科技为考古成果助力

　　科技为考古赋能，让历史更为精准地呈现在公众面前，这就是科技考古的魅力。日前，山西晚报记者从山西省考古研究院了解到，考古工作者利用木材分析和树木年轮学方法及碳十四质谱年代测定，判定兴县碧村遗址小玉梁地点约在公元前2027年使用硬木松建筑或修葺，距今有4000余年的历史。
　　兴县碧村遗址为何重要？阐释晋陕黄河两岸文明形态
　　兴县碧村遗址地处蔚汾河和黄河交汇处，面积约75万平方米，时代主要为龙山晚期，距今4200年至3800年，是山西境内黄河沿岸地区首个确认的龙山时代大型石城聚落。
　　该遗址是目前在入黄河口处发现史前规模最大、保存最好的一座石城，其丰硕的考古成果，从多角度揭示了黄河岸畔4000多年前的先民生活。早在2019年，兴县碧村遗址就列入“考古中国”重大项目，2022年，入选央视“年度国内十大考古新闻”，2023年又入选“2022年度山西考古新发现”，并荣获“2022年度全国十大考古新发现”殊荣。
　　作为中华文明探源工程中的重要节点，碧村遗址考古的重要收获是发现了结构严密、形制规整的大型城门门址，为复原龙山时代城门结构提供了重要参考，也为黄河文化保护与传承提供了重要物质载体。
　　此外，碧村城址与盛极一时的陕西石峁古国相距仅50余公里，主体年代基本一致，形成了隔黄河呼应的格局。两个遗址在建筑传统和聚落布局上基本相同，均以石构为特色，构筑了中心护坡台地的高等级殿堂式院落、多重城垣防御体系和反复迂回城门系统，其历史进程与石峁的发展步调基本一致，鼎盛阶段都在距今4000年前后，显示了两者命运与共的关系。
　　山西兴县碧村遗址既是石峁文化圈的重要一员，又与陶寺并立于黄河东侧，为阐释当时晋陕黄河两岸文明形态、揭示天下万国背景下中原与北方文化互动，提供了新的突破口。
　　因何对木材进行鉴定为了复原建筑本貌并断代
　　据该项目负责人张光辉介绍，碧村遗址是龙山时代中华文明多元一体格局中的关键纽带，在遗址上的小玉梁地点的石构遗存中，曾出土了许多用于建筑的木炭遗存，这也为考古工作者们提出了新的研究课题和方向。
　　张光辉说：“木材是有机质，很容易腐烂，但由于该遗址的特殊埋藏环境，为木材提供了良好的保存条件。”例如，木材处于极端干燥的埋藏环境下，或者处于饱水状态下，都能保存完好，哪怕就是焚烧过后的木炭，也会具有树木固有的结构、颜色和香味，所以就能进行木材鉴定。那么问题来了，为什么要对木材进行鉴定呢？
　　只要木材保存完好，就能通过木材鉴定，对建筑进行复原。张光辉表示，在考古遗址的发掘中，干木材、湿木材通常在建筑的原始位置保存，而建筑遗址中，还有一些木构被燃烧后形成木炭的情况，它们都保存有木材的结构，如果结合一些考古背景，如柱网结构、柱础、磉墩、门、门砧等，仍能在一定程度上在倒塌堆积中发现不同功能的木材遗存，就能对建筑地上部分进行复原。此外，由于是建筑遗存，如立柱、横梁等，往往茎干比较粗大，年轮数很多，这些木材为树轮年代学研究奠定了基础。如果建筑遗迹所处的气候区有长的树木年轮年表，通过交叉定年，就能确定最外层年轮的年代，这个年代往往是建筑的年代或接近建筑的年代。
　　全方位科学手段介入精准鉴定6块千年木炭
　　小玉梁台地是碧村遗址的核心地带，揭露出大型石砌房址、灰坑、护坡墙等，并在台地中部共发现5座石砌房址，在编号F5的房址内，发掘出较多的大块木炭，为科技考古提供了最为有利的实证“素材”。
　　考古人员分别从6块较大木炭中采集了4毫米大小的炭块样本，在显微镜下初步观察后，手持木炭，均匀用力地掰出一个平整、新鲜的横切面，然后用双面刀片切出径切面和弦切面，获得木炭的横、径、弦三个切面后，先在具有反射光源、明暗场、物镜放大倍数为5倍、10倍、20倍、50倍的Nikon LV150金相显微镜下观察、记录木材构造特征，根据《中国木材志》《中国主要木材构造》《木材考古学：理论、方法和实践》等书籍对树种木材特征的描述和现代木材的构造特征进行树种的鉴定，然后将木炭样本粘贴在有导电胶的铝质样品台上，样品表面镀金，在扫描电子显微镜下进行拍照。通过横切面、径切面、弦切面等不同角度观察木材的年轮、树脂道等相关信息。随即，还有专门的树轮定年方法、木材直径和树龄重建方法，对木炭遗存进行直径重建，判断这些木块是否为同一棵树碎裂下来，并根据木块年轮的弯曲度和残存范围，估算木炭碎块在树木横截面所处的大致位置。最终，利用木材分析和树木年轮学方法以及碳十四质谱年代测定，来判定小玉梁地点F5建筑用材种类、材料大小及建筑年代，为F5建筑构建或修葺提供基础性资料。
　　前文提到，碧村遗址与石峁遗址、陶寺遗址，都有着必要的联系，尤其是在木材鉴定中，还透露出一点非常重要的信息，6块木炭均为松属双维管束亚属硬木松，其中有4块木炭可拼到一起，说明木炭来自同一棵树，而就在石峁遗址、陶寺遗址中，都曾发现过硬木松类的油松，可以肯定油松早在4000多年前就已经被作为建筑材料了。
　　听着这些颇为“细碎”的测定步骤和方法，不得不感慨：科技考古的精准，一步一步，拨云见雾！
　　木材年龄不再成谜F5房址距今4000余年
　　从木材鉴定，知晓木头材质、复原房址……科技考古正在不断地带给世人惊喜，甚至还能精准判断出木头的“年龄”，以及具体存世的时代。
　　树木的年轮，就是树干横截面上木质疏密相间、颜色深浅相间的同心圆圈。在温带地区，树木一年长出一个年轮，因此年轮的数目就表示树龄的多少。在F5提取的木炭中，考古人员发现，现存木炭从靠近髓心第一个年轮到靠近树皮的最外层年轮共有68个。通过木炭的年轮数量，可以获知树木死亡或被砍伐前的最小年龄。
　　为了进一步确定样本的日历年代，北京大学考古文博学院对采集样本进行碳十四年代测定，第1-5个年轮匹配校正年代为公元前2092年，第21-25个年轮为公元前2072年，第63-67个年轮年代为公元前2030年。最后一个年轮以及木炭残存部分最外层年轮的年代为公元前2027年，又因为房址存在反复修葺的迹象，最终推测F5的营建或修葺年代约为公元前2027年，距今有4000余年的历史。
　　通过科技成果，考古工作者对于F5房址的建设有了清晰的认知。张光辉介绍，F5坍塌遗迹木材均为松属双维管束亚属硬木松，先民选用了不少于119年树龄，直径最小为27.06厘米的优质木材硬木松作建筑材料。
　　为何会选择此种木材？据悉，一方面，松树自古至今是晋北地区的优势种，个体数量多、投影盖度大、生物量高，很容易获得，尤其是不管历史如何悠久，人类活动并没有改变黄土高原的植被面貌。现今，我国特有树种油松林在山西森林中占的比重最大，是山西森林的主要类型，其中遗址所在的兴县位于山西八大林区的黑茶山林区，林区分布着以油松为主的针阔混交林和栎类、白桦、山杨等阔叶林。另一方面，先民对油松优良特性有所了解，认为松木是良好的房屋建筑材料。
　　从石峁遥望碧村F5房址等级较高
　　历史是相通的，考古更不例外，同一时期的不同遗址，同一年代的不同发现，总会带给人思索。从石峁遥望碧村，也会带给考古人很多新的发现。
　　石峁遗址中，也曾发现了很多的木炭，通过科技考古手段得知，重要的建筑构件使用的也是硬木松，其他建筑则使用了不同的树种，可见石峁统治者有高度的管理能力，先民们在木材上懂得利用木材的差异化。作为与石峁隔河相望的碧村，在高等级建筑材料的选择上，肯定也受到了石峁遗址用材策略的影响，在高等级建筑中会使用硬木松。“碧村遗址不仅是蔚汾河流域龙山晚期的一个中心聚落，还是石峁这类跨区域大型聚落群下的重要据点，而小玉梁台地又是碧村遗址的核心地带，尤其是分布着5座石砌排房，主次分明，布局规整，这在北方地区龙山石城聚落中较为罕见，可能是以碧村遗址为中心的聚落群的上层人员居住区，所以说这几间房址等级也非常高。”张光辉说。

山西晚报记者　孙轶琼