圍成的區域即為血蚶田。…………………………….……12. 圖 2-3 遺址血蚶採樣地點現場照。左圖為俯視圖；右圖為牆面圖，兩圖皆可清楚看到白色殼體貝類的富集。（相片來源：台南科學園區考古隊）………………………………………………………………….…13. 圖 2-4 2008~2011 年氣象局海溫與雨量圖……………………………...…13. 圖 2-5 社內遺址考古發掘範圍重要遺跡現象分布圖。紅色五角星標記為遺址血蚶採樣之坑位。（修改自李匡悌，2004）……………………...…15. 圖 2-6 現生與遺址血蚶標本照。(A)為現生血蚶內側；(B) 為現生血蚶外側；(C) 為遺址血蚶內側；(D) 為遺址血蚶外側……………………16. 圖 4-1 現生血蚶與遺址血蚶殼體薄片照。(A)為現生血蚶反射光薄片照；(B) 為現生血蚶陰極射線薄片照；(C) 為遺址血蚶反射光薄片照；(D) 為遺址血蚶陰極射線薄片照。（GL 為陰極射線下發光區域；NL 為陰極射線下不發光區域；左下角為 1cm 比例尺）。…………………22. 圖 4-2 貝類殼體 X-ray 分析結果。上圖皆 Calcite 與 Aragonite 在 X-ray 分析結果下的正常曲線（Chen, 1977），下圖為本研究樣本，(A)為現生血蚶分析結果；(B)為遺址血蚶分析結果。…………………….…25. viii.

(10) 圖 4-3 貝類殼體 X-ray 分析結果。上圖皆 Calcite 與 Aragonite 在 X-ray 分析結果下的正常曲線（Chen, 1977），下圖為本研究樣本，(A)為現生岩螺分析結果；(B)為遺址岩螺分析結果。…………………….…26. 圖 4-4 實測溫度與實測鹽度對月份作圖。 …………………………….…28. 圖 4-5 海水氧同位素與鹽度對月份作圖。淡色標記為當日水體氧同位素數值分布，深色標記為當日水體氧同位素數值平均。…………...……29. 圖 4-6 本研究所有現生與遺址貝類殼體碳氧同位素分布圖……………...31. 圖 5.1 環境海水氧同位素、降雨量、平均海溫與鹽度對月份作圖。……..…33. 圖 5.2 2010 年現生血蚶氧同位素隨殼體成長剖面圖。由左至右分別為 2010 年 7 月、2010 年 10 月、2010 年 12 月。箭頭表示末端切線方向。……………………………………………………………………38. 圖 5.3 2011 年現生血蚶氧同位素隨殼體成長剖面圖。由左至右分別為 2011 年 01 月、2011 年 04 月、2011 年 7 月。箭頭表示末端切線方向。……………………………………………………………………39. 圖 5.4 殼體氧同位素對海水氧同位素比較圖………………………………40. 圖 5.5 海水溫度與殼體氧同位素比較圖……………………………………41. 圖 5.6 4 mm 間距遺址血蚶氧同位素隨生長剖面圖………………………44 ix.

(11) 圖 5.7 2 mm 間距遺址血蚶氧同位素隨生長剖面圖………………………45. 圖 5.8 末端加強 1 mm 間距 5 個點遺址血蚶氧同位素隨生長剖面圖…...…46. 圖 5.9 末端加強 2 mm 間距 7 個點遺址血蚶氧同位素隨生長剖面圖…...…48. 圖 5.10 末端 2 mm 間距 7 個點遺址血蚶氧同位素隨生長剖面圖……….…50. 圖 5.11 末端 2 mm 間距 7 個點間距遺址血蚶氧同位素隨生長剖面圖……51. 圖 5.12 遺址血蚶依採樣順序之季節分布百分比堆疊直條圖。……………52. 圖 5.13 遺址血蚶依隨機取樣共三組之季節分布百分比堆疊區域圖。.……55. x.

(12) 表. 目. 表. 頁碼. 表 3-1 樣本基本資料 ……………………………………………………….19. 表 5-1 現生標本氧同位素季節判別………………………………………...36. 表 5-2 遺址血蚶季節分布統計………………………………………...……53. xi.

(13) 致謝充實的研究生生活結束了，感謝臺灣師範大學、指導老師米泓生老師、共同指導老師李匡悌老師給我這個機會，讓我更加了解與研究這個領域。兩位老師熱忱的指導，與耐心教學的怡美、峰榮、怡君、智仁、鳳儀、香儒學長姐，還有提供材料的南古所，以及布袋鎮好美里的人們，使我的研究終於能有完整的成果，真的非常感謝。一路走來，陪伴我這些年研究所生活的家人、親戚、朋友們，謝謝你們，若沒有大家，我肯定無法完成：全力支持的父親、母親、姊姊；默默支撐我的教練與大學教授吳老師、蔡老師、郭老師、黃老師、游助教；不時溫暖關心的爺爺、奶奶、舅舅、阿姨、表哥們、表姊們；總是為我加油打氣的斐琳、瑋倫、昱如、家綾、曉翰、熙聖、淳民、廷蓺、明萱、幸兒、美伶、鴨子、阿杰、守成、美秀、祚嘉；共同陣線的大學同學佳慧、玟錦、珙含、荷雅、熙甯、佩蓉、靜怡、瓊瑤、峻瑋、老王、港仔、飯粒、睫毛、阿鎧、果凍、健智、揚閔、…（快把大學同學寫完了……）；從以前就不時推我一把的大學學長姐曉瑩、葉斌、秀緣、宜伶、克駿、殤、安仔、Poki；總是幫我想辦法的金安、昭緯，感謝啊~；一起鑽研努力的夥伴仲元、映琁、桂淑、易芳、尉婷、雷峻；一直陪著我的冠傑。謝謝你們，有你們真好，祝福大家也能一切順心！很高興大學時一腳踏進這個領域，雖然研究過程風風雨雨，但是很快樂！.

(14) 一. 緒論. 1.1 前言. 全球氣候的改變在最近幾年中越來越顯著，其影響範圍不只是自然環境，人類生活也造成很大的衝擊，例如農、林、漁、牧、水資源、海岸管理及社會經濟等各層面，如此各個領域的相關研究，如地質學、海洋學、環境科學、大氣科學等等，無不希望能更加瞭解其機制與找出未來環境的改善方向。而在古氣候研究方法中，大陸冰芯（Duan and Yao, 2003）、海洋岩心（Spero et al., 1997）、湖泊沉積物（Chen et al., 2005）、樹輪（Buckley et al., 2010）、植物孢粉（Liew and Huang, 1994）、化石貝類殼體（Yamaguchi et al., 2006）、洞穴石灰岩（Paulsen et al., 2003）、珊瑚（Su et al., 2010）等等，都是一般常見的使用材料，這些材料都會以各種物理或化學方式記錄下環境訊號，如此期望從過去的線索來推測出未來。幾十年來，台灣經濟發展越來越繁榮，生態環境卻遭到史無前例的破壞，整體的脆弱度也變大，而過去百年中，全球平均表面溫度更是上升了 0.74°C ± 0.18°C，並且出現加速增溫的現象，如此環境上的遽變，需更謹慎看待（柳中明等人，2008）。人類和環境的互動所產生的文化行為，除了在現世生活中表現得以觀察外，在人類的演化過程中，各種行為多少都會留下人類活動的痕跡，尤其是物質性的遺留，例如建築物、器物、食物殘渣、墓葬等，這些遺留物出現的地方，也就是考古學者通稱的遺址（劉益昌，1988）。對於產生考古學資料的遺址，遺址中所蘊含資料的認識與使用，是考古學工作者的基礎，也是史前時代人類歷史研究的根本（劉益昌，1996）。近年來由於大量的土地開發建設，使得為數甚多的古代文化遺址受到前所未有的破壞，而這些遺址不只是考古學家賴以重建台灣古代歷史文化所僅有的線索，而且也是. 1.

(15) 珍貴而無法復得的文化遺產（臧振華，1999）。環境考古學研究的主要依據來源於田野考古調查、發掘而獲得的有關古代人類生存環境的第一手資料。其中環境一詞，包括了自然環境與人文社會環境的雙重概念；而考古學是根據古人類通過各種活動遺留下來的實物來研究人類古代社會歷史的一門科學。其研究的資料包含地質、地理、古代動物和植物、人類文化、藝術遺存，乃至人類自身的遺骸，同時參考古籍文獻資料等。環境考古學是利用自然科學中的地學、生物學、人類學、環境學的方法來研究考古學的典範（湯卓煒，2004）。關於漁獵經濟（又稱為狩獵經濟）是人類適應自然環境，對自然界動物資源掠奪和依賴性利用階段的主要經濟，也是以獵取自然界現成動物為生活資料的經濟。獲取漁獵經濟研究的第一手資料當然應該以考古學發掘獲得的動植物遺存及相關器物組合為主，它們是最重要的環境及人地關係的信息載體（汤卓炜， 2004）。台灣西南部地區從荷據時期（1624AD）始有一些文獻遺留，當時此區為西拉雅平埔族生活居所之地，部落多靠著沿海與河川而建（Pickering, 1959）。經過 400 年左右歷經各個朝代變化，我們也了解到此區環境上的改變，最明顯的莫過於台江內海的興衰。從荷據時期深入新港社（約現今社內遺址）的海岸線，到清朝道光時期海岸線向西挺出達數鄉之土，曾文溪洪流淤塞了台江內海，使得內海成浮埔，至日據時期已成陸地，直至今日遺留下成為七股潟湖（吳新榮，1957）（圖 1-1~1-4）。從部落駐地所在，我們可以知道海岸對前人的生活佔有一定的重要性，而從漁獵經濟的活動中，日常生活習性是否因應台灣四季分明的環境而有季節性的變動，是考古學者也相當關切的議題。藉由穩定同位素方法，我們可以間接從前人食用的貝類殼體，分析判讀出被採收的季節，推敲出人們季節性的習性。. 2.

(16) 圖 1-1 台南縣荷據時期輿圖（取自台南縣志稿）。圓圈部分為遺址舊址，虛線為海岸邊緣。. 圖 1-2 台南縣清道光時期輿圖（取自台南縣志稿）。圓圈部分為遺址舊址，虛線為海岸邊緣。. 3.

(17) 圖 1-3 台南縣日據時期輿圖（取自台南縣志稿）。圓圈部分為遺址舊址，虛線為海岸邊緣。. 圖 1-4 台南縣近代輿圖（取自台南縣志稿）。圓圈部分為遺址舊址，虛線為海岸邊緣。. 4.

(18) 1.2 碳氧同位素與古環境. 相似於其他會隨生命增長的骨骼，例如珊瑚與樹輪，雙枚貝殼體可以記錄下包含生物成長的歷史與環境，因此雙枚貝硬質殼體部分所提供的訊息在重建環境改變上非常有用（Yamaguchi et al., 2006）。雙枚貝會以化學性的方式紀錄環境改變的訊號於殼體，相對於其他碳酸鈣骨骼，例如有孔蟲等，雙枚貝殼體在成長時，細微生長紋的構造對重建潮汐循環或海水平面的變動是很有用的，因此更適合重建動物生活時環境改變時間序列的細節。利用軟體動物貝類所記錄的氧同位素訊號，經過換算重建海水表面溫度奠定古氣候研究（Carre et al., 2005b）。海水中氧同位素受到自然界如蒸發、降水、結冰等等的影響，使得海水 16O 與 18O 比例產生相應對的變動，而貝類在生長過程中，經由造殼過程也將海水同位素的變動記錄下來，因此建構出溫度方程式。Epstein et al.（1953）說明了氧同位素的比值為溫度的函數，並且換算出溫度，前提是殼體穩定同位素換算溫度必須滿足生物造殼時不會受到生機效應影響，並且與水體達到同位素的平衡。以此方法，碳酸鈣殼體可以提供氧同位素的變動紀錄，並常常應用於古溫度重建（Craig, 1965）。關於造成同位素不均衡的問題，其原因在於殼體快速生長所造成的動態分異作用，或是經過新陳代謝作用影響，以及呼吸作用在環境溫度壓力下，造成的碳酸鹽氧同位素產生分異作用（Schifano and Censi, 1983）。雖然在溫度重建方面，這類標本有需要再做更進一步的校正，但是若殼體所紀錄之穩定同位素變動隨生長週期震盪明顯，還是可以應用在反映環境的訊號。海洋貝類的生長因為能記錄海水穩定同位素中氧同位素的變動，故還可以反映出季節性的溫度變化（Shackleton, 1973），此種特性可應用於在考古學的研究中。一般認為，腹足動物與雙枚貝類的碳酸鈣殼體，其穩定氧同位素比可以用來指出死亡的季節，從考古學的角度來看，即是人類獵食的 5.

(19) 採集季節（Andrus and Crowe, 2000）。如果能成功的限定出殼體細微的訊號變化，那麼不只是季節，甚至是月份都能夠確定（Killingley, 1981）。在殼體代表性方法上，Manninoa et al.（2003）研究了現生與遺址潮間帶腹足動物 Monodonta lineata 的氧同位素變動，並同時討論樣本殼體邊緣生長一整年的長序列，以及決定出只有三個樣本點的短序列來判斷死亡季節。如此將擁有可信度之樣本減少至最低消耗量，對研究工作者而言將是一大幫助。又例如謝忠敏（2004）在有孔蟲的研究中，就針對使用多少的標本數量可以達到較成功且有代表性的主成分分析進行測試，結果不論是取 20 個標本、10 個標本、5 個標本，主成分分析在化石豐富度夠多時，使用 5 個標本即可得出與 20 個標本類似結果的分析。在一般有孔蟲研究中，樣本數從 20 個到 100 個以上皆有，而標本數量越多表示標本所代表的沉積時間越長，或者沉積環境越複雜，但是過於少量的標本數據也無法達到統計上以子群體代表母群體的代表性。陳順宇（2000）認為在數量與距離之間取得平衡，選取最少的數據投入主成分分析的程式而能得到可靠且有效的結果，可以使有孔蟲豐富度數據的分析更經濟且有效。考古學樣本也是一樣，因為無法預期樣本數，所以期望以最少的樣本數，達到最大的代表性，以減少標本的損失與工作上的程序。不過在考古學的貝類樣本中，有可能會遇到成岩作用所造成的碳酸鈣礦物同位素改變的問題，因此必須盡可能先避免並排除這樣的情形（Kennett, 1996）。. 6.

(20) 1.3 500 多年前至今亞洲古環境研究概況. 全球溫度在小冰期（Little Ice Age；AD 1300～1900）時，相對於前期的中世紀暖期（Mediaeval Warm Period；AD 800～1300），以及 20 世紀而言是顯示出相對低溫的情況（Mann et al., 1998、1999）。在過去千年中，北半球溫度變動曲線呈現出先是暖期接著小冰期然後又持續升溫至今的震盪（Soon et al., 2003）；而在中國地區，相對於中世紀暖期，小冰期的降溫很明顯（Wang et al., 2005）。其中，18 世紀與 19 世紀分別平均溫度異常為-0.62 與-1.0°C，直到 20 世紀才逐漸升溫（Hao at el., 2012）；北半球從小冰期一直到 20 世紀平均溫度異常達到+0.6°C（Mann et al., 2008）（圖 1-5）。. 圖 1-5 北半球一千年來溫度異常變動圖（圖片來源：Xiao et al., 2011）. 7.

(21) 雨量方面，從小冰期至今大致可以 AD1850 為分界出兩個時期，前期為 AD1590~1850 的亞洲地區潮濕時期，其降雨量有明顯增加的趨勢，而反觀東南亞以及印度地區則是呈現乾燥，降雨量減少的趨勢，顯示出東亞季風在此時期強度大於印度季風（Kotlia et al., 2012；Pandey et al., 2003；Buckley et al., 2010；Cook et al., 2010；Zhang et al., 2008；Paulsen et al., 2003；Chen, 2009；Ku and Li, 1998；Zhang et al., 2003；Ma et al., 2011）。後期為 AD 1850~ 現今亞洲地區東亞季風相對減弱而造成的降雨量減少，喜馬拉雅山區也呈現出溫度升高降雪量減少的趨勢，但是相反的印度平原地區降雨量則是增加（Kotlia et al., 2012；Yadav and Singh, 2002；Shekhar et al., 2010；Yan et al., 2011；Duan and Yao, 2003；Thompson et al., 2000；Burns et al., 2002；Keqin et al., 2002；Zhang et al., 2008）（圖 1-6）。本研究論文的社內遺址係位於台灣的台南市新市區，遺址年代則在距今 300~500 年前，因此氣候環境會受到東亞季風影響，而時間則接近於小冰期時期。. 8.

(22) 圖 1-6 亞洲印度地區季風雨量變化圖（取自：Kotlia et al., 2012）. 9.

(23) 1.4 研究目的. 本論文研究試圖利用穩定同位素原理，以及現生貝類分析數據，來觀察殼體對季節性變動與環境背景的反應，進一步利用遺址貝類的環境訊號記錄來討論環境意義。另一方面，有鑑於社內遺址血蚶貝類數量豐富，因此利用統計方法測試並驗證，當遺址殼體達到同位素反映出的季節的一致性時，其所需之最低樣本數，為此相信可幫助未來貝類樣本方面更有效率且方便地從事分析工作。最後，針對社內遺址血蚶統計出其被採收之季節，以此來判斷當時西拉雅人對血蚶的主要需求季節。. 10.

(24) 二. 研究區域與材料. 2.1 研究地點. 本研究地點主要分兩部分：現生活體血蚶採集自嘉義縣布袋鎮好美里（圖 2-1），此採集地為泥灘地，漲潮時會完全淹沒，水深可達約 150cm 左右，此區域主要經濟活動為用來養殖牡蠣的牡蠣田。但蚵農在其牡蠣田之中網圍起一小區域（圖 2-2），用來養殖附近水域所採集而來的血蚶幼苗，待血蚶生長至殼長約 3cm 以上時（蚵農目視認為約有 2 歲以上），即會賣出。遺址殼體血蚶採集自臺南縣新市鄉社內村，也就是社內遺址發掘地（圖 2-1）。此地點係位於台南科學工業園區正南方，附近擁有許多其他點的考古遺址，其中社內遺址（距今 300~500 年）為較年輕的西拉雅文化期遺留之遺址（李匡悌，2004）（圖 2-3）。為了更進一步了解當地環境背景以及其變化，用以對比現生血蚶殼體的生長對環境的反應，因此向氣象局購買北門測站的雨量資料與七股測站的 2008 年至 2011 年間海表溫的資料。從氣象局四年資料的綜合圖中（圖 2-4），我們可以知道此地區氣候是屬於夏雨冬乾的天氣型態。以一月及七月的比較中可以明顯發現，四年資料平均一月海水表面溫度為 17.9°C，而平均降水量只有 9.5mm；相反的，這四年的資料中，七月海水表面溫度為 28.7°C，平均降水量也高達 325.1 mm。因此降水以夏季為主，月雨量最高可達到 667mm，同時溫度方面也偏高，海水表面溫度最高可達 30.3°C；冬季有些月份甚至有過無降水的記錄，海水表面溫度最低則只有 15.8°C。冬夏季溫度差可達 14.5°C。. 11.

(25) 圖 2-1 研究區域圖。右圖為台灣地理位置全圖；左圖為嘉義縣與台南縣交界之海岸區域圖，紅色標記為樣本採集地點，藍色標記為氣象局測站位置。. 圖 2-2 現生血蚶與海水樣本之採樣地點現場景觀照。此區為退潮時的牡蠣田，中間用網圍成的區域即為血蚶田。. 12.

(26) 圖 2-3 遺址血蚶採樣地點現場景觀照。左圖為俯視圖；右圖為文化層探勘剖面照，兩圖皆可清楚看到白色殼體貝類的富集。（相片來源：台南科學園區考古隊）. 圖 2-4 2008~2011 年氣象局海溫與雨量圖. 13.

(27) 2.2 遺址背景. 依李匡悌（2004）所述，社內遺址位於臺南市新市區社內村聚落的西北側，鄰近台南科學工業園區。本遺址的發掘係由於原臺南縣政府工務課為籌建新市鄉大社排水滯洪池和抽水站的工程計畫工地挖掘作業中，在其基址範圍內的地層間發現了早期人類物質文化遺留堆積裸露，為了避免遺址遺留物受到工程破壞並消失，又同時不希望相關工程的作業進度延宕，因此在 2003 年 10 月 20 日至 2004 年 11 月 30 日期間進行了社內遺址第一步的搶救考古發掘。搶救發掘後出土遺址範圍長約 110 公尺，寬約 25 公尺，總面積達 2800 平方公尺（圖 2-5），從裸露地層內分佈明顯的灰坑堆積現象中，採集到的出土遺留包括：貝類獸骨等生態遺留，以及屬於類似蔦松文化典型的紅色素面陶、各式硬陶、安平壺和若干青花瓷碎片等各類人工製品。從這些出土器物判斷，其文化類緣關係為屬於距今 300~500 年前左右的西拉雅文化，與文獻上所描述的西拉雅四大社之新港社極為穩合，因此社內遺址的發掘在歷史考古及原住民文化史研究上是具有非常重要之意義。本研究遺址血蚶樣本係由李匡悌博士提供，主要採自社內遺址發掘探坑分佈圖的 C 區 P3T3L42~46 的 F1 灰坑裡，隨機採集共 60 枚血蚶樣本，以及 C 區 P4T0L52 的 F2-1 灰坑裡 2 個粗紋蜑螺樣本，和 C 區 P3T3L46 的 F1 灰坑裡 1 個小皺岩螺樣本（圖 2-5），其詳細資料整理如附錄 1。. 14.

(28) 圖 2-5 社內遺址考古發掘範圍重要遺跡現象分布圖。紅色五角星標記為遺址血蚶採樣之坑位。（修改自李匡悌，2004）. 15.

(29) 2.3 研究材料. 血蚶（Tegillarca Granosa），屬於軟體動物門、辮鰓綱（Cemellibranchia）、列齒目（Taxodonta）、魁蛤科（Areidae）、血蚶屬（Tegillarca）。血蚶外觀略呈心臟型，現生種外皮為褐色但容易脫落故常為白色，殼厚背部凸出，有明顯放射肋數量約 18~21 條（圖 2-6）。殼體內部也呈灰白色，鉸齒部明顯且呈直線排列，閉殼肌發達略呈圓型，外套膜邊緣則全部游離。肉體部分身體腹面有明顯的斧足器官，主要用於挖掘。呼吸系統為鰓，也用鰓纖毛進行濾食，為濾食性貝類，主食為硅藻，此外還有砂殼纖毛蟲與枝角類等浮游動物等等也為其食物。循環系統方面，血漿中含有血紅素，血液呈紅色因此稱之為血蚶。. 圖 2-6 現生與遺址血蚶標本照。(A)為現生血蚶內側；(B) 為現生血蚶外側；(C) 為遺址血蚶內側；(D) 為遺址血蚶外側 16.

(30) 血蚶喜歡生長在有淡水注入的潮間帶海灣泥灘中，所以又稱為泥蚶，其會用足爬行並鑽泥約深 0.1~0.2cm，若遇環境不適時，例如淡水多鹽度較低時，則會鑽深入泥中，但不會超過 2cm，屬於埋棲型貝類。血蚶屬於廣溫廣鹽性生物，一般生長海水水溫範圍在 14~30°C 之間，海水鹽度在 12~30‰之間（何雲達，1995）。血蚶產卵期隨地點與環境之不同而有差異，越接近熱帶地區產卵期越晚，台灣推測約在 8~12 月，盛期在 10~11 月（蔡英亞，1992）。產卵大都在大潮期夜間退潮時發生。生長出期行浮游生活，約 13、14 天後開始爬行，之後即行底棲生活。血蚶為多年生貝類，幼貝生長迅速，成貝生長緩慢，廣東地區平均一齡蚶殼長為 20mm，二齡蚶為 28mm，三齡蚶則可達到 32mm（蔡英亞，1992）。血蚶對水質反應相當敏感，近年來因河川及沿海海域遭受汙染，海埔地大量開發及不肖漁民恣意濫捕，直接間皆影響血蚶天然資源量，部分地區甚至已經絕種。血蚶一直以來即為台灣重要高單價食用貝類之一，因其肉含有豐富蛋白質及維生素 B12，所以自古即被視為滋補佳品，但因產量減少，目前市面上多仰賴進口，經養殖場放養後再流入市場。本研究現生血蚶標本殼長介於 4.3~2.5cm 之間，殼高則介於 5.5~3.3cm 之間；社內遺址血蚶標本殼長則是介於 5.0~2.8cm 之間，殼高則介於 4.4~2.3cm 之間（圖 2-6；附錄 1）。血蚶殼體皆為霰石質結晶所組成。. 17.

(31) 三. 研究方法 3.1 標本處理與薄片製作. 採集後之現生血蚶直接泡入水與過氧化氫比例為 10:1 的溶液中 24 小時，待生物停止一切生命現象後，於隔日將肉體去除。殼體則刷洗乾淨後再浸入過氧化氫水溶液 24 小時，使之除去殘餘有機物質，沖洗震盪後經自然風乾並加以照相與書面記錄後即進入取樣階段。取樣方式為先將殼體表層以手電鑽磨除，經過清水清洗與超音波震盪並風乾後，沿著殼高的路徑從殼緣至殼喙每 4 mm 間距以手電鑽鑽取粉末樣本，用以觀察其生長週期；每隻殼體從殼緣至殼喙方向再增加 3 點加密至 2 mm 間距，用以更清楚觀察季節訊號。粉末樣本經低於 50℃烘乾後以 Micromass IsoPrime 質譜儀分析其碳氧同位素組成。實驗中，採用國際標本樣品 NBS-19（δ13C = 1.95‰；δ18O = -2.20‰）做為實驗之標準樣品，精確值 δ13C 為 0.06‰；δ18O 為 0.11‰（1σ，N = 81）。遺址樣本清洗處理方式與現生樣本相同，在樣本取得後，先以牙刷刷洗再浸泡過氧化氫水溶液，並待 24 小時去除有機物後，清洗震盪最後經過自然風乾並記錄。取樣方式也與現生樣本相同，以手電鑽磨除表殼層，刷洗震盪風乾後，為了測試其生物反應環境訊號所需密度與數量之目的，從殼緣至殼喙部分以每 4 mm 間距取樣，判斷其生長記錄完整性，之後再加密至 2 mm，以確定記錄震盪之細節，最後確定全部以末端 2 mm 間距七個點取樣，來判斷殼體死亡季節，少數為確認死亡季節之變動，末端加密至 1 mm 間距取樣。所有粉末樣本皆經過低於 50°C 烘箱烘乾後即進入質譜儀分析。. 18.

(32) 將血蚶做完上述清洗步驟後，即可準備進入薄片製作，先將血蚶以 Buehler 樹酯包裹一半殼體，待自然風乾至膠體凝固後，以鋸片機切割至適當大小，並以 600 μm 的金剛砂將其樣本觀察面與載玻片磨平後用紫外線膠相接，確認凝固後從樣本觀察面也就是垂直生長紋方向切片，再將其殼體薄片依序以金剛砂 600 μm、1000 μm 磨薄至可看出殼體生長紋的適當厚度，最後以 0.3 μm 的氧化鋁拋光粉拋光成亮面，即可開始進入顯微鏡觀察。. 表 3-1 樣本基本資料現生血蚶遺址血蚶現生岩螺遺址岩螺水樣. 採集時間 2010.07~2011.07. 樣本數 31 60 2 2 103. 2011.01 2010.08~2011.07. 19. 平均標本大小長 4.0 高 1.3 長 3.8 高 3.2 長 2.9 高 4.2 長 2.8 高 3.8 80~100cc.

(33) 3.2 生物標本及水樣之採集分析. 現生血蚶採自嘉義縣布袋鎮好美里，GPS 座標位置為 23˚33'91"N， 120˚12'61"E。採樣時間自 2010 年 07 月至 2011 年 07 月為止，以每季為時間間距單位採一次樣本。採樣方式為蚵農於當地牡蠣田的泥灘地中，徒手以”摸蛤仔＂的方式隨機抓取。採樣結果：現生血蚶殼長約 4.3~2.5 cm，殼高約 5.5~3.3 cm，歲數約 1~4 歲不等（附錄 2）。水樣的採集採自相同地點，時間自 2010 年 07 月至 2011 年 07 月為止，受限於天象與海象，以每個月為時間單位選一日採海水樣本，以一小時為時間間隔每次採 1~6 瓶（約 80~100 cc）不等，採集時必須未受當時天水影響，且為減少在分析前水體受到微生物等汙染程度，每瓶樣本採集過程中皆會經過過濾器過濾有機物與雜質，並即時以 YSI 溫鹽計記錄採集時之海水溫度與鹽度（圖 3-2）。分析採用 CO2-H2O 同位素平衡法（Epstein and Mayeda, 1953）。分析時水樣標本先以微量吸管吸取 0.2 毫升裝入反應瓶中，樣本瓶上蓋後進入 Gilson 自動分析儀（Acquaprep Sample Preparation System）中，反應平衡後則接續進入 Micromass IsoPrime 質譜儀分析。期間穿插分析之實驗室標準水樣為：DDW（δ18O = -0.16‰）、SCS10（δ18O = 0.10‰）、SCS1000（δ18O = 0.16‰）；與中央研究院地球科學研究所汪中和老師所提供之實驗室標本：MS（δ18O = -0.12‰）、RDW（δ18O = -14.60‰）、LEW07（δ18O = 1.25‰）、 LEW09（δ18O = 3.08‰）；以及國際標準水樣 VSMOW 與 SLAP 為校正標準。其測量之氧同位素組成精確度可達 0.1‰。. 20.

(34) 3.3 X-ray 分析. 為確認殼體礦物組成與殼體保存情形，隨機取現生與遺址血蚶各一枚樣本，以及現生與遺址岩螺各一個樣本，總共四個殼體樣本，以手電鑽各切下約 0.5 立方公分殼體，研磨至粉末後抹平附於載玻片上，經風乾後以 JEOL JDX-8038 X 光繞射儀進行分析。. 21.

(35) 四. 實驗結果 4.1 殼體薄片樣本陰極射線結果. 魁蛤科殼體大致可分出三個構造部分，首先是最外層的外殼層交錯層狀構造（crossed lamellar structure），其次是外殼層的混合稜柱狀構造（composite prismatic structure），最後是內殼層的複合式交錯層狀構造（complex crossed lamellar structure）（Kobayashi, 1976）。其中佔殼體最大部分且生長週期也最為清楚的就是外殼層的混合稜柱狀構造，此週期性的發展是由於冬季生長速率緩慢，因此呈現出許多透光的狹長型生長痕跡所致，而貝類樣本經過薄片製作後便可以更清楚的看出殼體生長紋（圖 4-1）。. 圖 4-1 現生血蚶與遺址血蚶殼體薄片照。(A)為現生血蚶反射光薄片照；(B) 為現生血蚶陰極射線薄片照；(C) 為遺址血蚶反射光薄片照；(D) 為遺址血蚶陰極射線薄片照。（GL 為陰極射線下發光區域；NL 為陰極射線下不發光區域；左下角為 1cm 比例尺）。. 22.

(36) 使用陰極射線顯微鏡觀察貝類殼體的目的是檢驗殼體是否有受到成岩作用的影響。一般未受到成岩作用影響之霰石質殼體在受到陰極射線的照射下，會呈現黑暗（NL）以及發綠光（GL）的現象，倘若殼體受到後期成岩作用影響而導致的錳、釤、鋱、鏑、銪等元素的加入霰石質殼體，就會呈現發橘光反應（Pagel et al., 2000），如此我們即可判斷出殼體在礦物組成上是否保存完好（圖 4-1）。在本研究殼體樣本反射光照片中，不論是現生樣本或遺址樣本皆可以發現明顯的殼體生長紋。在陰極射線下現生樣本呈現出黑暗以及綠光，是為霰石質殼體之正常反應（Pagel et al., 2000）；而在遺址樣本中，樣本邊緣呈現微弱橘光，樣本中間則呈現黑暗以及綠光。因此整體而言現生樣本保存完整，遺址樣本在邊緣可能有受到輕微成岩作用的影響，但是內部則保存完整。所以在做殼體分析前，不論現生與遺址，殼體一律都會先經過去除表層的處理，將表面去除（約 0.2 mm）部分，以確保分析點為殼體原始訊號，均且分析於外殼層的混和稜柱狀構造。. 23.

(37) 4.2 X-ray 分析結果. X-ray 分析目的與陰極射線的測試相似，即是為了再次檢視並判斷殼體是否有受到成岩作用影響，導致結晶礦物組成的改變。這次測試我們除了現生與遺址血蚶貝類以外，也分析了現生的蚵岩螺與遺址的小皺岩螺做對照。蚵岩螺是在採集現生血蚶樣本時相同地點所蒐集而來，而小皺岩螺則是在遺址血蚶相同 C 區地點隨機取樣而來的，兩者雖然同科不同屬，但是生活環境皆為潮間帶的沿海環境，且殼體礦物組成也皆為霰石質。從四個殼體樣本：現生血蚶、遺址血蚶、現生岩螺、遺址岩螺的 X-ray 分析結果中，與方解石及霰石標本 X-ray 圖形對照，可以發現現生血蚶、遺址血蚶、現生岩螺皆呈現與霰石相符合的振盪曲線，因此主要組成礦物為霰石，表示殼體保存良好；而遺址岩螺則呈現與方解石相符合的震盪曲線（圖 4-2、4-3），顯示出遺址岩螺組成與標本原始礦物組成不一致，原因有可能是受到成岩作用影響所造成的變化，因此遺址的小皺岩螺樣本我們將歸類為保存不完整，不再作後續的討論。. 24.

(38) 圖 4-2 貝類殼體 X-ray 分析結果。上圖皆 Calcite 與 Aragonite 在 X-ray 分析結果下的正常曲線（Chen, 1977），下圖為本研究樣本，(A)為現生血蚶分析結果；(B)為遺址血蚶分析結果。. 25.

(39) 圖 4-3 貝類殼體 X-ray 分析結果。上圖皆 Calcite 與 Aragonite 在 X-ray 分析結果下的正常曲線（Chen, 1977），下圖為本研究樣本，(A)為現生岩螺分析結果；(B)為遺址岩螺分析結果。. 26.

(40) 4.3 水樣採集與分析結果. 為了瞭解現生血蚶的生長環境背景，因此每個月亦在採集現生血蚶的相同位置中採集水樣。又為了瞭解當地潮汐所帶來的海水水溫、鹽度以及水體穩定同位素數值的變動情形，因此收集了晴朗天氣下的海水樣本，以及特殊事件如颱風前後時的海水樣本，並且於有限的白天採集時間裡，以盡量橫跨海水的漲退潮的方式，每隔 1 小時採集一次海水樣本。水樣採集時間從 2010 年 7 月至 2011 年 7 月，共 13 個月。當地海水實際測量溫度最低溫為 1 月的 17.4°C，最高溫為 7 月的 33.3°C，溫度相差將近有 16°C，年平均在 25.8±4.6°C (1σ；n = 63)左右，而實際測量之鹽度最低為 8 月的 14.8ppt，最高為 1 月的 33.8ppt，鹽度相差達到 19.0ppt（圖 4-3），原因除了漲退潮之外，8 月的採樣日為南修颱風前刻，9 月的採樣日則是在凡那比颱風過後，因此認為此時這區海域應該有受到較多淡水混合造成鹽度相較其他月份有偏低的現象，若去掉特殊事件的 8、9 兩個月份，則鹽度落差只有 3.4ppt，年平均則在 32.3±0.9ppt (n = 51)，因此其結果相較溫度是屬於較為穩定的情形。日變化方面海水鹽度受到潮汐影響，除去特殊事件的 8、9 月數值後，當日鹽度差平均為 1.2±0.7ppt (n = 10)。. 27.

(41) 32.0. 36.0. 32.0 28.0 28.0 24.0 24.0. 颱風影響 20.0 20.0. 16.0. 16.0 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9 10 11 12. 圖 4-4 實測溫度與實測鹽度對月份作圖。. 水樣在穩定同位素分析時，每個樣本皆經重覆測試，以求數值接近才能表示穩定且符合實際訊號，海水氧同位素數值分析結果介於-4.67~0.41‰ 之間，平均為-0.61±1.20‰ (n = 65)，數值差達 5.08‰，但是若將受颱風影響之特殊事件的 8、9 月份去除時，則氧同位素數值分析結果介於 -0.61~0.41‰之間，平均為-0.11±0.24‰ (n = 53)，數值差減小為 1.02‰（圖 4-4；附錄 4）。因此此區海域在一般情形下，年間鹽度與氧同位素數值變動並不大，但若受到特殊事件影響（例如颱風等強降雨事件），則鹽度與氧同位素數值都將同步偏低。. 28.

(42) 圖 4-5 海水氧同位素與鹽度對月份作圖。淡色標記為當日水體氧同位素數值分布，深色標記為當日水體氧同位素數值平均。. 29.

(43) 4.4 現生與遺址貝類同位素分析結果. 現生貝類分別有，河口相半鹹半淡水的血蚶，與用來作對比的海相鹹水的蚵岩螺；遺址貝類則同樣有血蚶，與用來作對比的海相鹹水的小皺岩螺以及粗紋蜑螺。一般在正常情況下，鹹水相生物其殼體碳氧同位素數值會偏重，而淡水相生物其殼體碳氧同位素數值則會偏輕，而半鹹半淡水相生物殼體碳氧同位素數值會在兩者之間，並且呈線性分布，分布範圍也較廣（彭和汪，1990）。從碳氧同位素分析結果中，半鹹半淡水相的現生血蚶碳同位素數值在 -6.68~-1.22‰之間，平均為-3.61±0.97‰，氧同位素數值在-5.91~0.30‰之間，平均為-3.01±1.09‰ (n = 370)。遺址血蚶碳同位素數值在-6.07~0.00‰ 之間，平均為-2.91±1.10‰，氧同位素數值在-8.99~0.06‰之間，平均為 -3.45±1.52‰ (n = 636)（圖 4-5；附錄 5）。現生血蚶與遺址血蚶碳氧同位素平均數值接近，呈現出的分布趨勢也相像。而海相的螺類碳氧同位素數值則呈現較均勻且集中的分佈：現生岩螺碳同位素數值在-2.85~-0.37‰之間，平均為-1.34±0.68‰，氧同位素數值在 -4.75~-0.12‰之間，平均為-2.54±1.18‰ (n = 34)。遺址岩螺碳同位素數值在-1.79~0.92‰之間，平均為 0.18±0.60‰，氧同位素數值在-5.06~-0.82‰之間，平均為-2.06±1.19‰ (n = 34)。遺址蜑螺碳同位素數值在-4.36~-1.84‰ 之間，平均為-2.71±0.81‰，氧同位素數值在-3.67~-0.72‰之間，平均為 -2.13±1.09‰ (n = 9)。. 30.

(44) 我們可以發現河口相的血蚶與海相的螺類有明顯分佈上的不同，依碳氧同位素平均值由重至輕分別是遺址岩螺、現生岩螺、遺址蜑螺以及兩者相當接近的遺址血蚶和現生血蚶，而若單論氧同位素數值，則明顯螺類數值偏重，血蚶數值則偏輕，符合一般生物生活習性與環境水體的關係。不過整體而言，因為河口環境多少會受到一些淡水混合的影響，所以在與台灣四周沿海現生貝類及現生化石錐螺殼體的碳氧同位素分布範圍（彭宗仁和汪中和，1990）比較結果中，除了血蚶部分位於淡水影響區，且呈現出線性的分佈以外，螺類也有部分落入淡水影響區裡，尤其是現生蚵岩螺，其平均值更是落在受淡水影響的範圍裡。. 圖 4-6 本研究所有現生與遺址貝類殼體碳氧同位素分布圖. 31.

(45) 五. 討論 5.1 環境背景訊號探討. 在現生標本採樣地點－嘉義縣布袋鎮好美里地區，其環境背景訊號除了採集的水樣海溫與鹽度資料外，還配合了氣象局附近測站的海水表面溫度與降雨量資料。從 2010 年 7 月到 2011 年 7 月共 13 個月的資料中，我們可以發現實測海表溫與氣象海表溫數據趨勢雖然相同但有些許落差（實測海表溫：18.0°C ~31.7°C；氣象海表溫：17.0°C ~29.7°C），原因可能為地點的不同以及氣象溫度為月平均後的結果，因此在之後的討論會以實測海表溫為主（圖 5-1）；雨量方面變化最大，年降雨量從最高的 335.0 mm 到最低的 8.5 mm，而雨季也明顯集中於少數月份，夏季平均為 186.7 mm，冬季平均為 13.7 mm，落差達 173.0 mm；鹽度方面，2010 年 8 月與 9 月受到颱風這個特殊事件影響，記錄了短時間內強降水所帶來的海水鹽度偏低現象，因前面章節已談論過，因此這裡不多加贅述，其他月份的變動趨勢範圍介於 30.4~33.8 ppt 之間，變動的振幅不大，顯示這裡除了特殊事件以外，水體淡鹹水的混和比例還算穩定，而氧同位素數值相對於鹽度方面，有呈現相同震盪的現象，符合一般受蒸發作用影響，鹽度增加時氧同位素數值會偏重的情況。整體而言，水體氧同位素數值在夏秋季時數值有偏輕（平均-0.9‰； V-SMOW），冬春季時則偏重（平均 0.0‰；V-SMOW），明顯受到此地區夏雨冬乾環境的天氣型態影響，夏秋季雨量偏多且溫度較高，造成殼體氧同位素數值降低，而秋冬季則相反雨量少且溫度低，使得殼體氧同位素數值增加。. 32.

(46) 圖 5-1 環境海水氧同位素、降雨量、平均海溫與鹽度對月份作圖。. 33.

(47) 5.2 現生血蚶分析探討. 貝類在生長過程中會記錄環境中的碳氧同位素訊號，進而讓我們瞭解其間的溫度與鹽度等資料變動，而將其連續記錄呈現出來後，更可以知道此一貝類經過的週期數，以及利用末端震盪的切線方向判斷出四季的季節，尤其是遺址貝類死亡的季節，理論上即是採收之季節。現生血蚶的採樣，我們從 2010 年 7 月至 2011 年 7 月，以每一季為單位各分析 5 隻樣本，由於現生環境冬夏雨季之雨量及溫度的分佈情況，理論上於此環境生長之生物性殼體可以反映出季節上之震盪，尤其冬季應該較能夠直接反映正常海水鹽度及溫度的環境訊號，所以多加了 2010 年 12 月的血蚶採集，因此總共有 6 個月 30 隻樣本的現生血蚶資料。每一隻血蚶樣本除了延續考古學分析貝類的方法於表殼層取樣外，每個季節的第一隻樣本會再加以製作薄片，用以對照外殼層與內殼層生長的同步性。 2010 年 7 月的第一隻血蚶樣本先作了右瓣殼（1007HML01R）與左瓣殼（1007HML01L）的對照實驗，右殼氧同位素數值平均振幅為-2.75‰，左殼氧同位素數值平均振幅為-2.65‰，左右兩殼皆同樣顯示出將近兩個週期，並且氧同位素數值的兩個峰值皆在距離殼緣 6 mm 與 24 mm 處。由以上資料可以發現兩者振幅與趨勢皆相同，顯示出右瓣殼與左瓣殼的生長同步性的一致（圖 5-2），因此之後每一隻血蚶的採樣皆以右殼為主。而在外殼層與內殼層方面，除了 2010 年 7 月的這組 1007HML01R 與 m1007HML01R 末端切線方向不一致外，其他月份如：2010 年 10 月的 1010HML01R 與 m1010HML01R、2011 年 1 月的 1101HML01R 與 m1101HML01R、2011 年 4 月的 1104HML01R 與 m1104HML01R 共三組，呈現兩兩振幅與趨勢皆相同的情形，顯示出外殼層與內殼層生長同步性也應屬一致（圖 5-2、5-3）。從氧同位素隨殼體成長剖面圖中（圖 5-2、5-3），可以看到數值明顯的振盪，指示出血蚶殼體會隨著季節記錄海水訊號，對比此區的氣候型態： 34.

(48) 夏季溫度高且降雨量也多。因此氧同素數值在夏季應呈現最低，也就是圖中的峰值；相反的，冬季溫度低且降雨量也少，因此氧同位素數值在冬季所呈現應為最高，也就是圖中的谷值。而端點之間順著生長方向，即可判斷出冬至夏之間切線方向”向上”的春季，與夏至冬之間切線方向”向下”的秋季。在季節性方面，四個季節六個月份皆有不完全一致的現象。2010 年 7 月末端切線方向有 2 隻向下 3 隻向上，記錄的季節判斷為從春季至秋季； 2010 年 10 月末端切線方向 5 隻全部向上，記錄的季節判斷為從春季至夏季；2010 年 12 月末端切線方向有 1 隻向下 4 隻向上，記錄的季節判斷為從夏季至冬季；2011 年 1 月末端切線方向有 2 隻向下 3 隻向上，記錄的季節判斷為從秋季至冬季；2011 年 4 月末端切線方向 5 隻全部向下，記錄的季節判斷為從秋季至冬季；2011 年 7 月末端切線方向有 2 隻向下 3 隻向上，記錄的季節判斷為從秋季至春季。從以上數據結果顯示，採收的季節月份雖然都在判斷後的範圍內，但是其範圍落差有些月份卻達到半年之廣，表示現生血蚶的記錄環境訊號穩定性似乎不高，只有 23%達到預期（表 5-1）。. 35.

(49) 表 5-1 現生標本氧同位素季節判別 Sample 1007HML01R 1007HML02R 1007HML03R 1007HML04R 1007HML05R 1010HML01R 1010HML02R 1010HML03R 1010HML04R 1010HML05R 1012HML01R 1012HML02R 1012HML03R 1012HML04R 1012HML05R 1101HML01R 1101HML02R 1101HML03R 1101HML04R 1101HML05R 1104HML01R 1104HML02R 1104HML03R 1104HML04R 1104HML05R 1107HML01R 1107HML02R 1107HML03R 1107HML04R 1107HML05R 正確率. 春. 夏. 秋 ˅ ˅. 冬. ˅ ˅ ˅ ˅ ˅ ˅ ˅ ˅ ˅ ˅ ˅ ˅ ˅ ˅ ˅ ˅ ˅ ˅ ˅ ˅ ˅ ˅ ˅ ˅ ˅ ˅ ˅ ˅ 23%. （(總樣本數/判斷同預期值數)*%）. 36. 預期值夏夏夏夏夏秋秋秋秋秋冬冬冬冬冬冬冬冬冬冬春春春春春夏夏夏夏夏.

(50) 利用 2011 年 1 月與 7 月採樣時水體的實測海表溫（18.0°C 及 31.7°C）與水體氧同位素數值（0.03‰及-0.46‰），代入霰石質殼體氧同位素轉換溫度方程式：T(˚C) = 19.7-4.34(δ18Oaragonite-δ18Ow,SMOW)（Hudson and Anderson, 1989）。計算出冬季與夏季殼體氧同位素的理論值分別為 0.43‰與-3.22‰，平均為-1.40‰，差值為 3.65‰；對照 2011 年 7 月的 1107HML01R 與 1107HML02 兩隻樣本，平均為-3.14‰與-3.01‰，振幅範圍為 3.77‰與 3.44‰。可以發現其振幅範圍相當，但是從圖 5-3 中，平均振幅有明顯整體向上位移的現象，氧同位素數值偏向負值大約有 1.7‰。我們在之前即已經知道血蚶生長環境為半鹹半淡水之淺海海域，其分析之數值有可能為偏低，因此為測試而使用血蚶生長環境相同時間相同地點的海水樣本為資料作為理論值，然而由以上比理論值更低的實驗結果中，發現血蚶雖然有明顯隨著季節週期性的震盪，殼體的氧同位素卻可能並不完全達到平衡。. 37.

(51) 圖 5-2 2010 年現生血蚶氧同位素隨殼體成長剖面圖。由左至右分別為 2010 年 7 月、2010 年 10 月、2010 年 12 月。箭頭表示末端切線方向。. 38.

(52) 圖 5-3 2011 年現生血蚶氧同位素隨殼體成長剖面圖。由左至右分別為 2011 年 01 月、2011 年 04 月、2011 年 7 月。箭頭表示末端切線方向。. 39.

(53) 5.3 環境訊號與氧同位素探討. 從現生血蚶氧同位素數值結果中，我們發現血蚶並沒有完全達到氧同位素的平衡，但是振幅與週期的振盪明顯，因此將殼體氧同位素數值、海水氧同位素數值以及海表溫的年際變化作一比較觀察。海水氧同位素為採集生物樣本時所實際蒐集而來的海水樣本分析結果，因此只有 2010 年 7 月至 2011 年 7 月共一年的資料，並且將受到特殊事件影響的 8、9 月去除後，其曲線與 2011 年 7 月採集的現生殼體氧同位素數值振盪作一比較，發現兩者圖形在最後週期有相似的振盪形式（圖 5-4）。. 圖 5-4 殼體氧同位素對海水氧同位素對比圖. 40.

(54) 而為了與實際採集水樣海表溫和氣象海表溫紀錄綜合記錄圖對照，因為殼體生長速率的不同，所以稍微配合了海溫紀錄週期，將殼體每個周期的 X 軸做調整，其結果如圖 5-5，可以發現除了殼體第一年的峰值外，其振盪形式與曲線也是相當的接近，因此由以上所知，血蚶在造殼時與周圍環境海水有明顯相關。. 圖 5-5 海水溫度與殼體氧同位素對比圖. 41.

(55) 5.4 遺址血蚶分析探討. 現生血蚶研究結果顯示，殼體氧同位素數值，與當地水體換算出的理論殼體氧同位素數值沒有呈現完整疊合，因此殼體與氧同位素或許並未完全達成平衡。雖然成果不如預期，但是血蚶依然可以是遺址貝類中用來判斷採收季節的材料之一，並且從以上結果中，血蚶氧同位素數值隨生長週期與振幅清楚明顯，與周圍海水也有呈現相似的振盪形式（圖 5-5），因此適合應用在季節判斷上。蔡英亞（1992）指出廣東地區血蚶貝類三個週期（三歲）約可達 32 mm。因此我們隨機取 10 枚血蚶樣本依序分別為 SN3292_1、SN3292_2、 SN3353_1、SN3353_3、SN3369_3、SN3369_4、SN3353_2、SN3316_1、 SN3369_2、SN3369_1，以 4 mm 間距取樣，期望至少達到冬夏季振幅，分析結果從 4 mm 間距遺址血蚶氧同位素隨生長剖面圖中（圖 5-6），我們可以看到明顯隨著生長期的振盪，平均振幅為 3.59‰，週期則從一個半到三個半不等，而末端季節判斷依序為：秋、春、春、秋、冬、夏、夏、春、春、冬。其後將相同的 10 枚血蚶樣本密度加至 2 mm 間距取樣，期望可以有更清楚明確的週期變化，分析結果平均振幅達到 4.25‰，週期則不變（圖 5-7），表示 2 mm 間距取樣有更加強振幅的效果，使得相較之下，2 mm 間距取樣能更容易且明確判斷季節，而在末端季節判斷上依序為：秋、春、無法判斷、秋、冬、春、夏、春、春、冬。. 42.

(56) 在判斷結果中有兩個樣本分別為 SN3353_1、SN3369_4 在間距 4 mm 與 2 mm 前後有季節不一致的情況，其中 SN3353_1 之所以判斷為 unknown 的原因為末端振幅太小且較無規則，因此無法作為判斷四季的依據。再者，從剖面圖中，可以看到此特殊樣本在早期時週期明顯，而後期則呈現週期較不明顯的趨勢，之所以會有這樣的結果，可能與生物本身在產卵期結束後所造成的個體生機效應變化影響，導致生物造殼時無法真實記錄當時的環境訊號（Sato, 1995）。為了更進一步地了解間距不同反應出來的影響，又嘗試了相同樣本加強至 1 mm 間距取樣末端共 5 個點，其季節判斷結果為：秋、夏、無法判斷、秋、冬、春、夏、春、春、冬，與 2 mm 間距取樣之判斷季節幾乎一致（圖 5-8），但是因為密度的增加而有末端較為振盪混亂的現象，可能的原因有：1.因為取樣間距縮短的關係，時間密度也增加，因此造成訊號的複雜，這樣的變化震盪會增加季節判斷上的困難；2.為求取樣方式簡單且方便，因此採取手動鑽洞取粉末的方式，所以當取樣密度增加時，也容易造成附近殼體掉落污染的情形，分析結果會使得誤差值增加。因此從取樣密度結果上，2 mm 間距取樣是最清楚且方便判斷季節與周期的取樣密度。. 43.

(57) 圖 5-6 4 mm 間距遺址血蚶氧同位素隨生長剖面圖 44.

(58) 圖 5-7 2 mm 間距遺址血蚶氧同位素隨生長剖面圖 45.

(59) 圖 5-8 末端加強 1 mm 間距 5 個點遺址血蚶氧同位素隨生長剖面圖 46.

(60) 其後，我們為了測試末端個數對死亡季節判斷的代表性，又隨機取了 10 枚遺址血蚶樣本作分析，依序分別為 SN3316_4、SN3316_2、SN3316_5、 SN3316_3、SN3241_2、SN3241_1、SN3241_4、SN3241_3、SN3241_5、 SN3241_6，全隻以 4 mm 間距取樣，又再加以 2 mm 間距末端取樣共 7 個點做對照，平均振幅達到 4.62‰（圖 5-9）。從前段分析結果中，我們可以知道 4 mm 間距取樣已經可以大致判斷出此生物的生長週期，而在 2 mm 間距取樣中則是會加強振幅並更能清楚判斷死亡的季節，然後再從前人研究中所提到的廣東地區血蚶貝類三個週期約可達 32 mm，且隨著年齡生長速率將會變慢的現象，因此針對末端只有 7 個點的 2 mm 間距取樣做測試，其結果在遺址血蚶氧同位素隨生長剖面圖中，可以發現末端 7 個點即已經達到生長周期半個至一個週期以上，因此對於我們利用殼體氧同位素數值隨生長變化之振盪，其振幅末端切線方向來判斷末端季節性之方式已明顯足夠。. 47.

(61) 圖 5-9 末端加強 2 mm 間距 7 個點遺址血蚶氧同位素隨生長剖面圖 48.

(62) 有了以上到目前為止的分析結果，接下來的遺址血蚶樣本就試著以工作量較少的作業方式作季節性的判斷與統計。從遺址血蚶中隨機取樣，總共再增加了 40 隻的樣本。針對表層殼體末端部分的分析，其振幅明顯，平均振幅達到 4.08‰，因此可以順利進行對末端切線方向的判斷（圖 5-10、 5-11）。判斷結果，其季節分佈春共 2 個、夏共 11 個、秋共 18 個、冬共 3 個、無法判斷共 6 個。明顯相較之前的結果春季死亡的血蚶數目減少，而秋季死亡的血蚶數目增加了，夏季死亡的血蚶數目則居於次之，冬季死亡季節的數目一直都呈現較少的趨勢。. 49.

(63) 圖 5-10 末端 2 mm 間距 7 個點遺址血蚶氧同位素隨生長剖面圖. 50.

(64) 圖 5-11 末端 2 mm 間距 7 個點間距遺址血蚶氧同位素隨生長剖面圖. 51.

(65) 5.5 遺址血蚶統計. 取樣研究的遺址血蚶樣本分析總共 60 枚，依照取樣順序每 5 枚為一組作比較，並假設這 60 枚樣本為母體，期望達到四季以及無法判斷者共五組一個穩定比例上的平衡，亦即代表本遺址當時人類活動時的血蚶採收季節分布。全部 60 個樣本季節判斷分布比例分別為：春 17%、夏 28%、秋 35%、冬 8%、無法判斷 12%（圖 5-12）。而照順序取樣，第一組 5 隻樣本以秋季最多，其他三季次之，缺夏季，第二組 10 隻樣本春季比例增加，夏季佔的比例依舊最少，第三組 15 隻樣本春季比例達到最高，此後又漸漸下降，相反的夏季有增加的趨勢，直到第七組 35 隻樣本春季與秋季比例相同，其後就又回到以秋季占比例最高，並且五組比例接近穩定變動不大，冬季與無法判斷的部分一直呈現較少的比例（表 5-2）。. 圖 5-12 遺址血蚶依採樣順序之季節分布百分比堆疊直條圖。. 52.

(66) 表 5-2 遺址血蚶季節分布統計表。 Spring Sample cumulative Amount cumulative frequency 5 1 1 10 3 4 15 3 7 20 1 8 25 0 8 30 2 10 35 0 10 40 0 10 45 0 10 50 0 10 55 0 10 60 0 10 Σ 10 10. % 20% 40% 47% 40% 32% 33% 29% 25% 22% 20% 18% 17% 17%. Summer cumulative Amount frequency 0 0 1 1 1 2 3 5 1 6 1 7 2 9 0 9 2 11 2 13 2 15 2 17 17 17. % 0% 10% 13% 25% 24% 23% 26% 23% 24% 26% 27% 28% 28%. Fall cumulative Amount frequency 2 2 0 2 1 3 1 4 3 7 1 8 2 10 4 14 2 16 2 18 2 20 1 21 21 21. 53. % 40% 20% 20% 20% 28% 27% 29% 35% 36% 36% 36% 35% 35%. Winter cumulative Amount frequency 1 1 1 2 0 2 0 2 1 3 0 3 1 4 1 5 0 5 0 5 0 5 0 5 5 5. % 20% 20% 13% 10% 12% 10% 11% 13% 11% 10% 9% 8% 8%. Unknown cumulative Amount frequency 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 2 0 2 0 2 1 3 1 4 1 5 2 7 7 7. % 20% 10% 7% 5% 4% 7% 6% 5% 7% 8% 9% 12% 12%.

(67) 然後將全部的 60 隻樣本全部打散，以隨機取樣的方式重新組合成新的順序並作圖，共三個群組。從這三個群組新的組合中可以發現，在第 4 組 20 隻樣本以前比例的動盪都很大，表示出若只取 20 隻以下的樣本很難代表此地區人類採集活動的季節分布，而在 20 隻樣本之後比例變化漸漸趨於穩定，直到第 40 隻樣本之後比例則幾乎呈現一致（圖 5-13）。故整體而言，分析 25 隻樣本左右已經可以大致了解到優勢的採收季節，而若要較清楚了解四季的比例分布，至少要 40 隻樣本左右則較為接近 60 隻標本之統計結果。. 54.

(68) 圖 5-13 遺址血蚶依隨機取樣共三組之季節分布百分比堆疊區域圖。 55.

(69) 5.6 氧同位素換算溫度討論. 從以上氣象局資料與實際測量等背景資料中，不論是現生採樣地點的嘉義地區，或是遺址採樣地點的台南地區，皆呈現出夏雨冬乾的天氣型態，而我們已知血蚶生長在半鹽半淡水的特殊環境，因此受到淡水比例的多寡，生物在製造殼體時，氧同位素數值紀錄有機會受淡水影響而產生較偏輕的數值，理論上冬季雨量較少，受到淡水影響也較小，所以我們嘗試針對冬季資料與冬季的殼體氧同位素數值記錄來換算溫度並做討論；而夏季因為受雨量影響較大，所以只對氧同位素數值做討論。將遺址血蚶殼體冬季氧同位素數值：-1.29‰及冬季嘉義縣布袋鎮好美里地區實測水體氧同位素數值：-0.11‰，代入霰石質氧同位素溫度方程式 T(˚C)=19.7-4.34(δ18Oaragonite- δ18Ow,SMOW) (Hudson and Anderson, 1989)，計算後得知社內遺址當時冬季海水水溫為 24.8°C，相較現今台南七股地區冬季海水水溫的 18.4°C（2008-2011 年）高出 6.4°C。而在現生血蚶殼體冬季氧同位素數值：-1.44‰換算溫度方面，代入霰石質氧同位素溫度方程式，計算後結果為 25.5°C，與同年冬季平均溫度 18.3°C（2010-2011）相比也高了 7.2°C。雖然不論現生與遺址血蚶殼體換算出來的溫度都有一段落差，但是現生血蚶殼體換算溫度後明顯更高於遺址血蚶殼體換算出來的溫度，其溫差達到 0.7°C，顯示出這 400 年來台灣西南部沿海地區冬季有增溫的可能。. 56.

(70) 而在夏季方面，遺址氧同位素數值平均：-5.38‰與現生氧同位素數值平均：-4.37‰，兩者相差達 1.01‰，相較於冬季氧同位素數值差 0.15‰，多了-0.86‰，從兩者氧同位素數值隨生長剖面圖中也能明顯發現，遺址殼體氧同位素數值振幅：-4.17‰相較現生殼體氧同位素數值振幅：-2.97‰來的大（圖 5-2、5-3、5-7、5-9），顯示出當時夏季相較現今夏季受淡水影響更大，因此嘉南地區夏季雨量 400 年來有減少的可能。. 57.

(71) 六. 結論本研究分析了台南社內遺址 C 區 T3P3L42~L45F1 層位中的血蚶標本，與嘉義縣布袋鎮好美里的現生血蚶標本，以及採集地點每月的海水樣本之穩定同位素成分，獲得了 500 年以來年紀間季節性變化與環境之訊息。從實驗結果中，雖然現生血蚶殼體同位素數值與實際採集水樣資訊不完全相符，但判別季節性所需之震盪方式與週期清楚明顯，因此在遺址血蚶殼體判斷季節性上亦可採用。於是將遺址血蚶作被採收之季節性統計，其分布結果為：春 17%、夏 28%、秋 35%、冬 8%，以及有 12%為無法判斷，可知在 300~500 年前社內遺址前人採集血蚶食用貝類以秋季為主。針對季節性的分布統計，以遺址血蚶標本共 60 隻做四次隨機取樣，依季節百分比發現樣本累積數需達 25 枚時方可看出與 60 枚樣本相似的血蚶死亡分佈季節，而當樣本累積數達 40 枚後季節百分比曲線可與 60 枚標本之統計結果一致。從本研究地區氣候現象了解到冬季受雨量影響較小，因此利用霰石質同位素方程式，並代入遺址血蚶殼體冬季氧同位素方程式（-1.29‰）與實測海水氧同位素數值（-0.11‰），換算出冬季溫度結果為 24.8°C，相較現今台南七股地區冬季 18.4°C 的海水水溫（2008-2011 年），明顯溫度偏高。而夏季在氧同位素數值方面，遺址殼體平均為-5.38‰，與現生殼體平均-4.37‰相差達 1.01‰，顯示遺址當時夏季受淡水影響相較現今為大，嘉南地區夏季雨量 400 年來有減少的可能。. 58.

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