二里头时代洛阳盆地环境考古的实践与思考

——以孟津寺河南、大阳河剖面的研究为例

 

许  宏  彭小军  赵海涛

 

 洛阳盆地是中国古代文明形成的核心地区，也是中国田野考古工作投入力度大、基础扎实、成果丰富的地区之一。早期王朝时期（二里头时代至西周时代）的二里头、偃师商城、瀍河两岸大规模西周遗址和韩旗西周城址（汉魏洛阳城下）是洛阳盆地两千余年建都史上的第一批都邑群[1]。近十余年来，着眼于人地关系和王朝文明形成背景的环境考古研究也逐次展开，取得了相当多的成果，大大提升了考古学研究对象的信息含量。在充分肯定这些实践方向的前提下，已有学者冷静地意识到“令人欣喜的同时，也出现了一些值得注意的问题”[2]；指出“现在多学科的合作已经成为田野考古工作和整个考古学研究的一种潮流，但在具体合作中也还存在不少问题，应该认真研究加以解决”[3]。其中，主要是“参与合作研究的诸学科在相关理论与方法的理解和整合层面上还存在着一定的问题，而这又直接关涉到研究结论的得出，因而值得重视”[4]。鉴于此，本文拟在梳理二里头时代该区域环境考古成果的基础上，就其中存在的问题进行初步的讨论，以期有裨于相关研究的深入进行。

 

一、洛阳盆地二里头时代的环境考古实践

 洛阳盆地环境考古实践始于上世纪九十年代[5]。之后，一系列的环境考古工作相继展开，提供了一批关于当时人地关系的宝贵材料和研究成果。其中，洛阳皂角树[6]、偃师二里头[7]、孟津寺河南[8]、大阳河[9]等遗址或剖面的环境考古研究工作以野外调查和现场采样为基础，进行了较为细致的实验分析，是多学科综合研究的有益尝试，成果令人瞩目（图一）。

  

图一  洛阳盆地二里头时代环境考古位置图

 

 在过去的研究中，我们已经分析了二里头和皂角树遗址的环境考古信息，也对相关结论进行了重新检视[10]。故本文只对寺河南、大阳河剖面的相关信息进行具体的辨析。

 

 1.寺河南剖面

 寺河南剖面位于洛阳盆地西部邙山黄土塬上，瀍河上游的二级阶地上。该剖面主体为一套湖沼相沉积，厚约 6m，根据沉积特征可由上往下分为6层（图二，1），文化层和自然堆积层均有。寺河南剖面所获的环境信息来自对软体动物、孢粉组合以及易溶盐的分析，年代定位以碳十四测定点为基础，借助沉积速率进行推算[11]（表一）。

 

 图二  寺河南、大阳河剖面

 （摘自《河南孟津地区中全新世环境变化及其对人类活动的影响》图2、3）

 

 2.大阳河剖面

 大阳河剖面位于寺河南剖面东约500米处，可分5层（图二，2），包含有文化层以及自然堆积层。研究者对该剖面进行了粒度、磁化率、CaCO₃含量测定以及土壤化学性质的分析，同时该剖面仅报道一处光释光年代，主要年代数据是通过与寺河南剖面进行地层比对求得[12]（表一）。

 

表一  寺河南、大阳河剖面地层特征及年代分布

  

二、地质地层与文化层的概念及其成因

由上述可知，在获取环境信息的地层中，有地质地层（自然堆积层）和考古学文化层之分。确认地质地层与考古学文化层之间的关系，是进行古人类与古环境关系研究的基础性工作。将二者联系起来考察，无疑对推进第四纪和人类文化发展史的研究都具有重要的意义。

考古学文化层与地质地层是两个不同范畴的概念，具有并列关系和排他性。这是学界所普遍认可的。其差别在于，“前者是人类活动造成的，而后者是自然力量形成的”[15]。二者泾渭分明，非此即彼，中国考古学界以熟土和生土（“没有人类活动的单纯自然形成的土”[16]）界定这两大范畴，标志即在于是否存在人类活动的遗存。

寺河南剖面所做工作较多，已发表数篇相关研究报告。这些研究报告多次提及0～20cm即灰黄色粉砂质粘土（1层）“含二里头时期的陶片”[17]。因此该层应属于考古学文化层。除此之外，剖面的其他地层不见文化遗物，似乎均为自然堆积而成，可判定为地质地层，而且根据沉积构成可判定剖面主体为湖沼相沉积[18]。

至于大阳河剖面，研究者指出黄褐色黄土沉积（2层，90～150cm）“含二里头时期的陶片”，以及上层古土壤沉积（3层，150～260cm）“发现王湾三期陶片”[19]。鉴于这两个地层中含有文化遗物，我们基本可以断定大阳河剖面的2、3层应系人类活动所致，属于考古学文化层。年代分别不早于二里头文化时期和王湾三期。同时，剖面的其他地层未见文化遗物，应是地质地层。

在之前的一项研究中，我们已经探讨了地质地层与文化层的成因差异[20]，这里仅摘述其要点。

 一、形成时间。地质地层多为自然沉积而成，形成时间一般情况下相当漫长，在土质土色无明显变化的情况下，某一层的内部由下存在着时代上的不同；文化层成因复杂多样，但在绝大多数情况下，某一文化层一般是人类一次性活动的产物，最小单位层内偏上和偏下部分所出遗物不具有分期意义，无早晚差别。可以说，二者是“时间段”与“时间点”的区别。而且，也正是由于文化层的不可再分性，考古地层学理论中没有“遗迹含于×层中”或“层位中发现遗迹”的概念。

二、“打破”与“叠压”。因自然营力形成的地质地层的相互关系主要是叠压，且在多数情况下分布均匀。然而就考古地层学而言，在绝大多数情况下，偏晚的地层对于偏早的地层往往是“打破”而非“叠压”（后者仅见于两层交界处还保存有早期活动面的场合，而这种情况是极为少见的）。而且，文化层中用土的来源，都是早于该层的堆积的。

对上述差异的认识，是我们讨论相关问题的前提所在。

 

三、 地质地层和文化层的年代推定

无论是地质地层还是考古学文化层，形成年代的推定都是必须面对的问题。共同维度的年代数据是整合环境信息和文化事件的关键桥梁。但正如有学者指出的那样，“地质学资料的年代尺度与考古学资料相比要粗略得多，对其与考古学资料的结合造成了不少困难”[21]。因此，有必要对涉及二里头时期的地层年代进行重新梳理。

相关研究报告的作者均给出了相应地层的年代范围。从报告提供的这些年代数据来看，寺河南、大阳河剖面的第2层（寺河南褐色粘土层，大阳河黄褐色黄土层）、3层的部分（寺河南深褐色粘土层，大阳河上层古土壤沉积）以及寺河南剖面的第1层（寺河南灰黄色粉砂质粘土层），似乎与二里头时期有关[22]。上述地层的形成年代是我们讨论的重点。

地质地层和文化层的年代确定方法存在着一定差异。就目前而言，考古学确定文化层年代的方法主要是通过对文化层中出土有机物的碳十四年代测定，并根据地层关系，以考古类型学研究所提供的出土遗物的相对年代作为参照。在大多数情况下，后者的单独使用往往更为常见。

在寺河南剖面的一项分析中，研究者指出“寺河南剖面褐色粘土层（2层，20～100cm）东50m的相同层位中发现灰坑（HK1），里面有二里头时期的陶片”[23]。前文已经指出，考古地层学理论中没有“含于×层中”或“层位中发现”的概念。那么，报告中提及的二里头时期的灰坑（HK1）与褐色粘土层的地层关系究竟如何？遗憾的是，在有关寺河南剖面的所有研究报告中均未看到二者关系的准确的考古学表述。但是，我们在相关地层图及其表述中发现了一些信息（图三），据此可以分析二者的早晚关系。

  

图三  寺河南-大阳河地层图

 （摘自《河南孟津地区中全新世环境变化及其对人类活动的影响》图4）

 

研究者指出，“寺河南湖相剖面，深褐色粘土层和灰褐色粘土层从此处向东延伸……。褐色粘土层延伸了约70m，在寺河南剖面东50m处此层位中发现灰坑（HK1）”[24]。由此可以看出，HK1位于褐色粘土层的分布范围内。而且从地层图中可以了解到，褐色粘土层是近水平且连续分布的，其间并未出现明显的起伏和自然间断。因此二者不会是共存关系，只能是早晚关系。而研究者又提及“褐色粘土层和HK1顶部被河流相泥质粉砂层覆盖”[25]。结合地层图的显示（见图三），我们有理由相信HK1打破褐色粘土层。也就是说，褐色粘土层的形成时间早于HK1。

关于褐色粘土层的具体年代，一些研究者认为“其中发现有二里头时期的灰坑（HK1），据此确定本层属于二里头时期的堆积”[26]。但是，我们已经知道，二里头时期的灰坑(HK1)是打破褐色粘土层的。尽管相关研究报告并未注明该灰坑（HK1）所属的二里头文化期别，但根据考古地层学原理，我们可以确切地说该层不会晚于二里头文化最晚期。至于能否“据此确定本层属于二里头时期的堆积”[27]，还有待于该层自身包含物的年代断定。而前文已经指出，该层并未发现明显的文化遗物，应属于地质地层的范畴。所以，该层的具体年代仍需以地质地层的断代方法进行确认。

与考古学文化层比较而言，我们对于地质地层绝对年代的确认也主要是借助各种自然科学方法的测定，尤其以碳十四技术的应用为常见。但是，如前所述，地质地层的全新世黄土系自然沉积而成，形成时间相当漫长。即使在土质土色无明显变化的情况下，某一层的内部由下而上存在着时代上的不同。换言之，每一地质地层内部都是由若干“时间点”组成。因此，我们从地质地层中获取的碳十四样品所测的年代数据，仅代表样品所在“点”的时代，而非整个地层的形成年代。如果想了解整个地层的形成“时间段”，最佳方式就是对地层内部的所有“点”进行年代测定。但是限于测年手段的局限性和样品发现的偶然性，我们仅能测定地质地层形成时期的个别“时间点”，却无法测定整个地层形成的“时间段”。

为了解决这一问题，第四纪环境学中常用的沉积速率推算地层年代的方法被引入到环境考古学中。这种方法的前提就是假设地质地层的形成过程可能是匀速的[28]。然后借助碳十四或其他测年技术，测定相应地层不同深度（至少两个点）形成时间的绝对年代。在此基础上求得不同类型地层的沉积速率（具体指一定时间内地层形成的厚度）。之后，依据沉积速率推算出地质地层中任何深度的形成年代[29]。可以说，沉积速率的方法在一定程度上“解决”了地质地层的年代问题。

然而值得注意的是，在实际情况中，地质地层的形成过程未必是匀速的。而且研究者对于测年数据的主观选择也会影响到沉积速率的计算结果，进而左右年代的最终推定。这一点在寺河南剖面的研究中表现的尤为明显。寺河南剖面的部分研究报告显示，该剖面共测得四个碳十四年代数据[30]。在具体分析中，相关研究者“根据340cm和516cm处的碳十四年代…第5层的平均沉积速率为1.40mm/a……根据40cm和340cm处的年代数据……可以计算出这2层（第2层和第4层）的平均沉积速率为1.14mm/a”[31]，结果得出20cm处的形成年代为3055aBP左右。而该剖面的另一些研究者在其报告中并未提及40cm处的测年数据，只使用了其他三个年代数据，并将该剖面的平均沉积速率计算为约0.15mm/a（并未论及计算过程）[32]，从而推算出20cm处的形成年代为3500aBP左右。相同地层，却因为年代数据和沉积速率的差异，以此推算出的年代相差近400余年。这样的差异对于第四纪地质学来说，并不影响地质年代的判定。但对考古学尤其是早期王朝时期（二里头时代至西周时代）的考古学来说情况却大不一样。在早期王朝时期，社会发展明显呈现为加速度。最新测年显示，二里头文化持续时间仅二百多年，整个商王朝也不过五百多年[33]。因此，研究二里头时期乃至早期王朝时期的古环境，年代的精确性就显得十分关键。

除此之外，受测年技术局限性的影响，计算沉积速率所依赖的绝对年代数据有时存在着一定的误差。举例来说，寺河南剖面“40cm处碳十四年代测定为（3230±40）aBP”[34]。但是，如前所述，二里头文化时期的灰坑（HK1）打破40cm处取样点所在的褐色粘土层。故从考古地层关系来看，褐色粘土层中任何一个“时间点”的年代至少不应晚于二里头文化最末期的年代。而最新的系列测年结果表明，二里头文化的年代上限不早于公元前1750年，结束于公元前1530年左右[35]。显然，40cm处测年数据的误差较大。因此可以想象，由此推算出的沉积速率以及年代很可能与地层形成时的真实情况和具体年代存在较大差距。

而寺河南剖面的相关研究报告中提及的“0～20cm，年代晚于3055aBP”和“20～100cm（褐色粘土层），年代约为3755～3055aBP”[36]，正是基于40cm处的测年数据所得，其可靠性不言而喻。相对而言，20cm处“年龄大致在3500aBP左右”[37]之认识的得出并未使用40cm处的测年数据，且与前述文化层的年代分析结果较为接近。但它将沉积速率统一定为0.15mm/a。这一做法无疑忽略了寺河南剖面各层沉积性质的差异，在方法论上难以使人信服。

当然，在没有理想测年数据的情况下，利用沉积速率推算年代的方法就无从谈起。大阳河剖面仅报道了一处光释光测年数据[38]，所以不能使用沉积率的方法推算年代。对此，研究者通过野外追索，明晰了大阳河剖面与寺河南剖面地层之间的关系（二者相距约500米左右，见图三），并以后者作为时间标尺，将二者之间的地层关系进行比对，希望以此推定大阳河剖面各地层的年代[39]。

研究者指出“在寺河南剖面褐色粘土层东50m的相同层位中发现灰坑（HK1），里面有二里头时期的陶片，灰坑顶部被河流相泥质粉砂切割。在大阳河剖面的黄褐色黄土层中也发现了二里头时期的陶片，顶部同样被河流相泥质粉砂切割，说明寺河南剖面褐色粘土层与大阳河剖面黄褐色黄土层是同一时期形成的，年代约为3755～3055aBP”[40]。

尽管相关研究报告并未注明大阳河剖面黄褐色黄土层中出土的二里头时期陶片的具体期别，但根据考古地层学原理，我们可以说该层的年代不会早于二里文化最早期。而前文已经论述，寺河南剖面褐色粘土层的形成年代不晚于二里头文化最晚期。因此，寺河南剖面褐色粘土层和大阳河剖面黄褐色黄土层“是同一时期形成的”[41]，只能代表多种可能性的一种。

在其他地层的年代比对中，研究者认为“在寺河南剖面褐色粘土层和大阳河剖面黄褐色黄土层以下，湖沼相沉积（寺河南剖面3、5层）和古土壤沉积（大阳河剖面3、5层）中间都发生中断，呈现了很好的对应关系，据此推断…古土壤上层（大阳河剖面3层，150～260cm）对应深褐色粘土层（寺河南剖面3层，100～220cm），沉积年代约为4610～3755aBP……”[42]。

在论述中，明显可以看出大阳河剖面古土壤上层的沉积年代正是通过与寺河南剖面相关地层的年代进行比对所得。而前文已经指出，寺河南剖面自身的年代数据存在一定问题，故其作为大阳河剖面之年代参照系的可靠性有待论证。并且，寺河南剖面深褐色粘土层为湖沼相沉积，应是地质地层；而大阳河剖面古土壤上层包含有王湾三期文化的陶片，属于考古学文化层。如前所述，两类地层的形成过程差异较大。前者代表“时间段”，而后者仅仅是一个“时间点”，所以不具有可比性。更为重要的是，考古学文化层常常具有“打破”的特性，其对更早堆积的打破也使得有直接接触关系的堆积单位之间往往有相当的时间距离，并非全是前后相继的关系。所以，大阳河剖面古土壤上层与寺河南剖面深褐色粘土层的年代未必呈对应关系。

同时，研究者认为大阳河剖面“二里头时期的灰坑均被一层河流相的砂层所覆盖，……而砂层中所含的二里头时期陶片，可能暗示这次河流作用出现在二里头时期”[43]。需要指出的是，河流相沉积虽属地质地层，但其具有“流动性”和一定的“搬运作用”，很可能带入较早期的遗物。因此，它的包含物未必能够反映其真实年代。据此我们只能说，这次河流作用不早于二里头时期。

由上述可知，相关环境考古研究报告所建立的年代框架存在着不确定性。原报告认为属于二里头时代或与之相关的地层（包括寺河南剖面灰黄色粉砂质粘土层、褐色粘土层、深褐色粘土层以及大阳河剖面黄褐色黄土层、上层古土壤沉积），由于缺乏准确的测年数据以及确凿的地层关系，其年代归属依然很难确定。具体而言，寺河南剖面褐色粘土层、深褐色粘土层属于地质地层，年代确定相当困难；大阳河剖面上层古土壤因出土王湾三期文化陶片，其年代可能相当于王湾三期[44]，但由于缺乏有力的地层关系，因此该层不排除晚于王湾三期的可能性；与此相似，尽管寺河南剖面灰黄色粉砂质粘土、大阳河剖面黄褐色黄土沉积出土有二里头文化陶片，但只能说这两处文化层属于二里头时期的可能性较大。

 

四、对若干环境信息分析结论的检讨

鉴于上述，就现有的认识而言，寺河南、大阳河剖面可能涉及二里头时代的环境考古取样大多是在文化层中进行的。这些文化堆积具有上述考古地层学所应有的特质，如将其与一般的地质地层同样对待，加以采样分析，最终得出的结论是否符合实际情况就值得探究了。

据相关研究报告，对寺河南、大阳河剖面各地层的采样均由上至下每4或2厘米等距采取。孢子花粉分析、软体动物分析、易溶盐测定、土壤化学性质分析、磁化率分析、CaCO3含量测定等均给出了详尽的图表，依采样深度展示出全新世以来各个项目随时间推移所发生的变化情况。仅摘录可能与二里头时代有关的一些分析结果（见表一）。

在寺河南剖面的孢子花粉分析中，作者指出0～20cm“孢粉组合仍以蒿属何禾本科为主。乔木花粉全部是松属的，含量较少。卷柏属孢子含量较高，反映当时气候较为湿润”[45]。

关于该剖面的软体动物化石分析，作者指出0～20cm“几乎无水生软体动物化石发现，陆生软体动物化石也十分罕见……说明此时湖沼完全消亡”[46]。

在大阳河剖面的土壤化学性质分析中，研究者认为“150cm处是上层古土壤与黄褐色黄土沉积交界的位置，此后的气候转向冷干，文化也发生转型（黄褐色黄土层底部含二里头时期的陶片，说明很可能处于二里头时期）”[47]。

在分析大阳河剖面的粒度与磁化率时，研究者指出“3755～3055aBP……大阳河古土壤发育停止发育，被黄土沉积所取代，气候逐渐向冷干方向发展”[48]。

由上述讨论可知，相关结论所关涉的地层都属于考古学文化层。故其代表的时间极为短暂，很可能是相应时期的某一小段而非全部。因此，这些文化层内所获取的样品数据，能否反映出长时段环境的变化过程（如3755～3055aBP），就是显而易见的事了。

而且，需要注意的是，考古学文化层中采取的土样所包含的信息，其所代表的时代绝非单纯的人类扰动时期即文化层形成的年代，它往往也包含着早于它的文化层以及其中作为地质沉积的“土”形成时期的环境信息。已有学者认识到，在环境信息和人地关系研究中，人类活动所导致的文化层的芜杂性是必须认真对待的一个问题。“由于古遗址中的沉积物和各类文化遗存都是人类活动的结果，其中的一些环境信息不能真实地反映自然环境变化的事实，在进行分析时要加以区别”[49]。孢子花粉的鉴定和分析在其中最具典型性。有学者指出，“中国古代遗存的堆积，通常是在晚期破坏早期遗存堆积的基础上，而后建成新的居住址或形成生活垃圾，所以一层层的含着花粉孢子的早期堆积，乃至生土的堆积，就被带进晚期的层位中来”，加之孢粉的漂移性等因素，“因此，任何一古代文化层位中取出的花粉孢子，都不能认为肯定就是其时，尤其是其地的花粉孢子”[50]。在文化遗存中采样进行诸如磁化率测定、土壤化学性质分析、软体动物化石分析等各类环境信息的研究时，都应考虑到这方面的因素。

此外，大阳河剖面粒度与磁化率研究报告认为黄褐色黄土沉积（出土二里头时期陶片）时期“气候逐渐向冷干方向发展”[51]，其土壤化学性质分析报告也对此予以援引[52]。那么，该如何看待上述环境信息结论呢？

经过分析，我们注意到，大阳河剖面粒度与磁化率研究报告其实并未直接涉及二里头时代的气候状况。只是通过与寺河南剖面的地层比对，认为“寺河南剖面褐色粘土层与大阳河黄褐色黄土层是同一时期形成的”。而“寺河南剖面软体动物组合分析表明……到褐色粘土沉积阶段气候逐渐向冷干方向发展”，故研究者判定“大阳河古土壤发育停止发育，被黄土沉积（黄褐色黄土层）所取代，气候逐渐向冷干方向发展”[53]。正如前文所阐述的，寺河南剖面褐色粘土层和大阳河剖面黄褐色黄土层未必是同一时期形成的。因此，“气候逐渐向冷干方向发展”的环境结论仍需进一步的研究。

 

由上述分析可以看出，参与合作研究的各学科的学者间对研究对象的理解与解释模式尚存在一定的差异，关于人类活动时期古环境信息研究的理论与方法，实有深入探讨的必要。同时，受学科传统和出土资料的影响，二里头时代的古环境研究与考古信息之间的年代整合显得尤为关键。

  

注  释