考古學家是如何做年代鑒定的

耿恒猛

對于一個新的遺址，我們經常想要問的第一個問題便是：它是什么年代的？考古學在一定意義上是“時間”的科學，獲取考古資料后，判斷遺跡和遺物的年代，是研究的重要一步。時空框架是考古學研究的重要基礎，知道一處遺址的時間與年代，才能在漫長的歷史長河之中尋找到它的位置和坐標，才能對比不同遺跡和遺物出現的先后順序。那么，考古學研究是如何判斷一處遺址的年代的呢？

在考古學研究中，存在相對年代和絕對年代兩種概念。相對年代，是指遺物或遺跡的先后順序和先后關系，其推定一般利用考古地層學和類型學。該方法在考古學研究中發揮了重要作用，至今仍在普遍使用。在考古學中，根據遺物形態特征和組合特征，把遺址分為早期、中期、晚期的做法就是一種相對年代的表示方法。湯姆森提出的這個“三期說”開創了相對年代研究的先河。

《中國考古學中碳十四年代數據集》

絕對年代，是指遺物或遺跡的具體時間，可以用年代數值表示。中國古代帝王紀年、干支紀年和大事紀年等都是絕對年代的表示方法。近現代以來，隨著自然科學的發展，一些科學技術手段可以被用來進行年代的測定，其中最常用和最重要的方法就是碳十四測年法，此外，常用的還有樹輪斷代法和熱釋光測年法等。

最為可靠的碳十四測年法

碳十四測年法測定年代是考古學中最主要的確定絕對年代的方法，即通過在考古遺址中采集動植物遺存、含碳沉積物或其他含碳物質，測定生物體的死亡年代或沉積物的形成年代，以此推測考古遺址存在的絕對年代。從理論上講，碳十四測年法可測范圍達到距今5萬年左右，目前樹輪校正的范圍只能達到距今2萬年左右。自從20世紀夏鼐、仇士華、蔡蓮珍等先生在我國創建第一個碳十四斷代實驗室以來，測定了一大批遺址的年代數據，并且編寫了《中國考古學中碳十四年代數據集》。

碳十四測年法的最基本原理是放射性元素碳十四的衰變規律，由于自然界中碳的交換循環相當快，活體生物內的放射性碳十四濃度基本上是一致的。生物體死亡后，其放射性碳十四與外界脫離了交換狀態，即放射性碳十四得不到補充。這樣，原來擁有的放射性碳十四濃度會按照衰變規律逐步降低，即每經過一個半衰期，濃度就降低一半。目前，國際上采用5730年為碳十四的半衰期，而時間越久遠，碳十四的濃度就越低，因此采集考古遺址出土的動植物遺存或其他含碳物質，通過測量獲得其碳十四濃度，再與活體碳十四濃度進行比較，即可得知其死亡的時間。

?極為重要的樹木年輪斷代法

樹木年輪定年通過確定樹木年輪的時間順序，可以精確到年，甚至到某個季節。樹木的年輪是樹干橫截面上木質疏密相間的同心圓圈，每一個年輪的寬度包括當年的春材和秋材。多數溫帶樹種一年形成一個年輪，因此年輪的數目表示樹齡的多少。而年輪的寬窄則與相應生長年份的氣候條件密切相關，在干旱年份，樹木生長緩慢，年輪就窄;在濕潤年份，樹木生長較快，年輪就寬。連續對比不同年份的氣候變化和樹木年輪，就可以確定某個年輪的形成年代。同一氣候區內同種樹木的不同個體，在同一時期內年輪的寬窄變化規律是一致的，因此同種樹木的不同個體之間能夠交叉定年。

如果一段樹干內層的一段年輪圖譜同另一段樹干外層的年輪圖譜一致，那么說明這兩者有過共同的生長期，生長年代能夠相互銜接。如果多個整體上時間早晚不同、但是部分年輪重疊的同一樹種的樣本能夠持續銜接下去，就能由此建立長序列的樹木年輪表。目前，中國年代序列最長的樹輪樣本為青海地區的柏樹年代序列，時間跨度從公元2010年一直到公元前1500年。

樹木年輪示意圖

樹輪斷代法有兩個基本條件：一是考古中出土的木材樣本與已經建立的長序列樹木年輪表屬于同一氣候區，二是樹種是相同的。考古學家首先對考古遺址中的木材樣本進行樹輪分析，建立其樹輪圖譜，然后將該樹輪圖譜與已建立的標準年輪圖譜進行對比。如果該木材樣本與已經建立年輪表的木材相同，且來自同一氣候區，那么，根據樹輪定年原理，就可以找到唯一的重合位置，從而確定其絕對年代。

?術有專攻的熱釋光測年法

熱釋光是一種物理現象，它是晶體受到輻射作用后積蓄起來的能量在加熱過程中重新以光的形式釋放出來的結果。早在17世紀，英國化學家就描述過熱釋光現象。19世紀末，科學家基本上研究清楚了熱釋光的產生過程。20世紀中葉，考古學者開始將熱釋光技術運用于探測古陶瓷年代，宣告了該方法在考古學中運用的開始。20世紀60年代以后，國內外對熱釋光現象進行了系統的研究，可以說熱釋光測年是20世紀60年代興起并迅速發展的一項考古和地質測年技術。它可以確定考古遺物的年代，也可以對古代文物尤其是古陶瓷真偽進行鑒別。

熱釋光的原理較為復雜，簡而言之，一些礦物（如石英和長石）受到電離輻射（如α、β粒子或γ、X射線）照射后，會產生自由電子，這些電子常被晶格缺陷俘獲而積聚起來，在這類礦物被加熱到臨界點（300℃～450℃）時，這些被俘獲的電子會從晶格缺陷中逃逸出來，并以發光的形式釋放能量，即熱釋光。陶器在加熱過程中釋放原來貯藏的熱釋光，釋放完后，繼續接收、貯藏大小恒定的輻射能，年代越久、貯藏的能量越多，這些輻射能是陶器燒成之后開始增加的，可以作為陶器年齡的標志，通過測試陶器的熱釋光量就可以獲得其年代信息。

熱釋光測年法的適用范圍很廣，測定對象可以是陶器、火燒土、燧石、黃土、方解石等。熱釋光測年法對原始文化的年代確定意義重大，特別是沒有碳十四標本或標本可疑的遺址。

熱釋光技術在文物真偽鑒定方面也有較大優勢，可以彌補傳統鑒定方法的不足。傳統的眼學鑒定方法通常通過對文物原料、形制、工藝、款識、紋飾等觀察進行鑒定，但社會上偽造、仿造青銅器、陶瓷器等文物有些已經相當有水平，幾乎可以達到以假亂真的程度，眼學鑒定方法就難以鑒別真偽。偽造品距今時間不過百年左右，而真品通常在幾百年以上，因此若能夠確定某件文物的年代，則對其真偽的判斷就有了相當大的把握。利用熱釋光技術可以解決該問題，并且已有學者做了很好的研究與嘗試。

除了上面講到的方法之外，還有考古地磁法、電子自旋共振法、裂變徑跡法、氨基酸外消旋法等測年方法。各種方法基于的原理不同，對測量樣品的要求也有區別，故適用范圍就不一樣，具體適用哪種方法需要結合實際研究具體分析。

各種年代測定方法為研究世界各地的古代文化序列提供了依據，使得考古學尤其是史前考古研究取得了良好的成績。但與此同時，也要有清醒的認識。各種測年方法和實驗技術需要不斷改進和完善，其中碳十四測定是目前最成熟、最可靠的方法，但是也存在一定的缺陷。比如，其精密度一般為幾十年，因此必須結合樹木年輪斷代法進行校正。此外，具體研究中需要科學合理的采集樣品，樣品的采集地點、文化層歸屬應該準確無誤。在實際工作中，最好采用2種或2種以上的方法測年，以提高準確度。

（指導老師：郭 怡 陳 虹）