山東部分考古遺址中構(gòu)造變形現(xiàn)象初探

姚大全 宮希成 楊源源 鄭海剛 趙朋 沈小七

1）安徽省地震局，合肥市長江西路558號 230031

2）安徽省文物考古研究所，合肥 230001

0 引言

地震考古是運(yùn)用地震、地質(zhì)和考古學(xué)方法研究遺址中的史前地震問題，以豐富人們對地震活動規(guī)律的認(rèn)識，從而為地震預(yù)測研究、地震危險性評價提供客觀依據(jù)（林蓉輝等，1992）。隨著中國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，對未來地震趨勢預(yù)測和地震危險評估的客觀性要求與日俱增。然而，預(yù)測未來必須研究過去，黃瑋瓊等（1994）的研究表明，華北地區(qū)地震的記錄自1484年之后才基本完整，此前地震記錄多有遺失，且時間越向前追溯，記載遺漏或丟失就越多。為了盡可能將地震記錄歷史向前推移，識別更多漏記或遺失的史前地震事件，必須借助適宜的分析手段和方法，而古遺址、古墓藏發(fā)掘過程中自然變形和史前地震遺跡的識別研究，就是反演或充實(shí)史前地震活動歷史的重要工作。已有人在此方向進(jìn)行了工作，并陸續(xù)取得一些重要認(rèn)識和進(jìn)展（劉正榮等，1975；張?jiān)鲮鳎?977；朱海之，1982；季幼庭等，1989；林蓉輝等，1992；姚大全，2004；姚大全等，2009a、2009b、2010；洪時中，2007；沈小七等，2008；楊源源等，2014）。

為了充分發(fā)揮地震考古在構(gòu)造變形和地震活動研究方面的獨(dú)特作用，近年來，安徽省地震局和安徽省文物考古研究所發(fā)揮各自專業(yè)優(yōu)勢，共同研究探討古文化遺址和古墓（藏）中可能賦存的自然變形現(xiàn)象，并著重在華北、華南板塊邊界帶及郯廬斷裂帶沿線多個考古現(xiàn)場進(jìn)行專題研究。本文側(cè)重于報道郯廬斷裂帶山東段沿線及鄰區(qū)考古遺址自然變形現(xiàn)象的初步考察結(jié)果，各考察遺址相對位置統(tǒng)一標(biāo)示于圖中（圖1）。

圖1 考古遺址點(diǎn)位置

1 濟(jì)南郊區(qū)大辛莊商代遺址

大辛莊遺址位于山東省濟(jì)南市東郊?xì)v城區(qū)王舍人鎮(zhèn)大辛莊村東南，為一以商代遺存為主的文化遺址。該遺址是發(fā)現(xiàn)最早、研究歷史最長的商代遺址之一（方輝，2004），自20世紀(jì)50年代以來，曾多次進(jìn)行過試掘或發(fā)掘，特別是近些年的發(fā)掘，收獲盛豐。2014年共發(fā)掘24個探方，每個探方4×4m，在其中的2個探方壁上發(fā)現(xiàn)貌似自然變形的一些現(xiàn)象。

（1）T2219北壁見黃色粘土充填脈，發(fā)育在商代地層中，脈寬80～100mm，含紅色粘土團(tuán)塊，向上延伸至該壁中部（圖2）。但在南壁未發(fā)現(xiàn)此類現(xiàn)象，填充物為粘土質(zhì)，且混雜有人工堆積，初步判定為一鼠類動物洞穴遺存。

（2）T2119東壁下部商代文化層有垮落現(xiàn)象，地層錯位100mm，其上部地層含黃色砂脈，砂脈寬10～20mm，長50～100mm，砂脈斷斷續(xù)續(xù)分布（圖3）。經(jīng)向山東大學(xué)考古系現(xiàn)場發(fā)掘人員了解，在探方北壁發(fā)現(xiàn)人骨錯位現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為下肢自骨盆處斷落，錯距約200mm，斷落處為一灰坑。因此，分析認(rèn)為此處地層錯位現(xiàn)象是由于下伏灰坑地層較為松軟，在上覆土層的重力作用下發(fā)生了垂直下陷形成的，即屬非構(gòu)造成因。

2 章丘城子崖龍山遺址

圖2 大辛莊T2219北壁商代文化層中疑似地震液化充填物

圖3 大辛莊T2119北壁商代文化層中疑似砂脈、斷層

城子崖遺址，位于濟(jì)南章丘龍山鎮(zhèn)龍山村東北，西臨巨野河，東北距漢代濟(jì)南國國都東平陵故城約2km。因首先在這里發(fā)現(xiàn)了著名的龍山文化，其對中國考古學(xué)有奠基之功和深遠(yuǎn)影響，故此地被譽(yù)為“中國考古圣地”（張學(xué)海，2013）。

本次考察的主要是2014年發(fā)掘的南側(cè)探溝，南北走向，溝寬約1.6m，長約100m，深度2～3m，在其西壁上見線狀砂脈（圖4），上、下部寬約20mm，中部寬約30mm，長度約840mm，穿過溝壁上標(biāo)示的第6～9層4個文化層。東壁上也見砂脈，寬度約為15mm，長度約180mm（圖5）。砂脈均賦存于龍山文化層中，組成為粉細(xì)砂，普遍顯示平直穿切、延伸穩(wěn)定的特征。據(jù)我們多年調(diào)查經(jīng)驗(yàn)，土層自然干縮也能形成砂脈，在剖面上具有上大下小、形態(tài)多變的特點(diǎn)，而且一般為砂、泥混合充填。本遺址所揭示砂脈成分一致，上下寬度基本一致甚至下比上寬，且表現(xiàn)出垂直向的貫通作用，應(yīng)為地震液化砂脈（劉穎等，1984）（圖4、5）?，F(xiàn)場考察發(fā)現(xiàn)，砂脈所在的龍山文化層上覆有一穩(wěn)定分布的細(xì)砂層，具靜水沉積特征，其上為岳石文化堆積層，而裂縫向上未穿切細(xì)砂層，可能的地震事件應(yīng)發(fā)生在細(xì)砂層形成之前，說明龍山期后，遺址所在地區(qū)可能被洪水淹沒，文明短暫間斷，隨后開始新的發(fā)展階段。

圖4 城子崖遺址探坑西壁龍山文化層中的砂脈

圖5 城子崖遺址探坑?xùn)|壁龍山文化層中砂脈

3 濱州秦皇臺遺址

秦皇臺遺址位于濱州市秦皇臺鄉(xiāng)西石村西南約500m處。遺址探明規(guī)模南北長500m，東西寬300m，面積大于1×108m2。目前發(fā)掘的部位位于濟(jì)濱東高速公路施工路段上，發(fā)掘面積約2000m2，共布置探方25個，揭示的主要文化層為東周到漢代時期，已發(fā)現(xiàn)了大量陶瓦堆積和大片夯土遺跡。在東北角探方堆積中發(fā)現(xiàn)大汶口時期陶器殘片，說明漢代文化層下應(yīng)該還有新石器時代早期人類活動遺跡。遺址現(xiàn)場考察中，發(fā)現(xiàn)遺址各探方壁上普遍發(fā)育砂脈，由質(zhì)純黃白色細(xì)粉砂組成，砂脈一般長50～200mm，寬10～30mm，發(fā)育在商周地層中；在探方壁上多呈垂直展布，寬度向下有增大之勢；在探方底面，砂脈呈多個圓形砂斑（砂管投影），直徑20～30mm，密集分布。為探明砂脈源層，在探方T3339中用洛陽鏟下探，底面向下3m仍是含砂文化層，因涌水，難以確定文化層底部是否含有砂層。但從以上表述的脈體平面和剖面形態(tài)以及脈體的成分、延伸等似表明其屬地震液化脈的可能性大（劉穎等，1984）。為從微觀角度進(jìn)行證實(shí)，在T3337南壁砂脈處原態(tài)采集定向薄片樣QHT-1、QHT-2（圖6），另在探方底壁砂斑處也采集樣品QHT-3，制備原態(tài)薄片，進(jìn)行微觀分析。

微觀觀測結(jié)果顯示，QHT-1樣片中存在兩組微破裂，呈共軛（圖7（a）），QHT-2樣片中見上涌定向組構(gòu)（圖7（b）），QHT-3樣片中則主要表現(xiàn)為平行微破裂（圖7（c））和多組相交切微破裂（圖7（d））。上述種種變形遺跡或液化過程中留下的痕跡，或許形成于高速率的變形過程，是地震液化或局部快速錯動的微觀證據(jù)。

圖6 秦皇臺T3337南壁商周文化層中砂脈及采樣位置

圖7 秦皇臺遺址充填脈顯微照片

4 臨淄齊國古城墻

臨淄，古稱營丘，秦漢時作臨菑。相傳上古時期的伏羲、顓頊曾在這里活動。此后為爽鳩氏、蒲姑氏等部族的聚居地。公元前約1046年，周朝建立后，周武王把首席功臣姜尚分封于此，建立了諸侯國——齊國，定都營丘。因其地臨淄水，遂改名為臨淄。目前臨淄齊國故城的城址尚存，分民眾生活的大城和國君居住的小城，兩城相連，周長21km，面積約15km2（李麗麗，2003）。這次重點(diǎn)考察分析的是大城一段西墻和小城一段北墻。地震和考古研究人員經(jīng)現(xiàn)場討論分析，對墻體的裂縫成因取得了較為一致看法，即所見裂隙，一部分屬構(gòu)造成因，系構(gòu)造力作用張裂所致，另一部分是墻體筑造時夯土板痕接縫，即原生裂隙，在后期構(gòu)造力的作用下沿原始裂隙面又發(fā)生了開裂。其特征分別簡述如下。

4.1 大城西墻

該段墻體走向SN，城墻最高處約6m，所見長度約18m，見17條較顯著裂縫。其中，除3、6、9、14、15、17為原生裂隙外，其余為構(gòu)造裂隙，切入墻基以下的生土層，顯張裂成因，其中，裂縫7、8、10、11、12等規(guī)模較大，平直延伸，壁面光滑，局部見水平摩擦痕跡，具有較好的穿切性（圖8）。此類構(gòu)造張裂縫與圖8中未編號的小裂縫明顯不同，區(qū)別是小裂縫一般發(fā)育在城墻頂部或城墻中，具有上大下小的特征，顯示由上向下自然裂開的成因，與前者迥然不同。根據(jù)上述構(gòu)造裂縫均走向近EW判斷，觀察部位春秋期后曾遭受近EW向的壓應(yīng)力作用。

圖8 臨淄齊國古城墻不同成因裂縫

4.2 小城北墻

見EW、SN向裂縫，西傾且接觸面平直，兩側(cè)土層不連續(xù)，接觸界面狀如斷層的痕跡，但實(shí)為夯土接縫（圖9）。在此，地震、考古研究人員比對討論，就區(qū)分?jǐn)鄬踊蚱街焙恢孢_(dá)成共識，即構(gòu)造力作用下的斷層面上往往有滑動痕跡，特別是壓性或壓剪性斷層，斷層面上往往有擠壓研磨遺跡，并見受應(yīng)力作用產(chǎn)生的定向組構(gòu)；而夯接面平直，兩側(cè)夯層可能接上，也可能接不上，但夯面見不到構(gòu)造作用痕跡，一般無物質(zhì)充填，無平行于接觸面的定向組構(gòu)（圖 8）。

5 日照堯王城遺址

考察地點(diǎn)位于日照郊區(qū)堯王城遺址，遺址東西長約630m，南北長約825m，總面積約為5.22×105km2。文化層堆積厚2.0～3.5m。遺址中心部分高出周圍地面4～5m。堯王城遺址屬魯東南海岱龍山文化遺址的典型代表（張富祥，2011）?？疾觳课恢饕獮辇埳街小⑼砥诘某菈?、壕溝，壕溝中尚出土戰(zhàn)國、漢代陶片。其東壁龍山和戰(zhàn)漢文化層中見5條裂縫（圖10），中間充填淺色粉細(xì)砂脈，裂縫向上終止于戰(zhàn)國-秦漢地層（層3），向下穿過龍山文化層（層6）延入生土層中，未見底。裂縫寬10～20mm（圖10）。根據(jù)粉細(xì)砂質(zhì)裂縫充填物、平行展布和延伸狀態(tài)判斷，這些裂縫充填脈應(yīng)為砂土液化脈（劉穎等，1984）。

圖9 狀如斷層面的后期夯接痕跡

圖10 堯王城探方東壁發(fā)育的充填裂縫

在探方西壁第5層（戰(zhàn)漢文化層）砂脈處取薄片樣YWC-1（圖11）。偏光顯微鏡下可見平行微破裂，呈共軛（圖 12（a）），裂而不破現(xiàn)象（圖 12（b）），共軛微破裂（圖 12（c））和多組微破裂（圖 12（d）），顯示為高速變形成因，即從微觀角度證實(shí)該處砂脈為地震液化砂脈。

6 滕州薛國故城

薛國故城位于山東滕州市官橋鎮(zhèn)與張汪鎮(zhèn)之間，它是魯南地區(qū)保存比較完好的古城遺址。薛國曾經(jīng)是夏商時期的諸侯國，戰(zhàn)國時期被齊國滅掉，成為孟嘗君的領(lǐng)地（張從軍等，2007）。

圖11 堯王城探方西壁充填裂縫取樣處

圖12 堯王城遺址充填脈顯微照片

圖13 薛國故城東南側(cè)城墻斷面

考察地段在城墻東南部，東側(cè)城墻出露斷面。該斷面近EW向，橫切城墻，斷面上可以識別水平向夯土層，見豐富的構(gòu)造變形現(xiàn)象（圖13、14），從東到西主要表現(xiàn)為：剪切裂隙，其中，傾向NW呈雁列狀，與其相交的剪切裂隙也很發(fā)育，構(gòu)成共軛關(guān)系，向下延伸到城墻基礎(chǔ)以下生土層，裂隙相互切割限制，顯典型構(gòu)造成因裂隙；后期在構(gòu)造力作用下產(chǎn)生豎向張裂隙；夯土層接縫，從下向上裂隙被逐個向西側(cè)錯移；最西側(cè)也發(fā)育一系列共軛剪切裂隙，規(guī)模相對較小。

圖14 薛國故城東南側(cè)城墻剖面

圖15 薛國古城遺址裂縫充填物顯微照片

在張裂隙及剪切裂隙中取薄片樣 xg-1、xg-2、xg-3（圖15）。偏光顯微鏡下，xg-1可見弧形微破裂磨礫（圖 15（a））及旋轉(zhuǎn)研磨礫（圖 15（b）），xg-2可見三角礫和微破裂（圖 15（c）），xg-3可見雁列狀微破裂（圖15（d））。觀測結(jié)果支持本處構(gòu)造裂縫是快速變形的結(jié)果，顯示春秋期城墻堆筑后曾遭受較為強(qiáng)烈的構(gòu)造作用。

7 結(jié)論與討論

綜合分析上述考察點(diǎn)資料，可得出以下初步認(rèn)識和結(jié)論：在濟(jì)南郊區(qū)大辛莊商代遺址文化層中甄別出非構(gòu)造變形現(xiàn)象；在章丘城子崖龍山文化層中識別出砂脈充填裂隙；在濱州秦皇臺商周文化層中發(fā)現(xiàn)槽壁上砂脈和槽底密集分布的砂管；在臨淄齊國故城城墻鑒別出構(gòu)造和非構(gòu)造成因裂隙；在日照堯王城見龍山-戰(zhàn)漢文化層中平行分布的砂脈裂隙組；在滕州薛國故城城墻識別出典型共軛剪切裂隙。其中，自然變形遺跡多賦存于春秋-戰(zhàn)漢期及以前的文化層中，且多表現(xiàn)為砂脈等地震液化痕跡，顯示相對應(yīng)時期所在地區(qū)可能處于地震相對活躍期。這一推斷得到現(xiàn)場物質(zhì)微觀分析的印證。

古遺址、古墓地發(fā)掘過程中的自然變形研究是反演或充實(shí)歷史和史前變形歷史記錄的重要工作之一。以上各遺址、墓地中均揭露了不同的自然變形現(xiàn)象，而有的可以判定為連續(xù)構(gòu)造作用所致，有的可以判斷為地震作用所致。地震作用在考古遺存中留下的遺跡往往表現(xiàn)為文化層斷錯、地震裂縫、噴砂冒水等，但是僅通過個別地方的資料還無法進(jìn)一步確定古地震的相關(guān)參數(shù)，需要依靠量多面廣的調(diào)查點(diǎn)來證實(shí)。本文僅對山東地震考古過程中發(fā)現(xiàn)的自然變形現(xiàn)象作一概略報告和初步探討，以期引起更多研究者的重視。更為深入的研究結(jié)果將另文專述。

致謝：考察過程中，得到了山東省考古研究所孫波、黨浩、魏成敏，山東大學(xué)郎劍鋒，臨沂市博物館閆光星和聊城市文物管理局周海鐸等先生的大力支持，在此一并表示誠摯的謝意。