姚大全 宮希成 楊源源 鄭海剛 趙朋 沈小七

1）安徽省地震局，合肥市長江西路558號 230031

2）安徽省文物考古研究所，合肥 230001

0 引言

地震考古是運用地震、地質和考古學方法研究遺址中的史前地震問題，以豐富人們對地震活動規(guī)律的認識，從而為地震預測研究、地震危險性評價提供客觀依據(jù)（林蓉輝等，1992）。隨著中國經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，對未來地震趨勢預測和地震危險評估的客觀性要求與日俱增。然而，預測未來必須研究過去，黃瑋瓊等（1994）的研究表明，華北地區(qū)地震的記錄自1484年之后才基本完整，此前地震記錄多有遺失，且時間越向前追溯，記載遺漏或丟失就越多。為了盡可能將地震記錄歷史向前推移，識別更多漏記或遺失的史前地震事件，必須借助適宜的分析手段和方法，而古遺址、古墓藏發(fā)掘過程中自然變形和史前地震遺跡的識別研究，就是反演或充實史前地震活動歷史的重要工作。已有人在此方向進行了工作，并陸續(xù)取得一些重要認識和進展（劉正榮等，1975；張增祺，1977；朱海之，1982；季幼庭等，1989；林蓉輝等，1992；姚大全，2004；姚大全等，2009a、2009b、2010；洪時中，2007；沈小七等，2008；楊源源等，2014）。

為了充分發(fā)揮地震考古在構造變形和地震活動研究方面的獨特作用，近年來，安徽省地震局和安徽省文物考古研究所發(fā)揮各自專業(yè)優(yōu)勢，共同研究探討古文化遺址和古墓（藏）中可能賦存的自然變形現(xiàn)象，并著重在華北、華南板塊邊界帶及郯廬斷裂帶沿線多個考古現(xiàn)場進行專題研究。本文側重于報道郯廬斷裂帶山東段沿線及鄰區(qū)考古遺址自然變形現(xiàn)象的初步考察結果，各考察遺址相對位置統(tǒng)一標示于圖中（圖1）。

圖1 考古遺址點位置

1 濟南郊區(qū)大辛莊商代遺址

大辛莊遺址位于山東省濟南市東郊歷城區(qū)王舍人鎮(zhèn)大辛莊村東南，為一以商代遺存為主的文化遺址。該遺址是發(fā)現(xiàn)最早、研究歷史最長的商代遺址之一（方輝，2004），自20世紀50年代以來，曾多次進行過試掘或發(fā)掘，特別是近些年的發(fā)掘，收獲盛豐。2014年共發(fā)掘24個探方，每個探方4×4m，在其中的2個探方壁上發(fā)現(xiàn)貌似自然變形的一些現(xiàn)象。

（1）T2219北壁見黃色粘土充填脈，發(fā)育在商代地層中，脈寬80～100mm，含紅色粘土團塊，向上延伸至該壁中部（圖2）。但在南壁未發(fā)現(xiàn)此類現(xiàn)象，填充物為粘土質，且混雜有人工堆積，初步判定為一鼠類動物洞穴遺存。

（2）T2119東壁下部商代文化層有垮落現(xiàn)象，地層錯位100mm，其上部地層含黃色砂脈，砂脈寬10～20mm，長50～100mm，砂脈斷斷續(xù)續(xù)分布（圖3）。經(jīng)向山東大學考古系現(xiàn)場發(fā)掘人員了解，在探方北壁發(fā)現(xiàn)人骨錯位現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為下肢自骨盆處斷落，錯距約200mm，斷落處為一灰坑。因此，分析認為此處地層錯位現(xiàn)象是由于下伏灰坑地層較為松軟，在上覆土層的重力作用下發(fā)生了垂直下陷形成的，即屬非構造成因。

2 章丘城子崖龍山遺址

圖2 大辛莊T2219北壁商代文化層中疑似地震液化充填物

圖3 大辛莊T2119北壁商代文化層中疑似砂脈、斷層

城子崖遺址，位于濟南章丘龍山鎮(zhèn)龍山村東北，西臨巨野河，東北距漢代濟南國國都東平陵故城約2km。因首先在這里發(fā)現(xiàn)了著名的龍山文化，其對中國考古學有奠基之功和深遠影響，故此地被譽為“中國考古圣地”（張學海，2013）。

本次考察的主要是2014年發(fā)掘的南側探溝，南北走向，溝寬約1.6m，長約100m，深度2～3m，在其西壁上見線狀砂脈（圖4），上、下部寬約20mm，中部寬約30mm，長度約840mm，穿過溝壁上標示的第6～9層4個文化層。東壁上也見砂脈，寬度約為15mm，長度約180mm（圖5）。砂脈均賦存于龍山文化層中，組成為粉細砂，普遍顯示平直穿切、延伸穩(wěn)定的特征。據(jù)我們多年調(diào)查經(jīng)驗，土層自然干縮也能形成砂脈，在剖面上具有上大下小、形態(tài)多變的特點，而且一般為砂、泥混合充填。本遺址所揭示砂脈成分一致，上下寬度基本一致甚至下比上寬，且表現(xiàn)出垂直向的貫通作用，應為地震液化砂脈（劉穎等，1984）（圖4、5）?，F(xiàn)場考察發(fā)現(xiàn)，砂脈所在的龍山文化層上覆有一穩(wěn)定分布的細砂層，具靜水沉積特征，其上為岳石文化堆積層，而裂縫向上未穿切細砂層，可能的地震事件應發(fā)生在細砂層形成之前，說明龍山期后，遺址所在地區(qū)可能被洪水淹沒，文明短暫間斷，隨后開始新的發(fā)展階段。

圖4 城子崖遺址探坑西壁龍山文化層中的砂脈

圖5 城子崖遺址探坑東壁龍山文化層中砂脈

3 濱州秦皇臺遺址

秦皇臺遺址位于濱州市秦皇臺鄉(xiāng)西石村西南約500m處。遺址探明規(guī)模南北長500m，東西寬300m，面積大于1×108m2。目前發(fā)掘的部位位于濟濱東高速公路施工路段上，發(fā)掘面積約2000m2，共布置探方25個，揭示的主要文化層為東周到漢代時期，已發(fā)現(xiàn)了大量陶瓦堆積和大片夯土遺跡。在東北角探方堆積中發(fā)現(xiàn)大汶口時期陶器殘片，說明漢代文化層下應該還有新石器時代早期人類活動遺跡。遺址現(xiàn)場考察中，發(fā)現(xiàn)遺址各探方壁上普遍發(fā)育砂脈，由質純黃白色細粉砂組成，砂脈一般長50～200mm，寬10～30mm，發(fā)育在商周地層中；在探方壁上多呈垂直展布，寬度向下有增大之勢；在探方底面，砂脈呈多個圓形砂斑（砂管投影），直徑20～30mm，密集分布。為探明砂脈源層，在探方T3339中用洛陽鏟下探，底面向下3m仍是含砂文化層，因涌水，難以確定文化層底部是否含有砂層。但從以上表述的脈體平面和剖面形態(tài)以及脈體的成分、延伸等似表明其屬地震液化脈的可能性大（劉穎等，1984）。為從微觀角度進行證實，在T3337南壁砂脈處原態(tài)采集定向薄片樣QHT-1、QHT-2（圖6），另在探方底壁砂斑處也采集樣品QHT-3，制備原態(tài)薄片，進行微觀分析。

微觀觀測結果顯示，QHT-1樣片中存在兩組微破裂，呈共軛（圖7（a）），QHT-2樣片中見上涌定向組構（圖7（b）），QHT-3樣片中則主要表現(xiàn)為平行微破裂（圖7（c））和多組相交切微破裂（圖7（d））。上述種種變形遺跡或液化過程中留下的痕跡，或許形成于高速率的變形過程，是地震液化或局部快速錯動的微觀證據(jù)。

圖6 秦皇臺T3337南壁商周文化層中砂脈及采樣位置

圖7 秦皇臺遺址充填脈顯微照片

4 臨淄齊國古城墻

臨淄，古稱營丘，秦漢時作臨菑。相傳上古時期的伏羲、顓頊曾在這里活動。此后為爽鳩氏、蒲姑氏等部族的聚居地。公元前約1046年，周朝建立后，周武王把首席功臣姜尚分封于此，建立了諸侯國——齊國，定都營丘。因其地臨淄水，遂改名為臨淄。目前臨淄齊國故城的城址尚存，分民眾生活的大城和國君居住的小城，兩城相連，周長21km，面積約15km2（李麗麗，2003）。這次重點考察分析的是大城一段西墻和小城一段北墻。地震和考古研究人員經(jīng)現(xiàn)場討論分析，對墻體的裂縫成因取得了較為一致看法，即所見裂隙，一部分屬構造成因，系構造力作用張裂所致，另一部分是墻體筑造時夯土板痕接縫，即原生裂隙，在后期構造力的作用下沿原始裂隙面又發(fā)生了開裂。其特征分別簡述如下。

4.1 大城西墻

該段墻體走向SN，城墻最高處約6m，所見長度約18m，見17條較顯著裂縫。其中，除3、6、9、14、15、17為原生裂隙外，其余為構造裂隙，切入墻基以下的生土層，顯張裂成因，其中，裂縫7、8、10、11、12等規(guī)模較大，平直延伸，壁面光滑，局部見水平摩擦痕跡，具有較好的穿切性（圖8）。此類構造張裂縫與圖8中未編號的小裂縫明顯不同，區(qū)別是小裂縫一般發(fā)育在城墻頂部或城墻中，具有上大下小的特征，顯示由上向下自然裂開的成因，與前者迥然不同。根據(jù)上述構造裂縫均走向近EW判斷，觀察部位春秋期后曾遭受近EW向的壓應力作用。

圖8 臨淄齊國古城墻不同成因裂縫

4.2 小城北墻

見EW、SN向裂縫，西傾且接觸面平直，兩側土層不連續(xù)，接觸界面狀如斷層的痕跡，但實為夯土接縫（圖9）。在此，地震、考古研究人員比對討論，就區(qū)分斷層或平直夯筑面達成共識，即構造力作用下的斷層面上往往有滑動痕跡，特別是壓性或壓剪性斷層，斷層面上往往有擠壓研磨遺跡，并見受應力作用產(chǎn)生的定向組構；而夯接面平直，兩側夯層可能接上，也可能接不上，但夯面見不到構造作用痕跡，一般無物質充填，無平行于接觸面的定向組構（圖 8）。

5 日照堯王城遺址

考察地點位于日照郊區(qū)堯王城遺址，遺址東西長約630m，南北長約825m，總面積約為5.22×105km2。文化層堆積厚2.0～3.5m。遺址中心部分高出周圍地面4～5m。堯王城遺址屬魯東南海岱龍山文化遺址的典型代表（張富祥，2011）。考察部位主要為龍山中、晚期的城墻、壕溝，壕溝中尚出土戰(zhàn)國、漢代陶片。其東壁龍山和戰(zhàn)漢文化層中見5條裂縫（圖10），中間充填淺色粉細砂脈，裂縫向上終止于戰(zhàn)國-秦漢地層（層3），向下穿過龍山文化層（層6）延入生土層中，未見底。裂縫寬10～20mm（圖10）。根據(jù)粉細砂質裂縫充填物、平行展布和延伸狀態(tài)判斷，這些裂縫充填脈應為砂土液化脈（劉穎等，1984）。

圖9 狀如斷層面的后期夯接痕跡

圖10 堯王城探方東壁發(fā)育的充填裂縫

在探方西壁第5層（戰(zhàn)漢文化層）砂脈處取薄片樣YWC-1（圖11）。偏光顯微鏡下可見平行微破裂，呈共軛（圖 12（a）），裂而不破現(xiàn)象（圖 12（b）），共軛微破裂（圖 12（c））和多組微破裂（圖 12（d）），顯示為高速變形成因，即從微觀角度證實該處砂脈為地震液化砂脈。

6 滕州薛國故城

薛國故城位于山東滕州市官橋鎮(zhèn)與張汪鎮(zhèn)之間，它是魯南地區(qū)保存比較完好的古城遺址。薛國曾經(jīng)是夏商時期的諸侯國，戰(zhàn)國時期被齊國滅掉，成為孟嘗君的領地（張從軍等，2007）。

圖11 堯王城探方西壁充填裂縫取樣處

圖12 堯王城遺址充填脈顯微照片

圖13 薛國故城東南側城墻斷面

考察地段在城墻東南部，東側城墻出露斷面。該斷面近EW向，橫切城墻，斷面上可以識別水平向夯土層，見豐富的構造變形現(xiàn)象（圖13、14），從東到西主要表現(xiàn)為：剪切裂隙，其中，傾向NW呈雁列狀，與其相交的剪切裂隙也很發(fā)育，構成共軛關系，向下延伸到城墻基礎以下生土層，裂隙相互切割限制，顯典型構造成因裂隙；后期在構造力作用下產(chǎn)生豎向張裂隙；夯土層接縫，從下向上裂隙被逐個向西側錯移；最西側也發(fā)育一系列共軛剪切裂隙，規(guī)模相對較小。

圖14 薛國故城東南側城墻剖面

圖15 薛國古城遺址裂縫充填物顯微照片

在張裂隙及剪切裂隙中取薄片樣 xg-1、xg-2、xg-3（圖15）。偏光顯微鏡下，xg-1可見弧形微破裂磨礫（圖 15（a））及旋轉研磨礫（圖 15（b）），xg-2可見三角礫和微破裂（圖 15（c）），xg-3可見雁列狀微破裂（圖15（d））。觀測結果支持本處構造裂縫是快速變形的結果，顯示春秋期城墻堆筑后曾遭受較為強烈的構造作用。

7 結論與討論

綜合分析上述考察點資料，可得出以下初步認識和結論：在濟南郊區(qū)大辛莊商代遺址文化層中甄別出非構造變形現(xiàn)象；在章丘城子崖龍山文化層中識別出砂脈充填裂隙；在濱州秦皇臺商周文化層中發(fā)現(xiàn)槽壁上砂脈和槽底密集分布的砂管；在臨淄齊國故城城墻鑒別出構造和非構造成因裂隙；在日照堯王城見龍山-戰(zhàn)漢文化層中平行分布的砂脈裂隙組；在滕州薛國故城城墻識別出典型共軛剪切裂隙。其中，自然變形遺跡多賦存于春秋-戰(zhàn)漢期及以前的文化層中，且多表現(xiàn)為砂脈等地震液化痕跡，顯示相對應時期所在地區(qū)可能處于地震相對活躍期。這一推斷得到現(xiàn)場物質微觀分析的印證。

古遺址、古墓地發(fā)掘過程中的自然變形研究是反演或充實歷史和史前變形歷史記錄的重要工作之一。以上各遺址、墓地中均揭露了不同的自然變形現(xiàn)象，而有的可以判定為連續(xù)構造作用所致，有的可以判斷為地震作用所致。地震作用在考古遺存中留下的遺跡往往表現(xiàn)為文化層斷錯、地震裂縫、噴砂冒水等，但是僅通過個別地方的資料還無法進一步確定古地震的相關參數(shù)，需要依靠量多面廣的調(diào)查點來證實。本文僅對山東地震考古過程中發(fā)現(xiàn)的自然變形現(xiàn)象作一概略報告和初步探討，以期引起更多研究者的重視。更為深入的研究結果將另文專述。

致謝：考察過程中，得到了山東省考古研究所孫波、黨浩、魏成敏，山東大學郎劍鋒，臨沂市博物館閆光星和聊城市文物管理局周海鐸等先生的大力支持，在此一并表示誠摯的謝意。