用高科技解讀歷史——叩問三星堆埋藏坑的年代

1986年三星堆1號、2號埋藏坑的發現可謂震驚了世界，“沉睡三千年，一醒驚天下”。出土各類珍貴文物一兩千件，其中有近千件青銅器，近百件金器，幾百件玉器，象牙、象牙串珠、海貝等，還有高大的青銅立人像、青銅神樹，數量眾多的青銅人頭像、面具，造型各異，精美無比。三星堆所出器物在數量上、技術上、藝術上都屬世界范圍內的重大發現，伴隨而來的是不少令人炫目、催人遐思的謎團，特別是三星堆青銅器的來源和年代問題成為關注焦點。其實在三星堆1號、2號埋葬坑器物被發現之前，三星堆遺址內外已有些埋藏器物的土坑被零星發現。1929年月亮灣燕家發現有玉器坑，出土器物三四百件，均為禮儀性用具。在三星堆1號、2號埋葬坑器物發現之后，1987年在三星堆遺址區又發現一玉石器坑，出土有成套石璧、石環、玉鑿、石斧、銅牌飾。此銅牌飾與河南偃師二里頭出土銅牌飾相似。此外，在三星堆遺址群之外，這一類的器物埋藏坑亦有發現，比如1976年在三星堆遺址附近地區的高駢鄉、1990年在綿陽市鹽亭縣麻秧鄉都有發現，從器物的類型和擺放形式均可判斷此類埋藏坑為禮儀性行為所致。2020年四川省文物考古研究院在經過系統調查勘探之后，重啟三星堆遺址祭祀區的發掘工作，聯合包括北京大學、四川大學、中國社會科學院考古研究所在內的多家科研單位，針對新發現的六個埋藏坑（K3、K4、K5、K6、K7、K8）開展系統考古發掘和多學科研究工作。截至目前，6座坑共計出土編號文物近13000件，其中相對完整的文物3155件。除了與之前1號、2號坑相同類型器物出土之外，還發現了不少新的器物類型，為研究三星堆埋藏坑的功能、三星堆文化特點、與周邊文化特別是中原文明之間的關系、當時社會工藝水平等提供了重要資料。特別是通過地層關系和器物類型的比較研究，為大眾多年關注的年代問題提供了扎實的考古學基礎，也為系統的絕對年代研究提供了大量可測定標本。

關于三星堆埋藏坑的年代，早在1號、2號坑發現之后，就有學者進行過系統研究。在1999年出版的四川省文物考古研究所編的《三星堆祭祀坑》發掘報告中，根據其地層關系和器物類型對一號、二號埋藏坑的年代給出了明確的判斷，認為一號坑的年代不早于殷墟一期，不晚于殷墟二期，應在殷墟一期之末與殷墟二期之間；二號坑器物埋藏的年代應在殷墟二期至三、四期之間，不早于殷墟二期偏晚階段，不晚于殷墟三、四期。這一研究結果與當時零星測量的碳十四年代數據相吻合。按理，有了這樣明確的專業定論，三星堆埋藏坑的年代問題應當可以畫上句號了。但是不然，關于三星堆的年代始終沒有停止爭論，各類說法層出不窮，而且大多數說法都傾向于將三星堆年代提前到商代早期，提前到中國出現青銅文明最早年代以先。以此為基礎，就產生出各種頗具想象力的說法，比如三星堆青銅文明“來自非洲”，甚至是“天外來客”。

北京大學加速器質譜碳十四年代研究團隊由北京大學考古文博學院和北京大學物理學院相關老師組成，后又得到國家文物局考古研究中心的支持成立考古年代聯合實驗室。我們這個團隊有幸參與到四川省文物考古研究院牽頭展開的新發現三星堆6個埋藏坑的考古多學科研究中，開展了三星堆埋藏坑系統的碳十四年代研究工作。我們與四川省文物考古研究院聯合考古隊設計了碳十四測年樣品現場采集方案，在發掘過程中從六個埋藏坑中共采集了200多個可供測年的樣品。經現場發掘證實，每個埋藏坑都有明顯的火燒現象，形成了或厚或薄的灰燼層，灰燼層中混有碳化植物的碎屑，有的混有燒過的骨渣等。所取得的200多個準備用于測年的樣品，基本上來自這些灰燼層，是土壤和碳化植物碎屑，以及骨渣的混合物，有些里面只有土壤和碳化植物碎屑，有些里面混有骨渣，但碳化植物已經成泥與土壤完全混合。鑒于三星堆埋藏坑測年樣品的情況，實驗室制定了樣品前處理方案：1.將樣品置于顯微鏡下觀察，盡量從灰燼土中挑選有形的植物碎屑作為測年樣品備用；2.骨渣樣品只作為備選，在沒有植物碎屑可選，以及作為同一個埋藏坑不同測年樣品的比較時使用。采取這一樣品選擇方案是由三星堆埋藏坑的樣品情況所決定的。因為三星堆器物埋藏坑普遍經過了火燒，植物經歷火燒的過程，主要呈現三種形態，第一種情況，完全燃燒，植物完全灰化，沒有任何可供測年的含碳組分保留下來。某些坑的灰燼層找不到可供測年的碳化植物碎屑，很可能就是植物充分燃燒后的情況。第二種情況，植物沒有充分燃燒，局部碳化，大部分植物組織依然保存，這類碳化植物樣品在后期埋藏過程中，沒有碳化的部分很容易在微生物作用下降解，與土壤混在一起，泥化，不能成形提取。第三種情況，植物在燃燒過程中高溫脫水，但因為沒有接觸到氧氣處于還原氣氛，植物形成碳化塊，而沒有進一步燃燒成為灰燼，這部分有形的植物碎屑大都質地相對緊實致密，很好地保存了植物原生的含碳組分，經過后期處理可以有效地排除埋藏環境帶入的污染，有利于準確測年，這是此次三星堆埋藏坑灰燼層提取的可測年樣品中重點優先選擇的含碳成分。再談一下三星堆埋藏坑中的骨質樣品情況。通常動物骨骼是碳十四測年樣品很好的來源，特別是在骨骼樣品保存好的情況下，經過實驗室前處理，提取骨骼中的膠原蛋白，只要實驗室提取到的膠原蛋白質量有保障，基本上就排除了環境的碳污染，因為埋藏環境中不可能引入膠原蛋白，確保了測年樣品是來自動物骨骼的原生碳組分。三星堆埋藏坑中的骨骼樣品基本上看不到成形的骨骼，都是骨渣，造成這種情況的原因，很有可能就是燃燒但不充分，而且沒有形成很好的碳化組分。這樣被燒過的骨骼，在濕熱的埋藏條件下，尤其當地又是酸性土壤條件，骨骼不僅形狀不能保存，成為骨渣，而且其中的膠原蛋白也大多降解殆盡。當然也不排除，這個骨骼在泥中處于局部飽水絕氧環境，其中的膠原蛋白也有幸存的可能。這是我們此次安排挑選部分骨渣樣品嘗試著提取其中的膠原蛋白，以期借此得到可靠含碳組分的原因。

這里必須解釋一下，碳十四測年是非常有效的考古絕對年代測定方法之一，但是碳十四測年方法對于樣品的選擇也是很苛刻的，或者說是具有一定的局限性，不是所有樣品都適合碳十四年代測定。動植物樣品可以被用來進行碳十四的年代測定，必須滿足兩個最基本的條件：1.樣品中必須保留有動植物活著的時候生成的含碳物質，動植物死亡之后，不再與外界有碳的交換，或者說動植物在埋藏過程中進入動植物體內的含碳物質是可被清除的；2.對于考古年代測定來說，動植物死亡被埋藏的時刻與要測定的考古事件年代之間有明確的對應關系，這也就是說測年樣品要具有準確的考古背景信息。之所以要求滿足這樣兩個基本條件，這和碳十四測年方法的基本原理有關。關于碳十四測年方法的基本原理就不在這里贅述了。三星堆埋藏坑的年代之所以可以用其中的動植物樣品進行碳十四年代測定，根本原因在于，三星堆埋藏坑的堆積過程形成的時候，進入坑內的動植物死亡的時刻與埋藏這個行為之間有相對明確的等時關系，所以我們測量動植物碎屑的年齡，代表的是三星堆埋藏坑形成的時間。

有了這樣的前提，我們從200多件樣品中選擇可供測年的含碳組分。為了保證每個埋藏坑至少有6個可靠的碳十四年代數據產生，首先是每個坑選出10份樣品進行前處理，按照上述原則，挑選出目測可靠的植物碳屑或者是骨渣進行下一步的實驗。植物碎屑要進行酸堿酸的處理過程，以排除埋藏環境中引入的碳污染。骨渣樣品除了進行酸堿酸的處理過程之外，還要進行膠原蛋白的提取，并進一步水解，離心、冷凍干燥，制備明膠蛋白。上述過程完成之后，就進入統一流程，氧化還原制備石墨，進行加速器質譜碳十四測量，以及數據處理階段。在整個過程中，會有不少樣品因為保存狀況不好，而陸續被淘汰。這樣就需要補充新的樣品進來，重復上述實驗過程。一開始并非從發掘現場一次性采集了200多個測年樣品，是因為伴隨著實驗過程，樣品被淘汰，而不斷補充的結果。當然也有那些因為發掘過程中有了新的發現而做的補充。

經過上述實驗過程以及加速器質譜碳十四測量，得到了一批碳十四數據。三號坑得到8個碳十四數據，四號坑共得到了11個碳十四數據，六號坑10個，八號坑9個。五號坑和七號坑樣品保存狀況不好，到目前還沒有獲得足夠的數據。四號坑的碳十四年代測定結果發表在《四川文物》2021年第2期上，當時發表了6個數據，后來為了檢驗實驗過程和測量過程的穩定性又追加測量，分次做的樣品前處理和加速器質譜測量，所得到的11個數據結果一致性很好。另外三號坑、六號坑、八號坑所得到的碳十四數據其各自的一致性也很好。這里還必須說明一點，目前所得到的4個埋藏坑的38個碳十四數據全部來自植物碳屑，我們沒有能夠從骨渣樣品中成功提取得到膠原蛋白。所得到的碳十四年代測定結果利用OxCal程序進行日歷年代校正，樹輪校正曲線采用的是IntCal20。由于每個埋藏坑有多個數據，而且每個埋藏坑的碳十四數據的一致性非常好，盡管有個別埋藏坑在樣品背景中有表明早晚關系，基于我們從碳十四數據本身并不能看出這種早晚關系，我們基本上是把每個埋藏坑作為一個地層堆積單位來對待，采用OxCal程序中的R_Combine指令，對每一個埋藏坑的多個數據統一處理。

目前針對三星堆埋藏坑的年代問題可以得到以下結論，已經得到足夠碳十四年代數據的三、四、六、八號坑的形成年代有95.4%的概率落在1200BC-1010BC之間。這里把埋藏坑的形成時間以概率的形式給出來，是看有多大概率埋藏行為發生在某段時間之內，而不是指這個行為發生持續了多久。由于三星堆埋藏坑所測得碳十四數據處在樹輪校正曲線的一個平臺期，所以每一個數據所得到的日歷年代都被展寬了，目前還沒有辦法得到更加精細的年代數據，在這樣的情況下從碳十四年代數據的角度進一步比較每個埋藏坑之間的早晚關系，也是無益的。但可以肯定的是，三星堆埋藏坑的埋藏年代處于商代晚期是沒有懸念的。若問是否可以說進入到了周初，目前從年代數據分布情況來看，這是有可能的，只是這樣的概率很低。需要說明的是，此次碳十四數據測量的結果是指征的三星堆器物坑埋藏的年代，不是器物被制造的年代，埋藏坑中某些器物制造的年代可以比器物埋藏的時間更早或者接近，當然不會比這個時間更晚。另外，三星堆八號坑發現的頂尊蛇身人像與30多年前二號坑出土的鳥腳人像成功拼接，說明這兩個坑所形成的時間是一致的，由此解決了二號坑埋藏的時間問題。

根據目前考古發掘研究結果和碳十四測年所能達到的精度，初步可以判斷三星堆所發現的幾個埋藏坑形成年代處于商代晚期，形成時間大致相當。

作者：吳小紅

作者單位：北京大學考古文博學院