“黑科技”解難題，考古工作獲“利器”

　　遙感探測(cè)、電子測(cè)繪、元素和同位素分析、DNA分析……近年來(lái)，隨著西漢?；韬钅?、“丹東一號(hào)”沉船、張獻(xiàn)忠沉銀遺址等考古發(fā)掘引發(fā)社會(huì)廣泛關(guān)注，科技與考古的聯(lián)系愈發(fā)緊密，正如業(yè)界考古專家已達(dá)成的普遍共識(shí)——技術(shù)的使用程度及有效性，已成為當(dāng)前衡量一個(gè)國(guó)家考古學(xué)研究水平的極其重要的標(biāo)尺。

　　自1965年我國(guó)第一個(gè)碳十四測(cè)年實(shí)驗(yàn)室建立，到本世紀(jì)以來(lái)“中華文明探源工程”的組織、實(shí)施，歷經(jīng)幾十年探索和積累，我國(guó)科技考古研究經(jīng)驗(yàn)不斷豐富，科技考古的學(xué)科地位、學(xué)術(shù)價(jià)值日益被認(rèn)識(shí)，各學(xué)科聯(lián)合研究的機(jī)制也已建立并日趨完善。

　　究竟有哪些高科技“神器”正在助力當(dāng)代考古？不妨讓我們一起揭開(kāi)科技考古的神秘面紗。

　　數(shù)字考古

　　躍然于眼前的真實(shí)呈現(xiàn)

　　數(shù)字考古是近年來(lái)提出的新概念，即在計(jì)算機(jī)技術(shù)支持下，考古學(xué)研究中集成運(yùn)用現(xiàn)代測(cè)繪、遙感、三維重建、地理信息系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)、數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，充分采集和運(yùn)用考古現(xiàn)場(chǎng)各種空間信息進(jìn)行綜合分析、研究的理論和方法。

　　在江西南昌西漢海昏侯墓考古發(fā)掘中，這種復(fù)合技術(shù)、綜合手段被運(yùn)用得淋漓盡致。海昏侯墓在調(diào)查和發(fā)掘前期，大量使用地球物理探測(cè)、GPS定位、電子全站儀布網(wǎng)測(cè)控、全球地理信息系統(tǒng)（GIS）記錄等科技手段，將調(diào)查資料完整信息化，初步建立起海昏侯國(guó)遺址的地理信息系統(tǒng)。據(jù)?；韬钅箍脊虐l(fā)掘領(lǐng)隊(duì)楊軍介紹，此次考古發(fā)掘前期工作主要采用模型機(jī)與無(wú)人機(jī)相結(jié)合的方式進(jìn)行，通過(guò)航拍和激光掃描等方式形成整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的影像，相當(dāng)于它的“衛(wèi)星影像圖”。

　　在發(fā)掘過(guò)程的每一個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，采用三維技術(shù)進(jìn)行掃描測(cè)繪和記錄。楊軍介紹當(dāng)時(shí)的發(fā)掘情景：“?；韬钅拱l(fā)掘出來(lái)很多漆器，漆器必須馬上進(jìn)行提取，否則在空氣當(dāng)中暴露會(huì)被氧化。三維掃描技術(shù)在幾個(gè)小時(shí)之內(nèi)就能把工作信息全部采集到，采集完后可以即刻進(jìn)行提取，而傳統(tǒng)發(fā)掘方式要等七八天之后再提取?！蓖瑫r(shí)，為了確保信息萬(wàn)無(wú)一失，在墓室頂部還長(zhǎng)期設(shè)置一臺(tái)高清晰延時(shí)攝像機(jī)，每5分鐘自動(dòng)拍攝一次，可以復(fù)原發(fā)掘的動(dòng)態(tài)全過(guò)程。

　　探測(cè)團(tuán)隊(duì)繪制的“江口沉銀”遺址河床基巖模型

　　再回顧2017年度全國(guó)十大考古新發(fā)現(xiàn)之一的“江口沉銀”四川彭山江口古戰(zhàn)場(chǎng)遺址（即張獻(xiàn)忠沉銀遺址），當(dāng)時(shí)給人最深印象的同樣是“科技感”爆棚的發(fā)掘手段。面對(duì)單件文物的幾何尺寸較小，文物分布零散、規(guī)律復(fù)雜等情況，電子科技大學(xué)信息地學(xué)特色研究中心科研團(tuán)隊(duì)采用綜合探測(cè)方案，在遺址區(qū)開(kāi)展了“CT”掃描試驗(yàn)，并繪制“3D藏寶圖”。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人周軍介紹：“我們對(duì)文物分布區(qū)域探測(cè)、對(duì)文物富集有利區(qū)段預(yù)測(cè)、對(duì)河床基巖結(jié)構(gòu)測(cè)繪，即在水域環(huán)境下為地下做‘CT’。在發(fā)掘中，工作人員還利用全站儀精確定位出水文物的坐標(biāo)、用三維成像和航拍技術(shù)來(lái)采集文物信息，并在現(xiàn)場(chǎng)配備了文物移動(dòng)醫(yī)院，對(duì)即時(shí)出水的文物進(jìn)行保護(hù)?！?/p>

　　據(jù)介紹，在“江口沉銀”考古過(guò)程中，電阻率成像法、兩棲地質(zhì)雷達(dá)、高精度磁法、頻率域電磁法，均應(yīng)用其中?！敖窈螅斯ぶ悄芤矊?yīng)用到考古中。”周軍說(shuō)，就水下考古而言，以前是以聲吶探測(cè)為主，未來(lái)無(wú)人機(jī)探測(cè)，甚至水下機(jī)器人也會(huì)進(jìn)一步應(yīng)用。

　　碳十四與同位素測(cè)年：

　　誠(chéng)實(shí)訴說(shuō)時(shí)間的真相

　　“通過(guò)對(duì)眾多新石器時(shí)代和夏商周時(shí)期的遺址進(jìn)行碳十四（C14）測(cè)定年代，尤其是對(duì)多個(gè)重要遺址開(kāi)展有針對(duì)性的系列樣品碳十四測(cè)年，構(gòu)建起中國(guó)新石器時(shí)代和夏商周時(shí)期的年代框架，為深入開(kāi)展考古學(xué)研究提供了時(shí)間標(biāo)尺?！睆?fù)旦大學(xué)科技考古研究院院長(zhǎng)袁靖說(shuō)。

　　新石器時(shí)代最重要的標(biāo)志是農(nóng)業(yè)的出現(xiàn)，從狩獵采集到稻作農(nóng)業(yè)的過(guò)渡，是當(dāng)今國(guó)際考古學(xué)界研究的重點(diǎn)。湖南的道縣玉蟾巖遺址出土了距今1.2萬(wàn)年前的水稻，具有栽培稻的某些特征?！拔覀?cè)诎l(fā)掘過(guò)程中，通過(guò)多種技術(shù)手段獲取信息，對(duì)當(dāng)時(shí)稻作農(nóng)業(yè)做全面研究。通過(guò)碳十四測(cè)年，我們確定了水稻田的年代距今6300年前。”湖南省文物考古研究所研究員、所長(zhǎng)郭偉民說(shuō)。

　　而實(shí)際上，年代測(cè)定的方式已從起初的碳十四年代測(cè)定法發(fā)展至如今更加多樣、精確、因地制宜的前沿手段。

　　例如，法國(guó)權(quán)威雜志《人類學(xué)》于2020年第11期上發(fā)表了山西省考古研究所研究員王益人與南京師范大學(xué)教授沈冠軍、美國(guó)普渡大學(xué)教授達(dá)利爾·格蘭杰、南非金山大學(xué)教授凱瑟琳·庫(kù)曼等人合作的論文《西侯度遺址26Al/10Be等時(shí)線埋藏年代：中國(guó)北方最早人類聚居地的證據(jù)》。此項(xiàng)課題研究對(duì)近年來(lái)在山西芮城西侯度兩個(gè)舊石器時(shí)期遺址點(diǎn)采集的樣品進(jìn)行鋁鈹同位素比值埋藏測(cè)年分析，結(jié)果表明：西侯度遺址的同位素年齡為距今約243萬(wàn)年。這一研究成果的面世，為東亞地區(qū)最早人類的腳踏地提供了新證據(jù)。

　　“年代測(cè)定，對(duì)考古研究有至關(guān)重要的意義。”王益人解釋，地質(zhì)年齡有一個(gè)天然的“計(jì)時(shí)器”——同位素。26Al/10Be鋁鈹埋藏測(cè)年是以宇宙射線撞擊地球表面物質(zhì)，引起核反應(yīng)生成放射性核素為基本原理，利用加速器質(zhì)譜（AMS）分析鋁鈹同位素比值（26Al/10Be），獲得遺址埋藏年齡的一種新測(cè)年手段。測(cè)量對(duì)象是石英，只要測(cè)出石器出土層位中石英顆粒中的鋁、鈹這兩種同位素的含量，就能推算出它們被埋入地下的時(shí)間。

　　相比較之前較為成熟但只能應(yīng)用于火山地質(zhì)環(huán)境的鉀氬同位素測(cè)年法，鋁鈹埋藏測(cè)年可以有效應(yīng)用于早期古人類遺址的年代測(cè)定?！?43萬(wàn)年，這一測(cè)年數(shù)據(jù)，使西侯度遺址的石器，成為歐亞大陸目前所見(jiàn)最早的、有同位素測(cè)年證據(jù)支持的古人類遺跡?！蓖跻嫒苏f(shuō)。

　　植物考古：

　　探究一粒粟背后的滄海世界

　　“通過(guò)植物考古研究，對(duì)于粟、黍、水稻、小麥和大豆等主要農(nóng)作物的起源和出現(xiàn)的時(shí)間、地點(diǎn)都有了全面的認(rèn)識(shí)?！痹刚f(shuō)。

　　例如，科學(xué)家在距今1萬(wàn)年左右的北京東胡林遺址，用浮選法找到炭化黍粟顆粒，是考古發(fā)掘浮選出土的年代最早的粟和黍?qū)嵨铩：颖贝派竭z址窖穴植物灰化樣品中發(fā)現(xiàn)了年代類似的黍植硅體。河北省徐水縣南莊頭遺址（早于距今1.1萬(wàn)年）和北京東胡林遺址出土的陶片或石器上，發(fā)現(xiàn)具有馴化性狀的粟淀粉粒所占比例在持續(xù)增加。由此可見(jiàn)，華北旱作農(nóng)業(yè)起源的時(shí)間應(yīng)在1萬(wàn)年之前。

　　中國(guó)科學(xué)院大學(xué)人文學(xué)院考古學(xué)與人類學(xué)系教授楊益民舉例，茶是中國(guó)最先利用的飲品之一。通過(guò)植鈣體、咖啡因和茶氨酸分析，鑒定西藏阿里象雄時(shí)期距今約1800年的故如甲木寺遺址和西安距今約2100年的漢代陽(yáng)陵出土腐爛炭化植物為茶葉，是目前為止發(fā)現(xiàn)的世界上最早的茶葉實(shí)物，為長(zhǎng)距離的茶葉貿(mào)易提供了實(shí)證。大麻是五谷之一，但在西域有不同的使用方式。距今約2400年的吐魯番盆地加伊墓地，若干整株大麻被作為“裹尸布”覆于死者身上；生物標(biāo)記物分析表明，距今約2500年的帕米爾高原東部塔什庫(kù)爾干地區(qū)，先民在葬禮中會(huì)在木質(zhì)火壇中焚燒并吸食大麻。葡萄起源于西亞，在距今約2500年的吐魯番洋海墓地，植物考古學(xué)家用木材解剖方法鑒定了中國(guó)最早的栽培葡萄藤，為葡萄東傳的時(shí)空路線提供了線索。

　　有機(jī)殘留物分析：

　　“潛信息”釋放的文化密碼

　　“科技考古的優(yōu)勢(shì)就在于能夠發(fā)掘出古代遺物遺跡中的‘潛信息’，進(jìn)而獲得研究考古學(xué)問(wèn)題的新視角。”西北大學(xué)文化遺產(chǎn)學(xué)院副院長(zhǎng)、教授溫睿說(shuō)。

　　國(guó)際知名考古學(xué)家、美國(guó)斯坦福大學(xué)東亞語(yǔ)言與文化系教授劉莉和她的團(tuán)隊(duì)對(duì)西安米家崖仰韶時(shí)期尖底瓶及陶罐、漏斗等陶器組合物進(jìn)行研究，對(duì)陶器內(nèi)部殘留物進(jìn)行淀粉粒的顯微觀察，發(fā)現(xiàn)部分淀粉粒有缺坑、變形和糊化等損傷跡象，并進(jìn)行模擬釀酒實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證這些跡象與釀造過(guò)程中淀粉粒的損傷特征類似，同時(shí)在殘留物里發(fā)現(xiàn)了谷物谷殼上特有的植硅體，通過(guò)進(jìn)一步化學(xué)分析檢測(cè)出草酸，可能來(lái)源于草酸鈣（啤酒石），這是谷芽酒釀造時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)品，并推測(cè)原料為黍、大麥、薏米和塊莖類作物混合而成，首次對(duì)我國(guó)尖底瓶等新石器時(shí)期陶器功用進(jìn)行科學(xué)分析，揭示了5000年前中國(guó)先民就已掌握谷芽酒釀造配方的事實(shí)。

　　借助科技考古研究，學(xué)者們還發(fā)現(xiàn)了更早的釀酒證據(jù)。賓夕法尼亞大學(xué)教授麥戈文和他的團(tuán)隊(duì)對(duì)河南舞陽(yáng)賈湖新石器遺址出土的陶器碎片殘留物進(jìn)行科學(xué)分析，檢測(cè)出殘留物中含有酒石酸，且殘留物的化學(xué)成分與現(xiàn)代稻米、米酒、葡萄酒、蜂蠟、葡萄丹寧酸以及一些古代和現(xiàn)代草藥所含的某些化學(xué)成分相同，其中還包含有蜂蜜和山楂的化學(xué)成分，從而推測(cè)這些陶器曾經(jīng)盛放過(guò)以稻米、蜂蜜和水果為原料混合發(fā)酵而成的酒飲料。

　　“這些研究不僅揭示了陶器的使用功能，而且把中國(guó)的釀酒史提前到了9000年前，從而確認(rèn)了中國(guó)是世界上最早釀酒的國(guó)家之一。不僅如此，科技分析還表明，中國(guó)一直以來(lái)都有以糧食為主要原料釀酒的技術(shù)和傳統(tǒng)，在漫長(zhǎng)的時(shí)間里，形成了中國(guó)的糧食釀酒特色?！睖仡Ｕf(shuō)。（薛帥）

　　2021年1月20日《中國(guó)文化報(bào)》第7版刊發(fā)特別報(bào)道

　　《有了這些“黑科技”，考古難題迎刃而解》

　　轉(zhuǎn)自：文旅中國(guó)

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