鉛同位素考古：文物的指紋

1966年美國(guó)學(xué)者Brill在美國(guó)考古學(xué)年會(huì)上宣讀了他對(duì)來(lái)自世界各地的幾十件鉛玻璃、鉛丹顏料以及鉛青銅的鉛同位素分析結(jié)果，宣告鉛同位素考古的誕生。Brill的研究發(fā)現(xiàn)中國(guó)古代玻璃與希臘的古代鉛礦，英國(guó)、意大利、土耳其的鉛礦，西班牙、威爾斯、撒丁島的鉛，以及埃及的古代玻璃和釉上的鉛完全不同，表明中國(guó)古代玻璃最有可能產(chǎn)自本地。

鉛同位素考古的原理是怎樣的呢？鉛有四種穩(wěn)定同位素，分別為204Pb、206Pb、207Pb和208Pb，其中204Pb總量是不隨時(shí)間變化的，206Pb、207Pb和208Pb分別是238U、235U和232Th三種放射性同位素的衰變產(chǎn)物，被稱為放射成因鉛。由于各地金屬礦山在成礦過(guò)程中所處的地質(zhì)環(huán)境中鈾和釷含量不同，以及成礦的地質(zhì)年代不同，所以其中放射成因鉛的含量比率會(huì)有不同。這樣，鉛同位素組成可以作為各地鉛礦石的“指紋”——指征礦石的來(lái)源。

在古代很多文物的生產(chǎn)中，鉛或多或少會(huì)成為原料之一，例如青銅器、玻璃、陶釉、顏料等。因此，鉛同位素組成也是文物的“指紋”，是探究古代礦產(chǎn)開發(fā)、商品生產(chǎn)和貿(mào)易交流等課題的重要參考依據(jù)。從20世紀(jì)80年代開始，英國(guó)、德國(guó)、日本、美國(guó)和中國(guó)學(xué)者紛紛利用鉛同位素方法探索青銅器礦料來(lái)源，并在世界范圍內(nèi)取得巨大的成功。

英國(guó)牛津大學(xué)的Gale夫婦首次將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于探索青銅時(shí)代地中海地區(qū)青銅工業(yè)的銅料來(lái)源。通過(guò)對(duì)比青銅制品和銅礦山的鉛同位素?cái)?shù)據(jù)，他們提出了古代地中海銅礦料的貿(mào)易路線。此項(xiàng)成果于1982年在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上正式發(fā)表。幾乎同時(shí)，德國(guó)學(xué)者發(fā)表了他們對(duì)阿納托利亞古代銅器的分析結(jié)果，提出錫青銅合金化技術(shù)與銅、錫礦料同時(shí)被引入安納托利亞。

在我國(guó)，鉛同位素考古研究工作也取得了突破性進(jìn)展。商周王朝輝煌的青銅器鑄造技術(shù)獨(dú)樹一幟，青銅鑄造業(yè)耗費(fèi)了巨大的銅錫鉛資源，但是作為青銅文化分布核心的中原地區(qū)恰恰是銅錫資源的匱乏區(qū)，鉛同位素方法為解決商周青銅器礦料來(lái)源提供了重要的線索。20世紀(jì)80年代初期，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的碩士研究生金正耀首次運(yùn)用鉛同位素方法測(cè)定了殷墟出土的12件晚商青銅器，并發(fā)現(xiàn)部分商代青銅器中含有高放射成因鉛。在國(guó)內(nèi)，這種罕見的異常鉛僅發(fā)現(xiàn)于云南東北部的部分金屬礦山，據(jù)此他提出了轟動(dòng)學(xué)界的商代青銅器礦料來(lái)源“西南說(shuō)”。此后30年，金正耀團(tuán)隊(duì)對(duì)二里頭、鄭州商城、偃師商城、三星堆、金沙、盤龍城、大洋洲、曲村、琉璃河、炭河里、周原、洛陽(yáng)等地出土的商周青銅器進(jìn)行了地毯式的全面測(cè)試，完善了中國(guó)青銅器鉛同位素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，并明確提出了連接西南和中原之間的“青銅之路”。

如今，鉛同位素考古已經(jīng)走過(guò)了近半個(gè)世紀(jì)，而各國(guó)學(xué)者的研究勢(shì)頭絲毫未減。鉛同位素考古方法是自然科學(xué)與人文科學(xué)的完美結(jié)合，始終保持著旺盛的學(xué)術(shù)生命力。