科技考古|| 侯亮亮:磁縣南城墓地先商文化時(shí)期人群來(lái)源多元化的鍶同位素證據
作者簡(jiǎn)介:
侯亮亮,男。山西大學(xué)歷史文化學(xué)院副教授、碩導。主要研究領(lǐng)域科技考古、食物結構、生業(yè)經(jīng)濟。曾獲2011年, 明鋪遺址戰國至兩漢先民食物結構和農業(yè)經(jīng)濟的轉變, 獲“中國科學(xué)院大學(xué)第一屆格致論壇”優(yōu)秀論文三等獎;2013年,鄣鄧遺址動(dòng)物骨的C、N穩定同位素分析,獲“中國科學(xué)院大學(xué)第二屆格致論壇”優(yōu)秀論文一等獎;2019年, “三晉英才”支持計劃青年優(yōu)秀人才。
摘要:
關(guān)鍵詞:
引言
商族的來(lái)源一直是我國學(xué)術(shù)界的懸案之一。目前,基于甲骨文、金文與傳世文獻中有關(guān)商王地望記載的考證和研究,學(xué)術(shù)界普遍認為商族的來(lái)源是多元化的,其中“殷人屢遷”已成為基本共識。然而,商族在空間上的分布和遷移范圍卻缺乏相應的研究。
隨著(zhù)考古資料的發(fā)現和積累,辨識、解讀和研究商族的實(shí)物遺存成為揭示相關(guān)問(wèn)題的突破口。1980年,鄒衡首次提出豫北冀南地區二里頭文化時(shí)期的遺存應作為早商文化的前身,稱(chēng)其為先商文化。他認為先商文化絕對年代的上限為“約相當于成湯滅夏以前(約2000~1600 BC)”,并將所發(fā)現的先商文化劃分為漳河、輝衛和南關(guān)外等3個(gè)類(lèi)型(圖1a)。1989年,李伯謙將先商文化定義為“湯滅夏以前商族(或以商族為主體)創(chuàng )造和使用的文化”。此后,數量眾多、內容豐富的先商文化的考古資料被辨識和研究,先商文化的保北和鹿臺崗類(lèi)型被提出。目前,先商文化的文化面貌和時(shí)空框架基本明確,但依然難以窺探商族遷移活動(dòng)的具體狀態(tài)。
所幸,2005年至2008年,劉莊墓地發(fā)現先商文化墓葬338座,磁縣南城墓地發(fā)現先商文化墓葬116座,這些墓葬的布局清楚、排列規律、規模宏大,使得先商文化人群的遺骸得以確認。其中,石棺葬或簡(jiǎn)化石棺葬、海洋貝敷面(扇貝和寶貝科貝殼)隨葬等典型的不同于中原傳統文化的喪葬習俗被發(fā)現(圖1b~1d)。同時(shí),兩處墓地的陶器以卷沿鼓腹細繩紋陶鬲為主,反映出先商文化在發(fā)展進(jìn)程中融合、吸取了周邊各地多元的文化因素。然而,囿于兩處墓地骨樣保存情況所限,全面的體質(zhì)人類(lèi)學(xué)和古DNA研究無(wú)法開(kāi)展,僅分析了兩處墓地人骨的C、N穩定同位素,已發(fā)現了個(gè)別個(gè)體遷移的線(xiàn)索。作為人體最堅硬的組織,牙齒是最容易完整保存下來(lái)的部分,特別是牙釉質(zhì)還具有耐酸堿腐蝕等特性,近來(lái)已經(jīng)成為先商文化人群遷移及其相關(guān)活動(dòng)的重要研究對象。
圖1 (a)先商文化遺址分布圖及南城墓地位置示意圖;其中紅色圓形實(shí)心標注文字的為本文涉及的磁縣南城墓地和鶴壁劉莊墓地;三角黑色空心標注文字的為其他重要先商遺址,即贊皇南馬、邯鄲飛機場(chǎng)、磁縣滏陽(yáng)營(yíng)、安陽(yáng)鄣鄧和輝縣孫村遺址(侯亮亮等[16]改繪);(b)磁縣南城墓地M3局部圖(發(fā)掘者石磊提供);(c)鶴壁劉莊墓地積石墓局部(發(fā)掘者趙新平提供);(d)鶴壁劉莊墓地石棺葬(發(fā)掘者趙新平提供)
87Sr由87Rb衰變形成,礦物和巖石的鍶同位素比值取決于初始Rb/Sr比值和基巖的年齡。由于質(zhì)量數大,鍶在表生環(huán)境中分餾非常小,在風(fēng)化、成壤過(guò)程和生物循環(huán)中,87Sr/86Sr值基本保持不變。鍶通過(guò)攝食和飲水進(jìn)入生物體內,牙齒和骨骼形成時(shí),鍶以類(lèi)質(zhì)同象形式替換羥磷灰石中的鈣,得以長(cháng)期保存。牙齒萌出后,牙釉質(zhì)成分不再發(fā)生變化。對比個(gè)體牙釉質(zhì)87Sr/86Sr值與當地背景值的差異,可以揭示個(gè)體遷移行為的信息。作為大質(zhì)量同位素,Sr同位素從巖石圈到食物鏈的傳遞,并替代生物體中的鈣元素的過(guò)程中,幾乎不發(fā)生分餾效應,因此生物體的87Sr/86Sr值取決于其生活區域的地質(zhì)背景。一般認為,家豬牙釉質(zhì)的87Sr/86Sr均值±2倍方差的范圍可以作為當地生物可利用鍶同位素的比值范圍。因此,分析先民牙齒中的鍶同位素可以直接確定他們是否為本地人,進(jìn)而討論先民的遷移和交流等問(wèn)題。目前,國際上在相關(guān)問(wèn)題上的成果豐碩,國內也開(kāi)始涌現出一系列的研究成果。例如,趙春燕等對石峁后陽(yáng)灣、喇家、陶寺、瓦店和黑水國遺址先民的Sr同位素研究;尹若春等對賈湖遺址先民的Sr同位素研究;Wang等對吉爾贊喀勒墓地先民的Sr同位素研究;Zhang等對雞公山、紅營(yíng)盤(pán)和營(yíng)子壇遺址及麻玉田遺址先民的Sr同位素研究;Wu等對紗帽山和尹家城遺址先民的Sr同位素研究;房書(shū)玉對焦家遺址先民的Sr同位素研究;李雍對吐哈盆地青銅至鐵器嬗變期三處遺址先民的Sr同位素研究,均在各個(gè)遺址中發(fā)現有遷移的個(gè)體,這為特定時(shí)空框架下社會(huì )人群交流和文化傳播提供了重要證據。
南城遺址位于邯鄲市磁縣南城村西北,處于太行山東麓山地向平原過(guò)度的丘陵地帶,地理坐標為36°30'24″N,114°22'55″E。迄今,南城先商墓地是河北發(fā)現數量最多、范圍最大、保存最為完整、獲取資料最為豐富的一處先商墓地。其中,M3出現蚌敷面的特殊的葬式(圖1b),M70先民的食物結構迥異于大多數個(gè)體,都為人群的遷移等提供了一定的線(xiàn)索。基于陶器及其組合群的研究,該墓地屬于先商文化的漳河類(lèi)型,處于先商文化南北交流的橋梁紐帶上,具有重要的區位優(yōu)勢。鑒于此,本文擬對南城墓地先民和家豬的牙齒進(jìn)行Sr同位素分析,嘗試揭示南城墓地先商人群在空間上的分布和遷移范圍等問(wèn)題。
1材料與方法
本研究將同一顆牙齒的牙本質(zhì)和牙釉質(zhì)都進(jìn)行Sr同位素的提取和分析。為了區分和辨識同一顆牙齒的牙本質(zhì)和牙釉質(zhì),在實(shí)驗室編號結尾以d(牙本質(zhì))和e(牙釉質(zhì))加以區分(表1和2)。
人不同的牙齒形成的時(shí)間不同,其中第二恒臼齒基本都形成于2歲左右,至8歲齒冠完全形成,可以完整地記錄整個(gè)童年的信息,因此是最為理想的實(shí)驗材料。同時(shí),同一齒位上下頜牙齒同位素比值和各項化學(xué)特征基本相同,因此取樣過(guò)程沒(méi)有仔細區分。鑒于此,本文從南城墓地2007~2008年發(fā)掘的82座墓葬中隨機選擇了20例個(gè)體的第二恒臼齒(恒M2)作為研究對象(表2)。其中,M91為一個(gè)幼年個(gè)體。為了挖掘到更多可能的潛信息,同時(shí)選取M91的第二乳臼齒(乳M2)和第一恒臼齒(恒M1)(表2)。然而,南城墓地M3的葬式較為獨特(圖1b),具有更大的研究和展示潛質(zhì),被整體打包進(jìn)行實(shí)驗室考古和展陳,故無(wú)法獲取相應的樣品。
表1 南城墓地家豬牙本質(zhì)(d)和牙釉質(zhì)(e)的87Sr/86Sr值
家豬一般由先民飼喂,且集中在先民區或周邊活動(dòng),是建立當地鍶同位素值范圍的最佳材料。灰坑和房址的家豬可能是古人食用后的食物殘余,結合C、N、S穩定同位素的分析,可以認為是先商文化人群食用的重要的對象之一。因此,選取南城墓地灰坑與房址中5例豬的第二臼齒(M2)作為研究對象(表1)。
樣品的前處理在潔凈實(shí)驗室進(jìn)行。根據Copeland等列出的方法,將牙齒切開(kāi)后,用牙鉆打磨每一個(gè)樣品的內外表面,除去任何可見(jiàn)的污垢或雜色物質(zhì)。然后,切割每一個(gè)牙齒的牙本質(zhì)和牙釉質(zhì)各10~30 mg。將樣品用Millie-Q純凈水超聲清洗3次,撈出加入丙醇清洗,然后過(guò)夜晾干。稱(chēng)取10~30 mg樣品,在120℃的條件下,加入2 ml65%的HNO3反應1 h,并在此溫度烘干8 h,直至晾干樣品。將晾干的樣品重新溶解在120℃的條件下1 ml 3 M的HNO3溶液中。將樣品轉移到預備好的樹(shù)脂填充柱內,用400μL 3 M的HNO3清洗,用1.5 ml的Millie-Q純凈水洗脫鍶。最后,在120℃條件下8 h烘干樣品。在實(shí)驗過(guò)程中SEVA27864d(M55的牙本質(zhì))和SEVA27866e(M58的牙釉質(zhì))沒(méi)有提取到足量的Sr同位素(表2)。
表2 南城墓地先民牙本質(zhì)(d)和牙釉質(zhì)(e)的87Sr/86Sr值
用1 ml 3%HNO3溶解干燥的樣品,并用賽默飛NeptuneTM型多接收等離子體質(zhì)譜儀(PIMMS)測試。Sr同位素比值所用的標準物質(zhì)為SRM1486。每測試10個(gè)樣品中插入一個(gè)標樣SRM1486(表3)。分析精度小于0.00003。家豬和先民的牙本質(zhì)和牙釉質(zhì)測試數據詳見(jiàn)表1和2。
2結果與討論
2.1 樣品污染討論
鍶在生物體內以類(lèi)質(zhì)同象形式替換羥磷灰石中的Ca,所以同一個(gè)體各個(gè)部位的Sr元素含量都沒(méi)有一個(gè)固定的值。鑒于此,一般條件下很難區分是由生物作用所產(chǎn)生的Sr,還是由埋藏環(huán)境中土壤替代骨骼中的Ca所產(chǎn)生的Sr。
表3 實(shí)驗室標樣信息
本文擬比較各個(gè)樣品Sr同位素的濃度和87Sr/86Sr比值的相關(guān)性,尤其是Sr同位素濃度高的樣品的Sr同位素濃度與鍶同位素比值的相關(guān)性,來(lái)嘗試排除Sr同位素可能存在的污染情況。如果Sr同位素濃度高的樣品的鍶同位素比值都非常接近,則說(shuō)明它們極可能是吸收了同一外來(lái)環(huán)境中的Sr同位素。如圖2所示,本研究中的Sr濃度和87Sr/86Sr比值之間R2值小于0.1,說(shuō)明它們之間沒(méi)有相關(guān)性。同時(shí),Sr同位素的濃度含量高的樣品的87Sr/86Sr比值差異較大(表1和2),說(shuō)明這些Sr同位素數據不太可能是從外界環(huán)境交替到牙齒中的Sr同位素。
圖2 南城墓地樣本Sr濃度和87Sr/86Sr值散點(diǎn)圖
為了進(jìn)一步排除可能存在的污染情況,將同一樣品的牙本質(zhì)和牙釉質(zhì)的87Sr/86Sr比值做散點(diǎn)圖進(jìn)行分析(圖3)。如圖3所示,無(wú)論是牙本質(zhì)的87Sr/86Sr比值,還是牙釉質(zhì)的87Sr/86Sr比值,都相對較為分散,沒(méi)有呈現出相關(guān)性或一致性,說(shuō)明這些樣品的Sr同位素應該沒(méi)有受到外界環(huán)境的污染。
然而,需要特別指出的是,盡管有學(xué)者使用骨骼和牙本質(zhì)來(lái)進(jìn)行分析和研究,但可能存在污染的風(fēng)險。鑒于本研究沒(méi)有對當地埋藏人和動(dòng)物骨骼的土壤做Sr同位素分析,無(wú)法進(jìn)一步做更精確的污染判斷,因此本文只使用5例家豬和19例先民牙釉質(zhì)的Sr同位素比值來(lái)進(jìn)一步研究。
圖3 南城墓地同一個(gè)體牙本質(zhì)和牙釉質(zhì)的Sr同位素比值
2.2 當地Sr同位素比值范圍的確定
在確定當地生物可利用Sr同位素比值范圍之前,需要對南城墓地及周邊的地質(zhì)背景進(jìn)行相應的介紹。南城墓地坐落于古澗河主河道南岸臺地上,北為古澗河,西部是太行山東麓丘陵、隴崗,東部為太行山前傾斜平原區,傾斜平原與崗地交錯分布。該區地貌總體上西高東低,地勢由西向東表現為山地、丘陵、平原依次梯降的趨勢。南城墓地的地層處于華北平原分區和太行山分區的交接區,該地區出露地層自西向東依次為長(cháng)城系、寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、三疊系、第三系及第四系(圖4)。
通過(guò)食物鏈傳遞并最終在人和動(dòng)物體內的鍶同位素來(lái)自于自然界巖石,因此巖石的形成過(guò)程及形成時(shí)間將直接影響鍶同位素比值的高低。南城墓地及其東側較厚的黃土堆積影響鍶同位素的滲出,會(huì )導致鍶同位素比值較低。同時(shí),南城墓地西側的地質(zhì)堆積較為古老,南城墓地及其東側較為年輕,這會(huì )導致鍶同位素比值出現相應的差異,也表明該地區地質(zhì)條件的復雜性或鍶同位素比值構成的多樣性(圖4)。
圖4 南城墓地附近區域地質(zhì)圖(根據文獻改繪)
需要特別指出的是,本研究中家豬樣品量所限可能會(huì )導致當地87Sr/86Sr基準值的范圍過(guò)窄。因此,后續工作應該更多地測試當地的土壤、植物、蝸牛等的87Sr/86Sr值,進(jìn)而更真實(shí)的還原當地87Sr/86Sr基準值的范圍。
2.3 個(gè)體遷移現象的辨識
圖5 南城墓地19例個(gè)體牙釉質(zhì)的Sr同位素比值散點(diǎn)圖圖中陰影部分為當地Sr同位素的基準值范圍
結合性別差異(表2)初步可知,僅有一男(M33)一女(M80)和兩例性別不明的個(gè)體(M9和M85)在本地出生并生活。經(jīng)過(guò)統計分析可見(jiàn),7例男性、6例女性、6例性別不明的個(gè)體中分別有6例、5例、4例個(gè)體在出生至幼年時(shí)期一直不在當地,因此南城墓地人群的遷移行為不存在性別選擇。結合年齡差異(表2)可知,3例未成年個(gè)體(M9、M26、M91),僅有M9在本地出生;3例(M70、M85、M88)沒(méi)有年齡信息的個(gè)體中,僅有M85在本地出生;20±歲至30±歲的9例個(gè)體(M28、M33、M44、M52、M55、M56、M75、M80、M83),只有M33和M83出生至幼年時(shí)期在當地活動(dòng);35±歲至45±歲的5例個(gè)體中的4例(M10、M21、M51、M59)幼年時(shí)期都不在當地活動(dòng)。因此,南城墓地人群的遷移行為也不存在年齡選擇。
需要特別指出的是,M91為幼兒個(gè)體,保留有乳臼齒和恒臼齒。由圖5所示,不管是恒齒的牙釉質(zhì),還是乳齒牙釉質(zhì)的Sr同位素比值都不在當地Sr穩定同位素值的范圍之內,說(shuō)明M91不是在本地出生,死亡前也長(cháng)期在外地生活。
食物結構和先民的生存環(huán)境存在很大的相關(guān)性。前人對上述個(gè)體做過(guò)C、N、S穩定同位素分析,發(fā)現大部分個(gè)體的相關(guān)值都比較接近,說(shuō)明他們的食物結構相對一致。然而,M70這一個(gè)體的C穩定同位素比值遠小于其他個(gè)體,S穩定同位素比值則略高于其他個(gè)體,說(shuō)明他可能是外來(lái)的個(gè)體。由圖5所示,M70牙釉質(zhì)的Sr同位素比值低于當地的基準值,進(jìn)一步證明了M70在出生至幼年時(shí)期不在當地活動(dòng),后來(lái)才遷移到當地。
綜上所述,19例先民中有15例個(gè)體牙釉質(zhì)的Sr同位素比值在當地的87Sr/86Sr基準值范圍之外。其中,遷移的個(gè)體在性別和年齡方面沒(méi)有明顯的選擇。這說(shuō)明大量個(gè)體幼年時(shí)未在本地生活,即南城墓地先商文化時(shí)期居民中存在著(zhù)較大比例的遷移個(gè)體。
2.4 非本地人可能的來(lái)源
華北平原基本為黃土的沖積平原,一般認為Sr同位素的比值較為接近,相應的地質(zhì)圖也呈現出類(lèi)似的情況。同時(shí),前人研究顯示,黃河干流河水的鍶同位素比值為0.70986~0.71139,平均值為0.71118,本研究先民牙齒的鍶同位素比值都處于相應的區間內。此外,河北平原地下水的鍶同位素比值為0.70800~0.71600,也涵蓋了本文的數據范圍。然而,太行山區的地質(zhì)條件極其復雜,各個(gè)區域內的Sr同位素比值都有很大的區分(圖4)。如果想討論外來(lái)個(gè)體具體的來(lái)源,就需要更多的背景的基準值。因此,本文擬結合考古學(xué)背景知識,僅對部分人群最可能來(lái)源進(jìn)行討論。
在與南城墓地臨近時(shí)間相近的劉莊墓地,出現了來(lái)自于東北地區的石棺葬和積石葬(圖1c~1d),這似乎與“天命玄鳥(niǎo),降而生商”的“北方說(shuō)”有一定的契合關(guān)系。南城墓地作為先商文化遺址南北鏈接的橋梁,很有可能在石棺和積石喪葬文化的傳播中起到了重要的媒介作用。同時(shí),豫北冀南地區的陶器及其組合群的分析顯示,先商文化存在著(zhù)從北向南發(fā)展的趨勢。此外,在考古資料的基礎上,朱彥民認為“商族發(fā)源于河北燕山以南、今京津唐渤海灣一帶,河北唐山大城山可能是商族發(fā)展初期的考古學(xué)文化”;王震中認為“以商契為標志的商族發(fā)祥于冀南的古漳水流域”,“契至成湯八遷的范圍不出冀南與豫北地區”。結合相關(guān)區域的地質(zhì)背景,特別是河北平原部分地區的鍶同位素比值與本研究的部分數據也出現了重合。因此,有理由認為上述部分個(gè)體可能來(lái)自于河北燕山以南或今京津唐渤海灣一帶,即華北平原北部區。
陶器及其組合群的相關(guān)研究顯示,先商、早商文化中有很多文化因素來(lái)源于今山西地區。有學(xué)者認為,早商時(shí)期活躍在豫北冀南地區的人群有很大比例是來(lái)源于山西地區的羌人。鑒于太行山及山西地區地質(zhì)條件較為復雜(圖4),特別是黃河中游地區的陶寺遺址的鍶同位素與本研究相關(guān)數據也有重合,因此也不排除部分個(gè)體來(lái)自于山西地區的可能性。
盡管南城墓地人群的來(lái)源極其多元,但究其具體來(lái)源地,還存在諸多不確定性。古、今學(xué)者對商族起源的研究通過(guò)對文獻中有關(guān)商王的地望進(jìn)行考證,認為商族起源地是極其多元的。相關(guān)學(xué)說(shuō)大致可以劃分為:西方說(shuō)、山西說(shuō)、中原說(shuō)、東方說(shuō)、北方說(shuō)、東北說(shuō)、東南說(shuō)及夏商周同源說(shuō)等。顯然,商族人群來(lái)源的多元化已得到多學(xué)科證據的證實(shí),特別是鍶同位素研究的證實(shí)。
南城墓地人群來(lái)源的多元化和復雜性可能使得先商文化極具創(chuàng )造性和彈性,使得相關(guān)人群更好地融入到中原地區傳統的文化和生業(yè)之中,進(jìn)而使得先商文化不斷持續發(fā)展和壯大,最終為滅夏提供了堅實(shí)的基礎。
3 結論
通過(guò)對磁縣南城墓地人和家豬牙本質(zhì)、牙釉質(zhì)的鍶同位素研究,為先商文化人群的遷移行為及與之相關(guān)的社會(huì )文化現象提供了直接證據。
本研究以活動(dòng)范圍相對較小的豬的牙釉質(zhì)的均值的二倍方差的范圍作為當地基準值的參考。具體而言,5例豬牙釉質(zhì)Sr同位素均值為0.711830±0.000108(n=5),因此南城墓地當地基準值的范圍應該是0.711614~0.712046。在此基礎上,可以確定分析的19個(gè)體中的15個(gè)體可能存在遷移的行為,因此南城墓地的人群的來(lái)源或構成是多元化的。其中,M10、M26、M21、M44、M52、M55、M59、M75、M80、M88和M91等11個(gè)個(gè)體牙釉質(zhì)的Sr同位素值高于當地基準值的范圍;M28、M51、M56和M70這4個(gè)個(gè)體牙釉質(zhì)的Sr同位素值低于當地基準值的范圍,因此被認為有可能從膠東半島等沿海地區遷入。同時(shí),南城墓地人群的遷移不存在性別、年齡等方面的明顯差異。然而,需要特別指出的是,家豬樣品量所限可能會(huì )導致當地87Sr/86Sr基準值的范圍過(guò)窄,這也可能導致南城墓地先商時(shí)期居民表面上出現較大比例的遷移個(gè)體,因此期待更多后續工作的驗證。
相關(guān)研究顯示,先商文化諸多考古學(xué)文化因素是外來(lái)的。如,海貝敷面的葬式等可能來(lái)自于膠東半島;又如,石棺葬和積石葬等可能來(lái)自于東北地區;再如,先商、早商文化中有很多文化因素來(lái)源于今山西地區。同時(shí),南城墓地部分先民的數據分別與山東半島及其濱海黃土的鍶同位素比值、河北平原北部地區的鍶同位素比值及黃河中游地區的陶寺遺址的鍶同位素比值接近,這為相關(guān)人群的來(lái)源提供佐證。此外,在與南城墓地臨近時(shí)間相近的劉莊墓地的相關(guān)個(gè)體長(cháng)期食用海魚(yú),這也為相關(guān)個(gè)體從濱海地區遷移到內地提供了線(xiàn)索。因此,南城墓地部分人群很可能來(lái)自北方地區、沿海地區及山西地區等。
由此可見(jiàn),人群來(lái)源的多元化和復雜性使得先商文化富有彈性和創(chuàng )造力,這可能是先商文化發(fā)展和壯大的重要動(dòng)力,并助其最終滅夏。
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