商代青铜业的原料流通与迁都问题

   1984年8月22日，哈佛大学张光直教授开始了他在北京大学考古系为期两周的系列演讲。两年后他的演讲汇编成书，题为《考古学专题六讲》，由文物出版社出版。张光直有一讲谈到夏商周三代迁都问题。根据文献记载，三代都曾有过迁都之举。特别是商代，前后迁都共达13次之多。他认为，青铜器在三代政治斗争中占有中心地位。对三代王室而言，青铜器不是宫廷中的奢侈品、点缀品，而是政治权力斗争的必要手段。没有青铜器，三代的朝廷就打不了天下；没有铜锡矿，三代的朝廷就没有青铜器。此前有些研究者认为华北大平原边缘的山地出产铜锡，还提出了一些可能的产矿地点。张光直认为，这些矿产地的蕴藏量都很有限，只能供短时间的开采利用，所以要不断寻找新的产地。三代王都的迁徙，目的是接近矿源，方便采矿，追求作为政治资本的铜锡金属。他将三代都城的位置与产矿点加以对照（图1），认为这些都城的迁徙，都是围绕铜锡矿产地移动的。  

        就在同一天，同在北京西郊，中国科学院主办的第三届中国科学史国际讨论会，自上午开始进入论文发表日程。在这次讨论会上，笔者报告了在殷墟青铜器中发现高放射成因铅的研究结果。三代青铜生产所用的金属原料，主要有铜、锡和铅三种，它们都是经过冶炼从矿石提炼出来的。无论铜矿还是锡矿，或自然界少量存在的天然铜金属，都含有微量的金属铅。这些杂质性质的铅同作为青铜生产原料之一的金属铅一样，都是由四种稳定的同位素204Pb、206Pb、207Pb和208Pb组成的。四种铅同位素中，206Pb、207Pb和208Pb分别是由238U、235U和232Th放射衰变形成的，所以把它们叫做放射成因铅。所谓「高放射成因铅」，是指这三种铅同位素含量特别高的金属铅。其中，由于206Pb相对于207Pb和208Pb增长更多，所以用207Pb/206Pb和208Pb/206Pb这两对比值表示时，高放射成因铅比普通铅数值小。

         在中国地质上，高放射成因铅的金属铅矿以及铜矿，在四川南部和云南东部及贵州接邻的地区有发现，这一地区属于中国西南部。笔者在报告中举出了云南永善金沙及会泽等地矿山的数据，它们跟殷墟青铜器的高放射成因铅数据十分接近。因此提出，殷墟时期黄河流域的青铜生产使用了来自中国西南，也就是长江上游地区的金属原料。因为铅矿在华北平原出产地很多，西南地区的这种高放射成因铅出现在黄河流域生产的青铜器中，实际上反映了西南地区铜锡矿原料输入中原的事实。   

       这篇报告是中国第一篇将铅同位素分析技术应用于考古研究的科学报告，也是首次发现商代青铜器中含有高放射成因铅。报告中将中原地区商代的青铜生产与中国西南地区矿产相联系的结论，极大地冲击了传统的看法。报告发表之后，很快引起美国和日本研究者的注意。  

        但是，中国考古学家疑虑难消：从长江上游的西南地区到华北平原的腹地，如此大的空间跨度，为甚么中间没有考古发现的环节？然而就在两年后，也就是1986年，从成都平原的三星堆传来发现商代祭祀坑的消息；再过三年，在江西新干又发现商代大墓。   

       80年代的这些考古发现，引起了全世界的注目。

                   一　黄河流域：商代王都遗址与出土青铜器的铅同位素比值

       90年代以来，由中日美科研人员组成的研究小组坚持进行关于中国出土青铜器合作研究，已经完成很多重要考古遗址出土青铜器的铅同位素以及化学组成研究。其中包括河南偃师二里头和商城遗址、安阳殷墟、湖北盘龙城、江西新干商代大墓、四川三星堆祭祀坑以及湖北随州曾国墓地遗址等等。   

       按照目前中国考古学界大多数人的意见，位于河南省偃师县境内的二里头遗址，是夏代王都遗址。研究人员对61件二里头青铜器进行了铅同位素比值研究，对其中13件作了化学组成分析。这些成果揭示了二里头时代青铜技术的发展高度（图2），也揭示了探索中的夏代文明的若干重要历史面貌。我们特别注意到，在二里头青铜器中，没有发现类似殷墟青铜器中的那种高放射成因铅。   

       偃师商城和郑州商城是商王朝早期的都城。偃师商城出土三件青铜器，郑州商城出土二件青铜器和一件孔雀石铜矿样品，以及属于商代中期遗址的郑州二里冈窖藏二件青铜器，经过铅同位素测定研究，发现其中五件青铜器和一件孔雀石都含有高放射成因铅，它们的207Pb/206Pb都在0.70-0.80之间（见表1）。   

       殷墟时期是商代青铜器制作的鼎盛时期，一共178件殷墟青铜器的179个样品经过铅同位素测定分析，结果表明，殷墟第一二期共82件青铜器中，有66件属于含高放射成因铅器物，比例占80%。第三期61件青铜器中，有23件属于含高放射成因铅器物，比例占38%。第四期36件中只有4件属于含高放射成因铅器物（参见图3）。   

       根据以上铅同位素研究结果，可以看出整个商代供应黄河流域青铜器制作生产的主要金属原料产地在不同时期的变化。具体说来，从商代早中期一直到殷墟第二期，出产含高放射成因铅的青铜原料的矿山是其主要原料供应地。其它矿山产地来源的原料供应只占很小比例。到殷墟第三期，含高放射成因铅的青铜原料供应量明显减少，铅同位素比值207Pb/206Pb在0.84-0.90之间的青铜原料占大部分。进入第四期，绝大多数青铜器的铅同位素比值207Pb/206Pb在0.88-0.90之间，这说明第四期利用的主要青铜原料供应地，与第三期相比又有所变化。   

       黄河流域的青铜器制作生产，到了三代中最后一个朝代的周代，很少见利用这种含高放射成因铅的青铜原料。在陕西宝鸡国墓地12件青铜器和山西晋国墓地71件青铜器中，只发现三件这种高放射成因铅铅同位素组成的器物。周代以及殷墟第四期少数这种高放射成因铅的器物，可能属于前代遗物或者旧有器物的重新熔炼和铸造。

         二　长江流域：商代遗址与出土青铜器的铅同位素比值   

       长江流域发现的商代遗址中，湖北盘龙城是商代中期的一处商城遗址，年代最早，出土的青铜器很多。江西新干商代大墓，墓葬年代在殷墟第二三期之间，出土青铜器475件。四川三星堆遗址的两个祭祀坑，年代与新干大墓相近，也相当于殷墟中期，其中出土了大量青铜面具、立人像等精美青铜器。   

       湖北黄陂盘龙城五件和白木港一件青铜器，经过铅同位素测定研究，有四件属于含高放射成因铅的器物；江西新干大墓出土11件青铜器，无论是中原青铜器风格的容器，还是南方青铜文化特征的工具和武器，都属于这种高放射成因铅铅同位素组成的器物，具体数据参见表2。            

        在长江上游成都平原的三星堆遗址，1986年发现两个祭祀坑。我们从这两个祭祀坑的出土青铜器物中，选取了包括面具、立人像、头像、神树、容器、武器和铜瑗等近50件器物共53个样品，进行了铅同位素测定，它们全部含有这种高放射成因铅。          在对出土器物已经进行铅同位素组成测定的这些商代遗址中，只有三星堆祭祀坑和江西新干大墓所出青铜器几乎全部属于这种高放射成因铅。长江流域这些商代青铜器中所含的高放射成因铅与黄河流域商王都遗址出土青铜器中所含的高放射成因铅，铅同位素组成特征十分相似（图4），它们应该来自相同的矿山产地。            

        这种高放射成因铅的金属矿，在全世界都是十分少见的。目前所知，在中国的邻近地区，只有朝鲜半岛南部个别矿山和西伯利亚贝加尔湖附近的一处铅锌矿，是这种铅同位素组成的高放射成因铅。   

       长江流域的周代遗址，例如湖北随州出土春秋战国时期青铜器中，65件经过测定分析，没有一件含这种高放射成因铅的。

                    三　从长江流域到黄河流域：商代青铜业的原料流通

         从上述夏商周三考古遗址出土青铜器的铅同位素研究结果（参阅表3），我们获得很多知见。  

        首先，出产这种高放射成因铅的青铜原料的矿山产地，主要开采利用于商代，是黄河流域商王都的青铜业的主要原料供应地。其开发利用的具体时间，开始于商建国之初，即偃师商城和郑州商城时期；衰落和停止则在殷墟遗址。  

        殷墟四期以后以至周代，无论黄河流域还是长江流域的遗址，出土含这种铅的青铜器数量都很少，说明该矿山地区在商代末期已经停止大规模供应中原青铜业生产。分析美国赛可乐博物馆以及日本泉屋博古馆收藏的商周青铜器，也发现大量商代青铜器含有这种高放射成因铅，商以后时代含这种铅的青铜器数量不多。  

        其次，含这种高放射成因铅的青铜器中，既有只含微量铅的红铜器物或铜锡合金器物，也有将铅作为原料成分之一有意加入的青铜器物。在郑州商城出土含这种铅杂质的孔雀石，殷墟第三期也有这种铅同位素组成的铅锭出土。这就说明，商代利用的这处重要矿山，是一处出产包括铜矿和铅矿在内的多金属共生产矿地。  

        再次，在夏商两代，黄河流域青铜器的制作生产集中在王都，而所需要的铜锡矿金属原料则从出产地运来。在这些王都遗址没有发现冶炼矿石必然会有的矿渣等遗物遗迹，所以，当时采取的办法，是在矿山产地将矿石经过初步冶炼变成粗金属后，再运到王都的铸造作坊。少量发现于商王都遗址的孔雀石，可能是出于其它目的从产地直接运来的。黄河流域的王都是政治中心和青铜器的铸造生产中心，长江流域的商代遗址则性质有所不同。在所有这些研究过的商代遗址中，只有江西新干大墓和四川三星堆祭祀坑青铜器几乎全部含这种高放射成因铅。因此，这一多金属共生矿产地应该位于长江流域。   

       在华北平原的西部边缘有像中条山这样的铜矿，但中国的铜矿产地特别是锡矿产地主要还是在长江流域。像安徽境内的铜陵，曾发现古代开采遗迹；湖北盘龙城商城遗址附近，也有著名的铜录山铜矿；在江西有瑞昌铜矿，曾发现古代采矿遗址。这些铜矿都有可能在商代被不同程度地开采利用，但它们的铜矿石及冶炼遗物，经过铅同位素分析，结果不属于这种高放射成因铅。所以，商代含高放射成因铅的青铜原料的重要矿山产地，要到这些古代矿山之外的地区去寻找。   

       长江流域上游即中国的西南地区，地质构造复杂，蕴藏丰富的铜矿资源，也有丰富的锡矿资源。四川三星堆青铜器全部含有高放射成因铅；汉代主要分布于西南地区的摇钱树，经过分析，发现也属于这种高放射成因铅。结合前述地质资料，商代长时期、大规模开发利用的高放射成因铅金属原料，应该属于西南地区的物产。该地青铜原料资源从长江上游地区，经中游的湖南、湖北和江西，再到黄河流域的商王都所在地，流通道路长达数千公里，影响所及的地区遍及长江和黄河两大流域的大部分地区（图5）。另一条通路，从成都平原越秦岭而至关中，是秦汉时开通的重要信道，但更加艰险。所以，商代运输西南地区的青铜原料资源，走沿长江而下的路线可能性更大。            

        高放射成因铅为何在殷墟第三期以后不再普遍出现于青铜生产中，原因有待探讨。或有可能是随着商王朝国力衰弱，此原料供给线得不到保障；或有可能是原矿山高品质矿石蕴藏量有限，经过从商初到殷墟中期长期开采利用，必然有渐趋竭尽的一天。但后代仍可见断续的开采活动，除了摇钱树的例子外，汉唐时期流通分布于西南以外各地的玻璃制品，其中也有含这种高放射成因铅的。

          四　商代青铜文明的地域范围与迁都问题

          自然科学与考古学的联姻，常常会有意想不到的收获。商代青铜器中普遍存在高放射成因铅的发现，揭示了长江、黄河两大流域广袤地域范围青铜文明物质遗存之间的内在联系，揭示了商代青铜业原料和制品的生产和流通关系，同时也为进一步探讨两大流域之间青铜文明的传播和交流提供了坚实的科学依据。由于商代早期中期直到殷墟中期开采利用的主要青铜原料产地已经远在长江流域，所以，商代不惜巨大政治和经济成本频繁迁徙王都是为了追逐黄河流域矿产地的假说，是不能成立的。三代为甚么频繁迁都，涉及中国上古史国家和文明的起源和成立，有待继续探索。    

       进一步的问题，商代长期开采利用的这一具有高放射成因铅同位素组成特征的青铜金属矿产地区，具体究竟在西南甚么地方？这已经是二十一世纪中国考古学的重要学术课题。新的发现和新的解答，紧随其后出现又一个历史之谜，这正是探索远古常有的引人入胜之处。