一、中國商代青銅礦料來源之謎
自1928年殷墟開始發掘以來，中國商代青銅礦料的來源問題就備受學界矚目。商代青銅器主要包括銅、錫、鉛三種成份。從金屬成份的角度看，學術界對商代礦料來源的討論分為兩個階段。
殷墟第一次發掘工作人員合影（圖源：中少在線）
第一個階段，以銅料、錫料為中心，學術界主要有三種觀點：南方說、中原說、多源說。
主張“南方說”者主要有李濟、趙宗溥、郭沫若、翦伯贊、童恩正等。1933年，李濟發表《殷虛銅器五種及其相關之問題》，說：“（青銅）原料的來源大約來自南方，黃河流域一帶無錫礦，這是已經調查出的事實。所以最近的供給只有南方了。”[1]
李濟先生像（圖源：考古）
主張“中原說”的學者主要有石璋如、天野元之助、聞廣等。其中，石璋如教授在1955年發表的文章中分析了歷代礦產資源的分佈後說：“殷代銅礦之來源可以不必在長江流域去找，甚至不必過黃河以南，由濟源而垣曲，而絳縣，而聞喜，在這中條山脈中，銅礦的蘊藏比較豐富。”[2]
主張“多來源”說的主要是容庚先生，他在《殷周青銅器通論》中說：“殷人的銅、錫素材，一方面可以從中國南方江淮、徐楚的地域輸入，而這種輸入可能由於屬領的納貢和他國的物物交換，乃至戰爭的掠奪。另一方面，他們為要原料的自給，在其境內儘量發掘採集，是理所當然的。”[3]
礦產資源是古代政治集團常見的爭奪對象
第二個階段，以鉛料為中心，學術界的主要觀點有：西南說、中條山說、秦嶺說、湖南說、江西說、湖北說、非洲說等。其中，以“西南說”最為有力，而其他各說多為陪襯。
金正耀先生是“西南說”的首倡者，也是把鉛同位素技術引入考古學研究的中國第一人。1984年8月，第三屆中國科學史國際討論會在北京友誼賓館召開。在這次會議上，年僅28歲的金正耀報告了一項重要成果。
這項成果來自金先生在錢臨照院士和李志超教授指導下攻讀碩士時的研究。該項研究運用鉛同位素技術對出自殷墟的14件青銅器進行了檢測。結果表明，殷墟青銅器使用了兩種完全不同的鉛。其中一種是普通鉛，其同位素比值與湖北銅綠山古銅礦遺址的樣品比較接近；另一種是地質學上罕見的高放射成因鉛（下稱“特殊鉛”），其同位素比值落入了雲南東北永善金沙廠和洛紅的礦山鉛同位素分佈場內。金正耀先生據此推斷，殷墟使用了滇東北的礦料。[4]
古銅礦開採冶煉圖（圖源：中華遺產）
金正耀先生的研究在事實上已經證明商代青銅礦料的多來源說。但與過往研究的不同之處在於，金先生的研究由於利用了自然科學的技術手段而使得探討礦源的具體產地有了可能。
在“西南說”提出之後，學術界先後出現了秦嶺說、中條山說、河北說、多產地說、湖南說、江西說甚至非洲說等觀點。對於這些觀點，金正耀教授均一一有所辨析，此不具引。
二、鉛同位素檢測技術，追蹤青銅礦料的示蹤器
高放射成因鉛的形成與地球的地質結構演變有關，在地質研究中具有“指紋”般的追蹤能力。如果說碳十四技術解決了考古材料的“何時”問題，那麼同位素檢測技術則能解決文物原料的“何地”問題。
（一）鉛同位素的示蹤原理
要理解鉛同位素的示蹤原理，需要了解放射成因同位素體系的示蹤理論和礦石鉛同位素體系的演化這兩項內容，中國科學院朱炳泉研究員編寫的《地球科學中同位素體系理論與應用》對此有詳細介紹，可以參閱。[5]金正耀教授也曾多次在文中介紹鉛同位素的示蹤原理，以下即為其中一篇的介紹：
鉛同位素的形成與地球演化有關
Pb同位素示蹤方法應用於青銅器考古研究的基本原理在於，由於地球上銅、錫、鉛金屬礦床在其形成的地質年代以及形成過程中環境物質中鈾釷濃度條件方面的差異，其Pb同位素組成亦各有差異，即Pb的4種同位素（204pb、206pb、207pb和208pb）的含量比率各有特徵；4種穩定同位素在古代青銅業的一般冶煉、鑄造等加熱過程中不會發生分餾，與微量元素相比，可更好地保留原產地的信息。所以，通過比較青銅器樣品和礦床的Pb同位素分析數據，可以進行青銅金屬原料來源的產地研究。[6]
高放射成因鉛的207Pb/206Pb比值一般小於0.82，低於普通鉛，故一般也稱這種特殊鉛為“低比值鉛”。
（二）國外運用鉛同位素進行考古研究的案例
就在金正耀先生公佈其成果的第二年，中科大彭子成等三位學者在《考古》發表文章，介紹了鉛同位素比值法在國外考古研究中的應用情況。[7]下面是該文提到的兩個案例：
魚形玻璃瓶（阿富汗貝格拉姆出土）
1962年，美國康寧玻璃博物館的Brill發表了首篇有關鉛同位素考古技術的論文。此後十餘年，Brill及其合作者對古代玻璃、青銅器、錢幣、顏料、金器和銀器等古物的鉛同位素做了大量的檢測研究工作。1983年，Brill在北京國際玻璃會議上提交的一篇論文，總結了他獲得的數百個鉛同位素數據，並繪製成圖。從圖中可見，他所研究的中國古代玻璃均落在兩個區域內，這說明中國古代玻璃所含的鉛和希臘的鉛（L），美國、意大利、土耳其的鉛（E），西班牙、威爾斯、撒丁島的鉛（S）以及埃及古代玻璃上的鉛完全不同，由此證明古代中國擁有自己的玻璃製造體系。
Brill對不同地區古代器物鉛同位素比值的測定結果
1981年，日本名古屋大學教授山崎一雄等學者發表了一篇研究古銅鏡的報告。該報告報道了日本學者對中國輸入銅鏡和日本出土銅鏡的檢測結果，證實中國東漢銅境和西漢銅鏡的礦料來源有很大不同。檢則結果同時表明，無論是從中國輸入的還是日本仿製的三角緣神獸鏡的鉛同位素比值都與中國製造的東漢古鏡處於同一分佈區域，這個結果與過去一些日本學者的見解完全不同。
日本學者的古銅鏡鉛同位素比值測定結果
三、中國的特殊鉛青銅時代
金正耀先生的研究成果很快引起了學界重視。1991年，中國社會科學院、美國弗利爾美術館和東京國立文化財研究所三方的研究人員開始了一項針對中國出土商周青銅器鉛同位素研究的共同計劃。經過三年多的努力，該計劃共完成400餘件商周青銅器物樣品的實驗測定。結果出乎人們的意料，這些青銅器竟然大多數都含有高放射成因鉛！[8]現在，我們先來了解一下有關的檢測結果（未註明出處者，均出自金正耀《中國鉛同位素考古》）：
（1）三星堆文化。研究者獲取了三星堆青銅器的53個數據，結果表明這些青銅器全部含有特殊鉛。（《中國鉛同位素考古》，第104頁）
龍身縱目人面像（三星堆博物館藏）
（2）盤龍城文化。先後有三批學者對盤龍城青銅器進行鉛同位素檢測。其中，北京科技大學的孫淑雲教授等檢測30件，結果表明有18件含特殊鉛；中國科技大學的彭子成教授等檢測9件，有6件含特殊鉛；[9]另金正耀教授等檢測5件，有4件含特殊鉛。（《中國鉛同位素考古》，第27頁）
盤龍城面具
（3）新幹大洋洲文化。新幹大墓青銅器的鉛同位素檢測數據有兩批。其中，金正耀教授等檢測11件，結果是全部含有特殊鉛。（《中國鉛同位素考古》，第151頁）另彭子成等學者在1997年發佈一批數據，其中來自新幹大墓的數據有4個，也全部為特殊鉛。[10]
伏鳥雙尾青銅圖（圖源：《商代遺珍》）
（4）偃師商城和鄭州商城。經對偃師商城、鄭州商城、二里岡七件青銅器和一塊孔雀石的鉛同位素檢測，結果表明除了來自偃師商城的一件斝和二里岡的一件盤之外，其他全部含有特殊鉛。（《中國鉛同位素考古》，第26頁）
鄭州商城窖藏青銅器（圖源：大眾考古）
（5）城洋銅器群。城洋銅器群是城固、洋縣銅器群的簡稱，地處漢中盆地。金正耀教授等檢測了成洋銅器群的27件青銅器，結果有24件含有特殊鉛。（《中國鉛同位素考古》，第143頁）
寶山青銅獸面具（陝西博物館藏）
（6）殷墟文化。 金正耀教授等共檢測殷墟青銅器178件，獲得179個數據。其中第一期檢測18件，有14件含特殊鉛；第二期檢測64件，有52件含特殊鉛；第三期檢測61件，有23件含特殊鉛；第四期檢測32件，有2件含特殊鉛。（《中國鉛同位素考古》，第159-160頁）
殷墟司母戊大方鼎（國家博物館藏）
（7）金沙文化。2004年，研究者公佈了對金沙遺址青銅器的鉛同位素檢測結果。結果顯示金沙遺址的絕大部分具有地方青銅文明特色的戈形器、鋤形器、譬形器以及一半以上的像生活裝飾類器物含有與三星堆青銅器完全一致的特殊鉛。（《中國鉛同位素考古》，第120頁）
龍首形器（金沙博物館藏）
（8）陝北商周銅器群。陝北商周銅器群以李家崖文化為代表，北京科技大學對出自陝北地區的青銅器進行了檢測。其中檢測商晚期青銅器17件，結果有10件含特殊鉛（第74頁），而檢測的西周時期11件青銅器和東周時期的30件青銅器則全部為普通鉛。[11]
李家崖文化青銅馬（陝北甘泉閆家溝出土）
（9）寧鄉商周銅器群。寧鄉商周銅器群以炭河裡古城文化為代表，研究者對炭河裡古城26件青銅器進行鉛同位素檢測，結果發現有6件含特殊鉛。[12]
四羊方尊（炭河裡遺址出土）
（10）山西曲村晉國墓地。研究者檢測了山西曲村晉國墓地的71件青銅器，結果發現有3件含特殊鉛。（《中國鉛同位素考古》，第185頁）
需要指出的是，含這種特殊鉛的青銅器不見於二里頭文化（《中國鉛同位素考古》，第25頁）。二里頭文化崩潰後，含這種特殊鉛的礦料開始被三星堆、盤龍城、偃師商城、鄭州商城、新幹大墓、漢中盆地、安陽殷墟等考古文化普遍使用，直到殷墟三期驟然衰落。根據以上資料，可繪表如下：
商周時期含特殊鉛青銅器的主要考古文化
四、“西南說”是否為神秘礦源的終結者？
上面我們提到，“西南說”是學術界各家觀點中研究特殊鉛礦源問題的最有力者。那麼，“西南說”有哪些證據，又有什麼缺陷？下面，我們來談談這個問題。
（一）“西南說”的主要證據
第一，從地球化學的角度看，特殊鉛礦最有可能存在於西南地區。2002年和2003年，中國科學院的朱炳泉研究員和其他學者一起先後兩次發表文章，指出：根據地質環境條件，中國大陸最有可能形成含這種高放射成因鉛礦床的區域有四個：滇東北地區、小秦嶺地區、遼東半島青城子地區、長江中下游地區。其中，首選地區為滇東北。此外，朱炳泉研究特別強調，不能排除這種特殊鉛與地球外資源（指隕石）有關的可能性。[13]
隕石含高放射成因鉛是普遍現象（圖源：新浪）
第二，從考古文化來看，在殷墟三期之後，含這種特殊鉛的青銅器在中國境內其他地區迅速減少的同時，地處成都平原的金沙文化仍在大量使用這種特殊鉛材料。
第三，從文獻記載來看，《漢書·地理志》記載的產錫之地僅有三處，即益州郡律高（今陸良）縣石空山、賁古（蒙自）縣的採山、烏山，而中原地區缺乏錫礦。另《南齊書·高悛傳》載：
南廣郡界蒙山（即朱提山）下，有城名蒙城，可二頃地，有燒爐四所，高一丈，廣一丈五尺，從蒙城南百許步，平地掘土深二尺得銅，又有古掘銅坑，深二尺，並居宅處猶存。
（二）“西南說”的主要缺陷
從已經正式公佈的學術材料來說，“西南說”是最有可能的那個答案，這是沒有疑問的。但是，西南說也面臨著兩大挑戰。第一，西南地區目前沒有發現象湖北銅綠山古銅礦、江西銅嶺古銅礦那樣的考古文化。第二，西南地區發現的特殊鉛數據與青銅器中含有的特殊鉛數據存在明顯差異。這是怎麼回事呢？
1993年和1994年，金正耀教授在公佈新幹大洋洲和三星堆青銅器的鉛同位素研究結果時指出，考古材料中所見的特殊鉛數據有著相同的大約為24.5億年的等時年齡關係，而目前已知的地球上的高放射成因鉛礦床一般都形成於16億年之後。[14]也就是說，現在發現的古代青銅器中使用的特殊鉛和雲南東北礦床中所知的特殊鉛並不相同。
青銅器鉛同位素比值分佈區域與主要礦床鉛同位素比值分佈區域比較圖
難道這種特殊鉛真的是天外來客嗎？在一方面不排除為地球外資源的同時，朱炳泉研究員對這種現象進行了解釋：
我們應注意到古老地塊的邊緣，地殼的活動性比內部強得多，U/Pb也會發生更大的分異，這些地段稱為克拉通邊界，也就是地球化學邊界。當成礦出現於地球化學邊界上時，成礦物質來自兩個不同時代形成的塊體混合時，有可能產生25億年等時線趨向的高放射性成因鉛礦床。[13]
五、柳暗花明：特殊鉛之謎解開，讓人意料不到的答案
就在“西南說”成為那個最有可能的答案而又無法成為定論的時候，時間來到了2017年。
這一年，河南省南陽文物部門從鴨河工區採集到幾塊金屬錠，隨後將之送至中國科技大學考古實驗室。經金正耀教授團隊進行同位素組成測定，發現這些金屬錠竟與商代青銅器含有的高放射成因鉛十分一致。隨後，金正耀教授立刻組織考察隊在南陽盆地北緣礦山進行了調查，結果發現了十多處古礦洞，並採集到一批高品位的鉛礦石。經測試，這些鉛礦石含高放射成因鉛，且與商代高放射成因鉛數據一致。同時，通過環境沉積物釋光定年，確定該鉛礦開採冶煉的年代在商代。至此，困擾中國考古學界、歷史學界數十年的神秘特殊鉛礦源之謎終於解開。
古礦洞示意圖（圖片與本文無關）
需要說明的是，以上內容來自對中國社科院考古所網站、科學網朱炳泉研究員博客、大河網報道的綜合整理。[15]這些內容目前尚不見於公開的學術論文、著作，但是從消息來源渠道及多方材料的比對來看是可靠的。
同時，中國地質大學地球化學研究所的張宏飛等幾位學者1999年在《地球科學》曾發文證實，南陽盆地以東的桐柏地區存在兩個鉛同位素組成明顯不同的基底塊體。其中，
在桐柏－商城斷裂北側，基底岩石以高放射性成因鉛同位素組成為特徵；在桐柏－商城斷裂南側，基底岩石以低放射性成因鉛同位素組成為特徵。綜合該文的內容來看，南陽盆地高放射成因鉛礦的形成正是朱炳泉研究員提到塊體混合（華北克拉通和揚子克拉通）的結果。[16]
華北克拉通和揚子克拉通混合形成秦嶺－大別山造山帶
六、餘聲：特殊鉛之謎或已解開，新的挑戰剛剛開始
毫無疑問，疑似特殊鉛礦源的找到對中國歷史學界、考古學界來說是一則喜訊，現在我們需要耐心等待這則信息的實錘。需要指出的是，如果特殊鉛礦源果在南陽盆地，而南陽一帶又無錫礦的話，則說明中原地區的礦料來源比過去所設想的更加複雜，研究商代礦源的這一課題並未終結。
此外，我們還要看到，自從金正耀教授揭示殷墟、三星堆、新幹大洋洲、盤龍城、偃師商城、鄭州商城、金沙遺址等諸多考古文化在同時使用同一特殊鉛礦區的時候，無論這個鉛礦位於西南地區還是南陽盆地，中國學術界都面臨著要回答若干重大問題。
特殊鉛時期青銅文化的分佈
（1）假如這個特殊鉛礦區是在滇東北，那麼殷墟、盤龍城、新幹、鄭州商城等這些地處黃河中游、長江中游的考古文化和成都平原的三星堆文化、金沙文化究竟是什麼關係？
（2）假如這個特殊鉛礦區是在南陽盆地，那麼，為什麼殷人在殷墟三期之後大幅降低對這個礦的使用甚至在四期已經完全不用的情況下，地處成都平原的金沙遺址會突然崛起，併成為這種礦料的規模化使用者？
“太陽神鳥”金飾（金沙博物館藏）
（3）鄭州商城、盤龍城的年代下限均為二里岡上層二期，也就是公元前1300年左右；這個時間正好殷墟文化興起。如果把鄭州商城、盤龍城看為商文化，把殷墟的興起看成盤庚遷殷，那如何解釋在殷墟文化興起的同時，鄭州商城、盤龍城卻遭到了毀滅？這與特殊鉛礦源是否有關？
（4）三星堆青銅文化（三星堆文化第三期）和新幹大洋洲都毀滅於殷墟文化一期，年代約在公元前1260年左右。巧合的是，這兩個考古文化都全部使用特殊鉛，這背後又隱藏著什麼歷史真相？
總之，特殊鉛礦源地之謎或許已經解開，但對中國歷史學界來說，真正的挑戰或許才剛剛開始。
參考文獻：
［1］李濟：《殷墟銅器五種及其有關之問題》，原刊《歷史語言研究所集刊》外編第1種《慶祝蔡元培先生六十五歲論文集》（1933年）；今收入《李濟文集》第3卷，上海人民出版社，2006年版。
［2］石璋如：《殷代的鑄銅工藝》，《歷史語言研究所集刊》第26本第1冊，1955年。
［3］容庚：《殷周青銅器通論》，文物出版社，1984年版。
［4］金正耀：《晚商中原青銅的礦料來源研究》，刊《第三屆國際中國科學史討論會論文集》，科學出版社，1990年版。
［5］朱炳泉等：《地球科學中同位素體系理論與應用：兼論中國大陸殼幔演化》，科學出版社，1998年版。
［6］金正耀：《鉛同位素示蹤方法應用於考古研究的進展》，《地球學報》2003年第6期。
［7］彭子成等：《鉛同位素比值法在考古研究中的應用》，《考古》1985年第11期。插圖來自李曉岑等《中國鉛同位素考古》。
［8］金正耀：《中國鉛同位素考古》，中國科學技術大學出版社，2008年版。
［9］孫淑雲等：《盤龍城出土青銅器的鉛同位素比測定報告》；彭子成等：《盤龍城商代青銅器鉛同位素示蹤研究》。二文並見《盤龍城》,文物出版社，2001年版。
［10］彭子成等：《贛鄂皖諸地古代礦料去向的初步研究》，《考古》1997年第7期。
［11］劉建宇：《陝北地區出土商周時期青銅器的科學分析研究》，北京科技大學博士論文，2015年。
［12］馬江波等：《湖南寧鄉縣炭河裡遺址出土青銅器的科學分析》，《考古》2016年第7期。
［13］朱炳泉、常向陽：《評“商代青銅器高放射性成因鉛”的發現》，《古代文明》第1卷，2002年；常向陽、朱炳泉、金正耀：《殷商青銅器礦料來源與鉛同位素示蹤應用》，《廣州大學學報》2003年第4期。
［14］金正耀等：《江西新幹大洋洲商墓青銅器的鉛同位素比值研究》，《考古》1994年第8期。金正耀等：《廣漢三星堆遺物坑青銅器的鉛同位素比值研究》，《文物》1995年第2期。
［15］中國社科院考古所網站：《閱不盡，是殷墟——“殷墟科學發掘九十週年紀念大會暨殷墟發展與考古論壇”側記》，見“學術會議”，2018年10年17日；《金正耀教授講述“鉛同位素考古——創新與堅守”》，見“學術動態”，2019年5月5日。科學網朱炳泉博客：《南陽鴨河口的情緣一一從遠古文明到現代文明》，2018年10月26日。大河網：《南陽市鴨河工區 繪製經濟與文化跨越發展新藍圖》，2018年12月27日。
［16］張宏飛等：《桐柏地區變質雜巖和侵入岩類 Pb 同位素組成特徵及其地質意義》，《地球科學》1999年第3期。
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