فناوری اولیه اولدووان در طول تغییرات محیطی پلیوسن در حوضه تورکانا، کنیا شکوفا شد

چکیده

حدود ۲.۷۵ میلیون سال پیش، حوضه تورکانا در کنیا تغییرات محیطی را تجربه کرد، از جمله افزایش خشکی و تنوع محیطی. ناموروتوکانان یک سایت باستان‌شناختی تازه کشف‌شده است که پنجره‌ای به سازگاری‌های رفتاری هومینین‌ها ارائه می‌دهد. این سایت در اعضای بالایی تولو بور و پایینی بورگی از سازند کوبی فورا (ناحیه مارسابییت، کنیا) واقع شده است، که در حال حاضر به دلیل رویدادهای فرسایشی در مقیاس بزرگ، دوره زمانی ضعیف فهمیده‌شده‌ای است. علاوه بر این، این مکان قدیمی‌ترین شواهد شناخته‌شده از فناوری اولدووان در سازند کوبی فورا را نشان می‌دهد. سایت‌های اولدووان، قدیمی‌تر از ۲.۶ میلیون سال پیش، نادر هستند و این‌ها معمولاً بینش‌هایی از پنجره‌های زمانی باریک ارائه می‌دهند. در مقابل، ناموروتوکانان شواهدی از رفتارهای ساخت ابزار در طول صدها هزار سال ارائه می‌دهد و دیدگاه زمانی منحصربه‌فردی در مورد ثبات فناوری فراهم می‌کند. سایت شامل سه افق باستان‌شناختی متمایز است که حدود ۳۰۰,۰۰۰ سال (۲.۷۵ − ۲.۴۴ میلیون سال پیش) را در بر می‌گیرد. یافته‌های ما نشان‌دهنده تداوم در شیوه‌های ساخت ابزار در طول زمان است، با شواهدی از انتخاب سیستماتیک انواع سنگ. توصیف‌های زمین‌شناختی و داده‌های زمانی، کنترل سنی محکمی فراهم می‌کنند و یافته‌های باستان‌شناختی را زمینه‌سازی می‌کنند. ما از پروکسی‌های متعدد دیرینه‌محیطی استفاده می‌کنیم تا شرایط اکولوژیکی گذشته را بازسازی کنیم. مطالعه ما بر تعامل بین تغییرات محیطی و نوآوری‌های فناوری تأکید دارد و بر عوامل محوری در مسیر تکامل انسانی نور می‌تابد.

مقدمه

توانایی قابل توجه انسان‌ها برای سکونت در تقریباً هر اکوسیستم خشکی نتیجه هم‌افزایی بین تکامل بیولوژیکی و فناوری است¹. اهمیت بلندمدت رابطه تکاملی ما با فناوری از کشف مصنوعات سنگی در رسوبات پلیو-پلئیستوسن ناشی می‌شود^2,3. این مطالعه شواهد جدیدی از حوضه تورکانا برای رابطه بین تغییرات اقلیمی و محیطی و توسعه فناوری‌های ابزار سنگی توسط هومینین‌ها ارائه می‌دهد. قدیمی‌ترین مجموعه‌های شناخته‌شده از مصنوعات اولدووان ( ~ ۲.۹-۲.۶ میلیون سال پیش) به چهار ناحیه در شرق آفریقا محدود هستند^4,5 (شکل. ۱). قدیمی‌ترین ناحیه‌های شناخته‌شده بینش‌هایی در مورد رفتارهای فناوری در افق‌های زمانی واحد در گذشته دور ارائه می‌دهند. با وجود پیشرفت‌ها در درک ما از فناوری اولیه انسانی، مکانیسم‌های خاص که تغییرات محیطی بر تکامل فناوری در قدیمی‌ترین اولدووان تأثیر گذاشته‌اند، همچنان ضعیف فهمیده‌شده باقی مانده‌اند. نشان دادن اینکه چگونه هومینین‌های اولیه شیوه‌های ساخت ابزار خود را در پاسخ به محیط‌های در حال تغییر تطبیق دادند، بینش‌های جدیدی در مورد فشارهای تکاملی که این نوآوری‌ها را شکل داده‌اند، فراهم می‌کند. در اینجا، ما مجموعه‌های متعددی از مصنوعات سنگی از افق محدود‌شده به خوبی، با تخمین‌های سنی ۲.۷۵، ۲.۵۸، و ۲.۴۴ میلیون سال پیش، از سازند کوبی فورا در بخش شمال شرقی حوضه تورکانا (ناحیه مجموعه دیرینه‌شناختی ۴۰، سایت باستان‌شناختی ناموروتوکانان، شناسه موزه‌های ملی کنیا: FwJj ۵۲) توصیف می‌کنیم. دانش دقیق از الگوهای محیطی در این منطقه به ما اجازه می‌دهد تا تعامل بین دوره‌های تغییرات محیطی و حضور یک تیکنو-کمپلکس اولیه اولدووان را که ابتدا در پلیوسن متأخر تکامل یافت، بررسی کنیم و بر تداوم زمانی در سراسر پلئیستوسن اولیه در شرق آفریقا تأکید کند.

الف زمینه جغرافیایی سازند کوبی فورا (خطوط قرمز راه‌راه)، ناحیه مجموعه دیرینه‌شناختی ۴۰ (مربع سبز)، و مکان سایت ناموروتوکانان (نقطه سیاه)؛ [نقشه تولیدشده توسط Natural Earth و NOAAA ETOPO ۲۰۲۲⁹⁵]؛ ب زمینه چینه‌شناختی سازند کوبی فورا که اعضای کلیدی و سطوح نشانگر خاکستر вулканиکی را برجسته می‌کند، نوارهای زرد به سن افق‌های باستان‌شناختی اشاره دارند (تفرو-چینه‌شناسی پس از مک‌دوگال و همکاران.⁹⁶)؛ ج جدول زمانی هومینین‌های کلیدی پلیو-پلئیستوسن از سیستم شکاف شرق آفریقا (EARS)^11,74,97,98 د جدول زمانی و ناحیه‌های کلیدی مرتبط با فناوری لیتیک هومینین^3,6,12 (تصاویر نیایانگا ارائه‌شده توسط ای. فاین‌استون؛ تصاویر لومکوی و BD1 بر اساس مدل‌های سه‌بعدی؛ تصاویر مصنوعات برای نمایش هستند و به مقیاس نیستند) و کاوش‌ها در ناموروتوکانان: فلش‌های قرمز سطوح مصنوعات در حفاری‌های باستان‌شناختی را نشان می‌دهند (عکس‌های DRB)، و دایره‌های رنگی (حروف الف-ژ) بخش‌های زمین‌شناختی بررسی‌شده برای توسعه ستون چینه‌شناختی ترکیبی را نشان می‌دهند (ارائه‌شده در شکل‌های. ۲ و ۳).

فازهای اولیه ساخت ابزار، که به بیش از ۳.۰ میلیون سال پیش بازمی‌گردد⁶ (هرچند ببینید آرچر⁷)، فناوری ضربه‌ای را برجسته می‌کنند که در رکوردهای هومینین ubiquitous است و با دیگر پریمات‌ها مشترک است^8,9. استفاده از ابزار، مرتبط با جستجوی استخراجی، صفتی تکرارشونده در برخی پریمات‌های موجود است¹⁰. قدیمی‌ترین تولید سیستماتیک مصنوعات سنگی لبه‌تیز، شناخته‌شده به عنوان اولدووان، در رکورد رفتاری هومینین در سایت‌های شرق آفریقا یافت می‌شود: لدی-گرارو و گونا در حوضه آفر (۲.۶ میلیون سال پیش)، اتیوپی، و نیایانگا در غرب کنیا (۲.۶-۲.۹ میلیون سال پیش)^3,11,12,13.

در این مطالعه، ما قدیمی‌ترین فناوری‌های شناخته‌شده اولدووان و زمینه دیرینه‌محیطی آن‌ها را در سازند کوبی فورا توصیف می‌کنیم (شکل. ۱). وجود نشانه‌های کوبیدن روی استخوان‌ها در مجموعه ناموروتوکانان نقش ابزارهای لبه‌تیز در رفتار جستجوی هومینین‌های این دوره را برجسته می‌کند و پیشنهاد می‌کند که توسعه فناوری اولدووان با بهره‌برداری از منابع واسطه‌شده توسط استفاده از ابزار مرتبط بود¹⁴. زیستگاه‌های باز مانند ساواناها و علفزارها در پایان پلیوسن گسترش یافتند و ممکن است تغییر تطبیقی در هومینین‌ها به سمت بهره‌برداری منظم از غذاهایی که نیاز به استفاده از ابزار دارند (مانند USOها، مغز استخوان، گوشت) را تسهیل کرده باشند^15,16. در اینجا ما سه افق زمانی متمایز را بررسی می‌کنیم که حاوی شواهد فناوری ابزار لبه‌تیز در حدود ~۳۰۰,۰۰۰ سال هستند. رویکردهای فناوری مداوم در سراسر این بازه زمانی پیشنهادکننده یک تطبیق فناوری پایدار در خط هومینین در سراسر پلیوسن متأخر و پلئیستوسن اولیه است.

نتایج

زمینه زمین‌شناختی

سازند کوبی فورا (KF Fm.) به لایه‌های رسوبی گروه اومو در سمت شرقی دریاچه تورکانا اشاره دارد و بر روی سنگ‌های вулканиکی میوسن و پلیوسن و رسوبات مرتبط به صورت ناهمخوان قرار گرفته است^17,18. گروه اومو این‌ها و دیگر رسوبات پلیو-پلئیستوسن دریاچه‌ای و رودخانه‌ای را در بر می‌گیرد که سری‌ای از نیمه‌گِرفتن‌های متناوب حوضه اومو-تورکانا را پر می‌کنند، که خود بخشی از سیستم بزرگ‌تر شکاف شرق آفریقا (EARS¹⁹) است. کنترل سنی عالی در سراسر گروه اومو (۴.۰۲ تا ~۰.۷۵ میلیون سال پیش) توسط تاریخ‌های ⁴⁰Ar/³⁹Ar روی لایه‌های خاکستر вулканиکی، سنین K/Ar روی بازالت‌های intercalated و چینه‌شناسی پالئومغناطیسی فراهم شده است²⁰. KF Fm. به هشت عضو تقسیم شده است (ببینید شکل. ۱)، هر کدام توسط یک بستر نشانگر تفرا вулکانوکلاستیک تاریخ‌دار در پایه عضو (به جز عضو پایه لون‌یومون¹⁹.) مشخص شده است. در ناحیه ۴۰، جایی که ناموروتوکانان واقع شده، لایه‌های رسوبی تخمین زده می‌شود که تقریباً بین ۴.۳ تا ۱.۶ میلیون سال پیش範囲 داشته باشند^21,22، با شکافی بین ۳.۰ −۲.۵ میلیون سال پیش که توسط ناهماهنگی بورگی نشان داده شده است^21,23,24. بالای این ناهماهنگی، سری‌ای از رس‌های دریاچه‌ای تغییر محلی در الگوهای تکتونیکی-رسوبی و تهاجم پالئو-دریاچه لورنیانگ در حوضه تورکانا را نشان می‌دهد^21,24. به غرب ناموروتوکانان، در سراسر گسل شمال گله¹⁹، یک توالی رسوبی جوان‌تر آشکار شده که حداقل شامل اعضای بالایی بورگی و KBS است، همانطور که وجود تف KBS در آن توالی نشان می‌دهد²¹.

کاوش‌های زمین‌شناختی بر یک بازه چینه‌شناختی ۴۶ متری تمرکز داشت که در هفت بخش بررسی شد (شکل. ۲). این بخش‌ها به واحدهای زمین‌شناختی محلی اختصاص داده شدند که برای نقشه‌برداری اطراف ناموروتوکانان استفاده می‌شوند (شکل تکمیلی. ۱). پایین‌ترین واحد در این چارچوب سطح تفری (TB) است که به عنوان تف تولو بور شناسایی شده است²¹ (جدول تکمیلی ۱). بالاترین سطح توالی رس‌های دریاچه‌ای مرتبط با تپه محلی شناخته‌شده به عنوان ناموروتوکانان است، که نام سایت باستان‌شناختی از آن گرفته شده (L2b). این توالی لیتولوژیکی شامل سه بسته رسوبی کاملاً متفاوت است که توسط مرزهای مجزا جدا شده‌اند (جدول تکمیلی ۲).

لایه‌ها کمی به سمت شمال شرقی کج شده‌اند و سنگ‌های قدیمی‌تر به سمت جنوب غربی و سنگ‌های جوان‌تر در تپه ناموروتوکانان در شمال را آشکار می‌کنند. چندین افق خطی توسط رسوبات کلاستیک درشت (مانند قلوه‌سنگ‌ها، سنگ‌ریزه‌ها، و شنی‌ها) با ویژگی‌های لایه‌بندی متمایز (مانند لایه‌بندی متقاطع) مشخص شده‌اند که پالئو-کانال‌هایی متعلق به سیستم‌های پالئو-رودخانه را نشان می‌دهند که جهت جریان آن‌ها با فلش‌های آبی روشن مشخص شده است. سری‌ای از بخش‌های زمین‌شناختی (الف-ژ) (بخش پایینی شکل) برای توسعه لاگ ترکیبی و زمینه مگنتو-چینه‌شناختی استفاده شد. لیتولوژی‌های اصلی شامل پالئوسول‌های قرمز (R1–R4)، شنی‌ها و ماسه‌سنگ‌های ضعیف سیمان‌شده (S1–S3)، پالئوسول‌های خاکستری تا قهوه‌ای-خاکستری (P1–P6)، کنگلومراها و گراول‌ها (C1–C7)، رس‌های دریاچه‌ای (L1–L2b)، شنی‌های دریاچه‌ای با نشانه‌های موج (LS1)، و رس‌های دریاچه‌ای غنی از دیاتومیت (LD) هستند. این لیتولوژی‌ها تنوعی از محیط‌های رسوبی را منعکس می‌کنند، از سیستم‌های رودخانه‌ای و آبرفتی تا تنظیمات دریاچه‌ای. نوارهای سبز فاصله‌های خط مستقیم بین بخش‌های چینه‌شناختی را نشان می‌دهند. تصویر از تصاویر UAV جمع‌آوری‌شده در سایت مشتق شده است.

قدیمی‌ترین بسته رسوبی توسط رس‌های قرمز، پالئوسول‌ها، و شنی‌ها بالای تف تولو بور (TB) مشخص شده است. این شامل پالئوسول‌های ضعیف توسعه‌یافته با ردپاهای ریشه و رس‌های غنی از کربنات intercalated با شنی‌ها و گراول‌های ریز است. این بسته به عنوان سیلابی رودخانه‌ای تفسیر می‌شود (R1 تا R4، شکل. ۲ و شکل تکمیلی. ۲؛ جدول تکمیلی ۲).

بسته دوم از گراول‌ها و پالئوسول‌ها تشکیل شده است که پالئو-کانال‌ها و رس‌های باتلاقی مرتبط با سیستم رودخانه‌ای را نشان می‌دهد (C1-2، C3، C6)، مشخص‌شده توسط کانال و overbank متناوب با بازه‌های پالئوسول، تفسیرشده به عنوان متعلق به سیلاب (S3 تا C7). هر سه افق حامل مصنوعات در این بسته رسوبی واقع شده‌اند. بخش پایینی این بازه حاوی پالئوسول‌های تیره‌تر (P0-P3) غنی از بتن‌های کربنات و ریزوم‌ها است که با رسوبات گراول شنی متناوب هستند که قالب‌های شنی ریشه‌ها و ریزوم‌های گیاهی را حفظ می‌کنند (شکل تکمیلی. ۲). پالئوسول‌های قهوه‌ای-قرمز ضعیف توسعه‌یافته بخش بالایی را مشخص می‌کنند (P4-P6). برخی از سطوح پالئوسول بالایی (مانند P5) ترک‌های خشک‌شدن نامنظم بزرگ را نشان می‌دهند (شکل تکمیلی. ۲)، پرشده با شنی‌های خوب سیمان‌شده از بستر overlying (مانند C6). توالی‌های برش و پر کردن به سه پالئو-رودخانه محلی محدود می‌شوند که با سطوح C1-2، C3، و C6 مطابقت دارند. بالاترین برش (C6) گسترده‌ترین از نظر جانبی است و ویژگی‌های رودخانه پرپیچ‌وخم را نشان می‌دهد. در برخی مناطق، این کانال رسوبات زیرین را تا سطح پالئوسول P3 فرسایش داد. این ساختارهای برش و پر کردن، که ویژگی‌های بزرگ‌تر پالئو-رودخانه را نشان می‌دهند، بسیار محلی هستند و به صورت جانبی به بسترهای شنی-رسی تبدیل می‌شوند که به عنوان رسوبات overbank تفسیر می‌شوند.

افق‌های حامل مصنوعات در سیستم پالئو-رودخانه رخ می‌دهند، جایی که جریان‌ها در کانال اصلی سیستم‌های رودخانه‌ای بافتی باستانی به اندازه کافی قوی بودند تا قلوه‌سنگ‌ها و کلاست‌های اندازه سنگ‌ریزه را حمل کنند که به عنوان مواد منبع برای ابزارهای سنگی خدمت کردند. سیستم پالئو-رودخانه شامل محیط‌های کم‌انرژی بود، جایی که آب آرام و رسوبات point-bar و همچنین سطوح خاک سیلابی زمینه زمین‌شناختی برای حفظ مصنوعات و بقایای فون را فراهم کردند.

بالاترین و سومین بسته رسوبی بالای سطح پالئوسول P6 قرار دارد و از رس‌های دریاچه‌ای (L1 تا L2b، ببینید شکل. ۲، و شکل تکمیلی. ۲) تشکیل شده، گاه‌به‌گاه واحدهای شنی (مانند LS1) یا رسوبات غنی از دیاتوم (مانند LD) و یک سطح حاوی بقایای فسیل کوسه‌ماهی مکرر (انتقال LS1-L2a) را نشان می‌دهد. کاوش‌های قبلی انجام‌شده روی دامنه‌های تپه ناموروتوکانان (ببینید شکل ۷C در بالدس و همکاران.²⁴) ناهماهنگی بورگی را در پایه بستر L1 شناسایی کرد. با این حال، هیچ محدودیت سنی ارائه نشد تا گستردگی شکاف زمانی نشان‌داده‌شده توسط این ناهماهنگی تعیین شود، و مدت آن، اگر وجود داشته باشد، حل‌نشده باقی ماند.

در توالی رسوبی ناحیه ۴۰ بررسی‌شده، چهار نشانگر سنی شناسایی شد که اجازه توسعه مدل سنی جامع برای کل توالی را داد (شکل. ۳). قدیمی‌ترین این نشانگرها بستر نشانگر تفری است که پایه بازه را نشان می‌دهد. این لایه به عنوان تف تولو بور β²¹ شناسایی شده و توسط سن ⁴⁰Ar/³⁹Ar فلدسپار ۳.۴۴ ± ۰.۰۲ میلیون سال^22,25,26,27 تاریخ‌گذاری شده است. تجزیه و تحلیل‌های ژئوشیمیایی (جدول تکمیلی ۱) نیز این را به عنوان تف تولو بور β تأیید می‌کنند.

به دست آمده با همبستگی محور عمق، نشان‌داده‌شده توسط الگوی قطبیت به دست آمده از ناموروتوکانان (محور عمودی) با محور سن، نشان‌داده‌شده توسط مقیاس زمانی قطبیت ژئومغناطیسی⁹⁹ ترکیب‌شده با داده‌های ژئوکرانولوژیکی اضافی (محور افقی)، نشان‌داده‌شده توسط داده‌های پالئومغناطیسی نشان‌داده‌شده توسط کرون‌های مغناطیسی، ساب‌کرون‌ها و اکسکارسیون‌ها³¹ و فازهای دریاچه توصیف‌شده از حوضه تورکانا^{28,47,100,101}. دو سناریو در نظر گرفته شده: الف. سناریو الف فرض می‌کند رسوب‌گذاری مداوم بین سطوح گراول C7 و رس‌های دریاچه L1؛ ب. سناریو دوم را نشان می‌دهد که ناهماهنگی بورگی را در مرز لیتولوژیکی C7/L1 قرار می‌دهد، همانطور که قبلاً توسط کیدنی²¹ و بالدس و همکاران.²⁴ پیشنهاد شده، تخمین‌های کمی قدیمی‌تر برای سایت‌های NMT2 و NMT3 فراهم می‌کند. سناریو با ناهماهنگی بورگی دو گزینه همبستگی برای بازه قطبیت NZ2-RZ2 ارائه می‌دهد، یا با اکسکارسیون فنی (PL) یا ساب‌کرون اولدوای (L). ما گزینه اول را به دلیل نبود تف KBS در رسوبات دریاچه‌ای مطابقت‌کننده با ناحیه قطبیت NZ2 ترجیح می‌دهیم. برای ستون لیتولوژیکی و افسانه ناحیه قطبیت پالئومغناطیسی، ببینید شکل. ۲.

کاوش‌های پالئومغناطیسی از تمام لیتولوژی‌های موجود، به جز شنی‌های درشت غیرتثبیت‌شده (R1-R4)، چهار بازه قطبیت مغناطیسی متمایز را آشکار کرد (شکل تکمیلی. ۳). بخش پایینی‌تر بخش، با ضخامت ۱۶.۵ متر، با ناحیه قطبیت نرمال (NZ1) مطابقت دارد. سپس، بخشی ~۲۰ متری (RZ1) وجود دارد که قطبیت‌های معکوس را نشان می‌دهد. این توسط قطعه قطبیت نرمال کوتاه‌تر (NZ2) دنبال می‌شود، حدود ۹ متر ضخامت. بالای تپه ناموروتوکانان، کمتر از ۱ متر ضخامت، دوباره توسط آغاز ناحیه قطبیت معکوس دیگر (RZ2) مشخص شده است. در بیشتر ناحیه ۴۰ این واحد توسط فرسایش مدرن حذف شده است.

تف تولو بور مرز پایینی توالی را در ۳.۴۴ میلیون سال پیش تشکیل می‌دهد، و تهاجم پالئو-دریاچه لورنیانگ^28,29 مرز بالایی آن را در حدود ۲.۲ میلیون سال پیش مشخص می‌کند. این دو نشانگر به ما اجازه می‌دهند تا توالی قطبیت مغناطیسی محلی مشاهده‌شده در ناموروتوکانان را با مقیاس زمانی قطبیت ژئومغناطیسی تثبیت‌شده همبستگی دهیم (داده‌های تکمیلی ۱، داده‌های تکمیلی ۲ GPTS³⁰). به طور خاص، NZ1 با کرون گاوس (C2An) مطابقت دارد، RZ1 و RZ2 بخش‌هایی از کرون ماتویاما (C2r) را نشان می‌دهند، و NZ2 با اکسکارسیون فنی (سابقاً اکسکارسیون رئونیون)³¹ یا، به طور جایگزین، با ساب‌کرون اولدوای همبستگی دارد. ساب‌کرون‌های قطبیت معکوس ماموت (C2An.2r) و کائنا (C2An.1r) از بخش پایینی کرون گاوس یافت نشدند. این‌ها یا در بازه‌های شنی S1 و S2 واقع شده‌اند (ناسازگار با تحلیل پالئومغناطیسی) یا این بازه‌های شنی با ناهماهنگی‌ها مرتبط هستند. این محدودیت بر تخمین‌های نرخ رسوب‌گذاری در بازه پایینی تأثیر می‌گذارد اما به طور حیاتی، تخمین سن سطوح مصنوعات بررسی‌شده در اینجا را به طور قابل توجهی تحت تأثیر قرار نمی‌دهد.

بازه مورد مطالعه شامل ناهماهنگی بالایی بورگی (UBU) است، سطحی که در بخش‌هایی از سازند کوبی فورا به عنوان نشانگر وقفه رسوبی چند صد هزار ساله تفسیر شده است²⁴. با این حال، UBU در ناحیه ۴۰ به وضوح بیان نشده است، جایی که انتقال از facies رودخانه‌ای به دریاچه‌ای conformable است و هیچ شواهد میدانی برای سطح فرسایشی وجود ندارد. رس‌های دریاچه‌ای overlying با لیتولوژی‌های بالایی بورگی توصیف‌شده توسط بالدس²⁴ مطابقت دارند و نبود تف KBS در این رسوبات خوب حفظ‌شده—با وجود وقوع آن ~۶۰۰ متر غرب ناموروتوکانان در سراسر گسل شمال گله²¹—پیشنهاد می‌کند که بخش ناموروتوکانان به عضو KBS نمی‌رسد. اگر وقفه‌ای وجود داشته باشد، باید به بازه باریکی در RZ1 محدود شود، که نشان‌دهنده مدت بسیار کوتاه‌تری نسبت به آنچه برای کوبی فورای مرکزی پیشنهاد شده است. بنابراین ما دو امکان را در نظر می‌گیریم: سناریو A، که در آن رسوب‌گذاری مداوم است، و سناریو B، که در آن UBU وقفه کوتاهی را نشان می‌دهد. هر دو سناریو سطوح باستان‌شناختی را به طور مطمئن در پلیوسن متأخر–پلئیستوسن اولیه قرار می‌دهند و تفسیرهای رفتاری یا زمانی ما را تغییر نمی‌دهند.

با توجه به همبستگی R1 با کرون ماتویاما، ما با دو گزینه همبستگی برای بازه قطبیت NZ2 روبرو هستیم: یا هم‌تراز کردن آن با اکسکارسیون فنی یا ساب‌کرون اولدوای. ما گزینه اول—همبستگی با اکسکارسیون فنی—را به دلیل نبود تف KBS در رسوبات دریاچه‌ای مطابقت‌کننده با ناحیه قطبیت NZ2 ترجیح می‌دهیم. تف KBS یک نشانگر چینه‌شناختی مهم و گسترده جغرافیایی است که، اگر وجود داشته باشد، همبستگی با ساب‌کرون اولدوای را حمایت می‌کند. KBS حدود ۶۰۰ متر غرب ناموروتوکانان، در سراسر گسل شمال گله توصیف شده است²¹، روی توالی ضخیم رس‌های دریاچه‌ای، ناسازگار با بخش در ناموروتوکانان. نبود آن در ناموروتوکانان پیشنهاد می‌کند که بازه NZ2–RZ2 احتمالاً بیشتر با اکسکارسیون فنی مطابقت دارد.

علاوه بر سطح تف تولو بور β (۳.۴۴ ± ۰.۰۲ میلیون سال پیش)، داده‌های پالئومغناطیسی سه نقطه زمانی جدید برای توسعه مدل سنی برای بخش مورد مطالعه و به دست آوردن تخمین سن برای افق‌های حامل مصنوعات در ناموروتوکانان فراهم می‌کنند (شکل. ۳). این نقاط عبارتند از: معکوس گاوس-ماتویاما (NZ1/RZ1) در ۲.۶۱۰ میلیون سال³⁰، آغاز ساب‌کرون فنی (RZ1/NZ2) در ۲.۱۳۷ میلیون سال، و پایان ساب‌کرون فنی (NZ2/RZ2) در ۲.۱۱۶ میلیون سال³².

ما دو مدل سنی جایگزین بر اساس همبستگی‌های مختلف توصیف‌شده در بالا ارائه می‌دهیم. این مدل‌های سنی دو سناریو ممکن را منعکس می‌کنند: سناریو اول (شکل. ۳الف) فرض می‌کند رسوب‌گذاری مداوم بین سطوح گراول C7 و رس‌های دریاچه L1، در حالی که سناریو دوم (شکل. ۳ب) ناهماهنگی بورگی را در مرز لیتولوژیکی C7/L1 ادغام می‌کند، همانطور که قبلاً توسط کیدنی²¹ و بالدس و همکاران.²⁴ پیشنهاد شده. این سناریو دوم منجر به تخمین‌های سنی کمی قدیمی‌تر برای سایت‌های ناموروتوکانان-۳ (NMT3) و ناموروتوکانان-۲ (NMT2) می‌شود.

در این مقاله، ما از سناریو اول استفاده می‌کنیم، که تخمین‌های سنی محافظه‌کارانه‌تر (جوان‌تر) ارائه می‌دهد. مهم است توجه کنیم که این سناریوها بر تخمین سن سطوح باستان‌شناختی قدیمی‌ترین ارائه‌شده در این مقاله تأثیر نمی‌گذارند.

یافته‌های باستان‌شناختی

تحقیقات باستان‌شناختی در ناحیه مجموعه دیرینه‌شناختی ۴۰ در سایت ناموروتوکانان (۳۶.۳۲۹ شرقی، ۴.۳۹۹ شمالی) انجام شد. سه حفاری (در ~ ۵۰۰۰م² ناحیه)، نام‌گذاری‌شده ناموروتوکانان-۱ (NMT1)، ناموروتوکانان-۲ (NMT2)، و ناموروتوکانان-۳ (NMT3)، مطابقت‌کننده با واحدهای لیتولوژیکی مجزا S3-C1 (برای NMT1)، C2-P2 (برای NMT2)، و C3 (برای NMT3) مجموعاً ۱۲۹۰ مصنوعات را به دست آورد: NMT1 (n = ۱۹۸)، NMT2 (n = ۷۷۵)، و NMT3 (n = ۳۱۷)، همراه با فسیل‌های مرتبط (جدول تکمیلی ۳). افق‌های حامل مصنوعات در شنی‌ها و گراول‌های ریز متمرکز هستند (شکل. ۴). مصنوعات مرتبط با افق C3، (NMT3) به نظر می‌رسد اختلال پس از رسوبی جزئی را تجربه کرده باشند همانطور که با نبود کسر کوچک‌تر مصنوعات و جهت‌گیری خطی برای این افق باستان‌شناختی ۲.۴۴ میلیون سال پیش (NMT3؛ ببینید شکل‌های تکمیلی. ۴، ۵، ۶,۷) نشان داده شده است. ساییدگی روی مصنوعات در برخی از مصنوعات وجود دارد، با این حال لبه‌های نازک تیز در مجموعه‌ها حفظ شده‌اند (% مجموعه نشان‌دهنده ساییدگی از ۱۸-۲۲% متغیر است). آسیب ژئوشیمیایی و مکانیکی به سطوح بسیاری از نمونه‌های استخوان فسیلی تحلیل تفنومی دقیق تغییرات استخوان در مجموعه فون را جلوگیری می‌کند. با این حال، برخی نمونه‌ها در مجموعه ۲.۵۸ میلیون سال پیش سطوح خوب حفظ‌شده‌ای دارند که نشانه‌های کوبیدن را نشان می‌دهند که نشان می‌دهد هومینین‌ها از ابزارها برای استخراج منابع غذایی با کیفیت بالا از بقایای پستانداران بزرگ استفاده کردند (ببینید شکل تکمیلی. ۸).

سه افق باستان‌شناختی (NMT3 تاریخ‌گذاری‌شده به ۲.۴۴ میلیون سال پیش؛ NMT2 نسبت‌داده‌شده به ۲.۶۰ میلیون سال پیش؛ و NMT1 نسبت‌داده‌شده به ۲.۷۵ میلیون سال پیش). این افق‌های باستان‌شناختی با چینه‌شناسی ترکیبی برای ناحیه ۴۰ همبستگی دارند. بخش‌های دیواره‌ای توزیع مصنوعات در این واحدهای چینه‌شناختی را نشان می‌دهند. دیاگرام‌های سمت راست نسبت مصنوعات در دسته‌های تیپولوژیکی اصلی¹⁰² و انواع سنگ اصلی موجود در این مجموعه‌های باستان‌شناختی را منعکس می‌کنند (ببینید داده‌های تکمیلی ۳). شیوع بالای کالسدونی در تمام افق‌های باستان‌شناختی آشکار است. دایره‌های زرد مصنوعات سنگی فردی بزرگ‌تر از ۲ سانتی‌متر را نشان می‌دهند، ستاره‌های سفید-آبی نمونه‌های فون به دست آمده in situ در طول حفاری‌ها را نشان می‌دهند (ببینید شکل تکمیلی. ۶)، و لوزی قرمز استخوان با نشانه برش توصیف‌شده در شکل تکمیلی. ۸ را نشان می‌دهد. توجه کنید که فون در افق‌های زمانی قدیمی‌تر و جوان‌تر ضعیف حفظ شده است.

توصیف‌های دقیق از یافته‌های باستان‌شناختی

مصنوعات از ناموروتوکانان بسیاری از ویژگی‌ها را نشان می‌دهند که تشخیصی از شکستگی کنکوئیدال انسان‌ساز هستند (مانند برآمدگی‌های برجسته ضربه، سکوهای ضربه واضح، زخم‌های پوسته مجاور؛ هرچند ببینید پروفیت و همکاران.^9,33) و توسط پوسته‌های کوچک‌تر و هسته‌های ساده غالب هستند. نسبت‌های بالای پوسته‌ها و قطعات لبه‌تیز، شامل ۹۴.۲ تا ۷۹.۴% از مجموعه‌ها، نشان می‌دهد لبه‌های تیز تمرکز محتمل این فناوری بودند. مجموعه‌های اولیه اولدووان تمایل دارند پوسته‌هایی داشته باشند که ابعادی مشابه هسته‌هایشان دارند (در مقابل سایت‌های آشوleyen که هسته‌ها خیلی بزرگ‌تر هستند) و زخم‌های پوسته کمتری روی هسته‌ها دارند (در مقایسه با مجموعه‌های اولدووان جوان‌تر^3,12 (شکل. ۵). ویژگی‌های فناوری مختلف نشان می‌دهد که مجموعه‌های ناموروتوکانان بیشتر شبیه به دیگر مجموعه‌های اولیه اولدووان (مانند بوکول دورا ۱؛ نیایانگا) نسبت به مجموعه‌های جوان‌تر از ۱.۸ میلیون سال پیش هستند (شکل. ۵؛ و شکل‌های تکمیلی. ۱۰,۱۱). شواهد درک مکانیک شکستگی (مانند رابطه بین زوایای سکو و دیگر ویژگی‌های فناوری) بین هومینین‌هایی که مجموعه‌ها را در ناموروتوکانان تولید کردند و مجموعه‌های اولدووان قدیمی‌تر مشابه است (شکل تکمیلی. ۱۱). هسته‌ها از مجموعه‌های ناموروتوکانان نیز الگوهای مشابهی با آن‌هایی که در دیگر مجموعه‌های اولیه اولدووان ( > ۲.۳ میلیون سال پیش) دیده می‌شود نشان می‌دهند که هسته‌ها به ندرت در طول تولید چرخانده می‌شوند (% هسته‌هایی که Unifacial هستند؛ شکل. ۵). هرچند ابزارهای ضربه‌ای در مجموعه ناموروتوکانان نادر هستند، ظاهر مصنوعات به شدت کوبیده‌شده ( < ۱% مجموعه؛ NMT2) حضور فعالیت‌های ضربه‌ای را تأیید می‌کند (شکل تکمیلی. ۱۲). مقایسه‌های انتخاب مواد خام نشان می‌دهد کالسدونی دانه‌ریز در نسبت‌هایی که به طور قابل توجهی بیشتر از حضور آن در کنگلومراهای نزدیک است (شکل تکمیلی. ۱۳). ما توجه می‌کنیم که هرچند هومینین‌ها در ناموروتوکانان به نظر می‌رسد در انتخاب انواع سنگ خاص انتخابی باشند، شواهد کمی از حمل سنگ وجود دارد. گراول‌ها (رسوبات سیستم رودخانه بافتی) که قلوه‌سنگ‌های مناسب برای ساخت مصنوعات را حمل می‌کردند در رسوبات درشت‌دانه مستقیماً مجاور تمام سایت‌های باستان‌شناختی موجود بودند. این سطح انتخاب در تمام سه مجموعه آشکار است و ترجیح پایدار برای موادی که به طور مداوم شکسته می‌شوند را پیشنهاد می‌کند (شکل تکمیلی. ۱۴).

الف تحلیل اجزای اصلی ویژگی‌های فناوری اصلی چندین صنعت ابزار سنگی قدیمی‌ترین شناخته‌شده فعلی (داده‌های تکمیلی ۶، ۷). امتیازهای PCA برای محاسبه تحلیل خوشه K-means استفاده شد. چندضلعی‌های سایه‌دار (hullهای محدب) نتایج این تحلیل خوشه K-means هستند. علاوه بر مجموعه‌های باستان‌شناختی اولیه، ما در اینجا مجموعه‌هایی را که به طور غیرعمدی توسط کاپوچین‌ها (SCNP³³) و ماکاک‌های دم‌دراز (خلیج لوبی⁹) ساخته شده‌اند، شامل می‌کنیم. ب تحلیل بردارهای ویژه نشان می‌دهد که بیشتر مجموعه‌های اولدووان (و پریمات) از لومکوی با اندازه کوچک‌تر و نادر بودن نسبی هسته‌ها متمایز هستند. بیشتر مجموعه‌های اولیه اولدووان بر اساس اندازه نسبی پوسته‌ها نسبت به هسته‌ها خوشه‌بندی می‌شوند. ج متغیرهای فناوری توصیف‌کننده فرم‌های هسته تحلیل‌شده از مدل‌های سه‌بعدی هسته‌ها (ببینید «روش‌ها»). باکس‌پلات‌ها محدوده بین‌چارکی داده‌ها را نشان می‌دهند. Whiskerها چارک‌های بالا و پایین را نشان می‌دهند.؛ در متغیرهای متعدد مجموعه ناموروتوکانان شبیه به مجموعه‌های اولیه اولدووان ( > ۲.۰ میلیون سال پیش) است اما به طور قابل توجهی متفاوت از مجموعه لومکوی ۳ و همچنین مجموعه‌های اولدووان متأخر و آشوleyen اولیه (شکل‌های تکمیلی. ۹، ۱۰، ۱۱).

پروکسی‌های دیرینه‌محیطی

توالی چینه‌شناختی در ناحیه ۴۰ از KF Fm چارچوبی برای بررسی شرایط پالئواکولوژیکی از ~۳.۴۴ تا ~۲.۰ میلیون سال پیش فراهم می‌کند. وجود پالئوسول‌ها، همراه با رسوبات و فون همراه، بازسازی چندپروکسی از شرایط محیطی نوسانی در این دوره را تسهیل می‌کند. کربنات‌های پدوژنیک، نشانگرهای زیستی موم گیاهی، و فیتولیت‌ها اطلاعات دقیقی (شکل ۶، و شکل تکمیلی ۱۵ و داده‌های تکمیلی ۴) در مورد ساختار فیزیوگنومیک اکوسیستم‌ها در سراسر پلیوسن متأخر و پلئیستوسن اولیه در منطقه ارائه می‌دهند. محدوده مقادیر از برخی پروکسی‌های دیرینه‌محیطی حضور زیستگاه‌های متنوع در برخی بازه‌های زمانی را نشان می‌دهد (مانند مقادیر δ¹³C کربنات‌های پدوژنیک −۱۰ تا −۲ ‰). با این حال، هنگام برازش تخمین‌های خطی از طریق داده‌ها، تغییرات همزمانی وجود دارد که افزایش پوشش گیاهی C4 و کاهش در دسترش به آب را در بازه گراول و پالئوسول (۲.۷-۲.۲ میلیون سال پیش؛ شکل تکمیلی. ۱۶) پیشنهاد می‌کند. این توسط افزایش در مقادیر δ¹³C n-آلکان‌های C31 و C33 حمایت می‌شود که افزایش در پوشش گیاهی C₄ و احتمالاً، زیستگاه‌های باز را در بازه گراول و پالئوسول نشان می‌دهد.

تحلیل فیتولیت نشان‌دهنده کاهش کلی در فیتولیت‌های علف است که بازه گراول و پالئوسول را مشخص می‌کند (شکل. ۶). حوادث بالای نخل و سدج فیتولیت‌ها قبل از این بازه رس‌های قرمز، پالئوسول‌ها، و شنی‌ها، حضور آب ایستاده قابل توجه در این زیستگاه‌ها (۳.۴ – ۲.۶ میلیون سال پیش) را نشان می‌دهد که به طور قابل توجهی در رسوبات جوان‌تر، بازه گراول و پالئوسول (۲.۶-۲.۲ میلیون سال پیش) غایب است. افزایش‌های قابل توجه در میکروچارکوال‌ها، مرتبط با آتش‌سوزی‌های در مقیاس منظره، به زیستگاه فصلی خشک‌تر از آغاز بازه گراول و پالئوسول (۲.۷-۲.۶ میلیون سال پیش؛ شکل. ۶) اشاره دارد. فصلی بودن احتمالاً نقش کلیدی ایفا کرد، همانطور که توسط کاوش‌های فرکانس پالئو-آتش در مقیاس‌های زمانی اخیرتر در آفریقا نشان داده شده است³⁴. فیتولیت‌ها از بازه زمانی ۲.۷-۲.۲ میلیون سال پیش (شکل. ۶) مورفوتیپ‌های مشتق‌شده از بوته را افزایش‌یافته و فیتولیت‌های علف را کاهش‌یافته نشان می‌دهند، که تغییر به سمت زیستگاه‌های فصلی خشک‌تر را بیشتر پیشنهاد می‌کند. این توسط حضور فیتولیت‌های علف‌های C4 Chloridoideae حمایت می‌شود که زیستگاه‌های خشکی‌پسند را پیشنهاد می‌کند که با شرایط خشک در این زمان سازگار است.

شاخص شیمیایی تغییر (CIA) و بارش سالانه میانگین (MAP) بر اساس ژئوشیمی bulk نمونه‌های پالئوسول محاسبه شد (ببینید «روش‌ها» و یادداشت تکمیلی ۲). مقادیر بالای CIA حذف کاتیون‌های labile (Ca²⁺، Na⁺ و K⁺) نسبت به Al³⁺ را در طول هوازدگی شیمیایی مواد معدنی سیلیکات تحت شرایط اقلیمی مرطوب و مقادیر پایین عدم هوازدگی شیمیایی تحت اقلیم خشک را نشان می‌دهد^35,36. مقادیر CIA (۵۱ تا ۶۴) پالئوسول‌های incipient تا متوسط هوازده را نشان می‌دهد. مقادیر پایین CIA (<۵۵) بین ۲.۹ و ۲.۷ میلیون سال پیش اقلیم خشک را نشان می‌دهد (شکل. ۶). MAP محاسبه‌شده با استفاده از توابع اقلیمی ژئوشیمیایی برای پالئوسول‌ها بین ۲۳۱ و ۸۵۵ میلی‌متر در سال متغیر است، که اقلیم را به طور گسترده به عنوان نیمه‌خشک تا نیمه‌مرطوب طبقه‌بندی می‌کند. MAP ترندی مشابه CIA را دنبال می‌کند و پایین‌ترین MAP بین ۲.۷ و ۲.۶ میلیون سال پیش ثبت شده که افزایش خشکی در این بازه زمانی را نشان می‌دهد. بازه زمانی بین ۲.۷ و ۲.۲ میلیون سال پیش با تخمین‌های MAP نسبتاً پایین مرتبط است. این الگو در بازگشت محیط‌های دریاچه‌ای (یعنی پالئو-دریاچه لورنیانگ) در بالای توالی (۲.۲-۲.۰ میلیون سال پیش) معکوس می‌شود (شکل. ۶).

تحلیل مغناطیسی محیطی رسوبات bulk قابلیت اطمینان رویکرد پالئومغناطیسی ما را تأیید می‌کند. تحلیل نشان می‌دهد که مگنتیت اکسید آهن اصلی است که خواص مغناطیسی را در تقریباً تمام نمونه‌ها حمل می‌کند. با این حال، در آغاز بازه گراول و پالئوسول (شکل تکمیلی. ۱۷)، ما استثنای قابل توجهی را تشخیص دادیم: شواهدی از mineral آهن دوم، هماتیت.

نمونه‌های فون قابل شناسایی نسبتاً کمی از کل توالی رسوبی در ناحیه ۴۰ وجود دارد (داده‌های تکمیلی ۵). با این حال، گونه‌هایی که در بازه گراول و پالئوسول موجود هستند، زیستگاه‌های نسبتاً باز را نشان می‌دهند. بویدهای آنیلوپین و السلافین و همچنین اکویدها فراوان‌ترین تاکساها هستند. چندین سود نیز موجود است، اما به طور خاص آن‌هایی که با زیستگاه‌های غالب علف مرتبط هستند (مانند Metridiochoerus^37,38).

بحث

سایت‌های باستان‌شناختی بررسی‌شده در این مطالعه از رسوباتی به دست آمدند که بین ۲.۷۵ و ۲.۴۴ میلیون سال پیش範囲 دارند. رسوبات نشان‌دهنده این بازه زمانی، که شامل ناهماهنگی بورگی است، قبلاً تصور می‌شد که در بیشتر بخش شمالی KF Fm غایب باشند^21,24,39. با این حال، رسوبات این سن در مکان‌های مختلف در سازند کوبی فورای شمالی مستند شده‌اند⁴⁰. حضور افق‌های تاریخ‌دار رسوب‌گذاری فعال در سمت شرقی دریاچه تورکانا در انتهای پلیوسن را تأیید می‌کند [(مانند تف آبِرِگایِیِ (۲.۷ میلیون سال پیش) در ناحیه ۱۱۶⁴⁰ و ناحیه ۱۳۰²¹؛ تف D-5-2 سازند شونگورا ( ~ ۲.۴۴ میلیون سال پیش) در ناحیه ۱۳۹²¹]. قدیمی‌ترین افق باستان‌شناختی (NMT1) در واحد C1-S3 واقع شده و ۲.۳ متر زیر مرز گاوس-ماتویاما (C2An-C2r) قرار دارد، با سن نسبت‌داده‌شده ۲.۷۵ میلیون سال. حفاری‌ها در واحد P2/C2 (NMT2) مستقیماً بالای مرز گاوس-ماتویاما قرار دارند و در ۲.۶۰ میلیون سال تخمین زده می‌شوند. بالاترین حفاری باستان‌شناختی در واحد C3 واقع شده و از نظر چینه‌شناختی ~۲ متر بالای مرز گاوس-ماتویاما (C2An-C2r) قرار دارد، با سن نسبت‌داده‌شده ۲.۴۴ میلیون سال. این با مجموعه‌های اولدووان شناخته‌شده گزارش‌شده قبلی همخوانی دارد که همچنین در کرون بالایی گاوس ظاهر می‌شوند (بوکول دورا ۱¹²؛ نیایانگا ۳³).

هومینین‌ها در ناموروتوکانان به نظر می‌رسد درک حادی از خواص مکانیکی سنگ‌های مورد استفاده برای ساخت مصنوعات داشته باشند. لیتولوژی‌های متعددی برای ساخت مصنوعات سنگی موجود بودند (شامل بازالت، که بعداً در توالی سازند کوبی فورا به طور غالب برای تولید ابزار ترجیح داده شد [شکل تکمیلی. ۱۳⁴¹]، اما درجه انتخاب برای مواد خام دانه‌ریز در مجموعه‌های ناموروتوکانان مشابه یا بیشتر از سطوح انتخاب در مجموعه‌های جوان‌تر است (شکل تکمیلی. ۱۳). سنگ‌های کریپتو-بلورین دانه‌ریز (مانند کالسدونی، جاسپر) موجود در کنگلومراهای سازند کوبی فورا، خواص مکانیکی دارند که منجر به الگوهای شکستگی قابل پیش‌بینی می‌شود (شکل تکمیلی ۱۴⁴²). این انتخاب برای مواد خام دانه‌ریز ویژگی مشخصه مجموعه‌های اولدووان است (شکل تکمیلی. ۱۳). مصنوعات از ناموروتوکانان نشان می‌دهد که سازندگان ابزار هومینین درک واضحی از برخی اجزای knapping سنگی داشتند همانطور که توسط تعامل بین زوایای پوسته و جایی که هسته‌ها را ضربه زدند نشان داده شده (شکل تکمیلی. ۱۱). این انحراف قابل توجهی از پوسته‌های تولیدشده توسط فعالیت‌های ضربه‌ای است (شکل تکمیلی ۱۸). پوسته‌های کامل تولیدشده در هر مجموعه از ناموروتوکانان همپوشانی مورفولوژیکی با پوسته‌های فردی تولیدشده در طول استفاده از ابزار ضربه‌ای توسط پریمات‌های غیرانسانی مدرن را نشان می‌دهند. با این حال، در مقیاس مجموعه، پوسته‌ها از ناموروتوکانان از آن‌هایی که توسط فعالیت‌های ضربه‌ای تولید شده‌اند توسط اشکال و ویژگی‌های فناوری متمایز می‌شوند (شکل تکمیلی. ۱۸⁹، داده‌های تکمیلی ۸). تحلیل روابط بین سطوح پوسته نشان می‌دهد که هومینین‌های ناموروتوکانان هسته‌ها را کمتر از آن‌هایی که در مجموعه‌های اولدووان متأخر یافت شده چرخاندند⁴³ (شکل. ۵)، که پیشنهاد می‌کند هومینین‌ها برخی از ویژگی‌های مرتبط با مهارت‌های پیشرفته flintknapping را تسلط نیافته بودند⁴⁴.

از بسیاری جهات الگوی فناوری کلی تمام مجموعه‌های ناموروتوکانان بیشتر با سایت‌های اولدووان شناخته‌شده همخوانی دارد (شکل. ۵، و شکل‌های تکمیلی. ۹، ۱۹). مجموعه ۳.۳ میلیون سال پیش لومکوی ۳ فناوری متمایزی نسبت به ناموروتوکانان و دیگر سایت‌های اولیه اولدووان نشان می‌دهد (شکل. ۵). لومکوی ۳ شامل هسته‌های فوق‌العاده بزرگ، با سطوح پوسته نسبتاً کم و شواهد گسترده کوبیدن مرتبط با فعالیت‌های ضربه‌ای است⁶. داده‌ها از ناموروتوکانان تحلیل قبلی را که نشان می‌دهد قدیمی‌ترین اولدووان استراتژی فناوری متمایزی از فناوری لومکویان قبلی نشان می‌دهد، بیشتر حمایت می‌کند^3,12. تحلیل‌های قبلی از زمان‌بندی رکورد اولدووان پیشنهاد می‌کند شکاف زمانی بین لومکویان و اولدووان با کشف‌های بیشتر باریک شود. این ادعا توسط گسترش مجموعه‌های اولدووان زودتر در زمان حمایت می‌شود⁴⁵.

تغییرات منظره و اقلیمی

اطلاعات پالئواکولوژیکی از بخش شمال شرقی سازند کوبی فورا، از تف تولو بور β (۳.۴۴ ± ۰.۰۲ میلیون سال پیش) از طریق تهاجم پالئو-دریاچه لورنیانگ در حوضه تورکانا ~۲.۲ میلیون سال پیش^28,29، تغییرات اکولوژیکی عمده مرتبط با ظاهر اولیه هومینین‌های استفاده‌کننده از ابزار سنگی را نشان می‌دهد. بازسازی‌های دیرینه‌محیطی از رکوردهای قدیمی‌تر⁴⁶، در نزدیکی ناموروتوکانان (~۲۵ کیلومتر به جنوب در ناحیه ۱۲۹) تنوع بالای بین اکوسیستم‌های غالب C₄ و C₃ را ~۳.۶۰-۳.۴۴ میلیون سال پیش پیشنهاد می‌کند. مستقیماً پس از فوران вулканиکی تولو بور، ~۳.۴۴ میلیون سال پیش، منظره پالئو اطراف ناموروتوکانان ویژگی‌های سیلاب مرطوب واقع‌شده نزدیک به بدنه آب دائمی را نشان داد. حوادث بالای نخل‌ها و سدج‌ها قبل از ۲.۸ میلیون سال پیش وجود آب ایستاده قابل توجه یا سطح آب زیرزمینی بالا در این محیط‌ها را پیشنهاد می‌کند (شکل. ۶). MAP تخمین زده می‌شود که به حدود ۸۵۵ میلی‌متر در سال در رسوبات قدیمی‌تر رسیده باشد (شکل. ۶)، که یکی از بالاترین مقادیر بارش مستند در توالی ناحیه ۴۰ را مشخص می‌کند. حدود ۲.۸ تا ۲.۷ میلیون سال پیش، منظره تغییر عمیقی را تجربه کرد و به رسوبات کانال و سیلاب متناوب (لیتافاسیس) سیستم پالئو-رودخانه تبدیل شد. این تغییر احتمالاً ناشی از عقب‌نشینی خط ساحلی پالئو-دریاچه به دلیل آغاز اقلیم خشک‌تر بود، همانطور که توسط کاهش MAP به زیر ۳۰۰ میلی‌متر در سال (شکل. ۶) نشان داده شده، که در ژئوشیمی پالئوسول در ناموروتوکانان پس از ۲.۷۵ میلیون سال پیش منعکس شده است. مطالعات پالئو-گیاه‌شناسی (مانند فیتولیت‌ها، نشانگرهای زیستی موم گیاهی) فرضیه بازسازماندهی پوشش گیاهی پس از ۲.۷۵ میلیون سال را بیشتر حمایت می‌کنند.

الف تخمین‌های بارش سالانه میانگین (MAP) به دست آمده از ژئوشیمی پالئوسول (میلی‌متر در سال) ترندی مشابه با شاخص شیمیایی تغییر (CIA) را دنبال می‌کند، نقاط شماره‌دار قرمز سه افق باستان‌شناختی را نشان می‌دهند (۱. NMT1، ۲. NMT2، ۳. NMT3)؛ ب میکروچارکوال و دیاتوم‌های یافت‌شده در نمونه‌های فیتولیت (شمارش‌ها)؛ ج رکورد ترکیبی مقادیر δ¹³Cpedcarb کربنات‌های پدوژنیک از شرق و غرب تورکانا، گردآوری‌شده از ادبیات موجود توسط لِوین (۲۰۱۳) و ترکیب‌شده با داده‌های جدید δ¹³Cpedcarb پالئوسول از سایت ناموروتوکانان و محیط‌های اطراف آن (‰، VPDB)؛ د مروری بر روندهای پالئواقلیمی مشاهده‌شده از نشانگرهای زیستی موم گیاهی در ناموروتوکانان، در این مطالعه. (مقیاس حوضه) تغییر اقلیم در حوضه تورکانا: ه تغییرات در ترکیب منظره بر اساس ترکیب فون⁴⁸؛ و تغییرات در فراوانی بویدهای سازگار با کشور باز⁹⁰؛ ز تخمین‌های کمبود آب (شاخص ES-EI) (میلی‌متر در سال) بر اساس δ¹⁸O_enamel^91,92).

بخش قدیمی‌تر توالی چینه‌شناختی ( > ۲.۷۵ میلیون سال پیش) توسط شیوع بالاتر پوشش گیاهی C₃ مشخص شده است (شکل. ۶). افزایش پوشش گیاهی C₄ پس از ۲.۷۵ میلیون سال رخ می‌دهد. افزایش کلی در مقادیر δ¹³C مشاهده‌شده در n-آلکان‌ها دوره‌ای از اختلال را منعکس می‌کند، با نوسانات قابل توجه، احتمالاً ناشی از تغییرات در پوشش گیاهی و تطبیق با اقلیم‌های خشک‌تر (شکل. ۶). تحلیل فیتولیت کاهش کلی در فیتولیت‌های علف را حدود ۲.۹ میلیون سال پیش نشان می‌دهد (شکل تکمیلی. ۱۵). حضور فیتولیت‌های نشان‌دهنده بوته‌ها و افزایش قابل توجه در میکروچارکوال‌ها (شواهد آتش‌سوزی‌های در مقیاس منظره) به محیط خشک‌تر حدود ۲.۷–۲.۸ میلیون سال پیش اشاره دارد. این توسط حضور علف‌های C4 Chloridoideae تقویت می‌شود، که زیستگاه‌های خشکی‌پسند را پیشنهاد می‌کند که با شرایط خشک پس از ۲.۸ میلیون سال پیش سازگار است.

~۲.۲ میلیون سال پیش، شواهد از تغییرات facies در ناموروتوکانان و در رسوبات نزدیک (~ ۲۰۰ متر جانبی) پیشنهاد می‌کند که منظره تغییر دیگری به حوزه دریاچه‌ای را تجربه کرد²⁸. در این زمان بخش زیادی از ناحیه ۴۰ توسط پالئو-دریاچه لورنیانگ، پیش‌درآمد دریاچه تورکانای مدرن²⁸، سیلاب شد. پس از غرق اولیه، که ناحیه ناموروتوکانان را کاملاً زیر آب برد، دریاچه عقب‌نشینی کرد، و ناحیه اطراف ناموروتوکانان به محیط رسوبی نزدیک ساحل آب کم‌عمق تبدیل شد. با این حال، این عقب‌نشینی کوتاه‌مدت بود، و دریاچه دوباره گسترش یافت. پایه این تهاجم دریاچه بعدی توسط بسترهای غنی از استخوان کوسه‌ماهی مشخص شده که ممکن است نشان‌دهنده فاجعه محیطی در دریاچه باشد. این قبلاً در غرب تورکانا مستند شده، ناشی از تغییر به رژیم اندورهیک پس از بسته شدن خروجی دریاچه⁴⁷. در طول پلیوسن متأخر، EARS تغییرات قابل توجه منظره و اقلیمی مانند عقب‌نشینی دریاچه و خشک‌سازی را شاهد بود (شکل. ۶؛ مانند^{15,48,49,50,51,52,53,54}.) که جوامع گیاهی را به طور قابل توجهی تغییر داد، علفزارها را گسترش داد، پوشش چوبی را کاهش داد، و ترکیب فیزیوگنومیک و همچنین منابع موجود برای گونه‌های هومینین و غیرهومینین را تغییر داد⁵⁵. این تغییرات در شکل‌دهی تکامل و تطبیق‌های هر دو فلور و فون در شرق آفریقا instrumental بودند همانطور که ما به طور محلی در این مطالعه نشان می‌دهیم^{15,46,51,56,57}. ارتباطی بین تغییرات محیطی محلی و منطقه‌ای و ظاهر فناوری ابزار اولدووان در سمت شرقی حوضه تورکانا وجود دارد. سطوح مصنوعات رکوردهای پالئو-مناظر محلی را نشان می‌دهند که توسط همگرایی منحصربه‌فرد شرایط شکل گرفته‌اند. عوامل زمین‌شناختی در دسترس بودن قلوه‌سنگ‌های بزرگ قابل استفاده برای ساخت مصنوعات سنگی را تضمین کردند، در حالی که ویژگی‌های سیستم‌های پالئو-رودخانه (مانند point barها) دفن سریع مصنوعات در رسوبات باستان‌شناختی را تسهیل کردند. شرایط پالئواکولوژیکی منابع جستجویی را فراهم کردند که استفاده از ابزار را تشویق کرد (یعنی زیستگاه‌های باز فرکانس‌های بالاتری از منابع نیاز به استفاده از ابزار داشتند⁵⁸). هم‌رخداد هومینین‌ها و همچنین شرایط اکولوژیکی محلی که ساخت و دفن ابزار را ترجیح می‌دادند، منجر به حضور این غلظت‌های مصنوعات شد. این شرایط در طول اپیزودهای اقلیمی نسبتاً خشک در ناحیه ناموروتوکانان بین ۲.۷۵ و ۲.۴۴ میلیون سال پیش برآورده شد. عواملی که تولید و دفن مصنوعات را ترجیح می‌دادند، احتمالاً در داخل حوضه با عوامل محیطی جهانی و منطقه‌ای همگام تغییر کردند.

تغییرپذیری مداری نقش عمده‌ای در شکل‌دهی اقلیم و مناظر در شرق آفریقا ایفا کرده، از جمله در بازه پلیوسن متأخر و پلئیستوسن مورد مطالعه در اینجا، عمدتاً از طریق تأثیر بر شدت موسمی شرق آفریقا^59,60. رویداد محوری در این دوره بسته شدن آبراه پاناما تقریباً بین ۲.۸ تا ۲.۵ میلیون سال پیش بود، که پیامدهای عمیقی برای اقلیم و اکوسیستم‌های زمین داشت⁶¹. این بسته شدن الگوهای گردش اقیانوسی را مختل کرد و به تشکیل جریان خلیج اقیانوس اطلس کمک کرد، که تأثیر قابل توجهی بر آمریکای شمالی و شمال غربی اروپا اعمال کرد⁶². بازسازی پالئو-جغرافیا تغییرات در دماهای سطح دریا در اقیانوس آرام را به همراه آورد، که بر غرب اقیانوس آرام و آمریکاها تأثیر گذاشت⁶³. این منجر به آبشاری از اثرات اقلیمی شد، از جمله تقویت سریع Westerlies حدود ۲.۷۵ میلیون سال پیش⁶⁴ و تقویت مشابه بادهای تجاری NE حدود ۲.۷ میلیون سال پیش، همانطور که از طریق رکوردهای مختلف offshore غرب آفریقا مستند شده⁶⁵. این تغییر در جهت بادها و تأثیر کلی آن‌ها بر خشک‌سازی در بخش‌های مختلف آفریقا احتمالاً بر روند خشک‌شدن کلی، افزایش پوشش گیاهی C4، و احتمالاً افزایش آتش‌سوزی‌ها بر اساس داده‌های میکروچارکوال ارائه‌شده در اینجا تأثیر گذاشت.

در زمینه تکامل انسانی، تغییرات اقلیمی و اکوسیستمی پلیوسن متأخر در شرق آفریقا احتمالاً فشارهای انتخابی بر تمام فون، از جمله هومینین‌ها، اعمال کرد. این بر تطبیق‌های غذایی و استراتژی‌های رفتاری آن‌ها به عنوان تطبیق با فشارهای اکولوژیکی در حال تغییر تأثیر گذاشت⁶⁶. از آنجایی که این تغییرات بخش‌های مختلف آفریقا را به طور جداگانه تحت تأثیر قرار داد، احتمالاً چنین فشارهای انتخابی بر استفاده از ابزار بر جمعیت‌های مختلف در زمان‌های مختلف تأثیر گذاشت⁵⁴. این دوره خشک‌سازی نقش در شکل‌دهی زمینه اکولوژیکی ایفا کرد که رفتارهای اجداد انسانی ما در آن تکامل یافت⁶⁷.

منابع، انگیزه‌ها، و فرصت‌ها برای فناوری ابزار سنگی

در حال حاضر فناوری اولیه اولدووان به پلیوسن متأخر اختصاص داده شده و با تغییرات محیطی قابل توجه مستندشده در سراسر شرق آفریقا در پایان پلیوسن همخوانی دارد^15,48,51,68. تغییرات اقلیمی قابل توجه دیده‌شده در سراسر شرق آفریقا ~۲.۷۵ میلیون سال پیش، برجسته‌شده در توالی ناموروتوکانان، ممکن است نیاز هومینین‌ها برای گسترش niche غذایی خود با گنجاندن منابع غذایی با کیفیت بالا (یعنی بافت‌های حیوانی) در رژیم غذایی‌شان را افزایش داده باشد^14,66,69. این تغییر در niche غذایی منجر به آزادسازی بعدی فشارهای انتخابی بر هومینین‌های مختلف زندگی‌کننده در این منظره شد، از جمله قدیمی‌ترین اعضای شناخته‌شده جنس Homo⁷⁰ و همزمان با تغییرات محیطی در اتیوپی رخ می‌دهد^15,55. در جاهای دیگر شرق آفریقا این تغییرات با ظاهر Homo اولیه مرتبط است^11,15,55. رکورد فسیلی هومینین در سازند KF در این زمان محدود است. بیشتر به جنوب در سازند کوبی فورا، KNM-ER 5431 به Homo اولیه نسبت داده شده است⁷¹؛ اما همچنین affinities با Australopithecus⁷²) را به اشتراک می‌گذارد و ممکن است قدیمی‌تر از ناموروتوکانان باشد⁷³. در حال حاضر، اطلاعات chronostratigraphic دقیق برای این نمونه‌ها به خوبی حل نشده است⁷⁴.

توسعه تولید مداوم ابزارهای لبه‌تیز احتمالاً بازده انرژی جستجوی هومینین‌ها را در پلیوسن بهبود بخشید¹⁶، مشابه با کارایی جستجوی افزایش‌یافته دیده‌شده در پریمات‌های موجود مختلف⁷⁵. شواهد بحث‌برانگیز از قدیمی‌ترین فناوری در جاهای دیگر شرق آفریقا در لومکوی⁶ (هرچند ببینید آرچر و همکاران.⁷)، همراه با استخوان‌های کوبیده‌شده از دیکیکا، اتیوپی⁷⁶ (هرچند ببینید دومینگز-رودریگو⁷⁷)، نشان می‌دهد که استفاده از ابزار می‌تواند صفت ancestral مشترک (یعنی plesiomorphic) باشد، که قبلاً در آخرین اجداد مشترک با Pan موجود بود، و ممکن است الگوی عمومی پریمات استفاده از ابزار را منعکس کند^9,78.

شیوع مصنوعات ناموروتوکانان در سطوح چینه‌شناختی متعدد به فرکانس ویژگی‌های پالئو-جغرافیایی خاص مرتبط است که حضور سیستم‌های پالئو-رودخانه را ثبت می‌کنند. مهم است، حتی اگرچه افق‌های چینه‌شناختی مختلف توسط صدها هزار سال جدا شده‌اند، ارتباط منظم بین چنین سیستم‌های رودخانه و مصنوعات سنگی در رکورد رسوبی ناموروتوکانان ubiquitous است. مانند مکان‌های مشابه در شرق آفریقا حضور رودخانه‌هایی که مواد خام را حمل و فراهم می‌کردند به نظر می‌رسد فرکانس تولید مصنوعات سنگی را ساختار دهد^41,79. در بخش شمال شرقی حوضه تورکانا، رودخانه‌های بزرگ حمل‌کننده مواد خام در توالی رسوبی بین ۳.۴ و ۲.۱ میلیون سال پیش episodic هستند (شکل. ۲). سیستم‌های رودخانه که قلوه‌سنگ‌ها را حمل می‌کنند فقط ~۲.۷ میلیون سال پیش، در ناحیه ۴۰، همزمان با سطوح باستان‌شناختی قدیمی‌ترین ظاهر می‌شوند. این پیشنهاد می‌کند که این فناوری در ناحیه ناموروتوکانان احتمالاً هم محدود و هم تسهیل‌شده توسط در دسترس بودن مواد خام بود⁵. بنابراین، نبود ابزارهای سنگی زودتر در رکورد این منطقه می‌تواند ناحیه منبع رودخانه‌ای و پالئو-جغرافیای زهکشی را نشان دهد که منجر به کمبود سنگ‌های موجود برای ساخت مصنوعات سنگی می‌شود.

داده‌های دیرینه‌محیطی ما تکامل منظره پویا رانده‌شده توسط اقلیم را در شرق تورکانا در طول پلیوسن متأخر آشکار می‌کنند. این دوره ناپدید شدن محیط‌های نزدیک دریاچه پس از ۳.۴۴ میلیون سال پیش را شاهد بود، که توسط منظره آبرفتی نیمه‌خشک با اپیزودهای فعالیت پالئو-رودخانه شامل رسوب‌گذاری کانال و سیلاب (پالئوسول) جایگزین شد^28,39,52 تا اینکه منطقه دوباره توسط پالئو-دریاچه لورنیانگ حدود ۲.۲ میلیون سال پیش سیلاب شد. این تغییرات پالئو-منظره احتمالاً نوسانات در مقیاس‌های منطقه‌ای و جهانی را منعکس می‌کنند. افزایش خشکی از ~۲.۷۵ میلیون سال پیش توسط انتقال به شرایط مرطوب‌تر حدود ۲.۱ میلیون سال پیش دنبال شد (شکل تکمیلی. ۲۲). مجموعه بزرگ مصنوعات سنگی پوسته‌دار از ناموروتوکانان نشان می‌دهد که آغاز تولید لبه‌های تیز در ناحیه ناموروتوکانان با این تغییرات محیطی در سازند کوبی فورا مرتبط است. شواهد برای تغییرات مشابه نزدیک مرز پلیو-پلئیستوسن در بخش‌های متعدد EARS مستند شده است^15,55,68.

مشابه دیگر سایت‌های اولیه اولدووان (مانند بوکول دورا، گونا: اتیوپی و نیایانگا: کنیا)، ظهور تولید منظم پوسته‌های تیز در سایت ناموروتوکانان مجموعه صفت derived را نشان می‌دهد، احتمالاً متصل به رفتارهای جستجوی نوآورانه^3,12. حضور نشانه‌های کوبیدن روی یک نمونه (شکل تکمیلی. ۸؛ NMT2) تأیید می‌کند که بخشی از این تطبیق با دسترسی به برخی بافت‌های پستانداران بزرگ از لاشه‌ها مرتبط بود¹⁴. تمرکز ممکن روی گوشت از لاشه‌ها توسط استفاده غالب از سیلیس کریپتو-بلورین در مجموعه‌های مصنوعات بیشتر حمایت می‌شود. این نوع سنگ، شناخته‌شده برای یکنواختی و محتوای بالای سیلیس، عالی برای تولید مصنوعات لبه‌تیز کوچک‌تر متعدد است⁸⁰، اما ظاهر آن در بیشتر قلوه‌سنگ‌های کوچک و شکننده آن را برای ابزارهای ضربه‌ای نامناسب می‌کند. استفاده از ابزارهای لبه‌تیز استخراج منابع غذایی غنی از نظر تغذیه‌ای از بافت‌های پستانداران را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد¹⁶. این تغییر در رفتار ممکن است با ظاهر جنس Homo همخوانی نداشته باشد، با این حال تنوع در رکورد رسوبی موجود توانایی ما را برای حل هم‌رخداد تغییرات بیولوژیکی و رفتاری محدود می‌کند⁸¹.

فناوری اولدووان در حوضه تورکانا در دوره‌های تغییر اقلیمی و اکولوژیکی پویا ظاهر شد. با این حال، ماهیت پایدار فناوری ابزار سنگی از ۲.۷۵ تا ۲.۴۴ میلیون سال پیش با فرضیه‌ای که آن را تطبیق پایدار منعکس می‌کند، سازگار است. گستردگی اینکه این فناوری به صنایع قبلی یا به استفاده عمومی‌تر از ابزار متصل است، نامطمئن باقی می‌ماند^9,78,82. نوآوری‌های فناوری که خط ما را متمایز می‌کنند، به ویژه آن‌هایی که در مراحل متأخر پلئیستوسن ظاهر شدند⁸³، می‌توانند توسعه متمایزی را نشان دهند که به طور مستقل از آرایه رفتارهای مبتنی بر ابزار متنوع که در پلیوسن آغاز شد، منشأ گرفته است^6,76.

روش‌ها

کار میدانی

حفاری‌ها در ناموروتوکانان در ناحیه ۴۰ (حوضه شرق تورکانا، شمال کنیا) بین ۲۰۱۳ و ۲۰۲۲ انجام شد. هدف حفاری ناحیه‌های شناخته‌شده پلئیستوسن اولیه¹⁹ برای فراهم کردن زمینه چندرشته‌ای برای مجموعه لیتیک اولدووان یافت‌شده در سایت (شکل. ۱) بود. تمام مواد طبق افق‌های چینه‌شناختی مجزا حفاری شد. مواد باستان‌شناختی با استفاده از ایستگاه کل Leica Builder 505 با TDS Nomad 900 LE با استفاده از EDM Mobile 5.1bt⁸⁴ به نزدیک‌ترین میلی‌متر نقشه‌برداری شد. اطلاعات چینه‌شناختی دقیق برای بسیاری از مصنوعات با استفاده از مدل‌های فتوگرامتری سه‌بعدی مصنوعات در زمینه in situ آن‌ها ضبط شد. حفاری‌ها تحت نظارت مجوز ارائه‌شده توسط شورای ملی علم و فناوری کنیا انجام شد. حفاری‌ها و جمع‌آوری‌ها تحت نظارت مجوز کاوش و حفاری ارائه‌شده توسط وزارت میراث، گردشگری و فرهنگ کنیا انجام شد. این تحقیق با مجوزهای اعطا‌شده توسط موزه‌های ملی کنیا و وزارت آموزش، علم، و فناوری جمهوری کنیا (MOEST 13/001/31 C 216 و NACOSTI/P/23/31328) انجام شد.

تحلیل مصنوعات و فون

تمام مصنوعات با استفاده از اندازه‌گیری‌های استاندارد کالیپر و گونیومتر در بخش باستان‌شناسی موزه‌های ملی کنیا در نایروبی اندازه‌گیری شد. مقایسه‌های متغیرهای فناوری از ادبیات پس از بررسی‌های اخیر گردآوری شد³. تحلیل فرم‌های هسته (شکل. ۵) شامل ۲۷۵ مدل سه‌بعدی بود. این مدل‌ها با استفاده از اسکنر نور ساختاریافته (Einscan) ضبط شد. مدل‌های سه‌بعدی در موزه‌های ملی کنیا ضبط شد (به استثنای مجموعه لومکوی ۳ که از مدل‌های موجود در http:africanfossils.org ضبط شد). مدل‌های سه‌بعدی با استفاده از بسته‌های مورفومتریک در زبان کامپیوتری آماری R (Morpho, bezier, Rvcg, rgl) تحلیل شد. قرار دادن landmarks روی مدل‌های سه‌بعدی با استفاده از نرم‌افزار MeshLab (2022.10) انجام شد. متغیرها (مانند زاویه چرخش بین زخم‌های پوسته) از مدل‌های سه‌بعدی محاسبه شد. داده‌ها در این تحلیل به طور قابل توجهی از توزیع نرمال منحرف می‌شوند. بنابراین ما تفاوت‌ها بین گروه‌ها را با استفاده از آزمون پرموتاسیون محاسبه کردیم که تفاوت‌ها بین گروه‌ها را با ۱۰۰۰۰ مجموعه شبیه‌سازی‌شده نمونه‌برداری‌شده با اندازه نمونه مشابه از کل مجموعه داده مقایسه کرد. مقادیر معنی‌داری بر اساس احتمال یافتن تفاوت‌های مشابه در مجموعه‌های داده بازنمونه‌برداری‌شده تخمین زده شد. نمونه‌های فون در بخش باستان‌شناسی موزه‌های ملی کنیا تحلیل شد. تغییرات روی سطوح استخوان با استفاده از لنز دستی ۵X شناسایی شد. تصویربرداری بیشتر از تغییرات روی میکروسکوپ دیسک چرخان Sensofar Nanofocus در مؤسسه ماکس پلانک برای انسان‌شناسی تکاملی انجام شد.

توصیف زمین‌شناختی و چینه‌شناسی

ویژگی‌گذاری لیتولوژیکی in situ در بخش‌های مختلف مورد مطالعه انجام شد، جایی که هر بخش به طور کامل بررسی شد تا انواع سنگ موجود شناسایی و توصیف شود. مشاهدات بر ویژگی‌های کلیدی از جمله بافت، رنگ، ترکیب معدنی، و ویژگی‌های ساختاری تمرکز داشت (جدول تکمیلی ۲). نمونه‌برداری سیستماتیک انجام شد، با نمونه‌های سنگ جمع‌آوری‌شده برای تحلیل‌های آزمایشگاهی دقیق.

برای سنتز ویژگی‌های زمین‌شناختی ناحیه، هفت بخش متمایز (الف-ژ) لاگ شد، نمونه‌برداری و اندازه‌گیری شد با استفاده از ترکیبی از تکنیک‌های میدانی زمین‌شناختی و روش‌های ژئوشیمیایی و همچنین تحلیل fabric سایت. صفحه‌های لایه‌بندی و صفحه‌های گسل با استفاده از قطب‌نمای برانتون اندازه‌گیری شد. هفت بخش هم‌پوشان در یک بخش ترکیبی ترکیب شد (شکل تکمیلی. ۳). این توصیف‌ها سپس ادغام شد تا بخش ترکیبی سنتزیک را بسازد که چارچوب کلی زمین‌شناختی و تنوع در سراسر ناحیه مطالعه را نشان دهد، و درک جامعی از زمینه زمین‌شناختی و ناهمگنی فضایی آن را تسهیل کند.

ویژگی‌های زمین‌شناختی جانبی برای ارزیابی پیوستگی افقی و توزیع تشکیلات سنگی مستند شد. این مشاهدات برای درک گستردگی جانبی پدیده‌های زمین‌شناختی و پیامدهای آن‌ها بر تنظیم زمین‌شناختی منطقه‌ای حیاتی بودند. بررسی با جزئیات بالا از ویژگی‌های برش و پر کردن برای تفسیر فرآیندهای فرسایش و رسوب‌گذاری که منظره را تحت تأثیر قرار داده‌اند، انجام شد. این شامل لاگ دقیق بخش‌های چینه‌شناختی برای شناسایی توالی‌های رسوب‌گذاری، ناهماهنگی‌های فرسایشی، و فرآیندهای زمین‌شناختی مرتبط بود.

ما از پالئومغناطیس و ژئوشیمی برای پالایش نشانگرهای سن در بخش استفاده کردیم. ۱۶۰ نمونه جهت‌دار به طور خاص برای مطالعات پالئومغناطیسی جمع‌آوری شد. مطالعات پالئومغناطیسی عمدتاً بر مگنتو-چینه‌شناسی تمرکز داشت، با هدف شناسایی معکوس‌های قطبیت مغناطیسی. روش‌های ژئوشیمیایی برای تأیید اینکه امضاهای تفری با تفری‌های خوب تاریخ‌دار در منطقه مطابقت دارند، استفاده شد. علاوه بر این، ۲۲۲ نمونه غیرجهت‌دار برای تحلیل‌های بازسازی دیرینه‌محیطی گرفته شد. ما از رویکرد چندپروکسی (شامل Rock-Magnetism، Geochemistry، Phytoliths، و غیره) از سطوح چینه‌شناختی خوب تاریخ‌دار استفاده کردیم، تا تغییرات دیرینه‌محیطی در محیط‌های شرق تورکانا را توصیف کنیم.

پالئومغناطیس

نمونه‌های پالئومغناطیسی از سایت ناموروتوکانان در سراسر هفت بخش ترانشه (الف–ژ) (شکل تکمیلی. S16؛ یادداشت تکمیلی ۱) در طول شش کمپین میدانی انجام‌شده بین ۲۰۱۲-۲۰۲۲ جمع‌آوری شد. با استفاده از مته الماس‌دار قطر ۲.۵ سانتی‌متر با پمپ هوای دستی (ضروری زیرا خنک‌کردن با آب نمونه‌های غیرتثبیت‌شده را نابود می‌کند) نمونه‌ها با قطب‌نمای زمین‌شناختی و اینکلیمومتر جهت‌دار شدند. پس از استخراج، نمونه‌ها در آزمایشگاه demagnetization پیشرونده را طی کردند. در تأسیسات پالئومغناطیسی اوترخت ۱۶۰ نمونه (شکل تکمیلی. S18) تکنیک‌های demagnetization دوگانه را طی کردند: demagnetization میدان متناوب گام‌به‌گام (AF) (۰–۸۰ mT) و demagnetization حرارتی (۲۰–۶۰۰ °C). این روش‌ها برای جداسازی اجزای مغناطیسی اولیه و به حداقل رساندن overprinting استفاده شد.

نمونه‌ها در آزمایشگاه پالئومغناطیسی فورت هوفدییک (دانشگاه اوترخت) و در CENIEH (Centro Nacional de Investigación sobre la Evolución Humana) اندازه‌گیری شد، demagnetization از مگنومتر DC SQUID cryogenic 2 G Enterprises با demagnetizer AF سه‌محوری in-line برای نمونه‌های AF، و demagnetizer حرارتی ASC (میدان باقی‌مانده <۲۰ nT) برای نمونه‌های Th استفاده شد. نتایج demagnetization با استفاده از Paleomagnetism.org⁸⁵ تفسیر شد، جهت‌های Characteristic Remanent Magnetization (ChRM) معمولاً بین ۱۵–۴۵ mT یا ۱۵۰–۶۰۰ °C جداسازی شد. جهت‌های پالئومغناطیسی با استفاده از تحلیل اجزای اصلی⁸⁶ بر اساس حداقل چهار گام متوالی محاسبه شد، که قابلیت اطمینان و استحکام نتایج را تضمین می‌کند (به داده‌های تکمیلی ۱ مراجعه کنید).

برای بینش‌های rock magnetic، مجموعه نمونه جداگانه منحنی‌های acquisition Isothermal Remanent Magnetization (IRM) (تا ۱.۵ T) را با استفاده از مگنومتر نمونه لرزان VSM سری ۳۹۰۰ مدل MicroMag (اندازه‌گیری‌های Lake Shore) طی کرد. این تحلیل‌های rock magnetic کاوش‌های پالئومغناطیسی را تکمیل کرد و درک جامعی از خواص مغناطیسی در مواد نمونه‌برداری‌شده فراهم کرد.

تحلیل تفری

نمونه‌های تف تولو بور در (۴.۳۹۹۱۶۱ شمالی / ۳۶. ۳۲۶۶۵۷ شرقی WGS ۸۴) جمع‌آوری شد و بر اساس توصیف‌های قبلی تف تولو بور در ناحیه ۴۰²¹ بود. نمونه‌های تف تولو بور برای ژئوشیمی توسط میکروپروب الکترونی (EMP) روی ابزار JEOL ۸۹۰۰ Superprobe واقع در آزمایشگاه ژئوفیزیکی مؤسسه کارنگی برای علم تحلیل شد. نمونه‌ها با استفاده از طیف‌سنجی x-ray پراکنده طول موج (WDS) با تنظیمات تحلیلی زیر اندازه‌گیری شد: ولتاژ شتاب = ۱۲ keV، جریان پرتو = ۱۰ nA، و قطر پرتو = ۱۰ μm، شرایط ایده‌آل برای کاهش از دست دادن قلیایی در حالی که شمارش‌های قابل اعتمادی برای عناصری مانند Fe به دست می‌آید.

کربنات‌های پدوژنیک

کربنات‌های پدوژنیک از ناحیه ۳ کیلومتر² در ناحیه دیرینه‌شناختی ۴۰ جمع‌آوری شد. نمونه‌ها از پالئوسول‌هایی با شواهد پدوژنز مانند ساختارهای بشقابی و قالب‌های ریشه جمع‌آوری شد. نمونه‌ها از ترانشه‌هایی که حداقل ۴۰ سانتی‌متر زیر تخمین بالای افق پدوژنیک بودند، جمع‌آوری شد. نمونه‌ها به پالئوسول‌هایی با ندول‌های مجزا محدود شد. ۴۷ کربنات پدوژنیک از این ناحیه جمع‌آوری شد و نتایج در شکل. ۶ ارائه شده است.

ندول‌های کربنات از رس sediment اطراف با استفاده از مته الماس دوار برای حذف debris جداسازی شد، پس از آن در هاون و دسته دستی به صورت دستی همگن‌سازی شد. کربنات همگن‌شده با ۱۰۰% H3PO4 در ۹۰ °C واکنش داد. یک طیف‌سنج جرمی نسبت ایزوتوپ Thermo MAT253 ورودی دوگانه گازهای CO2 حاصل را برای ¹³C/¹²C تحلیل کرد. نتایج نمونه با استفاده از استاندارد داخلی مرمر هاگیت کارارا و استاندارد کلسیت NBS-۱۹ کالیبره شد. دقت استاندارد میانگین در طول چندین اجرا ۰.۵–۰.۰۴ ‰ برای ¹³C در دانشگاه جانز هاپکینز بود.

نشانگرهای زیستی موم گیاهی

نمونه‌های sediment در میدان مستقیماً روی فویل Al جمع‌آوری شد. نمونه‌ها از حداقل ۴۰ سانتی‌متر زیر سطوح مدرن آمدند و برای اطمینان از نبود مواد گیاهی مدرن (مانند ریشه‌ها) غربال شدند. در آزمایشگاه، نمونه‌ها با حلال آلی دی‌کلرومتان (DCM) شسته شد تا آلاینده‌های سطحی ممکن را حذف کند. نمونه‌ها سپس در فویل پیچیده شد، روی صفحه فولادی قرار گرفت، و به آرامی با چکش به قطعات ۱–۴ سانتی‌متر تجزیه شد. حدود ۲۰۰ گرم از نمونه با استفاده از هاون و دسته pestle شستشو‌شده با حلال به پودر خرد شد. میانگین ۱۹۰.۸ گرم (حداقل: ۱۷۲.۶؛ حداکثر: ۱۹۸.۷ گرم) از نمونه با استفاده از استخراج‌کننده حلال شتاب‌یافته Dionex ۳۵۰ در سه aliquot متوالی (~ ۶۴ گرم هر کدام) از نمونه بسته‌شده در سلول‌های ۶۶ میلی‌لیتری استخراج شد. لیپیدهای محلول در ۱۰۰ °C و ۱۶۰۰ psi (۱۱۰.۳ bar) در طول چهار چرخه استاتیک ۱۰ دقیقه‌ای با ۹:۱ DCM:متانول استخراج شد. استاندارد بازیابی به استخراج لیپید کل (TLE) پس از استخراج اضافه شد. TLE زیر نیتروژن تصفیه‌شده خشک شد و ترکیبات به کسرهای آلیفاتیک، کتون و استر، قطبی از طریق کروماتوگرافی ستونی فلش ژل سیلیکا با استفاده از هگزان‌ها، DCM، و متانول، به طور جداگانه، جدا شد. کسر آلیفاتیک n-آلکان‌ها را حاوی بود.

n-آلکان‌ها روی کروماتوگراف گازی Agilent (کروماتوگراف گازی Agilent ۷۸۹۰ A) مجهز به هر دو آشکارساز انتخابی جرمی (۵۹۷۵ C MSD) و آشکارساز یونیزاسیون شعله (FID) مشخص و کمی‌سازی شد. یک میکرولیتر از نمونه حل‌شده در ۱۰۰ میلی‌لیتر هگزان به تزریق‌کننده ورودی multi-mode در ۶۰ °C (نگهداری ۰.۱ دقیقه) تزریق شد، که سپس به ۳۲۰ °C در ۹۰۰ °C/دقیقه افزایش یافت و برای مدت تحلیل نگه داشته شد. دمای اولیه فر oven کروماتوگراف گازی در ۶۰ °C (نگهداری ۱.۵ دقیقه) تنظیم شد و به ۱۵۰ °C در ۱۵ °C/دقیقه، سپس به ۳۲۰ °C در ۴۸ C/دقیقه افزایش یافت. دستگاه microfluidics پاک‌شده با هلیوم downstream ستون DB-5 (طول ۳۰ متر، ID ۲۵۰ میلی‌متر) جریان کروماتوگراف گازی را به طور کمی به آشکارسازهای MSD و FID تقسیم کرد. شناسایی ترکیب با مقایسه طیف‌های جرمی و زمان‌های نگهداری به استانداردهای authentic انجام شد، و کمی‌سازی با استفاده از مساحت‌های پیک MSD با تصحیح عامل پاسخ بر اساس مساحت پیک غلظت‌های شناخته‌شده استانداردهای داخلی اضافه‌شده به TLE انجام شد. شاخص ترجیح کربن (CPI) با استفاده از معادله مارزی و همکاران.⁸⁷ محاسبه شد و طول زنجیره میانگین (ACL) به عنوان ∑^b_i=aiC_i/∑^b_i=aC_i محاسبه شد، جایی که C_i غلظت مولکول با طول زنجیره i و i = ۲۷، ۲۹، ۳۱، ۳۳، ۳۵ برای n-آلکان‌ها است.

نسبت‌های ایزوتوپ کربن n-آلکان‌ها با استفاده از کروماتوگراف گازی متصل به طیف‌سنج جرمی نسبت ایزوتوپ Thermo Delta V از طریق رابط احتراق در آزمایشگاه ایزوتوپ پایدار Lamont Doherty Earth Observatory تحلیل شد. تمام تزریق‌های نمونه با تزریق‌های مخلوط‌های مولکولی با مقادیر ایزوتوپی شناخته‌شده (مخلوط‌های A4 و A5 ارائه‌شده توسط آردت شیملمن، دانشگاه ایندیانا) که برای تصحیح مقادیر ایزوتوپ کربن استفاده شد، در میان قرار گرفتند. نمونه‌ها در صورت امکان در دو یا سه تکرار تزریق شد.

فیتولیت‌ها

برای استخراج فیتولیت‌ها از sediment، ~۱ گرم sediment با اسید هیدروکلریک ۱۰% (HCL) برای حذف کربنات‌ها درمان شد. نمونه‌ها سپس با آب مقطر شسته و در ۲۵۰ µm غربال شد تا ذرات بزرگ‌تر (> ۲۵۰ µm) حذف شود و سپس با اسید نیتریک (HNO3) برای حذف مواد آلی از طریق فرآیند اکسیداسیون درمان شد. مواد باقی‌مانده به آرامی از غربال ۵۳ µm عبور داده شد تا ذرات رس چسبیده به فیتولیت‌ها برای وضوح در طول تحلیل‌های میکروسکوپی شل شود. نمونه‌هایی که رس‌های stubborn داشتند، با فرآیند sedimentation مکرر بیشتر تمیز شد و، در صورت لزوم، سدیم هگزامتافسفات اضافه شد تا رس‌ها deflocculate شود، followed by شستشو، decanting و فرآیندهای سانتریفیوژینگ متعدد. برای شناور کردن فیتولیت‌ها/bio-silica، ما ۱۰ میلی‌لیتر سدیم پولی‌تنگستات با وزن مخصوص ۲.۴ g/cm3 اضافه کردیم. فیتولیت‌ها به لوله‌های سانتریفیوژ دیگری pipetted شد برای شستشوی نهایی با آب مقطر و بازیابی.

باقی‌مانده بازیابی‌شده خشک شد، و ۰.۰۰۲ گرم از این با استفاده از رسانه mounting “Entellen New” (شاخص شکست ۱.۵۳) روی اسلاید مونتاژ شد و تحت میکروسکوپ