什么是高放射性成因鉛

1984年金正耀在北京第三屆中國(guó)科學(xué)技術(shù)史國(guó)際討論會(huì)上發(fā)表了《晚商中原青銅的礦料來(lái)源》一文，公布了他在殷墟青銅器中發(fā)現(xiàn)高放射成因鉛的研究成果，引起學(xué)界廣泛關(guān)注，標(biāo)志著鉛同位素考古在我國(guó)的誕生1。1985年，《考古》刊載了彭子成等人的一篇綜合介紹鉛同位素比值法基本原理、實(shí)驗(yàn)方法與典型實(shí)例的文章，將鉛同位素技術(shù)介紹到了中國(guó)考古界2。上述論著對(duì)中國(guó)學(xué)者利用鉛同位素比值法進(jìn)行青銅器溯源研究有非常積極的促進(jìn)作用，相關(guān)研究不僅論及原料產(chǎn)地，而且討論了礦業(yè)開(kāi)發(fā)、交往貿(mào)易及文化交流等問(wèn)題。

鉛有四種穩(wěn)定同位素，分別為204Pb、206Pb、207Pb和208Pb，其中204Pb自地球形成以來(lái)，就沒(méi)有變化，而其他三種同位素可分別由235U、238U和232Th等三種長(zhǎng)半衰期的同位素衰變形成，因此這三種同位素被稱為放射性成因同位素。根據(jù)這三種同位素的含量可以將地球上的鉛劃分為普通鉛和高放射性成因鉛（異常鉛）兩類(lèi)，其中三種放射性成因鉛同位素含量超過(guò)地球上大部分鉛（普通鉛）的鉛被稱為高放射性成因鉛或異常鉛。根據(jù)目前的分析情況，高放射性成因鉛通常指206Pb/204Pb>20.0、207Pb/206Pb<0.8的一類(lèi)鉛，而隨著鉛同位素考古研究的深入，我國(guó)學(xué)者發(fā)現(xiàn)這類(lèi)高放射性成因鉛大量的存在于商代的青銅器和冶煉遺物中。

高放射性成因鉛的使用具有極強(qiáng)的時(shí)代和地域特征。從二里崗上層文化開(kāi)始，隨著高度標(biāo)準(zhǔn)化的合金化技術(shù)和含鉛青銅的大規(guī)模生產(chǎn)，高放射性成因鉛開(kāi)始大規(guī)模使用。超過(guò)一半的鄭州商城、盤(pán)龍城或漢中地區(qū)的商代銅器中顯示出這一特征。在晚商的殷墟時(shí)期，其使用比例在殷墟一、二期達(dá)到80%，在殷墟三期下降到38%，在殷墟四期基本不見(jiàn)，此后基本完全消失，因此高放射性成因鉛幾乎可以成為商代青銅器的一個(gè)特殊科學(xué)標(biāo)志3。

圖1 部分商代銅器群的鉛同位比值分組情況

除了商文化核心區(qū)之外，諸如大洋洲、三星堆、寧鄉(xiāng)、晉陜高原等地的晚商銅器群以及后來(lái)的金沙遺址這些和殷商有聯(lián)系的文化中也發(fā)現(xiàn)了相當(dāng)比例的高放射性成因鉛（圖1）。對(duì)于高放射性成因鉛這種特殊鉛料來(lái)說(shuō)，這種使用的共時(shí)性，顯然不是由于其有多個(gè)來(lái)源，而更可能是同一來(lái)源的，充分反映了商文化對(duì)于周邊文化的影響。

三星堆青銅器中高放射性成因鉛

——實(shí)證商與蜀的密切關(guān)系

金正耀等于1995年在《文物》雜志上發(fā)表了三星堆祭祀坑出土的53件青銅器的鉛同位素比值數(shù)據(jù)（圖2），并進(jìn)行了討論。這批數(shù)據(jù)的發(fā)表，和三星堆祭祀坑的發(fā)現(xiàn)一樣，在當(dāng)時(shí)中國(guó)乃至世界的科技考古學(xué)界引起了不小的轟動(dòng)。三星堆銅器中包括本地風(fēng)格的銅神器和中原特色的銅禮器都含有上述的高放射性成因鉛，基于這種鉛的特殊性，和其出現(xiàn)時(shí)代的共時(shí)性，三星堆的高放射性成因鉛和其他遺址特別是殷墟出土的高放射性成因鉛的來(lái)源都是相同的。這充分證實(shí)了三星堆和殷墟在當(dāng)時(shí)一定存在著相當(dāng)密切的聯(lián)系。據(jù)此，金正耀先生提出了在商代我國(guó)從殷墟到三星堆存在著一條“青銅之路”4。而崔劍鋒等認(rèn)為三星堆青銅器中使用的高放射性成因鉛與同時(shí)期的殷商銅器具有共同來(lái)源，從而說(shuō)明三星堆文化代表的古蜀文明與商文化之間存在著資源共享、技術(shù)交流、文化互動(dòng)等各方面的密切聯(lián)系5。

圖2 三星堆銅器中的高放射性成因鉛［（Area A）為二里崗或 殷墟晚期流行鉛料；（Area B）為中商至殷墟早期流行鉛料］

商代高放射性成因鉛的地質(zhì)來(lái)源

對(duì)于高放射性成因鉛這一特殊資源的地質(zhì)溯源代表了近些年商代青銅器鉛同位素考古的整體走向，在如此廣袤的地域內(nèi)都發(fā)現(xiàn)了含有高放射性成因鉛的銅器，它們之間又有著近乎同步的共時(shí)性，各區(qū)域內(nèi)部這一資源的存續(xù)時(shí)間基本與中原地區(qū)同時(shí)，而且這些遺址也都發(fā)現(xiàn)了曾經(jīng)和中原商文化存在過(guò)密切的交流，即在遺址中都發(fā)現(xiàn)了商人獨(dú)有的銅禮器，據(jù)此說(shuō)明高放射性成因鉛應(yīng)該是單一來(lái)源，且很可能與殷商核心文明密切相關(guān)。

由于地球化學(xué)研究和考古學(xué)調(diào)查尚不夠深入，商代高放射性成因鉛地質(zhì)來(lái)源一直眾說(shuō)紛紜、沒(méi)有定論。其來(lái)源歷經(jīng)了“云南說(shuō)”“秦嶺說(shuō)”“中原說(shuō)”等多種推測(cè)。甚至有研究者僅憑數(shù)據(jù)的相似，提出了商代高放射性成因鉛產(chǎn)自非洲南部的錫礦這一極度荒謬的推論6，成為一些別有用心的人否定中國(guó)青銅文化的所謂“證據(jù)”。這樣的觀點(diǎn)迅速受到了多位冶金考古學(xué)者的回?fù)簦瑒⑺既弧㈥惱埖戎赋錾檀母叻派湫猿梢蜚U特征應(yīng)指證了一類(lèi)銅鉛礦床、而非錫礦，商代青銅器和非洲青銅器的合金組成差異明顯，二者社會(huì)發(fā)展水平有很大的差距、文化交流途徑又缺乏考古證據(jù)，據(jù)此說(shuō)明這種推論的極端錯(cuò)誤7。

圖3 南非錫礦、爐渣等中的高放射性成因鉛（黃色空心方塊） VS殷商高放射性成因鉛（藍(lán)色空心菱形）

實(shí)際上，僅僅將該文引用的南非Rooiberg錫礦的鉛同位素比值8和已經(jīng)發(fā)表的商代銅器的高放射性成因鉛比較，就可以很清楚地看到二者存在著顯著的差異，沒(méi)有相互重疊范圍，因此根本不可能是同一來(lái)源（圖3）。仔細(xì)比較二者的數(shù)值，南非錫礦的鉛同位素比值特別分散、變異度高，線性關(guān)系不明顯，并且相較商代高放射性成因鉛更加富鈾富釷，具有更強(qiáng)的放射性成因，特別是207Pb/204Pb，有很多值超過(guò)17，這在殷商銅器的高放射性成因鉛數(shù)據(jù)中是完全見(jiàn)不到的，其文章中所引數(shù)據(jù)就能夠自證其結(jié)論的荒謬。

隨著冶金考古調(diào)查的深入，雖然由于證據(jù)鏈仍有缺失，形成的認(rèn)識(shí)沒(méi)有完全統(tǒng)一，但越來(lái)越多的學(xué)者逐漸將高放射性成因鉛的礦料產(chǎn)地鎖定在商代邑土范圍之內(nèi)。金正耀在南陽(yáng)地區(qū)采集到了高放射性成因鉛鉛錠以及鉛礦料，轉(zhuǎn)而將這一地區(qū)視作商代高放射性成因鉛礦料的來(lái)源地9。秦穎認(rèn)為非合金銅和含鉛量低的殷商青銅器中的放射性鉛由銅礦床貢獻(xiàn)，對(duì)應(yīng)的銅料可能來(lái)源于中條山銅礦床，而普遍使用的鉛料更傾向于來(lái)自華北克拉通南緣10。金銳近期的調(diào)查工作指出，商代高放射成因鉛鉛料很可能來(lái)自豫西地區(qū)的鉛鋅礦并給出了檢測(cè)數(shù)據(jù)，但其測(cè)試的礦石同位素組成具備的模式年齡偏低，符合度并不高11。

高放射性成因鉛體現(xiàn)的

商時(shí)期的多元一體格局

當(dāng)下尋找高放射成因鉛地質(zhì)來(lái)源的形式意義大于其實(shí)際意義。相比高放射性成因鉛直接溯源引發(fā)的單向困境，將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向高放射性成因鉛資源背后的流通模式具有更重要的意義，蘊(yùn)含著商代青銅資源的管控模式。在盤(pán)龍城、臺(tái)家寺等商人據(jù)點(diǎn)獲得的青銅資源和鄭州、偃師的完全相同，且這些區(qū)域的商人都掌握與中原差不多的鑄造技術(shù)，說(shuō)明在早商時(shí)期的可控區(qū)域內(nèi)，無(wú)論是技術(shù)還是原料都是可以順暢流通的。而晚商時(shí)期，伴隨商文化急劇收縮，商文化以外的三星堆、吳城、晉陜高原、漢中、湖南等非安陽(yáng)控制區(qū)域，則很可能通過(guò)貿(mào)易獲得青銅器或者青銅原料，本地風(fēng)格器物雖然各具特色但是依然帶有濃厚的中原印記，有些地區(qū)可能直接是工匠攜帶原料去當(dāng)?shù)刂谱鞯模M(jìn)一步說(shuō)明了晚商時(shí)期鑄銅技術(shù)和原料的互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)依然十分廣泛12。也進(jìn)一步證實(shí)了即使是三星堆這樣風(fēng)格獨(dú)特的文化，也在商文明的輻射影響之下，再次證實(shí)了中華文明進(jìn)入青銅時(shí)代后，呈現(xiàn)出的多元一體的宏大格局。

1.金正耀：《晚商中原青銅器礦料來(lái)源研究》，《科學(xué)史論集》，合肥：中國(guó)科技大學(xué)出版社，1987年，頁(yè)372。

2.彭子成，鄧衍堯，劉長(zhǎng)福：《鉛同位素比值法在考古研究中的應(yīng)用》，《考古》1985年第11期。

3.金正耀：《論商代青銅器中的高放射成因鉛》，《考古學(xué)集刊》2004年第2期。

4.金正耀，馬淵久夫等：《廣漢三星堆遺物坑青銅器的鉛同位素比值研究》，《文物》1995年第2期。

5.崔劍鋒，吳小紅：《三星堆遺址祭祀坑中出土部分青銅器的金屬學(xué)和鉛同位素比值再分析——對(duì)三星堆青銅文化的一些新認(rèn)識(shí)》，《南方民族考古》，2013年，頁(yè)237-250。

6.Sun W., et al., Origin of the mysterious Yin-Shang bronzes in China indicated by lead isotopes, Scientific Reports, 6, p.23304, 2016.

7.Liu S., et al., Did China import metals from Africa in the Bronze age, Archaeometry, 60(1), pp.105-117, 2018; Liu S., et al., Lead isotope and metal source of Shang Bronzes: A response to Sun et al.’s comments, Archaeometry, 60(5) pp.1040-1044, 2018.

8.Molofsky L., et al., A novel approach to lead isotope provenance studies of tin and bronze: application to South African, Botswanan and Romanian artifacts, Journal of Archaeological Science, 50, pp.440-450, 2014.

9.金正耀：《“何以河南”之問(wèn)與中國(guó)科技考古新方向》，《歷史研究》2020年第5期，頁(yè)28-36。

10.Qin Y., et al., The provenance of Yin-Shang bronzes with highly radiogenic lead isotopes, Archaeological and Anthropological Sciences, 12(99), 2020.

11.金銳，羅武干等：《商代青銅器高放射成因鉛礦料來(lái)源的調(diào)查研究》，《南方文物》2020年第6期。

12.崔劍鋒，王曉婷：《鉛同位素分析研究歷程》，《中國(guó)考古學(xué)百年史（1921-2021）四》，北京：中國(guó)社會(huì)科學(xué)出版社，2021年，頁(yè)1572-1599。

作者：崔劍鋒 馬仁杰

作者單位：北京大學(xué)考古文博學(xué)院