考古學(xué)家是如何做年代鑒定的

耿恒猛

對(duì)于一個(gè)新的遺址，我們經(jīng)常想要問(wèn)的第一個(gè)問(wèn)題便是：它是什么年代的？考古學(xué)在一定意義上是“時(shí)間”的科學(xué)，獲取考古資料后，判斷遺跡和遺物的年代，是研究的重要一步。時(shí)空框架是考古學(xué)研究的重要基礎(chǔ)，知道一處遺址的時(shí)間與年代，才能在漫長(zhǎng)的歷史長(zhǎng)河之中尋找到它的位置和坐標(biāo)，才能對(duì)比不同遺跡和遺物出現(xiàn)的先后順序。那么，考古學(xué)研究是如何判斷一處遺址的年代的呢？

在考古學(xué)研究中，存在相對(duì)年代和絕對(duì)年代兩種概念。相對(duì)年代，是指遺物或遺跡的先后順序和先后關(guān)系，其推定一般利用考古地層學(xué)和類型學(xué)。該方法在考古學(xué)研究中發(fā)揮了重要作用，至今仍在普遍使用。在考古學(xué)中，根據(jù)遺物形態(tài)特征和組合特征，把遺址分為早期、中期、晚期的做法就是一種相對(duì)年代的表示方法。湯姆森提出的這個(gè)“三期說(shuō)”開創(chuàng)了相對(duì)年代研究的先河。

《中國(guó)考古學(xué)中碳十四年代數(shù)據(jù)集》

絕對(duì)年代，是指遺物或遺跡的具體時(shí)間，可以用年代數(shù)值表示。中國(guó)古代帝王紀(jì)年、干支紀(jì)年和大事紀(jì)年等都是絕對(duì)年代的表示方法。近現(xiàn)代以來(lái)，隨著自然科學(xué)的發(fā)展，一些科學(xué)技術(shù)手段可以被用來(lái)進(jìn)行年代的測(cè)定，其中最常用和最重要的方法就是碳十四測(cè)年法，此外，常用的還有樹輪斷代法和熱釋光測(cè)年法等。

最為可靠的碳十四測(cè)年法

碳十四測(cè)年法測(cè)定年代是考古學(xué)中最主要的確定絕對(duì)年代的方法，即通過(guò)在考古遺址中采集動(dòng)植物遺存、含碳沉積物或其他含碳物質(zhì)，測(cè)定生物體的死亡年代或沉積物的形成年代，以此推測(cè)考古遺址存在的絕對(duì)年代。從理論上講，碳十四測(cè)年法可測(cè)范圍達(dá)到距今5萬(wàn)年左右，目前樹輪校正的范圍只能達(dá)到距今2萬(wàn)年左右。自從20世紀(jì)夏鼐、仇士華、蔡蓮珍等先生在我國(guó)創(chuàng)建第一個(gè)碳十四斷代實(shí)驗(yàn)室以來(lái)，測(cè)定了一大批遺址的年代數(shù)據(jù)，并且編寫了《中國(guó)考古學(xué)中碳十四年代數(shù)據(jù)集》。

碳十四測(cè)年法的最基本原理是放射性元素碳十四的衰變規(guī)律，由于自然界中碳的交換循環(huán)相當(dāng)快，活體生物內(nèi)的放射性碳十四濃度基本上是一致的。生物體死亡后，其放射性碳十四與外界脫離了交換狀態(tài)，即放射性碳十四得不到補(bǔ)充。這樣，原來(lái)?yè)碛械姆派湫蕴际臐舛葧?huì)按照衰變規(guī)律逐步降低，即每經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期，濃度就降低一半。目前，國(guó)際上采用5730年為碳十四的半衰期，而時(shí)間越久遠(yuǎn)，碳十四的濃度就越低，因此采集考古遺址出土的動(dòng)植物遺存或其他含碳物質(zhì)，通過(guò)測(cè)量獲得其碳十四濃度，再與活體碳十四濃度進(jìn)行比較，即可得知其死亡的時(shí)間。

?極為重要的樹木年輪斷代法

樹木年輪定年通過(guò)確定樹木年輪的時(shí)間順序，可以精確到年，甚至到某個(gè)季節(jié)。樹木的年輪是樹干橫截面上木質(zhì)疏密相間的同心圓圈，每一個(gè)年輪的寬度包括當(dāng)年的春材和秋材。多數(shù)溫帶樹種一年形成一個(gè)年輪，因此年輪的數(shù)目表示樹齡的多少。而年輪的寬窄則與相應(yīng)生長(zhǎng)年份的氣候條件密切相關(guān)，在干旱年份，樹木生長(zhǎng)緩慢，年輪就窄;在濕潤(rùn)年份，樹木生長(zhǎng)較快，年輪就寬。連續(xù)對(duì)比不同年份的氣候變化和樹木年輪，就可以確定某個(gè)年輪的形成年代。同一氣候區(qū)內(nèi)同種樹木的不同個(gè)體，在同一時(shí)期內(nèi)年輪的寬窄變化規(guī)律是一致的，因此同種樹木的不同個(gè)體之間能夠交叉定年。

如果一段樹干內(nèi)層的一段年輪圖譜同另一段樹干外層的年輪圖譜一致，那么說(shuō)明這兩者有過(guò)共同的生長(zhǎng)期，生長(zhǎng)年代能夠相互銜接。如果多個(gè)整體上時(shí)間早晚不同、但是部分年輪重疊的同一樹種的樣本能夠持續(xù)銜接下去，就能由此建立長(zhǎng)序列的樹木年輪表。目前，中國(guó)年代序列最長(zhǎng)的樹輪樣本為青海地區(qū)的柏樹年代序列，時(shí)間跨度從公元2010年一直到公元前1500年。

樹木年輪示意圖

樹輪斷代法有兩個(gè)基本條件：一是考古中出土的木材樣本與已經(jīng)建立的長(zhǎng)序列樹木年輪表屬于同一氣候區(qū)，二是樹種是相同的?？脊艑W(xué)家首先對(duì)考古遺址中的木材樣本進(jìn)行樹輪分析，建立其樹輪圖譜，然后將該樹輪圖譜與已建立的標(biāo)準(zhǔn)年輪圖譜進(jìn)行對(duì)比。如果該木材樣本與已經(jīng)建立年輪表的木材相同，且來(lái)自同一氣候區(qū)，那么，根據(jù)樹輪定年原理，就可以找到唯一的重合位置，從而確定其絕對(duì)年代。

?術(shù)有專攻的熱釋光測(cè)年法

熱釋光是一種物理現(xiàn)象，它是晶體受到輻射作用后積蓄起來(lái)的能量在加熱過(guò)程中重新以光的形式釋放出來(lái)的結(jié)果。早在17世紀(jì)，英國(guó)化學(xué)家就描述過(guò)熱釋光現(xiàn)象。19世紀(jì)末，科學(xué)家基本上研究清楚了熱釋光的產(chǎn)生過(guò)程。20世紀(jì)中葉，考古學(xué)者開始將熱釋光技術(shù)運(yùn)用于探測(cè)古陶瓷年代，宣告了該方法在考古學(xué)中運(yùn)用的開始。20世紀(jì)60年代以后，國(guó)內(nèi)外對(duì)熱釋光現(xiàn)象進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，可以說(shuō)熱釋光測(cè)年是20世紀(jì)60年代興起并迅速發(fā)展的一項(xiàng)考古和地質(zhì)測(cè)年技術(shù)。它可以確定考古遺物的年代，也可以對(duì)古代文物尤其是古陶瓷真?zhèn)芜M(jìn)行鑒別。

熱釋光的原理較為復(fù)雜，簡(jiǎn)而言之，一些礦物（如石英和長(zhǎng)石）受到電離輻射（如α、β粒子或γ、X射線）照射后，會(huì)產(chǎn)生自由電子，這些電子常被晶格缺陷俘獲而積聚起來(lái)，在這類礦物被加熱到臨界點(diǎn)（300℃～450℃）時(shí)，這些被俘獲的電子會(huì)從晶格缺陷中逃逸出來(lái)，并以發(fā)光的形式釋放能量，即熱釋光。陶器在加熱過(guò)程中釋放原來(lái)貯藏的熱釋光，釋放完后，繼續(xù)接收、貯藏大小恒定的輻射能，年代越久、貯藏的能量越多，這些輻射能是陶器燒成之后開始增加的，可以作為陶器年齡的標(biāo)志，通過(guò)測(cè)試陶器的熱釋光量就可以獲得其年代信息。

熱釋光測(cè)年法的適用范圍很廣，測(cè)定對(duì)象可以是陶器、火燒土、燧石、黃土、方解石等。熱釋光測(cè)年法對(duì)原始文化的年代確定意義重大，特別是沒(méi)有碳十四標(biāo)本或標(biāo)本可疑的遺址。

熱釋光技術(shù)在文物真?zhèn)舞b定方面也有較大優(yōu)勢(shì)，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)鑒定方法的不足。傳統(tǒng)的眼學(xué)鑒定方法通常通過(guò)對(duì)文物原料、形制、工藝、款識(shí)、紋飾等觀察進(jìn)行鑒定，但社會(huì)上偽造、仿造青銅器、陶瓷器等文物有些已經(jīng)相當(dāng)有水平，幾乎可以達(dá)到以假亂真的程度，眼學(xué)鑒定方法就難以鑒別真?zhèn)?。偽造品距今時(shí)間不過(guò)百年左右，而真品通常在幾百年以上，因此若能夠確定某件文物的年代，則對(duì)其真?zhèn)蔚呐袛嗑陀辛讼喈?dāng)大的把握。利用熱釋光技術(shù)可以解決該問(wèn)題，并且已有學(xué)者做了很好的研究與嘗試。

除了上面講到的方法之外，還有考古地磁法、電子自旋共振法、裂變徑跡法、氨基酸外消旋法等測(cè)年方法。各種方法基于的原理不同，對(duì)測(cè)量樣品的要求也有區(qū)別，故適用范圍就不一樣，具體適用哪種方法需要結(jié)合實(shí)際研究具體分析。

各種年代測(cè)定方法為研究世界各地的古代文化序列提供了依據(jù)，使得考古學(xué)尤其是史前考古研究取得了良好的成績(jī)。但與此同時(shí)，也要有清醒的認(rèn)識(shí)。各種測(cè)年方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)需要不斷改進(jìn)和完善，其中碳十四測(cè)定是目前最成熟、最可靠的方法，但是也存在一定的缺陷。比如，其精密度一般為幾十年，因此必須結(jié)合樹木年輪斷代法進(jìn)行校正。此外，具體研究中需要科學(xué)合理的采集樣品，樣品的采集地點(diǎn)、文化層歸屬應(yīng)該準(zhǔn)確無(wú)誤。在實(shí)際工作中，最好采用2種或2種以上的方法測(cè)年，以提高準(zhǔn)確度。

（指導(dǎo)老師：郭 怡 陳 虹）