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

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1、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：一、遗址位置与样品采集安阳盆地位于太行山东麓，约处36N,144E。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

2、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

3、西周时期文化层，西周层下是自然堆积的红褐色“生土”。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

4、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。从中可知磁化率呈现出双峰夹一谷的曲线变化。即剖面底部深米处磁化率形成首个峰值，达23OX1O-6CGSM然后磁化率减少，曲线次第下降，至剖面深米处，形成磁化率低谷，其磁化率为130X10-6CGSM到剖面深米处，形成磁化率另一峰值，其磁化率为180X10-6CGSM,到剖面深米处，即红褐色顶

5、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16OX1O-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克进行抱粉分析。将分析结果做成表1。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序深度（米0.900.951.101.20-1.25粒数及百分比粒粒粒粒粒粒粒粒粒粒号抱粉名称抱子花粉总数103100114100179100188100200100195100259100266100204100212100乔木植物花粉总数5250.57464.913977.714778.217085.014473.921783.822785.31768

6、6.318888.7灌木及草本植物花粉总数4644.73833.33620.13418.12311.54925.14015.43011.32311.3209.4蕨类植物抱子总数54.821.842.273.773.521.020.893.452.441.9乔木植物花粉1冷杉属(Abies)32.932.673.994.873.5105.1114.2155.694.473.32云杉属(Picea)10.510.410.53油松属(Keteleeria)20.94松属(Pinus)3130.14136.07743.08143.19447.09347.713451.712446.69747.5102

7、48.15桦属(Betula)1312.62521.94324.03116.54924.52914.94918.96725.24522.15325.06桤木属(Alnus)11.010.620.810.510.57栎属(Quercus)21.932.684.584.284.052.6103.972.662.973.38胡桃属(Juglans)11.010.931.7115.973.552.683.172.683.9115.29枫杨属(Pterocarya)10.510.510山核桃属(Carya)11.511椴属(Tilia)42.121.031.241.573.410512榆属(Ulmus)

8、11.010.921.12101灌木及草本0.521.0植物花粉230.81.413麻黄属(Ephedra)10.914榛属(Corylus)11.043.563.473.773.552.651.951.952.431.415蒿属(Artemisia)2423.31815.8168.9168.594.51211.3218.1155.683.994.216菊科(Compositae)32.910.921.110.521.020.820.821.017紫菀属(Aster)11.018藜科(Chenopodiaceae)98.787.052.831.631.5147.241.641.521.031.

9、419伞形科(Umbelliferae)10.610.510.520毛茛科(Ranunculaceae)10.510.421蓼属(Polygonum)10.921.120.822葎草属(Humulus)11.010.910.410.523杜鹃科(Erieaceae)10.410.524属地榆(Sanguisorba)10.525禾本科(Gramineae)65.843.542.263.231.552.641.631.152.431.426莎草科(Cyperaceae)11.0蕨类植物孢子27石松属(Lycopodium)11.010.910.521.010.410.528卷柏属(Selagin

10、ella)43.942.231.621.021.010.431.110.510.529水龙骨科(Polypodiaceae)31.621.010.431.121.010.530水龙骨属(Polypodium)20.810.520.931真蕨纲(Filicales)10.910.5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31.151.7%，桦(Betula)其次，达%。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

11、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%，其次是禾本科(Graminea)，占%，再次是藜属(Chenopodiaceae)，为1.08.7%。还有灌木榛属(Corylus)，为%。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%。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，而喜于凉的蒿、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

12、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。结果如下：压

13、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

14、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

15、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12002050米之间分布有中山落叶林。主要是含白桦(BetulaPlatyphylla)的辽东栎(QurcusLiaotungensis)林。海拔1300

16、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。附图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

17、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。吕氏春秋古乐篇有“商人服象，为虐于东夷”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

18、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，发现一件以细竹蔑编织的小竹篓。这是现知的中国最

19、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。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”（尚书盘庚篇）。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。