植物矽石(Phytolith)是高等植物的根在吸收地下水份時，同時吸取了一定量的可溶性二氧化矽，經植物組織輸送到莖、葉、花、果實等處時在植物細胞間和細胞內沉澱下來的固體非晶質二氧化矽顆粒。其直徑大小在2-100 微米之間，此外還含有少量的有機碳和微量元素，植物矽石的生產數量很大，而且在植物中能夠保存很長時間。植物矽石形態是特徵多樣的，一般能鑒定到屬或種。每一類植物產生的矽石形態，是由積累矽的細胞類型和它在植物體中的位置來決定。植物矽石在過去的使用過程中曾被分別稱為蛋白石植石(opal phytolith)、矽石植石(silica phytolith)、矽石細胞(silica cells)、植物蛋白石(plant opal)和生物蛋白石(biogenic opal)。

　　德國植物學家Struve於1835年首先在前第四紀沉積物中觀察到植物矽石，這比花粉首次在前第四紀沉積物中的發現還早一年。後來，德國的生物學家Ehrenberg(1841)在從世界各地送給他的土壤樣品中觀察到同樣類型的矽質體，稱其為“Phytolitharia”(希臘文，意思是“植石”)，並建立了最早的植物矽石分類系統。

　　由於第二次世界大戰，植物矽石研究間斷了20年，到了50年代，首先由Smithson (1956)在英國土壤中鑒定出植物矽石，然後，Kannon & Arimura (1958)在日本、Beavers & Stephen (1958) 在北美、Bakcr(1959)在澳大利並相繼開展了植物矽石研究。植物矽石分析於1964年首次應用於研究北美的植被史(Jones & Beavers, 1964)。

　　到了70年代，西方考古學家正式開始應用植物矽石分析，主要被用於恢復考古遺址的古生態環境和研究農業的起源和擴散等問題。

　　目前，植物矽石研究中心在美國，在好幾個大學的考古系，人類學系或者環境學系及斯密士熱帶研究所都有植物矽石研究人員，他們於1984年開始發行植物矽石研究通訊(Newsletter)，其影響面很廣，遍及許多國家。1988年初，他們成立了植物矽石研究協會。同年，第一本植物矽石研究專著在美國出版，書名是《植物矽石分析：在考古學和地質學中的應用展望》作者是Dolores R. Piperno)。

　　在考古遺址發掘過程中，要有總體規劃，採集的植矽石分析樣品要能代表一定環境下未受污染的標本，採集樣品的方式有柱狀採樣，水平採樣和槽式採樣。選擇哪種方式採樣，取決於分析的目的和遺址的類型。

　　除了考古採樣計畫以外，在考古研究地區還應有取岩心計畫，即以湖泊、沼澤或泥塘中提取地質樣品，這些可為我們提供有關過去植被分佈，人與土地相互作用方面的寶貴資訊。

　　根據植物矽石不易溶於酸性和鹼性溶液、抗燒(溶點為950℃)和比重為1.5至2.3之間等特點，現簡明概括一下以土壤中分離和提取植矽石的步驟：(1)鬆散土樣、(2)分離砂粒、(3)除粘土、(4)除碳酸鈣、(5)除有機質、(6)比重液浮懸、(7)用吸管吸取浮在上面的植矽石、(8)加入丙酮，用樹膠固定製片，在生物顯微鏡下觀察。

　　植物矽石分析能夠為考古研究的四個主要領域提供獨立的資料和解釋，即：(1)恢復考古址的古生態環境以及與過去的人類對遺址使用有關的環境改造、(2)栽培植物的起源和擴散以及農業系統的發展、(3)野生植物的種類及其經濟用途和非經濟價值、(4)農業技術、經濟和社會組織之間的關係。

（本文作者為史前館研究典藏組研究員）
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常見植物矽石的放大型態