程文斌,郎興海,歐陽輝,彭義偉,謝富偉,王勇,彭強(qiáng),楊超,陳翠華,向芳

1)成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,成都,610059; 2) 成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院,成都,610059;3) 四川西冶新材料股份有限公司,成都,611700

內(nèi)容提要：含高放射性成因鉛是商代青銅器的重要特征,但對其礦料來源的討論眾說紛紜,莫衷一是。筆者等收集了河南鄭州商城、山西垣曲商城、湖北盤龍城、四川三星堆、陜西漢中(地區(qū))、江西新干大洋洲、河南安陽殷墟和陜北(地區(qū))覆蓋整個商代的8個遺址/地區(qū)700件出土青銅器樣品的鉛同位素組成數(shù)據(jù),并與全國606個Pb—Zn、Cu、Sn多金屬礦床4025件礦石樣品的鉛同位素組成數(shù)據(jù)進(jìn)行比對分析,探討商代青銅器的礦料來源和古蜀國在礦業(yè)貿(mào)易中的地位。研究表明:① 河南鄭州商城、湖北盤龍城、陜西漢中、山西垣曲商城、河南安陽殷墟和陜北6個遺址/地區(qū)的青銅器很可能采用了含異常鉛和正常鉛的兩類鉛料;而四川三星堆與江西新干大洋洲出土的青銅器則主要采用了含異常鉛的鉛料。四川三星堆、陜西漢中和陜北3個遺址/地區(qū)出土的青銅器很可能采用了含異常鉛和正常鉛的兩類銅料;而河南鄭州商城、湖北盤龍城、山西垣曲商城、河南安陽殷墟與江西新干大洋洲出土的青銅器采用的銅料很可能以含正常鉛為主,但不排除采用含異常鉛銅料的可能性。② 對比全國Cu、Pb—Zn、Sn及多金屬礦床鉛同位素資料,商代遺址出土的青銅器中的高放射性成因鉛的鉛料,最有可能來自四川云南交界處的MVT型Pb—Zn礦床;而含高放射性成因鉛的銅料,則最可能來自四川云南交界處的IOCG型Cu礦和山西中條山銅礦峪Cu礦床。③ 綜合三星堆遺址得天獨厚的地理位置,三星堆青銅文明的興衰時間及其與其他文化交流與貿(mào)易往來的路徑,推測古蜀三星堆很可能是商代含高放射性成因鉛的鉛料及部分銅料貿(mào)易的大型中轉(zhuǎn)地,商代含高放射性成因鉛的青銅器的興盛與衰落則很可能與三星堆青銅文明的開啟與消亡有關(guān)。

青銅器是人類歷史上的一項偉大發(fā)明,同時也是世界冶金鑄造史上最早的合金技術(shù)制品。一般認(rèn)為,中國的青銅文明肇始于夏代的二里頭時期(約公元前2000年),鼎盛于商周時期。由于青銅器主要是由Cu、Sn和Pb三種金屬礦料按一定比例煉制的合金,對不同遺址/地區(qū)出土青銅器開展金屬礦料來源的示蹤分析,有助于探索不同地域文明之間金屬礦料的流通,進(jìn)而為深入理解不同地域之間的政治、經(jīng)濟(jì)和文化交流活動提供重要的證據(jù)(聞廣,1980a,b;金正耀,2008;Lawler.,2009; 黎海超.2016;郁永彬等,2016;Pollard et al.,2017; 劉瑞良等,2017;馬克·波拉德,2017;張吉和陳建立.2017;Chen Kunlong et al.,2019;Liu Ruiliang et al.,2019)。因此,確定青銅器的金屬礦料來源,一直以來都是考古學(xué)界關(guān)注的熱點問題之一。

生產(chǎn)青銅器的Cu、Sn和Pb礦料源自于礦床中開采的礦石,而在冶鑄工藝過程中,一些元素與同位素組成具有基本保持不變的特性,因此,可以通過對比青銅器與不同礦床礦石/礦物的地球化學(xué)特征(如:微量元素、鉛同位素、銅同位素、錫同位素等),來示蹤青銅器可能的礦料來源(金正耀.2008;Liu Ruiliang.,2016; Brügmann et al.,2016; Pollard et al.,2017; Jin Zhengyao et al.,2017;Powell et al.,2017; Melheim et al.,2018; Chen Kunlong et al.,2019; Gale and Stos.,2000; Wang Xiaoting et al.,2020; Wang Yanjie et al.,2021)。

在眾多地球化學(xué)示蹤方法中,鉛同位素是目前應(yīng)用最廣的青銅器礦料來源的示蹤方法。自然界中,鉛有四種同位素,分別是穩(wěn)定且豐度最低的204Pb,以及由238U、235U和232Th放射性衰變產(chǎn)生的206Pb、207Pb和208Pb,隨著時間的演化,n(206Pb)/n(204Pb)、n(207Pb)/n(204Pb)和n(206Pb)/n(204Pb)比值逐步增長,使得不同地質(zhì)儲庫顯示出不同的鉛同位素組成,因此,在地質(zhì)學(xué)研究領(lǐng)域,鉛同位素具有較好的示蹤意義,廣泛用于示蹤成巖—成礦物質(zhì)來源(張宏飛和高山,2013)。在考古學(xué)領(lǐng)域,Brill和Wampler(1967)首次報道了用鉛同位素研究古文物礦料來源的論文;我國學(xué)者金正耀先生于1984年發(fā)表了第一篇關(guān)于鉛同位素考古的研究論文,開啟了我國鉛同位素考古的序幕(金正耀,2008)。

近40年的鉛同位素考古數(shù)據(jù)顯示,在商代早期至商代晚期(殷墟第三期),無論黃河流域(如:河南偃師商城遺址、河南鄭州商城遺址、河南安陽殷墟遺址、陜北地區(qū)等)還是長江流域(如:湖北盤龍城遺址、江西新干大洋洲遺址、四川三星堆遺址、陜西漢中地區(qū)等)出土的青銅器,普遍含高放射性成因鉛,而商代早期之前的夏代(如:河南二里頭)和殷墟第三期之后,含高放射性鉛的青銅器數(shù)量則很少(金正耀,2008)。這里的高放射性成因鉛又稱“異常鉛”,是指鉛同位素組成中放射性成因組分特別高,通常具n(206Pb)/n(204Pb)>20、n(208Pb)/n(204Pb)>40及n(207Pb)/n(206Pb)<0.84的特點(朱炳泉和常向陽,2002;常向陽等,2003;金正耀,2008;Chen Kunlong et al.,2019;Liu Ruiliang et al.,2018)。關(guān)于商代含高放射性成因鉛的青銅器礦料來源,前人做了大量的探索工作,但一直存在很大的爭議,提出了來自中國西南地區(qū)、秦嶺、中條山、長江中下游甚至是非洲等不同的認(rèn)識(彭子成等,1997,1999;金正耀,2008;Sun Weidong et al.,2016;Jin Zhengyao et al.,2017;Liu Ruiliang et al.,2018;Ying Qin et al.,2020;Chen Kunlong et al.,2019),目前已成為商代青銅器考古的重點和難點問題(Jin Zhengyao et al.,2017;Liu Ruiliang et al.,2018;Chen Kunlong et al.,2019)。為此,筆者等全面收集了黃河流域、長江流域商代青銅器鉛同位素測試數(shù)據(jù),并與國內(nèi)已報道的主要Cu、Pb、Sn及多金屬礦床進(jìn)行了鉛同位素對比分析,以期進(jìn)一步約束商代含高放射性成因鉛的青銅器可能的礦料來源,探索該類青銅器的興盛與消亡之謎。

1 商代青銅器的鉛同位素特征

為約束商代青銅器礦料來源,探索商代含高放射性成因鉛的青銅器興盛與消亡之謎,筆者等系統(tǒng)收集了黃河流域(包括:河南鄭州商城遺址、山西垣曲商城遺址、河南安陽殷墟遺址、陜北地區(qū))和長江流域(包括:湖北盤龍城遺址、江西新干大洋洲遺址、四川三星堆遺址和陜西漢中地區(qū))的8個商代遺址/地區(qū)700件出土青銅器樣品的鉛同位素數(shù)據(jù)。各遺址青銅器的相對時代(文化分期)見圖1。整體上,出土青銅器的n(206Pb)/n(204Pb)和n(208Pb)/n(204Pb)分別介于15.977～25.044和36.341～46.563之間,明顯含高放射性成因的異常鉛,且不同地域、不同合金類型、不同時期的青銅器,其鉛同位素組成存在一定差異。

圖1 黃河和長江流域8個商代遺址/地區(qū)出土青銅器的相對年代(據(jù)Chen Kunlong et al.,2019修改)

1.1 商代不同地域青銅器的鉛同位素特征

黃河流域：河南鄭州商城遺址31件青銅器中9件樣品出現(xiàn)異常鉛(n(206Pb)/n(204Pb)和n(208Pb)/n(204Pb)最大值分別為22.754和43.337),異常鉛占比為27.3%;山西垣曲商城遺址13件青銅器以正常鉛為主,僅1件樣品出現(xiàn)異常鉛(n(206Pb)/n(204Pb) = 21.991,n(208Pb)/n(204Pb) = 42.641),異常鉛占比為7.7%;河南安陽殷墟遺址180件青銅器中,103件樣品出現(xiàn)異常鉛(n(206Pb)/n(204Pb)和n(208Pb)/n(204Pb)最大值分別為24.637和46.563),異常鉛占比為57.2%;陜北地區(qū)200件青銅器中112件出現(xiàn)異常鉛(n(206Pb)/n(204Pb)和n(208Pb)/n(204Pb)最大值分別為24.285和45.420),異常鉛占比為56%。

長江流域：湖北盤龍城遺址41件樣品中21件樣品出現(xiàn)異常鉛(n(206Pb)/n(204Pb)和n(208Pb)/n(204Pb)最大值分別為22.787和43.561),異常鉛占比為51.2%;陜西漢中地區(qū)165件青銅器中128件樣品出現(xiàn)異常鉛(n(206Pb)/n(204Pb)和n(208Pb)/n(204Pb)最大值分別為25.044和45.303),異常鉛占比為77.6%;四川三星堆遺址54件青銅器中51件樣品出現(xiàn)異常鉛(n(206Pb)/n(204Pb)和n(208Pb)/n(204Pb)最大值分別為25.044和45.303),異常鉛占比為94.4%;江西新干大洋洲遺址17件樣品均為異常鉛(n(206Pb)/n(204Pb)和n(208Pb)/n(204Pb)最大值分別為22.901和43.703)。

整體上,黃河流域商代青銅器的正常鉛與異常鉛呈顯著的雙峰式分布特征(圖2a),而長江流域商代青銅器則以異常鉛為主(圖2b)。

圖2 黃河流域(a)和(c)和長江流域(b)和(d)8個商代遺址/地區(qū)出土青銅器的鉛同位素組成

1.2 商代不同合金類型青銅器的鉛同位素特征

商代不同合金類型青銅器在鉛同位素組成上,亦存在一定的差異:無論是黃河流域還是長江流域,CuPb合金(包括Pb含量介于1%～2%的Cu(Pb)合金)和CuSnPb合金(包括Pb含量介于1%～2%的CuSn(Pb)合金,Sn含量介于1%～2%的Cu(Sn)Pb合金以及Pb、Sn含量均介于1%～2%Cu(Sn)(Pb)合金)的n(206Pb)/n(204Pb)和n(208Pb)/n(204Pb)有著較大的變化范圍,且正常鉛與異常鉛具有較為顯著的雙峰式分布特征;而純Cu及CuSn合金(包括Sn含量介于1%～2%的Cu(Sn)合金)雖然n(206Pb)/n(204Pb)和n(208Pb)/n(204Pb)也存在較大變化范圍,但正常鉛與異常鉛未顯示出雙峰式分布的特點(圖2c、d)。

1.3 商代不同時期青銅器的鉛同位素特征

從時代分布來看,具異常鉛的青銅器主要集中在商代,西周顯著減少,而東周、秦、漢的青銅器幾乎不含這種異常鉛(圖3)。進(jìn)一步的對比分析顯示,能夠確定的文化分期屬二里岡下層期的青銅器只出現(xiàn)在鄭州和垣曲兩個遺址中,20組分析數(shù)據(jù)僅2組出現(xiàn)高放射性Pb,暗示含放射性成因Pb的青銅器大量興起是在二里岡上層期及以后。

圖3 商代不同遺址/地區(qū)與西周、東周、秦、漢青銅器206Pb/204Pb和208Pb/204Pb值

2 中國主要Cu、Pb—Zn、Sn及多金屬礦床的鉛同位素特征

以Killick等(2020)和Hsu等(2019)所建立的數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ),在補(bǔ)充部分?jǐn)?shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,對全國606個Cu、Pb—Zn、Sn及多金屬礦床的4025組礦石鉛同位素數(shù)據(jù)進(jìn)行了系統(tǒng)整理,結(jié)果表明n(206Pb)/n(204Pb)和n(208Pb)/n(204Pb)變化范圍較大,分別介于13.590～356.74和33.849～79.490之間,且不同礦種的鉛同位素組成存在差異(圖4):

圖4 中國主要Pb—Zn、Cu、Sn及多金屬礦床的鉛同位素特征

Pb—Zn礦床:347個Pb—Zn礦床2459件礦石樣品,n(206Pb)/n(204Pb)介于13.590～36.162之間、n(208Pb)/n(204Pb)介于34.251～57.31之間,整體以正常鉛為主(圖4a),其中,n(206Pb)/n(204Pb) >20的樣品有41件,n(208Pb)/n(204Pb) >40的樣品有83件。同時滿足n(206Pb)/n(204Pb) >20和n(208Pb)/n(204Pb) >40的樣品僅33件,集中分布于四川—云南一帶的MVT型Pb—Zn礦床(包括:四川松林Pb—Zn礦床1件、四川團(tuán)寶山Pb—Zn礦床3件、四川烏衣Pb—Zn礦床3件、云南金沙廠鉛鋅礦床19件、四川會東大梁子Pb—Zn礦床1件和四川天寶山Pb—Zn礦床2件),以及遼寧本溪霍家溝—正溝Pb—Zn礦床(4件)。

Cu礦床:102個Cu礦床的670件礦石樣品,n(206Pb)/n(204Pb)介于14.78～356.74之間、n(208Pb)/n(204Pb)介于33.849～79.490之間,同樣以正常鉛為主(圖4b),其中,n(206Pb)/n(204Pb) >20的樣品有76件,n(208Pb)/n(204Pb) >40的樣品有72件。同時滿足n(206Pb)/n(204Pb) >20和n(208Pb)/n(204Pb) >40的樣品僅70件,分布于四川—云南一帶的IOCG型Cu礦床(包括:四川拉拉Cu礦床(28件)、云南東川Cu礦床(1件)、云南額頭廠Cu礦床(2件)、云南邵家坡Cu礦床(6件)、云南迤納廠Cu礦床(14件)),以及中條山銅礦峪Cu礦床(19件)。

Sn及多金屬礦床:157個礦床的896件礦石樣品,n(206Pb)/n(204Pb)介于16.093～27.860之間、208Pb/204Pb介于36.192～43.346之間,幾乎全為正常鉛為主(圖4c),n(206Pb)/n(204Pb) >20的樣品僅有4件,n(208Pb)/n(204Pb) >40的樣品有12件。同時滿足n(206Pb)/n(204Pb) >20和n(208Pb)/n(204Pb) >40的樣品僅2件,分布于湖北黃梅馬鞍山Fe多金屬礦床和廣西大廠Sn多數(shù)金屬礦床中。

3 討論

Pb是典型重元素,且各穩(wěn)定同位素間的相對質(zhì)量差別很小,因此,在風(fēng)化和古代冶金過程中的分餾可以忽略不計(Gale and Stos-Gale,1982)。大量模擬實驗亦證實了上述觀點(如:Bargeman et al.,1999; McGill,1999; Gale et al.,2000; 魏國鋒等,2006;Cui Jianfeng and Wu Xiaohong,2011),這是Pb同位素示蹤的理論基礎(chǔ)。

3.1 商代含高放射性成因鉛的青銅器可能的礦料來源

3.1.1高放射性成因鉛來自鉛料還是銅或錫料?

含高放射性成因鉛是商代青銅器的重要特征。由于商代青銅鑄造使用的礦料主要是Cu料、Sn料和Pb料,根據(jù)化學(xué)成分分析結(jié)果,可分為純Cu器物、CuSn合金(錫青銅)、CuPb合金(鉛青銅)和CuSnPb合金(鉛錫青銅)四大類。因此,鉛同位素示蹤青銅器礦料的來源,其關(guān)鍵在于:(1)區(qū)分青銅器中的Sn、Pb是否為有意加入?以及(2)在Sn、Pb為有意加入的情況下,青銅器的鉛同位素組成則為Cu、Sn、Pb三種金屬礦料的混合鉛,而這種混合鉛主要反映了何種礦料的特征?

青銅器中Pb、Sn是否有意加入,學(xué)術(shù)界最初以3%為界進(jìn)行區(qū)分,2000年以后,又改為以2%為界,但無論是3%還是2%,都無人給出其理論上的依據(jù)(金正耀,2004)。如果考慮三種礦料的混合,那么青銅器的鉛同位素組成則取決于:

① 青銅器中Pb、Cu、Sn的含量;② Cu、Pb、Sn礦石的初始鉛同位素組成;③ Cu礦石中的Pb/Cu比值和Sn礦石中的Pb/Sn比值。朱炳泉和常向陽(2002)、金正耀(2008)認(rèn)為,由于Cu礦石和Sn礦石中Pb含量很低,CuSnPb合金和CuPb合金的鉛同位素組成反映了鉛料的來源信息,而紅銅(純銅)和CuSn合金的鉛同位素組成,則反映了銅料和/或錫料的來源信息。

為進(jìn)一步分析礦料混合所引起的鉛同位素混合效應(yīng),筆者等采用四川拉拉Cu礦的銅礦石與云南金沙廠Pb—Zn的Pb礦石做了鉛同位素混合計算(假設(shè)Sn礦石不含鉛),計算簡述如下:

(1)根據(jù)朱志敏(2011):拉拉銅礦的平均品位Cu:9.1%,含Pb為202.4×10-6,計算來自該礦石的Pb/Cu比值為0.002。

(2)設(shè)青銅器中Cu含量為90%、80%、70%和60%且全部由拉拉銅礦石提供,分別計算由Cu礦石所帶來的Pb含量(記:PbCu),作為加權(quán)因子;設(shè)青銅器中Pb含量為0.2%～30%,由PbCu和金沙廠Pb—Zn礦PbPb—Zn共同提供(即Pb=PbCu+PbPb—Zn),計算PbPb—Zn作為加權(quán)因子。

(3)分別將拉拉Cu礦與金沙廠Pb—Zn礦的n(206Pb)/n(204Pb)、n(208Pb)/n(204Pb)的邊界范圍(分別為18.103、91.652,37.798、56.662和18.197、21.363,38.207、43.98)乘以根據(jù)不同Cu、Pb含量計算出的加權(quán)因子,并加和,作出1/w(Pb)—n(206Pb)/n(204Pb)圖解(圖5)。通過該圖解,可有效分析由礦料混合所引起的Pb含量與n(206Pb)/n(204Pb)、n(208Pb)/n(204Pb)比值之間的變化趨勢以及混合Pb的變化范圍(Pollard and Bray,2014; Pollard,et al.,2017; Liu Ruiliang et al.,2019)。

圖5 四川拉拉Cu礦床與云南金沙廠Pb—Zn礦床的鉛同位素混合計算的1/w(Pb)—n(206Pb)/n(204Pb)圖解

從圖5中可以看到,當(dāng)青銅器中Pb含量≥5%(1/w(Pb)≤0.2)時,青銅器的鉛同位素組成大致與Pb—Zn礦石的鉛同位素組成相當(dāng);Pb含量≤0.25%(1/w(Pb)≥4)時,青銅器的鉛同位素組成大致與Cu礦石的鉛同位素組成相當(dāng);Pb含量介于0.25%～5%之間,則反映了Pb—Zn礦石和Cu礦石的鉛同位素混合。由于Sn礦石中同樣含Pb很低,Pb—Sn混合計算結(jié)果應(yīng)與Pb—Cu一致。因此,筆者等以Pb含量≤0.25%和≥5%為界,分析青銅器使用了含高放射性成因鉛的銅和/或錫料,還是含高放射性成因鉛的鉛料。

筆者等收集的Pb含量≥5%(1/w(Pb)<0.2)的青銅器數(shù)據(jù)顯示(圖6),河南鄭州商城、湖北盤龍城、陜西漢中、山西垣曲商城、河南安陽殷墟和陜北6個遺址/地區(qū)很可能采用了含異常鉛和正常鉛的兩類鉛料;而四川三星堆與江西新干大洋洲則主要采用了含異常鉛的鉛料。Pb含量<0.25%(1/w(Pb)>4)的青銅器數(shù)據(jù)顯示,四川三星堆、陜西漢中和陜北3個遺址/地區(qū)很可能采用了含高放射性成因鉛和正常鉛兩類銅料;河南鄭州商城、湖北盤龍城、山西垣曲商城、河南安陽殷墟與江西新干大洋洲5個遺址/地區(qū)青銅器的Pb含量<0.25%(1/w(Pb)>4)的數(shù)據(jù)較少,從已有數(shù)據(jù)來看,采用的Cu料很可能以含正常鉛為主,但考慮到礦料的混合,不排除采用含高放射性成因鉛的銅料的可能性(圖6)。

圖6 商代8個遺址/地區(qū)出土青銅器的1/w(Pb)—n(206Pb)/n(204Pb)圖解

3.1.2含高放射性成因鉛的鉛料和銅料來源

關(guān)于含高放射性成因鉛的礦料來源,一直以來眾說紛紜、莫衷一是。金正耀(1984)首次于河南安陽(殷墟)青銅器中發(fā)現(xiàn)了高放射性成因鉛,并將其與云南永善金沙廠礦山數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比分析,提出了含高放射性成因鉛的礦料來自云南的認(rèn)識(轉(zhuǎn)引自金正耀,1990,2008)。之后,隨著河南鄭州、四川三星堆、江西新干大洋洲等遺址/地區(qū)青銅器中高放射性成因鉛的發(fā)現(xiàn),金正耀及其研究團(tuán)隊將這種含高放射性成因鉛礦料的來源擴(kuò)展到了中國西南,形成了“西南來源假說”(金正耀等,1994,1995;金正耀,2008;田建花等,2012;田建花,2013;Jin et al.,2017)。但亦有不同學(xué)者針對不同的遺址/地區(qū),提出了不同的認(rèn)識,彭子成等(1997,1999)認(rèn)為贛鄂豫地區(qū)含高放射性成因鉛的商代青銅器礦料有可能來自江西、湖南地區(qū)的淺成含鈾多金屬礦床;崔劍鋒等(2012)通過對山西垣曲遺址的青銅器鉛同位素研究,認(rèn)為該遺址含高放射性成因鉛的礦料很可能來自遼寧、河北、山東等省;Chen Kunlong et al.(2019)基于對陜西漢中地區(qū)商代青銅器的鉛同位素分析,綜合地理因素以及考古學(xué)證據(jù),將秦嶺地區(qū)列為商代含高放射性成因鉛的青銅器的礦料潛在源區(qū)。Ying Qin等(2020)通過商代含放射性成因鉛的青銅器與山西中條山銅礦峪Cu礦床,遼寧青城子一帶的Pb—Zn礦的礦石鉛同位素對比,認(rèn)為商代含高放射性成因鉛的青銅器的銅料很可能主要來自中條山銅礦峪Cu礦床,鉛料很可能主要來自華北克拉通北緣。Sun Weidong(2016,2018)通過對比我國與非洲青銅器的鉛同位素組成,甚至提出了含高放射性成因的礦料來自非洲的設(shè)想。但需要注意的是,除“西南來源假說”外,上述其他認(rèn)識大多為基于地理位置的推論,缺乏確切的證據(jù)(Zhangsun et al.,2021),尤其是礦床鉛同位素數(shù)據(jù)的支持。

事實上,從地質(zhì)背景的角度,含高放射性成因鉛的礦床并不普遍,其形成主要有3個地質(zhì)背景條件:①在鉛同位素省高背景區(qū),由地球化學(xué)急變帶所確定的地球化學(xué)邊界上,且邊界有一側(cè)陸塊存在太古宙基底(朱炳泉和常向陽,2002);②克拉通邊緣前陸盆地中的MVT型Pb—Zn礦床(Leach et al.,2005; Wilkinson,2014);③太古宙地盾邊緣與U礦共生的礦床(朱炳泉和常向陽,2002)。川滇交界的金沙江一帶、秦嶺地區(qū)、遼東半島青城子地區(qū)和長江中下游地區(qū)都是這種含高放射性成因的Pb礦床的潛在地區(qū)(常向陽等,2003)。

筆者等統(tǒng)計的全國606個Cu、Pb—Zn、Sn及多金屬礦床的礦石鉛同位素數(shù)據(jù)顯示,全國范圍內(nèi)礦石的n(206Pb)/n(204Pb) >20或n(208Pb)/n(204Pb) >40的礦床僅46個,同時滿足n(206Pb)/n(204Pb) >20且n(208Pb)/n(204Pb) >40礦床僅15個,包括Pb—Zn礦床7個(四川松林、團(tuán)寶山、烏衣、天寶山和大梁子;云南金沙廠;遼寧本溪霍家溝—正溝);Cu礦床6個(四川拉拉;云南東川、迤納廠、邵家坡和額頭廠;山西中條山銅礦峪);錫及多金屬礦床2個(廣西大廠;湖北馬鞍山)。如果考慮各遺址多數(shù)含異常鉛的青銅器樣品n(208Pb)/n(204Pb) >21,符合這一要求的礦床只有四川云南交界處的MVT型Pb—Zn礦床(天寶山、團(tuán)寶山、烏衣、大梁子和金沙廠)、IOCG型Cu礦床(拉拉、迤納廠、邵家坡、額頭廠和東川)、遼寧本溪霍家溝—正溝Pb—Zn礦床和山西中條山地區(qū)銅礦峪Cu礦床。

進(jìn)一步青將銅器與礦石硫化物鉛同位素對比分析顯示,黃河流域和長江流域含異常鉛且Pb含量≥5%的青銅器樣品(鉛同位素組成大致與Pb—Zn礦石相當(dāng)),其Pb同位素組成與四川云南交界處的MVT型Pb—Zn礦床存在一定的重疊,具一定的相似性(圖7a);但相對于遼寧本溪霍家溝—正溝Pb—Zn礦床,其208Pb/204Pb比值整體偏高,兩者無任何重疊。結(jié)合霍家溝—正溝Pb—Zn礦床是個小礦點,難以形成規(guī)模生產(chǎn)(金正耀,2004),推測含異常鉛的鉛料最可能源自四川云南交界處的MVT型Pb—Zn礦床。含異常鉛且Pb含量≤0.25%的青銅器樣品(鉛同位素組成大致與Cu礦石相當(dāng)),其Pb同位素組成與四川云南交界處的IOCG型Cu礦床和山西中條山地區(qū)銅礦峪Cu礦床均有較好的一致性(圖7b、c、d、e),指示含異常鉛的銅料最可能源自上述兩個地區(qū)。

圖7 青銅器與礦石硫化物鉛同位素比值對比圖

上述可能的礦產(chǎn)地分析,亦可得到歷史和考古文獻(xiàn)的支持:如:中條山地區(qū)銅礦開采年代可追溯至先秦(李延祥,1993);而四川云南交界處的天寶山Pb—Zn礦床有文字記錄開采年代亦可追溯至西漢(四川省地方志編纂委員會,1998;四川會理鉛鋅股份有限公司簡介),表明上述礦產(chǎn)地開采歷史悠久,很可能在缺乏文字記載的商代,就已經(jīng)有著采礦活動。由此推測,商代遺址/地區(qū)出土青銅器中含高放射性成因鉛的鉛料,最有可能來自四川云南交界處的MVT型Pb—Zn礦床;含高放射性成因鉛的銅料則最可能來自四川云南交界處的IOCG型Cu礦床以及山西中條山銅礦峪Cu礦床。如果考慮地理因素和交通運輸條件,四川三星堆與陜西漢中遺址出土青銅器中含高放射性成因鉛的銅料應(yīng)主要來自四川云南交界處的IOCG型Cu礦床,而黃河流域以河南安陽為代表的遺址出土青銅器中含高放射性成因鉛的銅料可能主要來自山西中條山銅礦峪Cu礦床。

3.2 古蜀三星堆在礦業(yè)貿(mào)易中的地位

從筆者等收集的商代青銅器以及現(xiàn)代礦床的鉛同位素數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析來看,雖然含高放射性成因鉛的青銅器的銅料來源存在多解性,但含高放射性成因鉛的鉛料最可能來自四川云南交界處的MVT型Pb—Zn礦床(圖8)。綜合三星堆遺址得天獨厚的地理位置,三星堆青銅文明的興衰時間及其與其他文化交流與貿(mào)易往來的路徑,推測古蜀三星堆很可能是破解商代含高放射性成因鉛的青銅器興盛與消亡之謎的關(guān)鍵。

圖8 商代主要遺址/地區(qū)與中國主要含高放射性成因鉛的Pb—Zn、Cu、Sn及多金屬礦床耦合關(guān)系及文化交流路徑圖

從文化交流與貿(mào)易往來的路徑來看,在古蜀三星堆文明的發(fā)展進(jìn)程中,長期與其他文明存在著文化交流與貿(mào)易往來,這種文化交流與貿(mào)易往來的路徑主要包括“北線”、“南線”和“南方絲綢之路”(圖8),北線:古蜀三星堆遺址—大巴山—漢中—二里頭—鄭州—安陽,和/或古蜀三星堆遺址—大巴山—漢中—盤龍城(與南線匯合)—大洋洲;南線:古蜀三星堆—長江—盤龍城—大洋洲,盤龍城—鄭州—安陽;南方絲綢之路:古蜀三星堆遺址—漢源—西昌—會理—大理,和/或古蜀三星堆—樂山—宜賓—昭通—昆明—大理,再從大理—境外(Liu Ruiliang et al.,2021;曹瑋,2021金正耀,2008;段渝,2007)。其中“北線”和“南線”維系著古蜀三星堆文明與黃河流域中原文明以及長江流域其他文明的文化交流與貿(mào)易往來,是中原青銅器冶煉與鍛造技術(shù)入蜀的主要路徑(金正耀,2008);而南方絲綢之路聯(lián)系著與境外文明的文化交流與貿(mào)易往來,古蜀三星堆居民很可能以絲綢換來自己所需的海貝、象牙等物資(段渝,2007,2009;邱登成,2013)。值得注意的是,“南方絲綢之路”正好與上述含高放射性成因鉛料和銅料的MVT型Pb—Zn礦床和IOCG型Cu礦床的分布相吻合,因此,從貿(mào)易路徑來看,古蜀三星堆可能是鏈接礦產(chǎn)地與黃河流域、長江流域各文明的重要節(jié)點。

從時代來看,三星堆青銅文明最早可追溯到二里岡上層期(四川省文物考古研究所,1999;施勁松,2020),消亡時代大致可以以遺址埋藏時代來約束,為殷墟三期至四期之間(距今3148～2966年)(四川省文物考古研究所,1999;四川省文物考古研究院等,2021)。前者與商代各文明含高放射性成因鉛的青銅器大量出現(xiàn)的時代非常吻合,后者與商代各文明含高放射性成因鉛青銅器出現(xiàn)斷崖式減少的時代(殷墟四期)近乎一致。結(jié)合古蜀三星堆與其他文明的文化交流與貿(mào)易往來路徑綜合分析,推測在二里岡上層期至殷墟三期,三星堆遺址很可能是高放射性成因鉛料及部分銅料貿(mào)易的大型中轉(zhuǎn)地。四川布拖—會理—會東一帶豐富的含高放射性成因鉛的鉛料和四川云南交界處含高放射性成因鉛的部分銅料通過“南方絲綢之路”進(jìn)入古蜀三星堆,再通過“南線”和“北線”流通至黃河流域和長江流域的其他文明(圖8)。殷墟四期及以后,由于三星堆文明的突然消亡,鏈接“南方絲綢之路”與“北線”和“南線”的重要節(jié)點中斷,古蜀文明與其他文明之間的礦料貿(mào)易亦出現(xiàn)中斷,迫使黃河流域、長江流域各文明開始探尋、使用其他礦產(chǎn)地的鉛料和銅料,最終導(dǎo)致殷墟四期以后各文明出土的含高放射性成因鉛的青銅器出現(xiàn)斷崖式減少。

商末周初,盡管古蜀人在距三星堆約50 km處建立了繼承三星堆文明的金沙文明(青銅器中亦含大量放射性成因鉛,金正耀等,2004),“南方絲綢之路”與“北線”和“南線”的文化交流與貿(mào)易往來的路徑可能重新開啟,但由于黃河流域、長江流域其他Pb、Cu礦產(chǎn)地的不斷發(fā)現(xiàn),古蜀與黃河流域、長江中下游地區(qū)的礦料貿(mào)易難以回到殷墟四期之前的水平,西周之后各文明出土的青銅器亦基本不含高放射性成因鉛。

4 結(jié)論

(1)商代8個遺址/地區(qū)出土青銅器的鉛同位素數(shù)據(jù)顯示,河南鄭州商城、湖北盤龍城、陜西漢中、山西垣曲商城、河南安陽殷墟和陜北6個遺址/地區(qū)很可能使用了含異常鉛和正常鉛的兩類鉛料;而四川三星堆與江西新干大洋洲遺址/地區(qū)則主要使用了含異常鉛的鉛料。四川三星堆、陜西漢中和陜北3個遺址/地區(qū)很可能使用了含異常鉛和正常鉛兩類銅料;河南鄭州、湖北盤龍城、山西垣曲、河南安陽與江西新干大洋洲遺址/地區(qū)使用的Cu料很可能以含正常鉛為主,但不排除使用了含異常鉛的銅料的可能性。

(2)商代8個遺址/地區(qū)出土青銅器與全國606個Cu、Pb—Zn、Sn及多金屬礦床之間的鉛同位素數(shù)據(jù)對比表明,商代遺址出土青銅器中的含高放射性成因鉛的鉛料,最有可能來自四川云南交界處的MVT型Pb—Zn礦床,含高放射性成因鉛的銅料則最可能來自四川云南交界處的IOCG型Cu礦以及山西中條山銅礦峪Cu礦床。如果考慮地理因素和交通運輸條件,四川三星堆與陜西漢中遺址出土青銅器的含高放射性成因鉛的銅料應(yīng)主要來自四川云南交界處的IOCG型Cu礦,而黃河流域以河南安陽為代表的遺址出土青銅器的含高放射性成因鉛的銅料可能主要來自山西中條山銅礦峪Cu礦床。

(3)綜合三星堆遺址得天獨厚的地理位置、三星堆青銅文明興衰的時間及其與其他文化交流與貿(mào)易往來的路徑,推測古蜀三星堆很可能是商代含高放射性成因鉛的鉛料及部分銅料貿(mào)易的大型中轉(zhuǎn)地,商代含高放射性成因鉛的青銅器興盛與消亡很可能與三星堆青銅文明的開啟與消亡有關(guān)。

致謝：審稿專家審閱文稿,并提出了許多修改意見與建議,對本文的改進(jìn)和提高起到了很大的作用,在此表示衷心的感謝。