試論高放射性成因鉛——商代中華文明多元一體的科學實證 

2022-06-24 09:52

什麽是高放射性成因鉛

1984年金正耀在北京第三屆中國科學技術史國際討論會上發表了《晚商中原青銅的礦料來源》一文，公布了他在殷墟青銅器中發現高放射成因鉛的研究成果，引起學界廣泛關注，標誌著鉛同位素考古在我國的誕生 1 。1985年，《考古》刊載了彭子成等人的一篇綜合介紹鉛同位素比值法基本原理、實驗方法與典型實例的文章，將鉛同位素技術介紹到了中國考古界 2 。上述論著對中國學者利用鉛同位素比值法進行青銅器溯源研究有非常積極的促進作用，相關研究不僅論及原料產地，而且討論了礦業開發、交往貿易及文化交流等問題。

鉛有四種穩定同位素，分別為 204 Pb、 206 Pb、 207 Pb和 208 Pb，其中 204 Pb自地球形成以來，就沒有變化，而其他三種同位素可分別由 235 U、 238 U和 232 Th等三種長半衰期的同位素衰變形成，因此這三種同位素被稱為放射性成因同位素。根據這三種同位素的含量可以將地球上的鉛劃分為普通鉛和高放射性成因鉛（異常鉛）兩類，其中三種放射性成因鉛同位素含量超過地球上大部分鉛（普通鉛）的鉛被稱為高放射性成因鉛或異常鉛。根據目前的分析情況，高放射性成因鉛通常指 206 Pb/ 204 Pb>20.0、 207 Pb/ 206 Pb<0.8的一類鉛，而隨著鉛同位素考古研究的深入，我國學者發現這類高放射性成因鉛大量的存在於商代的青銅器和冶煉遺物中。

高放射性成因鉛的使用具有極強的時代和地域特征。從二裏崗上層文化開始，隨著高度標準化的合金化技術和含鉛青銅的大規模生產，高放射性成因鉛開始大規模使用。超過一半的鄭州商城、盤龍城或漢中地區的商代銅器中顯示出這一特征。在晚商的殷墟時期，其使用比例在殷墟一、二期達到80%，在殷墟三期下降到38%，在殷墟四期基本不見，此後基本完全消失，因此高放射性成因鉛幾乎可以成為商代青銅器的一個特殊科學標誌 3 。

圖1 部分商代銅器群的鉛同位比值分組情況

除了商文化核心區之外，諸如大洋洲、三星堆、寧鄉、晉陝高原等地的晚商銅器群以及後來的金沙遺址這些和殷商有聯係的文化中 也發現了相當比例的高放射性成因鉛 （圖1）。對於高放射性成因鉛這種特殊鉛料來說，這種使用的共時性，顯然不是由於其有多個來源，而更可能是同一來源的，充分反映了商文化對於周邊文化的影響。

三星堆青銅器中高放射性成因鉛

——實證商與蜀的密切關係

金正耀等於1995年在《文物》雜誌上發表了三星堆祭祀坑出土的53件青銅器的鉛同位素比值數據 （圖2），並進行了討論。這批數據的發表，和三星堆祭祀坑的發現一樣，在當時中國乃至世界的科技考古學界引起了不小的轟動。三星堆銅器中包括本地風格的銅神器和中原特色的銅禮器都含有上述的高放射性成因鉛，基於這種鉛的特殊性，和其出現時代的共時性，三星堆的高放射性成因鉛和其他遺址特別是殷墟出土的高放射性成因鉛的來源都是相同的。這充分證實了三星堆和殷墟在當時一定存在著相當密切的聯係。據此，金正耀先生提出了在商代我國從殷墟到三星堆存在著一條“青銅之路” 4 。而崔劍鋒等認為三星堆青銅器中使用的高放射性成因鉛與同時期的殷商銅器具有共同來源，從而說明三星堆文化代表的古蜀文明與商文化之間存在著資源共享、技術交流、文化互動等各方麵的密切聯係 5 。

圖2 三星堆銅器中的高放射性成因鉛［（Area A）為二裏崗或殷墟晚期流行鉛料；（Area B）為中商至殷墟早期流行鉛料］

商代高放射性成因鉛的地質來源

對於高放射性成因鉛這一特殊資源的地質溯源代表了近些年商代青銅器鉛同位素考古的整體走向，在如此廣袤的地域內都發現了含有高放射性成因鉛的銅器，它們之間又有著近乎同步的共時性，各區域內部這一資源的存續時間基本與中原地區同時，而且這些遺址也都發現了曾經和中原商文化存在過密切的交流，即在遺址中都發現了商人獨有的銅禮器，據此說明高放射性成因鉛應該是單一來源，且很可能與殷商核心文明密切相關。

由於地球化學研究和考古學調查尚不夠深入，商代高放射性成因鉛地質來源一直眾說紛紜、沒有定論。其來源曆經了“雲南說”“秦嶺說”“中原說”等多種推測。甚至有研究者僅憑數據的相似，提出了商代高放射性成因鉛產自非洲南部的錫礦這一極度荒謬的推論 6 ，成為一些別有用心的人否定中國青銅文化的所謂“證據”。這樣的觀點迅速受到了多位冶金考古學者的回擊，劉思然、陳坤龍等指出商代的高放射性成因鉛特征應指證了一類銅鉛礦床、而非錫礦，商代青銅器和非洲青銅器的合金組成差異明顯，二者社會發展水平有很大的差距、文化交流途徑又缺乏考古證據，據此說明這種推論的極端錯誤 7 。

圖3 南非錫礦、爐渣等中的高放射性成因鉛（黃色空心方塊）VS殷商高放射性成因鉛（藍色空心菱形）

實際上，僅僅將該文引用的南非Rooiberg錫礦的鉛同位素比值 8 和已經發表的商代銅器的高放射性成因鉛比較，就可以很清楚地看到二者存在著顯著的差異，沒有相互重疊範圍，因此根本不可能是同一來源 （圖3）。仔細比較二者的數值，南非錫礦的鉛同位素比值特別分散、變異度高，線性關係不明顯，並且相較商代高放射性成因鉛更加富鈾富釷，具有更強的放射性成因，特別是 207 Pb/ 204 Pb，有很多值超過17，這在殷商銅器的高放射性成因鉛數據中是完全見不到的，其文章中所引數據就能夠自證其結論的荒謬。

隨著冶金考古調查的深入，雖然由於證據鏈仍有缺失，形成的認識沒有完全統一，但越來越多的學者逐漸將高放射性成因鉛的礦料產地鎖定在商代邑土範圍之內。金正耀在南陽地區采集到了高放射性成因鉛鉛錠以及鉛礦料，轉而將這一地區視作商代高放射性成因鉛礦料的來源地 9 。秦穎認為非合金銅和含鉛量低的殷商青銅器中的放射性鉛由銅礦床貢獻，對應的銅料可能來源於中條山銅礦床，而普遍使用的鉛料更傾向於來自華北克拉通南緣 10 。金銳近期的調查工作指出，商代高放射成因鉛鉛料很可能來自豫西地區的鉛鋅礦並給出了檢測數據，但其測試的礦石同位素組成具備的模式年齡偏低，符合度並不高 11 。

高放射性成因鉛體現的

商時期的多元一體格局

當下尋找高放射成因鉛地質來源的形式意義大於其實際意義。相比高放射性成因鉛直接溯源引發的單向困境，將研究重點轉向高放射性成因鉛資源背後的流通模式具有更重要的意義，蘊含著商代青銅資源的管控模式。在盤龍城、台家寺等商人據點獲得的青銅資源和鄭州、偃師的完全相同，且這些區域的商人都掌握與中原差不多的鑄造技術，說明在早商時期的可控區域內，無論是技術還是原料都是可以順暢流通的。而晚商時期，伴隨商文化急劇收縮，商文化以外的三星堆、吳城、晉陝高原、漢中、湖南等非安陽控製區域，則很可能通過貿易獲得青銅器或者青銅原料，本地風格器物雖然各具特色但是依然帶有濃厚的中原印記，有些地區可能直接是工匠攜帶原料去當地製作的，進一步說明了晚商時期鑄銅技術和原料的互動網絡依然十分廣泛 12 。也進一步證實了即使是三星堆這樣風格獨特的文化，也在商文明的輻射影響之下，再次證實了中華文明進入青銅時代後，呈現出的多元一體的宏大格局。

1.金正耀：《晚商中原青銅器礦料來源研究》，《科學史論集》，合肥：中國科技大學出版社，1987年，頁372。

2.彭子成，鄧衍堯，劉長福：《鉛同位素比值法在考古研究中的應用》，《考古》1985年第11期。

3.金正耀：《論商代青銅器中的高放射成因鉛》，《考古學集刊》2004年第2期。

4.金正耀，馬淵久夫等：《廣漢三星堆遺物坑青銅器的鉛同位素比值研究》，《文物》1995年第2期。

5.崔劍鋒，吳小紅：《三星堆遺址祭祀坑中出土部分青銅器的金屬學和鉛同位素比值再分析——對三星堆青銅文化的一些新認識》，《南方民族考古》，2013年，頁237-250。

6.Sun W., et al., Origin of the mysterious Yin-Shang bronzes in China indicated by lead isotopes, Scientific Reports, 6, p.23304, 2016.

7.Liu S., et al., Did China import metals from Africa in the Bronze age, Archaeometry, 60(1), pp.105-117, 2018; Liu S., et al., Lead isotope and metal source of Shang Bronzes: A response to Sun et al.’s comments, Archaeometry, 60(5) pp.1040-1044, 2018.

8.Molofsky L., et al., A novel approach to lead isotope provenance studies of tin and bronze: application to South African, Botswanan and Romanian artifacts, Journal of Archaeological Science, 50, pp.440-450, 2014.

9.金正耀：《“何以河南”之問與中國科技考古新方向》，《曆史研究》2020年第5期，頁28-36。

10.Qin Y., et al., The provenance of Yin-Shang bronzes with highly radiogenic lead isotopes, Archaeological and Anthropological Sciences, 12(99), 2020.

11.金銳，羅武幹等：《商代青銅器高放射成因鉛礦料來源的調查研究》，《南方文物》2020年第6期。

12.崔劍鋒，王曉婷：《鉛同位素分析研究曆程》，《中國考古學百年史（1921-2021）四》，北京：中國社會科學出版社，2021年，頁1572-1599。

作者：崔劍鋒 馬仁傑

作者單位：北京大學考古文博學院