夏商周断代工程中的碳十四年代学研究

文/张雪莲

1996～2000年间开展的夏商周断代工程是国家“九五”重点科研项目，也是新中国成立以来历史科学领域中涉及学科广、参加人员多的重大研究项目之一，该项目2000年入选全国十大科技成就。夏商周断代工程中，碳十四测年与考古学密切结合，通过配合考古发掘的高精度系列样品研究，建立了夏商周考古-碳十四年代框架，为三代年表的建立提供了依据，也把我国的碳十四测年研究引领上了新水平。在断代工程结项20年之际，回顾断代工程所走过的历程，梳理其测年研究的过往，无论对于今后的研究，还是对于目前研究结果深化认识，都具有重要意义。

夏商周断代工程期间的工作

一是测年精度的研究。

夏商周断代工程是由国务委员宋健、李铁映发起，国家科技部组织实施。研究涉及了历史学、考古学、天文学以及碳十四测年技术等4个学科的国内一流专家学者200余人。工程设置了9大课题，下设44个专题，其目标是建立夏商周年表，为中华古代文明的深入探讨奠定年代基础。

关于夏商周年代，一直以来都是史学界关注的热点。比如其中的武王克商之年，历经两千年的探讨，仍然众说纷纭。面对这种情况，工程希望通过包括碳十四测年在内的多学科合作方式联合攻关，以得到一个相对明确的年代，为夏商周年表的建立提供科技支撑。

中国的碳十四年代学，从中国社会科学院考古研究所创建第一个年代学实验室开始到断代工程启动时已走过了30年的历程。其间随着测年方法、技术的不断发展完成了数以千计的碳十四数据的测定，新石器时期晚期以来史前考古年代序列由此得以建立。

但是，碳十四测年此时要参加断代工程仍然存在难度，因为进入王朝更迭的历史时期，相较史前考古学文化分期的年代周期明显缩短，变化频率加快。这就要求测年必须具有更高的精度和准确性，对于测年技术就有了更高的要求，这使得碳十四测年面临新的挑战。

根据课题要求，在碳十四测年研究首席科学家仇士华先生的主持下，由中国社会科学院考古研究所碳十四实验室、北京大学考古系碳十四测年实验室、北京大学重离子物理研究所加速器质谱测年实验室和中国科学院生物物理所等单位组成了联合课题组，围绕提高测年精度，在碳十四测年方法、技术的改进方面进行了三个专题的研究：一是常规碳十四测年技术改造与研究；二是骨质样品的制样研究；三是加速器质谱测年技术改造与研究。通过这些专题研究为获得高精度的年代提供了技术上的保障。

二是年代校正和考古-碳十四年代学的推进。

要获得精确的碳十四年代，除了测年精度，还有一个要考虑的因素——年代校正导致的误差增大。由于大气碳十四水平的波动，使测得的碳十四年代必须要经过碳十四-树轮年代校正曲线的校正才能转换为日历年代，而由于该曲线多波动的非直线特征，使校正后的日历年代误差往往大于测年误差。这也是年代研究中长期受到困扰的问题。怎样减小日历年代误差，为此有学者提出了系列样品方法的思路。

与传统的单一样品方法不同，所谓系列样品方法，是通过采集在时间上连续、互有间隔、前后有序的系列含碳样品，经过碳十四测年，之后在校正曲线上一起进行数据的曲线拟合。通过校正曲线上的指纹特征，借助于数据之间的相互关联性，最终获得误差较小的日历年代。20世纪90年代中期，这一方法成功应用的案例已屡有出现。我国学者仇士华、蔡莲珍等运用这一方法对长白山火山灰中的炭化木测年，年代误差仅有15年。

断代工程启动后，仇士华、蔡莲珍对于以往系列样品方法的研究和应用作了总结，对于通过计算机使用的年代校正程序OxCal做了专门研究并主持了评估工作，为工程中系列样品方法应用过程中的数据拟合工作做好了准备。

其中关于系列样品方法的使用，总结出三个条件：第一，要有高精度碳十四-树轮年代校正曲线；第二，高精度的碳十四测年数据，要有合理的误差范围；第三，要具备考古学上早晚序列清楚的样品系列。这三项基本条件的提出，为此后系列样品方法的具体应用建立了实施标准。

为获得符合系列样品条件的测年样品，课题组先后赴各遗址点召开现场会，详细介绍、讲解系列样品的概念，并提出具体的样品采集要求。在此过程中，断代工程专家组的多位商周考古学专家在两个学科之间的沟通与合作方面提供了许多帮助，使系列样品方法实施工作得以扎实、有效地向前推进，保证了样品采集工作的顺利进行。

三是具体的测年工作。

课题组在完成技术、方法的改造和研究后，首先对于树轮样品作了测年。因为从系列样品的条件看，树轮系列与考古地层等系列相比是更为理想的系列样品，可以满足其前后有序、间隔已知条件的取样要求，这样就可以对于所得到的测年结果的精度和可靠性进行检验。在树轮样品测年获得了满意的结果之后，课题组开始对于各个遗址的样品系列进行年代测定。

这些系列包括北京房山琉璃河西周墓葬系列、河南安阳殷墟晚商系列、陕西长安沣西马王村H18考古地层系列、河南郑州商城系列、河南偃师二里头系列等。其中最先获得的是对于晋侯墓M8的年代测定结果。位于山西省曲沃县天马-曲村的M8，经考古学家对出土于该墓的晋侯苏钟的研究，认定该墓为西周晋献侯苏之墓，而据《史记·晋世家》，晋献侯苏卒于宣王16年（公元前812年），碳十四测年为公元前808±8年，与之相合，表明了碳十四测年适用于历史年代确定的可靠性。

其中关于武王克商年代研究，最初测定的是琉璃河西周墓葬系列和殷墟晚商文化系列。显然，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两个系列年代的交集之处应是商—周分界可参照的年代范围。1997年沣西马王村H18考古地层系列发现后，也随即进行了测定。由此所获得的先周—西周之间的年代与上述两个系列交集之处的年代相合。至此，商—周分界的年代已不是孤证。这一年代范围为公元前1050～1020年。在此基础上，通过历史学、天文学等综合研究所得到的武王克商之年为公元前1046年。

通过这些高精度测年研究最终建立了夏商周考古-碳十四年代框架，为中国历史年表的建立提供了依据。

中华文明探源研究期间的工作

2001年中华文明探源预研究项目启动，之后是探源研究各个阶段的陆续开展。中华文明探源研究在年代学上是继夏商周断代工程继续向前的探讨，即以断代工程高精度年代学研究为基础，通过碳十四测年细化年代序列，为中华五千年文明研究建立高精度年代学标尺。

中华文明探源预研究是中华文明探源研究的准备阶段，从预研究到探源研究的第一阶段，实验室主要完成了这样两项有关的研究。

一是郑州商城年代研究的继续。2000～2001年，实验室又采集到郑州商城二里岗下层、洛达庙中晚期考古学文化分期明确的系列样品。由于这次的样品更多地增加了二里岗下层一期之前分期的样品，使整个系列更为完善。测年结果显示郑州商城二里岗下层一期的年代处于公元前1500多年，较之《夏商周断代工程1996—2000年阶段成果报告（简本）》中接近公元前1600的年代结果明显晚一些。

二是二里头遗址新的测年。2005年北京大学加速器质谱测年发表了处于二里头文化前面的龙山文化晚期的新砦期系列的年代测定研究报告。据考古学研究，新砦期填补了龙山文化晚期与二里头文化之间的空白，而且在新砦遗址发现了自龙山文化晚期—新砦期—二里头文化连续不断的文化遗存。北京大学加速器质谱测年对从龙山文化晚期到新砦期的18个样品进行了测定。所取样品均为骨样品，其中有5个样品送到维也纳加速器质谱实验室进行了比对测定。将所获得的分析结果与之前二里头遗址测年结果一同在碳十四-树轮年代校正曲线上作曲线拟合，二里头一期的年代被卡定在不早于公元前1750年。

2005年到2006年中国社科院考古研究所实验室对二里头遗址2002年发掘的T12G10的一、二期之交和二期样品进行了分析测定。这部分样品总共18个，均为木炭样品。通过分析测定，并与之前二里头分析结果一同拟合，使二里头一期为不早于公元前1750年这一年代结果更为明确。

通过断代工程以来配合考古发掘的高精度系列样品测年研究，我们逐步建立起龙山文化晚期—新砦期—二里头文化—二里岗文化，以及晚商殷墟系列—马王村H18先周—西周系列—西周琉璃河系列的长系列年代框架，为中华古代文明研究年代坐标的细化奠定了基础。

结语

夏商周断代工程测年研究表明，通过对由考古学家提供的大量分期明确并具有代表性的系列测年样品的制样研究、高精度测定研究、年代校正研究、高精度校正曲线拟合研究，并经过反复论证得到的长系列年代结果，数据可靠、依据充分，将为考古学研究的深入提供年代学方面的有力支撑。而这样一个误差较小、序列清晰的长链条式年代系列，也为考古学研究与古史文献的结合创造了条件。

断代工程碳十四测年研究中系列样品方法的应用，不仅促进了碳十四年代学与考古学两者的密切结合，由此所形成的研究模式也已成为其后年代研究走向深入的可借鉴的范式。

断代工程是系列样品方法应用在我国的一次重要实践，随着今后考古研究的进一步深入，精细化测年需求的增加，断代工程碳十四年代研究成果的价值和意义将会更多地体现出来。