自 20 世纪 20 年代以来, 周口店北京猿人(北京直立人)被认为是会控制用火的直立人. 1929 年裴文中等人开始在遗址中注意石器和用火遗迹的收集. 1930 年德日进等人对上一年发现的部分疑为用火遗迹的标本进行分析, 发现其中含有游离碳. 基于德日进等人的分析结果, 1931 年步达生改变了自身此前对北京猿人用火证据的怀疑观点, 认为在周口店主堆积中烧过的鹿角和骨骼标本是用火活动的证据. 但 1998 年 Weiner 等人对第一地点第 4 层和第 10 层采集的少量样品进行了化验, 认为周口店存在间接用火的证 据 , 未 见 直 接 的 原 地 用 火 证 据 ,其中一个主要原因是他们的研究报道周口店北京猿人遗址第一地点的沉积物中(第 10 层)没有发现硅质体. 硅质体被认为是植物燃烧后形成的灰烬中所含的一种 Si, Al, Fe 和 K 的聚合物,在水和酸中不溶解, 因此可作为判断早期人类遗迹是否用火的一种证据指标.
对周口店猿人是否用火的证据进行了重新检验, 分析测试灰烬中是否有硅质体存在, 从周口店第一地点取样, 其中 3 个样品取自第 4 层, 1 个样品取自第 6 层.
实验研究主要是针对灰烬取样进行元素分析和物质成分分析. 检测过程首先是对取样来的 10 g 样品进行碾磨, 用 6 mol L-1的盐酸搅拌浸泡 24 h,过滤后, 对不溶解相进行清洗和高温加热烘干, 再用 6 mol L-1的硝酸搅拌消解浸泡 24 h, 过滤后进行清洗和高温加热烘干处理, 得到最终的不溶解相. 取少量的不溶解相进行元素分析, 采用Hitachi-S4800 扫描电子显微镜对其中的烧结团进行微观形貌观察和元素成分分析, 检测发现 4 个样品中所剩不溶解相中的烧结团均含 Si, Al, Fe 和 K的聚合体, 是硅质体的主要特征和元素组成, 同时也发现了 1.21%~2.94%质量的 K. 再取一定量的不溶解相, 采用 Bruker-D8 X 射线衍射仪进行了物质成分分析(图 1).
检测发现 4 个样品的不溶解相中包括 SiO2、元素 C 和硅酸盐, 波峰比对显示这些硅酸盐主要是以 KFe0 . 2 8Al0 . 7 2Si3O8, KAlSi3O8,K(Al1.91Fe0.09), (Si3Al)O10(OH)2, K(Si3Al)O8和K2(Al3.74Fe0.26)(Si6Al2O20)(OH)4等形式存在, 即是植物燃烧生成的硅质体.
研究发现周口店第一地点的第 4层和第 6 层灰烬中含有硅质体, 也即找到了证明北京猿人用火的一种证据,说明北京猿人在第 4 和 6 层位所处的年代已经可以控制用火.
