夏商周斷代工程中的碳十四年代學研究

文/張雪蓮

1996～2000年間開展的夏商周斷代工程是國家“九五”重點科研項目，也是新中國成立以來歷史科學領域中涉及學科廣、參加人員多的重大研究項目之一，該項目2000年入選全國十大科技成就。夏商周斷代工程中，碳十四測年與考古學密切結合，通過配合考古發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，也把我國的碳十四測年研究引領上了新水平。在斷代工程結項20年之際，回顧斷代工程所走過的歷程，梳理其測年研究的過往，無論對于今后的研究，還是對于目前研究結果深化認識，都具有重要意義。

夏商周斷代工程期間的工作

一是測年精度的研究。

夏商周斷代工程是由國務委員宋健、李鐵映發起，國家科技部組織實施。研究涉及了歷史學、考古學、天文學以及碳十四測年技術等4個學科的國內一流專家學者200余人。工程設置了9大課題，下設44個專題，其目標是建立夏商周年表，為中華古代文明的深入探討奠定年代基礎。

關于夏商周年代，一直以來都是史學界關注的熱點。比如其中的武王克商之年，歷經兩千年的探討，仍然眾說紛紜。面對這種情況，工程希望通過包括碳十四測年在內的多學科合作方式聯合攻關，以得到一個相對明確的年代，為夏商周年表的建立提供科技支撐。

中國的碳十四年代學，從中國社會科學院考古研究所創建第一個年代學實驗室開始到斷代工程啟動時已走過了30年的歷程。其間隨著測年方法、技術的不斷發展完成了數以千計的碳十四數據的測定，新石器時期晚期以來史前考古年代序列由此得以建立。

但是，碳十四測年此時要參加斷代工程仍然存在難度，因為進入王朝更迭的歷史時期，相較史前考古學文化分期的年代周期明顯縮短，變化頻率加快。這就要求測年必須具有更高的精度和準確性，對于測年技術就有了更高的要求，這使得碳十四測年面臨新的挑戰。

根據課題要求，在碳十四測年研究首席科學家仇士華先生的主持下，由中國社會科學院考古研究所碳十四實驗室、北京大學考古系碳十四測年實驗室、北京大學重離子物理研究所加速器質譜測年實驗室和中國科學院生物物理所等單位組成了聯合課題組，圍繞提高測年精度，在碳十四測年方法、技術的改進方面進行了三個專題的研究：一是常規碳十四測年技術改造與研究；二是骨質樣品的制樣研究；三是加速器質譜測年技術改造與研究。通過這些專題研究為獲得高精度的年代提供了技術上的保障。

二是年代校正和考古-碳十四年代學的推進。

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

與傳統的單一樣品方法不同，所謂系列樣品方法，是通過采集在時間上連續、互有間隔、前后有序的系列含碳樣品，經過碳十四測年，之后在校正曲線上一起進行數據的曲線擬合。通過校正曲線上的指紋特征，借助于數據之間的相互關聯性，最終獲得誤差較小的日歷年代。20世紀90年代中期，這一方法成功應用的案例已屢有出現。我國學者仇士華、蔡蓮珍等運用這一方法對長白山火山灰中的炭化木測年，年代誤差僅有15年。

斷代工程啟動后，仇士華、蔡蓮珍對于以往系列樣品方法的研究和應用作了總結，對于通過計算機使用的年代校正程序OxCal做了專門研究并主持了評估工作，為工程中系列樣品方法應用過程中的數據擬合工作做好了準備。

其中關于系列樣品方法的使用，總結出三個條件：第一，要有高精度碳十四-樹輪年代校正曲線；第二，高精度的碳十四測年數據，要有合理的誤差范圍；第三，要具備考古學上早晚序列清楚的樣品系列。這三項基本條件的提出，為此后系列樣品方法的具體應用建立了實施標準。

為獲得符合系列樣品條件的測年樣品，課題組先后赴各遺址點召開現場會，詳細介紹、講解系列樣品的概念，并提出具體的樣品采集要求。在此過程中，斷代工程專家組的多位商周考古學專家在兩個學科之間的溝通與合作方面提供了許多幫助，使系列樣品方法實施工作得以扎實、有效地向前推進，保證了樣品采集工作的順利進行。

三是具體的測年工作。

課題組在完成技術、方法的改造和研究后，首先對于樹輪樣品作了測年。因為從系列樣品的條件看，樹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，這樣就可以對于所得到的測年結果的精度和可靠性進行檢驗。在樹輪樣品測年獲得了滿意的結果之后，課題組開始對于各個遺址的樣品系列進行年代測定。

這些系列包括北京房山琉璃河西周墓葬系列、河南安陽殷墟晚商系列、陜西長安灃西馬王村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于晉侯墓M8的年代測定結果。位于山西省曲沃縣天馬-曲村的M8，經考古學家對出土于該墓的晉侯蘇鐘的研究，認定該墓為西周晉獻侯蘇之墓，而據《史記·晉世家》，晉獻侯蘇卒于宣王16年（公元前812年），碳十四測年為公元前808±8年，與之相合，表明了碳十四測年適用于歷史年代確定的可靠性。

其中關于武王克商年代研究，最初測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系列年代的交集之處應是商—周分界可參照的年代范圍。1997年灃西馬王村H18考古地層系列發現后，也隨即進行了測定。由此所獲得的先周—西周之間的年代與上述兩個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。在此基礎上，通過歷史學、天文學等綜合研究所得到的武王克商之年為公元前1046年。

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

中華文明探源研究期間的工作

2001年中華文明探源預研究項目啟動，之后是探源研究各個階段的陸續開展。中華文明探源研究在年代學上是繼夏商周斷代工程繼續向前的探討，即以斷代工程高精度年代學研究為基礎，通過碳十四測年細化年代序列，為中華五千年文明研究建立高精度年代學標尺。

中華文明探源預研究是中華文明探源研究的準備階段，從預研究到探源研究的第一階段，實驗室主要完成了這樣兩項有關的研究。

一是鄭州商城年代研究的繼續。2000～2001年，實驗室又采集到鄭州商城二里崗下層、洛達廟中晚期考古學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，使整個系列更為完善。測年結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年階段成果報告（簡本）》中接近公元前1600的年代結果明顯晚一些。

二是二里頭遺址新的測年。2005年北京大學加速器質譜測年發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定研究報告。據考古學研究，新砦期填補了龍山文化晚期與二里頭文化之間的空白，而且在新砦遺址發現了自龍山文化晚期—新砦期—二里頭文化連續不斷的文化遺存。北京大學加速器質譜測年對從龍山文化晚期到新砦期的18個樣品進行了測定。所取樣品均為骨樣品，其中有5個樣品送到維也納加速器質譜實驗室進行了比對測定。將所獲得的分析結果與之前二里頭遺址測年結果一同在碳十四-樹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年中國社科院考古研究所實驗室對二里頭遺址2002年發掘的T12G10的一、二期之交和二期樣品進行了分析測定。這部分樣品總共18個，均為木炭樣品。通過分析測定，并與之前二里頭分析結果一同擬合，使二里頭一期為不早于公元前1750年這一年代結果更為明確。

通過斷代工程以來配合考古發掘的高精度系列樣品測年研究，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系列年代框架，為中華古代文明研究年代坐標的細化奠定了基礎。

結語

夏商周斷代工程測年研究表明，通過對由考古學家提供的大量分期明確并具有代表性的系列測年樣品的制樣研究、高精度測定研究、年代校正研究、高精度校正曲線擬合研究，并經過反復論證得到的長系列年代結果，數據可靠、依據充分，將為考古學研究的深入提供年代學方面的有力支撐。而這樣一個誤差較小、序列清晰的長鏈條式年代系列，也為考古學研究與古史文獻的結合創造了條件。

斷代工程碳十四測年研究中系列樣品方法的應用，不僅促進了碳十四年代學與考古學兩者的密切結合，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用在我國的一次重要實踐，隨著今后考古研究的進一步深入，精細化測年需求的增加，斷代工程碳十四年代研究成果的價值和意義將會更多地體現出來。