用高科技解读历史——叩问三星堆埋藏坑的年代

1986年三星堆1号、2号埋藏坑的发现可谓震惊了世界，“沉睡三千年，一醒惊天下”。出土各类珍贵文物一两千件，其中有近千件青铜器，近百件金器，几百件玉器，象牙、象牙串珠、海贝等，还有高大的青铜立人像、青铜神树，数量众多的青铜人头像、面具，造型各异，精美无比。三星堆所出器物在数量上、技术上、艺术上都属世界范围内的重大发现，伴随而来的是不少令人炫目、催人遐思的谜团，特别是三星堆青铜器的来源和年代问题成为关注焦点。其实在三星堆1号、2号埋葬坑器物被发现之前，三星堆遗址内外已有些埋藏器物的土坑被零星发现。1929年月亮湾燕家发现有玉器坑，出土器物三四百件，均为礼仪性用具。在三星堆1号、2号埋葬坑器物发现之后，1987年在三星堆遗址区又发现一玉石器坑，出土有成套石璧、石环、玉凿、石斧、铜牌饰。此铜牌饰与河南偃师二里头出土铜牌饰相似。此外，在三星堆遗址群之外，这一类的器物埋藏坑亦有发现，比如1976年在三星堆遗址附近地区的高骈乡、1990年在绵阳市盐亭县麻秧乡都有发现，从器物的类型和摆放形式均可判断此类埋藏坑为礼仪性行为所致。2020年四川省文物考古研究院在经过系统调查勘探之后，重启三星堆遗址祭祀区的发掘工作，联合包括北京大学、四川大学、中国社会科学院考古研究所在内的多家科研单位，针对新发现的六个埋藏坑（K3、K4、K5、K6、K7、K8）开展系统考古发掘和多学科研究工作。截至目前，6座坑共计出土编号文物近13000件，其中相对完整的文物3155件。除了与之前1号、2号坑相同类型器物出土之外，还发现了不少新的器物类型，为研究三星堆埋藏坑的功能、三星堆文化特点、与周边文化特别是中原文明之间的关系、当时社会工艺水平等提供了重要资料。特别是通过地层关系和器物类型的比较研究，为大众多年关注的年代问题提供了扎实的考古学基础，也为系统的绝对年代研究提供了大量可测定标本。

关于三星堆埋藏坑的年代，早在1号、2号坑发现之后，就有学者进行过系统研究。在1999年出版的四川省文物考古研究所编的《三星堆祭祀坑》发掘报告中，根据其地层关系和器物类型对一号、二号埋藏坑的年代给出了明确的判断，认为一号坑的年代不早于殷墟一期，不晚于殷墟二期，应在殷墟一期之末与殷墟二期之间；二号坑器物埋藏的年代应在殷墟二期至三、四期之间，不早于殷墟二期偏晚阶段，不晚于殷墟三、四期。这一研究结果与当时零星测量的碳十四年代数据相吻合。按理，有了这样明确的专业定论，三星堆埋藏坑的年代问题应当可以画上句号了。但是不然，关于三星堆的年代始终没有停止争论，各类说法层出不穷，而且大多数说法都倾向于将三星堆年代提前到商代早期，提前到中国出现青铜文明最早年代以先。以此为基础，就产生出各种颇具想象力的说法，比如三星堆青铜文明“来自非洲”，甚至是“天外来客”。

北京大学加速器质谱碳十四年代研究团队由北京大学考古文博学院和北京大学物理学院相关老师组成，后又得到国家文物局考古研究中心的支持成立考古年代联合实验室。我们这个团队有幸参与到四川省文物考古研究院牵头展开的新发现三星堆6个埋藏坑的考古多学科研究中，开展了三星堆埋藏坑系统的碳十四年代研究工作。我们与四川省文物考古研究院联合考古队设计了碳十四测年样品现场采集方案，在发掘过程中从六个埋藏坑中共采集了200多个可供测年的样品。经现场发掘证实，每个埋藏坑都有明显的火烧现象，形成了或厚或薄的灰烬层，灰烬层中混有碳化植物的碎屑，有的混有烧过的骨渣等。所取得的200多个准备用于测年的样品，基本上来自这些灰烬层，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，但碳化植物已经成泥与土壤完全混合。鉴于三星堆埋藏坑测年样品的情况，实验室制定了样品前处理方案：1.将样品置于显微镜下观察，尽量从灰烬土中挑选有形的植物碎屑作为测年样品备用；2.骨渣样品只作为备选，在没有植物碎屑可选，以及作为同一个埋藏坑不同测年样品的比较时使用。采取这一样品选择方案是由三星堆埋藏坑的样品情况所决定的。因为三星堆器物埋藏坑普遍经过了火烧，植物经历火烧的过程，主要呈现三种形态，第一种情况，完全燃烧，植物完全灰化，没有任何可供测年的含碳组分保留下来。某些坑的灰烬层找不到可供测年的碳化植物碎屑，很可能就是植物充分燃烧后的情况。第二种情况，植物没有充分燃烧，局部碳化，大部分植物组织依然保存，这类碳化植物样品在后期埋藏过程中，没有碳化的部分很容易在微生物作用下降解，与土壤混在一起，泥化，不能成形提取。第三种情况，植物在燃烧过程中高温脱水，但因为没有接触到氧气处于还原气氛，植物形成碳化块，而没有进一步燃烧成为灰烬，这部分有形的植物碎屑大都质地相对紧实致密，很好地保存了植物原生的含碳组分，经过后期处理可以有效地排除埋藏环境带入的污染，有利于准确测年，这是此次三星堆埋藏坑灰烬层提取的可测年样品中重点优先选择的含碳成分。再谈一下三星堆埋藏坑中的骨质样品情况。通常动物骨骼是碳十四测年样品很好的来源，特别是在骨骼样品保存好的情况下，经过实验室前处理，提取骨骼中的胶原蛋白，只要实验室提取到的胶原蛋白质量有保障，基本上就排除了环境的碳污染，因为埋藏环境中不可能引入胶原蛋白，确保了测年样品是来自动物骨骼的原生碳组分。三星堆埋藏坑中的骨骼样品基本上看不到成形的骨骼，都是骨渣，造成这种情况的原因，很有可能就是燃烧但不充分，而且没有形成很好的碳化组分。这样被烧过的骨骼，在湿热的埋藏条件下，尤其当地又是酸性土壤条件，骨骼不仅形状不能保存，成为骨渣，而且其中的胶原蛋白也大多降解殆尽。当然也不排除，这个骨骼在泥中处于局部饱水绝氧环境，其中的胶原蛋白也有幸存的可能。这是我们此次安排挑选部分骨渣样品尝试着提取其中的胶原蛋白，以期借此得到可靠含碳组分的原因。

这里必须解释一下，碳十四测年是非常有效的考古绝对年代测定方法之一，但是碳十四测年方法对于样品的选择也是很苛刻的，或者说是具有一定的局限性，不是所有样品都适合碳十四年代测定。动植物样品可以被用来进行碳十四的年代测定，必须满足两个最基本的条件：1.样品中必须保留有动植物活着的时候生成的含碳物质，动植物死亡之后，不再与外界有碳的交换，或者说动植物在埋藏过程中进入动植物体内的含碳物质是可被清除的；2.对于考古年代测定来说，动植物死亡被埋藏的时刻与要测定的考古事件年代之间有明确的对应关系，这也就是说测年样品要具有准确的考古背景信息。之所以要求满足这样两个基本条件，这和碳十四测年方法的基本原理有关。关于碳十四测年方法的基本原理就不在这里赘述了。三星堆埋藏坑的年代之所以可以用其中的动植物样品进行碳十四年代测定，根本原因在于，三星堆埋藏坑的堆积过程形成的时候，进入坑内的动植物死亡的时刻与埋藏这个行为之间有相对明确的等时关系，所以我们测量动植物碎屑的年龄，代表的是三星堆埋藏坑形成的时间。

有了这样的前提，我们从200多件样品中选择可供测年的含碳组分。为了保证每个埋藏坑至少有6个可靠的碳十四年代数据产生，首先是每个坑选出10份样品进行前处理，按照上述原则，挑选出目测可靠的植物碳屑或者是骨渣进行下一步的实验。植物碎屑要进行酸碱酸的处理过程，以排除埋藏环境中引入的碳污染。骨渣样品除了进行酸碱酸的处理过程之外，还要进行胶原蛋白的提取，并进一步水解，离心、冷冻干燥，制备明胶蛋白。上述过程完成之后，就进入统一流程，氧化还原制备石墨，进行加速器质谱碳十四测量，以及数据处理阶段。在整个过程中，会有不少样品因为保存状况不好，而陆续被淘汰。这样就需要补充新的样品进来，重复上述实验过程。一开始并非从发掘现场一次性采集了200多个测年样品，是因为伴随着实验过程，样品被淘汰，而不断补充的结果。当然也有那些因为发掘过程中有了新的发现而做的补充。

经过上述实验过程以及加速器质谱碳十四测量，得到了一批碳十四数据。三号坑得到8个碳十四数据，四号坑共得到了11个碳十四数据，六号坑10个，八号坑9个。五号坑和七号坑样品保存状况不好，到目前还没有获得足够的数据。四号坑的碳十四年代测定结果发表在《四川文物》2021年第2期上，当时发表了6个数据，后来为了检验实验过程和测量过程的稳定性又追加测量，分次做的样品前处理和加速器质谱测量，所得到的11个数据结果一致性很好。另外三号坑、六号坑、八号坑所得到的碳十四数据其各自的一致性也很好。这里还必须说明一点，目前所得到的4个埋藏坑的38个碳十四数据全部来自植物碳屑，我们没有能够从骨渣样品中成功提取得到胶原蛋白。所得到的碳十四年代测定结果利用OxCal程序进行日历年代校正，树轮校正曲线采用的是IntCal20。由于每个埋藏坑有多个数据，而且每个埋藏坑的碳十四数据的一致性非常好，尽管有个别埋藏坑在样品背景中有表明早晚关系，基于我们从碳十四数据本身并不能看出这种早晚关系，我们基本上是把每个埋藏坑作为一个地层堆积单位来对待，采用OxCal程序中的R_Combine指令，对每一个埋藏坑的多个数据统一处理。

目前针对三星堆埋藏坑的年代问题可以得到以下结论，已经得到足够碳十四年代数据的三、四、六、八号坑的形成年代有95.4%的概率落在1200BC-1010BC之间。这里把埋藏坑的形成时间以概率的形式给出来，是看有多大概率埋藏行为发生在某段时间之内，而不是指这个行为发生持续了多久。由于三星堆埋藏坑所测得碳十四数据处在树轮校正曲线的一个平台期，所以每一个数据所得到的日历年代都被展宽了，目前还没有办法得到更加精细的年代数据，在这样的情况下从碳十四年代数据的角度进一步比较每个埋藏坑之间的早晚关系，也是无益的。但可以肯定的是，三星堆埋藏坑的埋藏年代处于商代晚期是没有悬念的。若问是否可以说进入到了周初，目前从年代数据分布情况来看，这是有可能的，只是这样的概率很低。需要说明的是，此次碳十四数据测量的结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时间更早或者接近，当然不会比这个时间更晚。另外，三星堆八号坑发现的顶尊蛇身人像与30多年前二号坑出土的鸟脚人像成功拼接，说明这两个坑所形成的时间是一致的，由此解决了二号坑埋藏的时间问题。

根据目前考古发掘研究结果和碳十四测年所能达到的精度，初步可以判断三星堆所发现的几个埋藏坑形成年代处于商代晚期，形成时间大致相当。

作者：吴小红

作者单位：北京大学考古文博学院