姬家屯遗址西周文化层下伏生土与商代安阳地区的气候变化.pdf

收稿日期 2005 05 21 作者简介 唐际根 1964 男 江西萍乡人 中国社会科学院考古研究所副研究员 博士 从事商代考古研究 姬家屯遗址西周文化层下伏生土 与商代安阳地区的气候变化 唐际根1 周昆叔2 11 中国社会科学院考古研究所 安阳师范学院甲骨学与殷商文化研究中心 河南 安阳 455000 21 中国科学院地质研究所 北京 100029 摘要 通过对殷墟以西姬家屯遗址中的西周文化层下伏生土的样品磁化率测定 孢粉分析 古土壤微结构 分析以及气候和植被比较研究 得知殷商时期气候温和适宜 降水 气温均比当今略高 类似于今天的长江流 域 关键词 姬家屯 殷墟 伏生土 磁化率 孢粉 古土壤 安阳地区 中图分类号 K878 文献标识码 A 文章编号 1001 0238 2005 03 0018 05 位于河南安阳境内的殷墟是中国最著名的 古文化遗址 也是中国考古学的发源地 殷墟的 考古工作始于 1928 年 在迎接殷墟发掘 70 周年 庆典的前夕 我们就殷商时期安阳地区的古气候 进行了尝试性研究 兹将结果简述如下 图 1 河南省安阳市殷墟自然环境概况图 一 遗址位置与样品采集 安阳盆地位于太行山东麓 约处 36bN 144b E 西部所依山区内的最高峰赵掌尖老海拔高 1856 米 南北两侧是海拔 200 米以下的低丘 东 部与华北平原相接 盆地范围东西长约 20公里 南北宽约 10 公里 面积 200 平方公里左右 其地 势西高东低 海拔由 130 米逐渐降至 80 米左右 由太行山发源的洹河 又名安阳河 自西南流入 先东北行 后东南行 再汇入卫河和海河 最终在 天津附近注入渤海 盆地中堆积了冲洪积物和晚 更新世马兰黄土和全新世黄土 现今盆地周围丘 陵山地分布有落叶阔叶林 盆地内农作物主要是 小麦和玉米 殷墟位于安阳盆地与华北平原交汇处的洹河 二级台地上 面积约 30 平方公里 因历年来人 类活动频繁 以至殷墟遗址的中心区较难找到未 经破坏的商代古地面沉积物以进行商代气候研 究 故我们选择了殷墟以西的水冶镇姬家屯遗址 进行采样分析 姬家屯遗址距殷墟约 10 公里 与殷墟遗址 一样 分布在洹河岸边的二级台地上 遗址东部 堆积的主要是商代文化层 西部则为西周文化层 这两种不同性质的文化层在中部有所交错 西周 文化层叠压于商文化层之上 通过观察一条长达数十米的地层剖面 我们 注意到姬家屯遗址西部堆积的是单纯的西周时期 文化层 西周层下是自然堆积的红褐色 生土0 由于西周文化层与其下伏生土是大面积非打破性 地层叠压关系 故可认为该层红褐色生土实即西 周文化层形成以前的古地面 其中包含有殷商时 期及殷商以前的古代气候信息 采样方法 选择文化层对其下伏生土无打破 关系的地段 剥去风化外表 直至露出新鲜剖面 自西周文化层下伏生土的顶端开始 向下分两段 采 50 厘米的柱状样品 每段 25 厘米 用洁净的 韧性纸包裹起来 标明柱状样品的上端方向 再 携回实验室测试 二 磁化率测定 18 殷都学刊 2005 年 中国的黄土在气候冷干或温暖的影响下 会 发生物理 化学和生物作用 表现为含超微磁粒 多少的变化 即冷干气候下磁粒减少 而暖温气候 下磁粒增加 由专用的磁化率仪顺序测定样品的 磁粒含量 以高斯质电磁单位 CGSM 量化 然 而将各样品的磁化率做成联线图 即成磁化率曲 线 该曲线能较好地反映古气候的变化 我们将在姬家屯遗址所采的柱状样品送至北 京中国地质大学古地磁实验室 用北京地质仪器 厂生产的 WCL 1 磁化率仪每隔 5 厘米测 1 个 磁化率 共测定了 9 个样品的磁化率 并将所得 结果做成图 2 图 2 河南省安阳市水冶镇姬家屯 全新世古土壤磁化率曲线 从图 2 中可见磁化率呈现出双峰夹一谷的曲 线变化 即剖面底部深 1 3 1 35 米处磁化率形 成首个峰值 达 230 10 6CGSM 然后磁化率减 少 曲线次第下降 至剖面深 1 2 1 1米处 形成 磁化率低谷 其磁化率为 130 10 6CGSM 到剖 面深 0 90 0 95 米处 形成磁化率另一峰值 其 磁化率为 180 10 6CGSM 到剖面深 0 85 0 9 米处 即红褐色顶层埋藏土的顶部 磁化率再次减 少 磁化率曲线显示下降 磁化率为 160 10 6CGSM 三 孢粉分析 将测定好磁化率的柱状样品分割成 10个 每 个样品称量 150 克进行孢粉分析 将分析结果做 成表 1 和图 3 从表 1 中可知 此次分析共获得 31 个类型的 孢粉 计乔木 11 个属 灌木及草本 14 个科 属 蕨类 5 个科 属或纲 这一孢粉谱总的特点是木 图 3 河南省安阳市水冶镇姬家屯 全新世古土壤剖面孢粉式 本花粉居多 草本其次 蕨类孢子最少 木本中又 以松 Pinus 最多 达31 1 51 7 桦 Betula 其 次 达 12 6 25 2 其他的阔叶树花粉含量不 多 但在栎 Quercus 花粉中偶见常绿类型 且在 剖面底部样品中发现一粒山核桃 Carya 花粉 灌木及草本粉中 以蒿 Artemisia 居多 占 3 9 23 3 其次是禾本科 Graminea 占 1 1 5 8 再次是藜属 Chenopodiaceae 为 1 0 8 7 还有灌木榛属 Corylus 为 1 0 3 5 其它草本花粉零星出现 蕨类孢子也很少 其中 只有卷柏属 Selaginella 可达 0 5 3 9 根据表 1 的资料将主要孢粉类型做成图 3 这样我们可以直观地看到孢粉随地层和时间的变 化在发生类型和数量的变化 其中最为明显的变 化是到古土壤末期木本花粉减少 而喜干凉的蒿 黎 禾本科花粉与卷柏孢子的数量增加 上述花粉组合中 松与桦的花粉占了绝对多 数 松 桦的花粉产量在乔木中名列前茅 且它们 是春季开花 尤其桦是先叶开花 受早春西北风尚 强劲的影响 加上安阳盆地地形特征对西北风的 拉动效应 这就有可能导致太行山中山上易于远 距离飞翔的松 桦花粉带到安阳盆地中降落 因 而姬家屯盆地中全新世古土壤孢粉组中松 桦占 优的乔木花粉组合只是一种假象 并不说明盆地 中全新世古土壤沉积期间系属森林环境 而传播 距离通常只有几公里的栎 榆 椴 胡桃 枫杨等阔 叶树花粉 则反映了盆地周围低山丘陵上分布有 偶含常绿栎的落叶阔叶林植被 蒿 藜 禾草的花 粉属原地播撒花粉 显示的是盆地草原植被的面 貌 四 古土壤微结构分析 在所采全新世古土壤柱状样的中部 我们采 取了一块标本磨成薄片进行古土壤微结构分析 19 第 3 期 唐际根 周昆叔 姬家屯遗址西周文化层下伏生土与商代安阳地区的气候变化 结果如下 压实的海绵微结构 生物孔隙达 12 左右 基质被土壤生物强烈扰动 含 3 4 的铁锰质 有极少量褐红色粘土胶膜 基质全部脱钙 是淋溶 褐土向普通棕壤的一种过渡类型 五 商代安阳地区的气候与植被 姬家屯遗址的西周文化层与其下伏生土的地 层关系属大面积非打破性叠压 故该层生土应包 含有商代以及早于商代的古气候信息 其中样品 中红褐色生土顶层的年代应相当殷商时期 至于 样品的年代上限 目前只能利用不同深度土壤中 所获气候信息与已知的全新世气候变化曲线拟合 类比 以姬家屯遗址磁化率曲线与黄土高原地区的 全新世磁化曲线进行对比 说明剖面底部的磁化 率峰值可能相当于距今 5000 年的仰韶文化末期 而磁化率低谷 可能相当于距今 4000 年的夏初 其后磁化率上升 应是二里头文化时期的商代气 候好转 到商代以后气候又开始变差的反映 笔者中周昆叔曾考察陕西渭河盆地北面歧山 山南的周原遗址 周原遗址中的西周文化层叠压 在全新世褐红色土的顶 一些西周灰坑也都打破 该层 1 这都说明西周文化层是堆积在全新世 褐红色顶层埋藏土之末 周原褐红色顶层埋藏土 上的地质地层为褐色埋藏土 土壤类型为由淋溶 褐土变成褐土 标志全新世气候适宜期终止的褐 红色顶层埋藏土之末 绝对年代约相当距今 3000 年左右 可见周原地层所反映的距今 3000 年前后的气候大转变与姬家屯遗址西周文化层下 伏生土顶部出现的磁化率下降和耐旱花粉与卷柏 孢子增多所体现的气候变化情形是一致的 前述姬家屯遗址中红褐色顶层埋藏土反映的 安阳盆地周边丘陵地带的植被为偶含常绿栎的落 叶阔叶林的这种含亚热带常绿栎孢粉组合 在安 阳以南辉县境内的韩村中全新世古沼泽沉积物中 也曾发现 因此 姬家屯红褐色顶层埋藏土中偶 见常绿栎花粉 正反映着太行山南段现今孑遗的 常绿栎树 曾在全新世气候适宜期扩展 姬家屯 红褐色土中偶含现今主要分布在中亚热带的山核 桃和可分布至北亚热带的常绿栎花粉 这一现象 再次证明可以将该地划入中全新世亚热带北缘古 气候区 2 这里要 进一步说 明的是 太行山 在海拔 1200 2050 米之间分布有中山落叶林 主要是 含白桦 Betula Platyphylla 的 辽东 栎 Qurcus Liaotungensis 林 海拔 1300 米为桦的分布下 限 3 看来属全新世气候适宜期末期殷商时代 桦树在太行山的分布应比现今的地势还高 其下 限有可能不低于海拔 1600 米 殷墟历年的考古发掘 也发现了大量携带有 当时气候信息的证据 殷墟甲骨卜辞中有数千件 与求雨 问雨有关 其中能确定月份者即达数百 条 4 现制成图 4 图 4 殷墟甲骨卜辞中求雨与问雨卜辞柱状图 据中国社会科学考古研究所资料绘制 1994 年 尽管卜辞所记月份与现今如何对比尚待研 究 但这些记载分散于全年 足可反映当时一年内 的雨量变化 似可将图 4 中的问 求雨区分为四 种情况 每年的 2 5 月求雨问雨次数最多 可能 说明当时春播庄稼迫切需要雨水 也可能说明冬 麦返青与春播较现在来得早些 6 9 月求雨问 雨次数最少 这或许说明每年这段时间降水比较 充沛 是当时的雨季 10 月份问 求雨卜辞又明 显递增 说明该月对水需求又趋迫切 也可能当时 冬季比现在稍迟 11月至次年 1 月 问雨求雨的 卜辞也较少 可能说明这段时间为冬闲时期 对雨 水需求不那么迫切 从卜辞反映的总的商代气候 特征来看 与亚热带气候相似 殷墟发现的动物骨骼中 哺乳类动物骨骼十 分丰富 仅据 1937 年以前所获资料鉴定 即辨出 圣水牛个体 1000 头以上 5 此外还有獐和竹鼠 等 水牛属生长于温暖的水网地带的动物 今天 水牛的分布带 已只局限于长江流域以南 黄河 以北只饲养黄牛 獐通常生活于沼泽 竹鼠喜欢 竹林 现代以四川最多 5吕氏春秋 古乐篇6有 商人服象 为虐于东夷0的记载 殷墟甲骨文中 也有出猎获象的记录 殷墟发掘中 多次发现象 骨和象牙制品 如 1931 年小屯发现一件象牙床 1934 年 1935年和 1978 年 西北冈王陵区先后三 20 殷都学刊 2005 年 次发现完整的象架 推测商代安阳地区很可能有 野象生存 而象属热带动物 近年中国社会科学院考古研究所从殷墟遗址 的晚商地层中收集到一批植物种子 经中国科学 院植物研究所鉴定 除粟 小麦 黍等农作物种子 外 其它有蓼属 莎草属 菟丝子属 藜属等植物种 子 此外还发现狗尾草 马齿苋 李属种仁 杏仁 或山桃仁 以及禾本科植物等 其中莎草属 蓼属 等均属产于温带或热带 生长在潮湿的沼泽地 水 沟或田间路边的草本植物 商代安阳一带应有竹 出产 1990年 安阳郭家庄一座殷墓 M160 中 发现一件以细竹篾编织的小竹篓 这是现知的中 国最早竹器实物 此外 殷墟出土动物群中獐与 竹属的存在 也可视为商代殷墟附近产竹的佐证 表 1 河南省安阳市水冶镇姬家屯全新世古土壤孢粉分析结果表 21 第 3 期 唐际根 周昆叔 姬家屯遗址西周文化层下伏生土与商代安阳地区的气候变化 综合上述分析结果 可以认定殷商时代正处在黄 土高原东南边缘中全新世红褐色顶层埋藏土的末 期 也即全新世气候适宜期之末段 其气候总体 特征是温和适宜 平均气温按气候纬度向北移 3 度计算 当时的年平均气温当在 16 度左右 现今 为13 6 度 年降水量也应在 800mm 以上 现今 700mm 6 因而颇类似于今天的长江流域 但 另一方面 殷墟时期的适宜气候已呈强弩之末的 态势 这与竺可桢指出的 3000 年前华北地区曾 发生气温明显下降的研究结论是一致的 7 3000 年以前的安阳地区 气候适宜期末段温暖湿润的 环境条件应是商王决定以此为都的重要条件 故 而盘庚迁都前夕 曾对新都寄予极大希望 天其 永我命于兹新邑 绍复先王之大业 砥绥四方0 5尚书 盘庚篇6 致谢 本项研究得到美国明尼苏达大学芮普 拉普 George Rip Rapp Jr 教授和荆志淳先生的 关心与支持 中国地质大学侯国良先生帮助测定 磁化率 国家地震局地质研究所严富华教授帮助 进行孢粉分析 中国科学院地质研究所郭正堂教 授帮助进行古土壤微结构分析 北京大学崔海亭 教授帮助查找现代植被资料 并与作者进行现今 与古代植被问题的讨论 笔者向上述各位朋友的 大力帮助和支持表示由衷感谢 参考文献 1 周昆叔1 周原黄土及期与文化层的关系 J 1 第四纪研 究 1995 2 1 2 周昆叔 张广如 曹兵武1 中原古文化与环境 M 1 张 兰生1 中国生存环境历史演变规律研究 一 M 1 北 京 海洋出版社 19931 3 王国祥1 山西森林 M 1 北京 林业出版社 19921 4 中国社会科学院考古研究所 1 殷墟的发现与研究 M 1北京 科学出版社 19941 5 杨钟键 刘东生1 安阳殷墟之哺乳动物群补遗 J 1 中 国考古学报 第四册 1 6 中国气象局1 中国气候图集 M 1 北京 地图出版社 19661 7 竺可桢1 中国近五千年气候变迁的初步研究 J 1 考古 学报 1972 1 1 The Secondary Mud in Xizhou in