公元前1920年潰決洪水為中國大洪水傳說和夏王朝的存在提供依據(jù)

吳慶龍，趙志軍，劉 莉，Darryl E.Granger，王 輝，David J.Cohen，吳小紅，葉茂林，Ofer Bar-Yosef，陸 斌，張 進0，張培震3，，袁道陽，齊烏云，蔡林海2，白世彪（.北京大學(xué)，考古學(xué)與博物館學(xué)院，00，北京；2.南京師范大學(xué)，地理科學(xué)學(xué)院，20023，南京；3.中國地震局，地質(zhì)研究所，地震動力學(xué)國家重點實驗室，0002，北京；.斯坦福大學(xué)，東亞語言與文化學(xué)院，30，斯坦福，美國；.普渡大學(xué)，地球大氣與行星科學(xué)學(xué)院，0，西拉法葉，美國；.中國社會科學(xué)院，考古研究所，000，北京；.臺灣大學(xué)，人類學(xué)學(xué)院，0，臺北；.哈佛大學(xué)，人類學(xué)學(xué)院，023，劍橋，美國；.西安研究所，中煤科工集團，00，西安；0.中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所，0003，北京；.中國地震局，蘭州地震學(xué)研究所，30000，蘭州；2.青海省文物考古研究所，000，西寧；3.江蘇地理信息資源開發(fā)與應(yīng)用協(xié)作創(chuàng)新中心，20023，南京；.中山大學(xué)，地球科學(xué)與地質(zhì)工程學(xué)院，02，廣州）

公元前1920年潰決洪水為中國大洪水傳說和夏王朝的存在提供依據(jù)

吳慶龍1，2，3*，趙志軍2，13，劉 莉4，Darryl E.Granger5，王 輝6，David J.Cohen7，吳小紅1，葉茂林6，Ofer Bar-Yosef8，陸 斌9，張 進10，張培震3，14，袁道陽11，齊烏云6，蔡林海12，白世彪2，13
（1.北京大學(xué)，考古學(xué)與博物館學(xué)院，100871，北京；2.南京師范大學(xué)，地理科學(xué)學(xué)院，210023，南京；3.中國地震局，地質(zhì)研究所，地震動力學(xué)國家重點實驗室，100029，北京；4.斯坦福大學(xué)，東亞語言與文化學(xué)院，94305，斯坦福，美國；5.普渡大學(xué)，地球大氣與行星科學(xué)學(xué)院，47907，西拉法葉，美國；6.中國社會科學(xué)院，考古研究所，100710，北京；7.臺灣大學(xué)，人類學(xué)學(xué)院，10617，臺北；8.哈佛大學(xué)，人類學(xué)學(xué)院，02138，劍橋，美國；9.西安研究所，中煤科工集團，710077，西安；10.中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所，100037，北京；11.中國地震局，蘭州地震學(xué)研究所，730000，蘭州；12.青海省文物考古研究所，810007，西寧；13.江蘇地理信息資源開發(fā)與應(yīng)用協(xié)作創(chuàng)新中心，210023，南京；14.中山大學(xué)，地球科學(xué)與地質(zhì)工程學(xué)院，510275，廣州）

（*通訊作者：吳慶龍 Email:w_wendell@163.com）

編者按：善治國者必先治水。中華民族的發(fā)展史，也是一部人與水旱災(zāi)害的抗?fàn)幨罚渲杏纫源笥碇嗡墓适伦顬榧矣鲬魰?。然而由于沒有找到大洪水與大禹治水以及夏朝遺留下來的考古證據(jù)，大禹治水一直以來僅限于神話傳說，以口口相傳的形式流傳于中國的歷史之中，“大禹乃至夏朝是否存在？”“大禹所治的這場大水究竟是真是假？”都是備受爭議的話題。2016年5月，《科學(xué)》（Science）雜志刊載了南京師范大學(xué)地質(zhì)學(xué)家吳慶龍研究員領(lǐng)銜的一支國際團隊的研究論文 《公元前1920年潰決洪水為中國大洪水傳說和夏王朝的存在提供依據(jù)》（Outburst flood at 1920 BCE supports historicity of China’s Great Flood and the Xia dynasty），為中國治水史研究打開了一扇嶄新的窗戶，文章一經(jīng)發(fā)表引發(fā)各界的廣泛關(guān)注。為便于國內(nèi)讀者理解與閱讀，河海大學(xué)陳菁教授在與部分原作者深度溝通基礎(chǔ)上，組織研究團隊對該文進行了編譯，力求反映論文主旨和原貌。鑒于此文的重大意義，本刊特別刊發(fā)編譯稿，希望借此促進討論與交流。

中國傳統(tǒng)史學(xué)講述了一個在治理洪水成功后建立夏朝并開啟文明史的故事。然而，洪水和夏朝的歷史真實性一直存在爭議。本文重建了約公元前1920年黃河上游地震引發(fā)的滑坡壩體的潰決洪水，為一萬年以來地球上發(fā)生的最大的內(nèi)陸洪水之一，可以解釋中國傳說的大洪水。本文將夏朝的開端確定為約公元前1900年，比傳統(tǒng)的認識晚了2～3個世紀(jì)。測定結(jié)果表明，此年代的黃河流域狀態(tài)與新石器向青銅器時代大變遷時的狀態(tài)相吻合，這同時也佐證了初級國家形態(tài)——二里頭文化是夏朝存在的考古證據(jù)的假說。

公元前1920年；中國大洪水傳說；夏王朝；黃河；潰決洪水

中國早期的歷史學(xué)典籍如 《尚書》和《史記》等描述了遠古時期黃河的一次毀滅性大洪水。傳奇英雄大禹最終運用疏浚的方法征服了洪水，并贏得了建立中國首個朝代——夏朝的神圣使命，進而開啟了中華文明史。這些記載構(gòu)成了儒家正統(tǒng)意識形態(tài)體系的根基，以至于2500年來中國人對其真實性深信不疑。直到1920年， “疑古派”向其真實性發(fā)出了挑戰(zhàn)。幾年后，考古發(fā)掘的證據(jù)證明了第二個朝代——商朝的存在，于是對夏朝考古證據(jù)的發(fā)掘工作也開始著手[1，2]。發(fā)掘于20世紀(jì)50年代的早期青銅器時代的二里頭文化（約公元前1900—前1500年）遺址，因其時間和空間與夏朝重疊，而被很多學(xué)者將其與夏朝聯(lián)系起來[1-6]。通常來說，歷史學(xué)家將夏朝的開始時間確定為公元前2200年，但政府發(fā)起的“夏商周斷代工程”采信的夏朝開始年代是公元前2070年[5]，這和二里頭文化的存在時間有一定間隔[7-9]。有些學(xué)者則將夏朝純粹視為統(tǒng)治者為其法統(tǒng)地位正名而虛構(gòu)的神話[10，11]。

圖1 黃河流域上游極端潰決洪水的證據(jù)。(A)OFS（潰決洪水沉積）,DLS（堰塞湖沉積）和滑坡壩體的分布。淺灰色區(qū)域（原文圖件中為淡紫色陰影）標(biāo)示紫褐色泥巖的分布范圍；深灰色（原文圖件中為綠色陰影）標(biāo)示綠片巖的分布范圍。穿過喇家遺址的線段AB標(biāo)示圖S6C中重建的潰決洪水?dāng)嗝娴奈恢谩?B)潰決洪水沉積、滑坡壩址、堰塞湖沉積、喇家遺址和重建堰塞湖水位相對于當(dāng)前黃河縱剖面的垂直分布圖。堰塞湖沉積分為湖相沉積和扇三角洲沉積。

學(xué)術(shù)界長期為大洪水傳說探尋著科學(xué)解釋[12-14]，Charles Lyell也提及過該問題[15]，但迄今尚未發(fā)現(xiàn)證據(jù)。本文為公元前第二個千年早期階段的一次災(zāi)難性洪水提供了地質(zhì)學(xué)依據(jù)，并認為這可能是大洪水的基礎(chǔ)證據(jù)，進而可以為夏朝的實際存在提供依據(jù)。證據(jù)源自筆者對青海省黃河沿岸的考察，包括滑坡體遺址、上游的堰塞湖特質(zhì)沉積物（DLS）、下游的潰決洪水沉積物（OFS）（圖1和圖S1～S5），筆者據(jù)此重建了堰塞湖和洪水的規(guī)模。

野外考察（圖S2B）發(fā)現(xiàn)，該古滑坡體堆積高于當(dāng)前黃河水位240 m，并沿積石峽（圖S1A、S3A）延伸1 300 m（圖S2A）。筆者認為當(dāng)時的堰塞體鞍部會比目前殘留部分的最高點低30～55 m，所以堰塞湖的水位高于目前黃河水位185～210m（海拔2000～2025m）（圖S2B），蓄水量120億～170億m3[16]（表S1）。根據(jù)典型的河流徑流量來估計，堰塞體在湖水外溢前會完全堵塞黃河長達6～9個月[16]。廣泛分布于堰塞體上游的堰塞湖特質(zhì)沉積物（DLS）厚度高達30 m，最高約為海拔1 890 m（圖1B，圖S1，圖S3A)。這表明一場災(zāi)難性的潰決使水位下降了110～135 m，并釋放了大約113億～160億m3的湖水[16]（表S1），比先前研究得出的結(jié)果大一個數(shù)量級[17]。潰決之后，DLS填充了殘留堰塞體上游的殘余堰塞湖。

在高于現(xiàn)今黃河下游水位7～50 m的積石峽下游和官亭盆地，筆者發(fā)現(xiàn)了OFS（潰決洪水沉積）（圖1，圖S1，圖S4），沉積物呈高濃度的懸浮物沉淀特征，且全部由來自積石峽的綠片巖碎屑和紫褐色泥巖構(gòu)成（表S2）。在黃河進入官亭盆地的峽口處，沉積物堆積高達20 m，其中包括直徑2 m的巨礫（圖1B，圖S1，圖S4的C和D）。在位于堰塞體下游25km處遭強震破壞的史前喇家遺址（圖S5），即齊家文化重要遺址之一（以發(fā)現(xiàn)早期面條殘留物著稱）處，筆者同樣識別出了OFS。在喇家遺址，OFS填充了倒塌的洞穴（圖S5的A和B）、陶制品（圖S5B）以及地震裂縫（圖S5C），并且與陶器碎片（圖S5D）和其他齊家文化遺存混合在一起，最大分布高度高于現(xiàn)今黃河水位38 m。

除了喇家遺址的毀滅特征之外（圖S1），OFS、殘留壩體、DLS、黃土、積石峽和鄰近盆地的其他沉積物之間的地層關(guān)系，為筆者重建并確定潰決洪水暴發(fā)前一系列事件及其年代提供了有力依據(jù)。首先，堰塞事件和大洪水均發(fā)生在喇家窯洞垮塌之后的齊家文化時期 （公元前2300—前1500年），在雨季降水形成的地表徑流將泥沙填充地震裂縫之前，喇家遺址地表的地震裂縫已經(jīng)被OFS完全填充（圖S5C），表明了大洪水必然是在地震和洞穴垮塌后一年內(nèi)發(fā)生的。可以推斷，毀滅喇家遺址的這場地震，也引發(fā)了山體滑坡并堵塞黃河，同時它還觸發(fā)了廣泛的巖崩，而崩積體則被DLS直接掩埋。

圖2 史前黃河潰決洪水的放射性C14年代。(A)放射性C14數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)年代概率分布圖。與地層順序不一致的年代數(shù)據(jù)用星號作了標(biāo)記，表明它們經(jīng)歷了再搬運的過程，那些能夠?qū)樗甏鞒鲎詈孟薅ǖ臄?shù)據(jù)用紅框表示。圖S1標(biāo)注了C14樣品的位置。(B)用于放射性碳測年的喇家遺址的洞穴F4中的遺骸、骨骼鑒定見參考文獻30。(C)用IntCal13曲線 (31)對三個骨骼樣本做逆方差加權(quán)平均數(shù)校準(zhǔn)，所有放射性碳測年都分別經(jīng)過IntCal13(31)和OxCal 4.2(32)的校準(zhǔn)。

為確定洪水暴發(fā)時間，筆者采集了碳屑樣本，用加速器質(zhì)譜法（AMS）做C14年代測定[16]。17份OFS中提取的碳屑年代樣品和1份位于OFS下層的碳屑年代樣品（圖S1）顯示洪水發(fā)生跨度為公元前2129—前1770年之間 （95%置信區(qū)間）（圖2和表S5）[16]。位于大壩上游的DLS中的碳屑年代樣品 （圖S1）的校準(zhǔn)C14分析結(jié)果（95%置信區(qū)間）為公元前2020—前1506年（圖2A和表S5），證明DLS同期或晚于洪水暴發(fā)，并且證明了DLS是被殘余堰塞湖填充的。由于喇家遺址毀滅發(fā)生在潰決洪水之前的一年內(nèi)，因而對洪水最好的定年來自于喇家遺址[16]。針對喇家遺址內(nèi)發(fā)掘的3名6～13歲的遇難者骨骼樣本（圖2B）所做的放射性碳測定結(jié)果一致（圖2A和表S5），這也與早前對兩位遇難古人的遺骸的測年結(jié)果相一致[21]。因為C14校準(zhǔn)曲線在該區(qū)域呈線性，并且這些骨骼處于相同的年代，因此，筆者采用3條觀測樣本值的逆方差加權(quán)平均數(shù)，得出的校正年代為公元前1922 ±28年（1個標(biāo)準(zhǔn)差），置信度為95%的置信區(qū)間為公元前1976—前1882年（圖2C）。為簡化范圍，筆者用公元前1920年表征洪水的近似年份。

圖3 公元前約1900年黃河流域考古學(xué)文化重大變遷。C，文化；LSC，龍山文化。(A)黃河流域新石器時代晚期和青銅器時代早期文化分布，藍色虛線表示約公元前2000年黃河下游河道的決口改道(24)。(B)考古學(xué)文化年代框架(6，29)與本文提出的中國大洪水年代框架。

筆者以兩種方式估算洪峰流量。根據(jù)堰塞湖庫容和壩高的經(jīng)驗公式，估算出8萬～51萬m3/s的范圍，存在很大的不確定性[16]（表S3）。筆者還通過對官亭盆地的詳細考察重構(gòu)了洪水行洪河道斷面，并利用曼寧公式估計洪峰流量在36萬～48萬m3/s[16]（圖S6和表S4），這與壩體處的估計結(jié)果相吻合[16]（表S3）。計算得出的洪峰流量約為40萬m3/s，超過黃河積石峽平均流量500倍有余。這是地球全新世時期最大的淡水洪水之一。

筆者沒有詳細研究淹水模型和突發(fā)洪水對下游的作用，但通過類似事件可估算大壩滑坡造成的突發(fā)洪水所能波及的距離。1967年，僅6.4億m3的突發(fā)洪水就波及了雅礱江—長江沿岸至少1 000 km。因此，約110億～160億m3的積石峽古洪水暴發(fā)可以輕易到達2 000 km以外的下游。積石峽洪水會突破黃河的天然堤岸，形成罕見的、廣泛的洪災(zāi)?？脊艑W(xué)家根據(jù)考古學(xué)資料，推斷在大約公元前2000年黃河下游發(fā)生了一次重大的改道[24，25]（圖3A），而這場潰決洪水可能是造成這一改道的原因。廣泛的堤岸破壞和支流河口的堆積會造成干流河道的不穩(wěn)定，引起反復(fù)的洪水泛濫直到新河道形成為止。黃河下游平原廣泛的洪災(zāi)會對當(dāng)?shù)氐纳鐣a(chǎn)生巨大影響。筆者認為，洪水事件本身及其后果可能留存在社會世代相傳的集體記憶中，并最終在公元前第一個千年形成公認的大洪水傳說。早期的歷史典籍如《尚書》和《史記》說大禹是在一個叫“積石”的地方開始疏浚黃河，而這與潰決洪水開始的積石峽正好同名，這是否屬于巧合，有賴于更多的歷史地理學(xué)者的研究來解釋。

公元前1920年的洪水具備古文獻所描述的傳說大洪水的主要特征。除了巨大的洪峰流量之外，下游平原的次生洪水可能長時間地持續(xù)，正如傳說中的大洪水持續(xù)22年才用疏導(dǎo)法（而非堵住天然堤的決口）成功地加以治理。大洪水是否為極端氣候所致仍存有爭議，但是鐘乳石記錄顯示，距今8 000～500年前亞洲夏季季風(fēng)普遍減弱；同樣，湖泊和黃土記錄也表明從公元前2000年開始黃河下游處于寒冷干燥的狀態(tài)，所以極端氣候?qū)е麓蠛樗恼f法不太可能。此外，早期文獻也未提及與大洪水相關(guān)的頻繁極端的暴雨。

本文對積石峽突發(fā)大洪水的發(fā)現(xiàn)及重建，為中國古文獻中大洪水傳說的歷史真實性提供了科學(xué)支持，也為夏朝的存在提供了潛在線索，因為大禹建立夏王朝直接依賴于他成功控制了大洪水。據(jù)《史記》記載，禹的父親鯀治水“九年而水不息，功用不成”，之后禹用十三年余的時間征服了洪水。在洪水暴發(fā)20多年之后，大禹成功治水使他得到了“天命”，最終成為夏朝的開國之君。若公元前1920年積石峽洪水暴發(fā)確為古代傳說中的大洪水，則筆者可以提出新的夏朝開始年代，即約公元前1900年。這比之前的年代晚了2～3個世紀(jì)[1，2，5]，而與

倪德衛(wèi)根據(jù)歷史星相得到的公元前1914年相吻合[28]。這一夏朝的開始年代公元前1900年與二里頭文化的開始時間[6]吻合，故本文也支持二里頭文化是夏朝存在的考古證據(jù)，以及二里頭遺址是夏朝曾經(jīng)的都城之一的主張[1-3]。此次突發(fā)洪水也與黃河流域從新石器時代晚期至青銅器時代的社會政治大轉(zhuǎn)型[2，6，29]（圖 3的 A和 B）的時間一致，得知，如此多的通過地質(zhì)學(xué)、歷史學(xué)、考古學(xué)的記錄得到的自然及社會政治事件竟然幾乎同時發(fā)生，這也許并非只是簡單的巧合，而是生活在黃河流域的社會群體面對極端自然災(zāi)害時所作出的深刻而復(fù)雜的文化反應(yīng)。

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編譯：陳 菁，李榮富，劉 志，肖晨光，周程婷，畢 博

責(zé)任編輯 韋鳳年

Outburst flood at 1920 BCE supports historicity of China's Great Flood and the Xia dynasty

//Wu Qinglong, Zhao Zhijun,Liu Li,Darryl E.Granger，Wang Hui,David J.Cohen，Wu Xiaohong,Ye Maolin,Ofer Bar-Yosef，Lu Bin, Zhang Jin,Zhang Peizhen,Yuan Daoyang,Qi Wuyun,Cai Linhai,Bai Shibiao

China's historiographical traditions tell of the successful control of a Great Flood leading to the establishment of the Xia dynasty and the beginning of civilization.However,the historicity of the flood and Xia remain controversial.Here,we reconstruct an earthquakeinduced landslide dam outburst flood on the Yellow River about 1920 BCE that ranks as one of the largest freshwater floods of the Holocene and could account for the Great Flood.This would place the eginning of Xia at～1900 BCE,several centuries later than traditionally thought.This date coincideswith the major transition from the Neolithic to Bronze Age in the Yellow River valley and supports hypotheses that the primary state-level society of the Erlitou culture is an archaeological manifestation of the Xia dynasty.

1920 BCE;China's Great Flood;Xia dynasty;the Yellow River;Outburst flood

P331.1

A

1000-1123（2017）03-0001-05

2017－01－18

注：原文刊載于《科學(xué)》2016年5月出版的第353卷6299期579—582頁。圖S1—S7、表S1—S5、參考文獻23—47本文已略去,詳細內(nèi)容可參閱www.sciencemag.org/content/353/6299/579/suppl/DC1。