夏商周斷代工程中的碳十四年代學(xué)研究

文/張雪蓮

1996～2000年間開(kāi)展的夏商周斷代工程是國(guó)家“九五”重點(diǎn)科研項(xiàng)目，也是新中國(guó)成立以來(lái)歷史科學(xué)領(lǐng)域中涉及學(xué)科廣、參加人員多的重大研究項(xiàng)目之一，該項(xiàng)目2000年入選全國(guó)十大科技成就。夏商周斷代工程中，碳十四測(cè)年與考古學(xué)密切結(jié)合，通過(guò)配合考古發(fā)掘的高精度系列樣品研究，建立了夏商周考古-碳十四年代框架，為三代年表的建立提供了依據(jù)，也把我國(guó)的碳十四測(cè)年研究引領(lǐng)上了新水平。在斷代工程結(jié)項(xiàng)20年之際，回顧斷代工程所走過(guò)的歷程，梳理其測(cè)年研究的過(guò)往，無(wú)論對(duì)于今后的研究，還是對(duì)于目前研究結(jié)果深化認(rèn)識(shí)，都具有重要意義。

夏商周斷代工程期間的工作

一是測(cè)年精度的研究。

夏商周斷代工程是由國(guó)務(wù)委員宋健、李鐵映發(fā)起，國(guó)家科技部組織實(shí)施。研究涉及了歷史學(xué)、考古學(xué)、天文學(xué)以及碳十四測(cè)年技術(shù)等4個(gè)學(xué)科的國(guó)內(nèi)一流專家學(xué)者200余人。工程設(shè)置了9大課題，下設(shè)44個(gè)專題，其目標(biāo)是建立夏商周年表，為中華古代文明的深入探討奠定年代基礎(chǔ)。

關(guān)于夏商周年代，一直以來(lái)都是史學(xué)界關(guān)注的熱點(diǎn)。比如其中的武王克商之年，歷經(jīng)兩千年的探討，仍然眾說(shuō)紛紜。面對(duì)這種情況，工程希望通過(guò)包括碳十四測(cè)年在內(nèi)的多學(xué)科合作方式聯(lián)合攻關(guān)，以得到一個(gè)相對(duì)明確的年代，為夏商周年表的建立提供科技支撐。

中國(guó)的碳十四年代學(xué)，從中國(guó)社會(huì)科學(xué)院考古研究所創(chuàng)建第一個(gè)年代學(xué)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始到斷代工程啟動(dòng)時(shí)已走過(guò)了30年的歷程。其間隨著測(cè)年方法、技術(shù)的不斷發(fā)展完成了數(shù)以千計(jì)的碳十四數(shù)據(jù)的測(cè)定，新石器時(shí)期晚期以來(lái)史前考古年代序列由此得以建立。

但是，碳十四測(cè)年此時(shí)要參加斷代工程仍然存在難度，因?yàn)檫M(jìn)入王朝更迭的歷史時(shí)期，相較史前考古學(xué)文化分期的年代周期明顯縮短，變化頻率加快。這就要求測(cè)年必須具有更高的精度和準(zhǔn)確性，對(duì)于測(cè)年技術(shù)就有了更高的要求，這使得碳十四測(cè)年面臨新的挑戰(zhàn)。

根據(jù)課題要求，在碳十四測(cè)年研究首席科學(xué)家仇士華先生的主持下，由中國(guó)社會(huì)科學(xué)院考古研究所碳十四實(shí)驗(yàn)室、北京大學(xué)考古系碳十四測(cè)年實(shí)驗(yàn)室、北京大學(xué)重離子物理研究所加速器質(zhì)譜測(cè)年實(shí)驗(yàn)室和中國(guó)科學(xué)院生物物理所等單位組成了聯(lián)合課題組，圍繞提高測(cè)年精度，在碳十四測(cè)年方法、技術(shù)的改進(jìn)方面進(jìn)行了三個(gè)專題的研究：一是常規(guī)碳十四測(cè)年技術(shù)改造與研究；二是骨質(zhì)樣品的制樣研究；三是加速器質(zhì)譜測(cè)年技術(shù)改造與研究。通過(guò)這些專題研究為獲得高精度的年代提供了技術(shù)上的保障。

二是年代校正和考古-碳十四年代學(xué)的推進(jìn)。

要獲得精確的碳十四年代，除了測(cè)年精度，還有一個(gè)要考慮的因素——年代校正導(dǎo)致的誤差增大。由于大氣碳十四水平的波動(dòng)，使測(cè)得的碳十四年代必須要經(jīng)過(guò)碳十四-樹(shù)輪年代校正曲線的校正才能轉(zhuǎn)換為日歷年代，而由于該曲線多波動(dòng)的非直線特征，使校正后的日歷年代誤差往往大于測(cè)年誤差。這也是年代研究中長(zhǎng)期受到困擾的問(wèn)題。怎樣減小日歷年代誤差，為此有學(xué)者提出了系列樣品方法的思路。

與傳統(tǒng)的單一樣品方法不同，所謂系列樣品方法，是通過(guò)采集在時(shí)間上連續(xù)、互有間隔、前后有序的系列含碳樣品，經(jīng)過(guò)碳十四測(cè)年，之后在校正曲線上一起進(jìn)行數(shù)據(jù)的曲線擬合。通過(guò)校正曲線上的指紋特征，借助于數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)聯(lián)性，最終獲得誤差較小的日歷年代。20世紀(jì)90年代中期，這一方法成功應(yīng)用的案例已屢有出現(xiàn)。我國(guó)學(xué)者仇士華、蔡蓮珍等運(yùn)用這一方法對(duì)長(zhǎng)白山火山灰中的炭化木測(cè)年，年代誤差僅有15年。

斷代工程啟動(dòng)后，仇士華、蔡蓮珍對(duì)于以往系列樣品方法的研究和應(yīng)用作了總結(jié)，對(duì)于通過(guò)計(jì)算機(jī)使用的年代校正程序OxCal做了專門(mén)研究并主持了評(píng)估工作，為工程中系列樣品方法應(yīng)用過(guò)程中的數(shù)據(jù)擬合工作做好了準(zhǔn)備。

其中關(guān)于系列樣品方法的使用，總結(jié)出三個(gè)條件：第一，要有高精度碳十四-樹(shù)輪年代校正曲線；第二，高精度的碳十四測(cè)年數(shù)據(jù)，要有合理的誤差范圍；第三，要具備考古學(xué)上早晚序列清楚的樣品系列。這三項(xiàng)基本條件的提出，為此后系列樣品方法的具體應(yīng)用建立了實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)。

為獲得符合系列樣品條件的測(cè)年樣品，課題組先后赴各遺址點(diǎn)召開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)，詳細(xì)介紹、講解系列樣品的概念，并提出具體的樣品采集要求。在此過(guò)程中，斷代工程專家組的多位商周考古學(xué)專家在兩個(gè)學(xué)科之間的溝通與合作方面提供了許多幫助，使系列樣品方法實(shí)施工作得以扎實(shí)、有效地向前推進(jìn)，保證了樣品采集工作的順利進(jìn)行。

三是具體的測(cè)年工作。

課題組在完成技術(shù)、方法的改造和研究后，首先對(duì)于樹(shù)輪樣品作了測(cè)年。因?yàn)閺南盗袠悠返臈l件看，樹(shù)輪系列與考古地層等系列相比是更為理想的系列樣品，可以滿足其前后有序、間隔已知條件的取樣要求，這樣就可以對(duì)于所得到的測(cè)年結(jié)果的精度和可靠性進(jìn)行檢驗(yàn)。在樹(shù)輪樣品測(cè)年獲得了滿意的結(jié)果之后，課題組開(kāi)始對(duì)于各個(gè)遺址的樣品系列進(jìn)行年代測(cè)定。

這些系列包括北京房山琉璃河西周墓葬系列、河南安陽(yáng)殷墟晚商系列、陜西長(zhǎng)安灃西馬王村H18考古地層系列、河南鄭州商城系列、河南偃師二里頭系列等。其中最先獲得的是對(duì)于晉侯墓M8的年代測(cè)定結(jié)果。位于山西省曲沃縣天馬-曲村的M8，經(jīng)考古學(xué)家對(duì)出土于該墓的晉侯蘇鐘的研究，認(rèn)定該墓為西周晉獻(xiàn)侯蘇之墓，而據(jù)《史記·晉世家》，晉獻(xiàn)侯蘇卒于宣王16年（公元前812年），碳十四測(cè)年為公元前808±8年，與之相合，表明了碳十四測(cè)年適用于歷史年代確定的可靠性。

其中關(guān)于武王克商年代研究，最初測(cè)定的是琉璃河西周墓葬系列和殷墟晚商文化系列。顯然，由琉璃河西周墓葬系列年代的上限和殷墟晚商文化系列年代的下限所得到的兩個(gè)系列年代的交集之處應(yīng)是商—周分界可參照的年代范圍。1997年灃西馬王村H18考古地層系列發(fā)現(xiàn)后，也隨即進(jìn)行了測(cè)定。由此所獲得的先周—西周之間的年代與上述兩個(gè)系列交集之處的年代相合。至此，商—周分界的年代已不是孤證。這一年代范圍為公元前1050～1020年。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)歷史學(xué)、天文學(xué)等綜合研究所得到的武王克商之年為公元前1046年。

通過(guò)這些高精度測(cè)年研究最終建立了夏商周考古-碳十四年代框架，為中國(guó)歷史年表的建立提供了依據(jù)。

中華文明探源研究期間的工作

2001年中華文明探源預(yù)研究項(xiàng)目啟動(dòng)，之后是探源研究各個(gè)階段的陸續(xù)開(kāi)展。中華文明探源研究在年代學(xué)上是繼夏商周斷代工程繼續(xù)向前的探討，即以斷代工程高精度年代學(xué)研究為基礎(chǔ)，通過(guò)碳十四測(cè)年細(xì)化年代序列，為中華五千年文明研究建立高精度年代學(xué)標(biāo)尺。

中華文明探源預(yù)研究是中華文明探源研究的準(zhǔn)備階段，從預(yù)研究到探源研究的第一階段，實(shí)驗(yàn)室主要完成了這樣兩項(xiàng)有關(guān)的研究。

一是鄭州商城年代研究的繼續(xù)。2000～2001年，實(shí)驗(yàn)室又采集到鄭州商城二里崗下層、洛達(dá)廟中晚期考古學(xué)文化分期明確的系列樣品。由于這次的樣品更多地增加了二里崗下層一期之前分期的樣品，使整個(gè)系列更為完善。測(cè)年結(jié)果顯示鄭州商城二里崗下層一期的年代處于公元前1500多年，較之《夏商周斷代工程1996—2000年階段成果報(bào)告（簡(jiǎn)本）》中接近公元前1600的年代結(jié)果明顯晚一些。

二是二里頭遺址新的測(cè)年。2005年北京大學(xué)加速器質(zhì)譜測(cè)年發(fā)表了處于二里頭文化前面的龍山文化晚期的新砦期系列的年代測(cè)定研究報(bào)告。據(jù)考古學(xué)研究，新砦期填補(bǔ)了龍山文化晚期與二里頭文化之間的空白，而且在新砦遺址發(fā)現(xiàn)了自龍山文化晚期—新砦期—二里頭文化連續(xù)不斷的文化遺存。北京大學(xué)加速器質(zhì)譜測(cè)年對(duì)從龍山文化晚期到新砦期的18個(gè)樣品進(jìn)行了測(cè)定。所取樣品均為骨樣品，其中有5個(gè)樣品送到維也納加速器質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了比對(duì)測(cè)定。將所獲得的分析結(jié)果與之前二里頭遺址測(cè)年結(jié)果一同在碳十四-樹(shù)輪年代校正曲線上作曲線擬合，二里頭一期的年代被卡定在不早于公元前1750年。

2005年到2006年中國(guó)社科院考古研究所實(shí)驗(yàn)室對(duì)二里頭遺址2002年發(fā)掘的T12G10的一、二期之交和二期樣品進(jìn)行了分析測(cè)定。這部分樣品總共18個(gè)，均為木炭樣品。通過(guò)分析測(cè)定，并與之前二里頭分析結(jié)果一同擬合，使二里頭一期為不早于公元前1750年這一年代結(jié)果更為明確。

通過(guò)斷代工程以來(lái)配合考古發(fā)掘的高精度系列樣品測(cè)年研究，我們逐步建立起龍山文化晚期—新砦期—二里頭文化—二里崗文化，以及晚商殷墟系列—馬王村H18先周—西周系列—西周琉璃河系列的長(zhǎng)系列年代框架，為中華古代文明研究年代坐標(biāo)的細(xì)化奠定了基礎(chǔ)。

結(jié)語(yǔ)

夏商周斷代工程測(cè)年研究表明，通過(guò)對(duì)由考古學(xué)家提供的大量分期明確并具有代表性的系列測(cè)年樣品的制樣研究、高精度測(cè)定研究、年代校正研究、高精度校正曲線擬合研究，并經(jīng)過(guò)反復(fù)論證得到的長(zhǎng)系列年代結(jié)果，數(shù)據(jù)可靠、依據(jù)充分，將為考古學(xué)研究的深入提供年代學(xué)方面的有力支撐。而這樣一個(gè)誤差較小、序列清晰的長(zhǎng)鏈條式年代系列，也為考古學(xué)研究與古史文獻(xiàn)的結(jié)合創(chuàng)造了條件。

斷代工程碳十四測(cè)年研究中系列樣品方法的應(yīng)用，不僅促進(jìn)了碳十四年代學(xué)與考古學(xué)兩者的密切結(jié)合，由此所形成的研究模式也已成為其后年代研究走向深入的可借鑒的范式。

斷代工程是系列樣品方法應(yīng)用在我國(guó)的一次重要實(shí)踐，隨著今后考古研究的進(jìn)一步深入，精細(xì)化測(cè)年需求的增加，斷代工程碳十四年代研究成果的價(jià)值和意義將會(huì)更多地體現(xiàn)出來(lái)。