前 言
青銅器研究，包括銘文、形制風格、制作工藝、流通消費等，是了解商文明的五條途徑之一。張光直先生提出商人通過控制青銅資源以及青銅器的生産和流通來維持其統治，劉莉和陳星燦先生進一步指出商代的擴張是為了資源的控制和擷取，但是也有學者認為商王對于周邊地區的控制并不是非常強。單純從傳統考古學的角度很難給出一個明确的答案，而通過對青銅器的科技檢測可以确定其生産技術及礦料來源，進而為這些理論的探讨提供更多的資料支撐，也可以對現有理論進行檢驗。
鉛同位素分析是研究古代青銅器礦料來源的一個重要方法。金正耀先生最早檢測發現殷墟婦好墓的青銅器有相當一部分含有高放射性鉛同位素并推論出部分商代金屬資源可能來源于中國西南地區。他的結論引起了很多的讨論，考古學家也是以了解了鉛同位素的分析方法，并逐漸将其廣泛應用到中國青銅器研究中。雖然冶金考古學家已經積累了上千個先秦時期銅器及冶鑄遺物的鉛同位素資料，但要解決商代金屬資源的來源與流通等重要問題，還需要更多不同地區不同時段的青銅器的資料。
海岱地區已經出土了相當數量的商代青銅器，但目前基本沒有進行過系統的科學檢測分析。本文主要介紹濟南劉家莊遺址出土商代晚期部分青銅器的鉛同位素比值資料及研究結果。劉家莊遺址的科學研究不僅有利于深化對此遺址商代青銅器的認識，還可以為了解海岱地區商時期文化與安陽殷墟之間的關系提供一個新的視角。劉家莊遺址銅器中的鉛主要以高放射性成因鉛為主，且其資料相對集中，為分析商代高放射性成因鉛提供了一個參考标準。本文通過将劉家莊遺址出土青銅器的鉛同位素資料與其他已發表的商代資料進行比較，認為商代的高放射性鉛同位素的資料在中商時期和殷墟第二期晚段有細微的變化。盡管目前還不能确切解釋這種變化出現的原因，但這一發現為探讨商代不同階段的政治經濟活動提供了一個可能性。
一、遺址概況
劉家莊遺址位于山東省濟南市古城區西北約3公裡，是一處商周和唐至明清時期的遺址。劉家莊遺址在20世紀70年代就曾出土過近20件商代青銅器。2010年7月至2011年2月，濟南市考古研究所對遺址進行考古發掘并取得了重要收獲，共發現商代墓葬77座，有8座墓葬出土青銅器，其中3座（M109、M121和M122）出土的青銅器數量比較多且多件器物有銘文。劉家莊遺址的發掘，為海岱地區商代考古的進一步研究提供了重要的資料。根據發掘報告對劉家莊遺址出土陶器和銅器的類型學分析，可知遺址遺存主要對應殷墟第二至四期，主體遺存為殷墟第三期。屬于殷墟第二期的出土銅器的墓葬有M38、M81，均隻出土銅戈1件。屬于殷墟第三期的出土銅器的墓葬有M109、M112、M121、M122，其中三座較大墓葬M109、M121、M122出土銅器較多，青銅容器風格一緻且大部分有比較精美的紋飾，M112出土銅觚、爵、戈各1件。屬于殷墟第四期的隻有M56，出土銅觚、戈、弓形器各1件。為了進一步加深對劉家莊遺址出土青銅器的了解并對其礦料來源及合金類型等問題進行研究，我們對劉家莊遺址出土部分青銅容器、兵器、工具等進行了取樣分析。
二、樣品和分析方法
本次選取了劉家莊遺址出土的39件銅器進行檢測分析，首先用便攜式X射線熒光光譜儀對銅器表面進行成分分析，大緻判定其合金種類；然後對銅器表面鏽蝕物進行采樣，進行鉛同位素比值測定。以往研究表明銅器表面鏽蝕物的鉛同位素資料可以代表銅器本體的資料。在采樣過程中我們也選取了一件器物（LJZ無号-1）同時采集了銅鏽和銅基體的樣品，以對銅鏽和銅器本體進行比較。是以可供分析的樣品共有40個。由于便攜式X射線熒光光譜儀檢測的是器物的表面，故而所分析的實際上是銅器表面鏽蝕的化學成分，并不能确定是否能準确反映所測銅器的基體成分。但這一方法可以較好地進行定性分析以确定鉛、錫等合金元素的有無，并且其所反映的合金元素的多少在某種程度上代表了該合金元素含量的高低。在無法進行破壞性取樣的情況下，便攜式X射線熒光光譜儀的定性分析可以幫助我們對器物的合金類型有一個總體了解。所選39件銅器主要出自6座墓葬，另有幾件采集樣品（表一；附表一）。
鉛同位素分析使用北京大學地球與空間科學院的多接收電感耦合等離子體質譜儀（MC-ICP-MS）測試樣品的鉛同位素比值。儀器分析精度為207Pb/206Pb、208Pb/206Pb和206Pb/204Pb的相對誤差分别小于0.01%、0.01%和0.1%。測試時使用國際鉛同位素标準溶液SRM981校正儀器，每測試6～8個樣品即測試一次标準溶液。檢測完成後，我們利用魏國鋒等的計算方法比較所采樣品LJZ無号-1的基體與其表面鏽蝕物鉛同位素的數值變化，以此來檢驗所測資料的可靠性。其計算公式為：△鏽-基（%）=（R鏽/R基-1）×100%，計算結果見表二。與儀器分析精度（207Pb/206Pb208Pb/206Pb206Pb/204Pb207Pb/206Pb和208Pb/206Pb的誤差略高于儀器測量誤差，而206Pb/204Pb則在儀器測量誤差範圍之内。我們認為相對于商代鉛同位素資料範圍，這樣的誤差在可接受範圍之内，不會影響最後的分析結果。
運用便攜式X射線熒光光譜儀分析時，主要選擇表面鏽蝕較少的地方進行測量。每件器物測量2～3個點，最後計算平均數。我們使用山東大學的Bruker TracerⅢ SD型儀器進行分析，測量條件為40千伏、11.8微安，使用黃色濾片（Yellow Filter），測量時間為60秒。測量結束後，運用布魯克S1Cal軟體進行資料處理，使用的标準樣品為山東大學購買MBH公司生産的Charm系列樣品一組17件。
三、分析結果
鉛同位素在研究古代銅、鉛資源及産品的流通中具有非常重要的意義。其重要優勢在于鉛同位素的比值在礦料冶煉過程中的變化很小，是以，銅器的鉛同位素比值在一定程度上可以反映其礦料的來源。當然，鉛同位素分析也有其局限性，即需要判斷鉛同位素比值是代表何種金屬的來源，同時也要考慮古代金屬的重熔、混合等現象。但無論如何，鉛同位素比值研究能夠提供非常重要的資訊。
劉家莊遺址39件銅器的鉛同位素分析結果顯示，有29件銅器的208Pb/204Pb比值集中在41～43之間，206Pb/204Pb比值集中在20.5～22之間（附表二），屬于所謂的高放射性成因鉛（208Pb/204Pb>40，206Pb/204Pb>20，207Pb/206Pb208Pb/204Pb比值在38～40之間，206Pb/204Pb的比值集中在17.6～19.5之間；還有1件銅器鉛同位素比值遠低于其他器物，208Pb/204Pb的比值為36.1831，206Pb/204Pb的比值為16.3168。由于銅器的鉛同位素與其所含鉛的來源有關（紅銅和銅錫合金器物，其所包含的鉛主要是來自銅礦中原有的微量鉛，故其鉛同位素可以代表銅礦的來源；鉛含量高的銅器，主要是有意識添加鉛作為合金成分，其鉛同位素代表鉛礦的來源），是以需要将合金類型與鉛同位素結合起來考察。根據便攜式X射線熒光光譜儀資料，有3件紅銅（A組），31件含錫銅器和4件銅鉛合金（E組）。我們将31件含錫銅器根據鉛含量的多少分為微量鉛組（B組，5件，Pb
從合金類型看，高放射性成因鉛存在于各種合金類型的銅器中，但似乎含鉛量高的銅器放射性鉛同位素的比值要更高一些（208Pb/204Pb>42，206Pb/204Pb>21.5，207Pb/206Pb
從器類看，高放射性鉛也存在于各種器類中（圖三；見表三）。容器共分析21件，其中含高放射性鉛同位素的有16件，普通鉛同位素的5件。兵器13件，其中含高放射性成因鉛者9件，普通鉛者4件。2件車馬器中，高放射性成因鉛和普通鉛各1件。3件工具均含高放射性鉛同位素。
從年代看，高放射性鉛主要集中在殷墟第二、三期器物中（圖四；見表三）。所測的39件銅器中，殷墟第二期的隻有1件，為高放射性成因鉛銅器。殷墟第三期的33件銅器中，有7件為普通鉛銅器（約占21.2%），26件為高放射性成因鉛銅器（約占78.8%）。殷墟第四期的2件銅器均為普通鉛銅器。這與金正耀先生總結的晚商高放射性成因鉛資源的使用和消長過程略不同，他提出殷墟第一、二期高放射性鉛同位素銅器的比例分别為78%和81%，但到了殷墟第三期則驟降至38%，至殷墟第四期隻有6%。劉家莊遺址殷墟第三期高放射性鉛同位素銅器的比例為78.8%，基本與金正耀文中殷墟第二期的比例相當，遠高于其文中殷墟第三期的比例。這種差别有三種可能。一是劉家莊遺址殷墟第三期墓葬出土的青銅器很多為殷墟第二期的特征，它們鑄造的年代可能在殷墟第二期。二是殷墟第三期确實有新的金屬來源輸入，較高等級的貴族對新資源的使用更具獨占性。金正耀分析的殷墟第三期墓葬出土的銅器共有61件，其中39件來自于郭家莊M160，隻有9件為高放射性成因鉛銅器，占M160所有檢測銅器的23%。M160出土了10套銅觚、爵，屬于較高等級的墓葬。另外的22件來自于7個機關（6座墓葬和1個地層），有14件屬于高放射性成因鉛銅器，占所有檢測銅器的63%。6座墓葬出土的銅器較少，屬于中低等級的墓葬。三是這種差别可能是地域性的。劉家莊距離都城殷墟較遠，有250公裡左右，其銅器風格的變化可能有一定的滞後性。無論将來的分析支援哪一種判斷，我們對商代含高放射性鉛同位素銅器的消長情況、商代銅器的發展變化及流通都将會有更好的了解。
四、相關讨論
（一） 商代高放射性成因鉛銅器的曆時性變化
劉家莊遺址出土青銅器的高放射性鉛同位素比值絕大部分比較集中，208Pb/204Pb的比值集中在41～43之間，206Pb/204Pb的比值集中在20.5～22之間，208Pb/206Pb的比值集中在0.72～0.78之間，這為了解高放射性成因鉛提供了新資訊。學者們以往對于高放射性成因鉛的研究主要有兩個方面：一是商代數量衆多的含有高放射性鉛同位素銅器的礦源是一源還是多源，二是礦源産地。高放射性鉛同位素礦源的一源說得到了大多數學者的支援，但也有學者認為多源說的可能性并不能完全排除。關于高放射性成因鉛的來源，學者們也有不同的意見，包括西南地區滇東川南一帶、長江中遊地區、秦嶺地區，甚至還有非洲來源說，但後者的觀點已經遭到了絕大多數學者的批評。
雖然現有資料還很難對上述兩個問題提供明确的答案，但劉家莊遺址的資料提供了一個新的思路，即商代高放射性鉛同位素存在曆時性變化，這種變化可以提供更多關于商代社會經濟的資訊。彭子成、金正耀等先生都曾發現不同地區的高放射鉛同位素有所差別，但這一發現并未得到深入讨論。劉家莊遺址鉛同位素資料的相對集中性提供了一個與不同遺址出土鉛同位素資料進行比較的參考标準。通過将劉家莊遺址鉛同位素資料與其他已發表的商代資料進行比較，我們發現至少可以将所有高放射性成因鉛的資料分成兩個小組（由于不同鉛含量銅器的鉛同位素并沒有明顯的不同，故分組将不同鉛含量銅器一起讨論）（圖五；圖六；表四）。A組以劉家莊遺址的資料為代表，一般資料比較集中，且208Pb/204Pb比值絕大多數小于42.5，207Pb/204Pb比206Pb/204Pb的斜率約是0.13。資料主體屬于A組的有盤龍城、鄭州商城、正陽閏樓、羅山天湖等遺址。需要說明的是，盤龍城和鄭州商城雖然在斜率上可以劃入A組，但是這兩個遺址的資料與其他A組資料似乎還有所差別，其年代也明顯比其他出土A組銅器的年代要早，其劃入A組的合理性還有待于将來驗證。B組207Pb/204Pb比206Pb/204Pb的斜率約為0.16，且有相當一部分資料208Pb/204Pb比值大于42.5，207Pb/204Pb比值大于16.1，206Pb/204Pb比值大于22.5。資料主體屬于B組的主要包括漢中（本文将漢中地區出土銅器的諸遺址作為一個整體分析，下文中晉西地區亦如此）、新幹、三星堆等遺址。此外，安陽殷墟、晉西、炭河裡、金沙等同時包含A、B兩組鉛同位素的資料。其中安陽殷墟和晉西銅器鉛同位素的差别與年代有關。兩地屬于殷墟第一期和第二期早段的銅器主體可劃入B組，而屬于殷墟第二期晚段和第三期的銅器則主要屬于A組。炭河裡和金沙的年代則相對較晚，均屬于商末周初。A、B兩組資料在殷墟和晉西等地同時出現，且其差别與年代相關，說明兩組高放射性鉛同位素的差別應當不是因為不同儀器的測量誤差導緻的。當然，各個遺址的資料分組并不是絕對的，但這些例外并不影響分組的可行性（見表四）。此外有少量資料處于A組斜率上，但208Pb/204Pb比值大于42.5，207Pb/204Pb比值大于16.1，206Pb/204Pb比值大于22.5，它們有可能代表了含有兩種鉛同位素資料信号的金屬的混合。
A組和B組高放射性鉛同位素存在時代的交替。A組最早出現于鄭州商城和盤龍城，這兩個遺址年代都比較早，均從早商一直延續到中商時期。但A組除了鄭州商城和盤龍城遺址，其他如羅山天湖、正陽閏樓等遺址出土銅器的年代主體均在殷墟第二期到第三期之間，部分可以晚到殷墟第四期；閏樓有部分可以早到殷墟第一期的銅器（閏樓有部分資料可以劃入B組，這些資料代表的銅器年代可能更早一些，但由于很多無法分期，我們并沒有對其進行細分）。含有B組的鉛同位素似乎主要集中在中商中晚期到殷墟第二期偏早階段。漢中地區銅器主體屬于中商到殷墟第二期左右，但也有個别器物可以早到早商，或者晚至殷墟第三、四期。新幹大墓的年代還有争議，但學者們一般傾向于認為其年代不晚于殷墟第二期，也不會早于中商時期。三星堆兩個器物坑的年代同樣有争議，學者們對于器物坑的埋藏年代雖有不同看法，但都認為一号坑的年代略早于二号坑，且從兩個器物坑出土遺物看，兩個坑的年代總體都不晚于殷墟第二期。總的來說，似乎在中商階段銅器的高放射性成因鉛的比值從A組變為B組，到了殷墟第二期晚段，又從B組變為A組。值得注意的是到了商末周初之際，炭河裡和金沙兩個遺址都同時包含屬于A組和B組的高放射性鉛同位素資料，但我們還不清楚這一現象是否具有普遍性。根據最近發掘的三星堆遺址四号坑的碳十四測年資料（95%機率落在距今3148～2966年），三星堆四号坑的埋藏年代應在殷墟第三、四期範圍内。是以不排除三星堆新發掘的器物坑中可能有殷墟第三、四期的器物。我們期待有關三星堆新器物坑的發掘資訊以及對新出土銅器科技檢測資訊的公布。這些資訊将可以補充長江中上遊地區殷墟第三、四期之間的缺環，進而有可能幫助我們了解為什麼在商末周初炭河裡和金沙遺址同時包含A組和B組的高放射性鉛同位素資料。
從地域分布看，B組鉛同位素的分布範圍更廣一些，早商至殷墟第二期早段幾乎所有經過檢測的發現青銅容器的遺址都有B組器物。而A組在殷墟第二期晚段到第三期，主要集中在晚商文化的影響範圍内。高放射性鉛同位素的這種曆時性變化的原因還不清楚，既有可能是同一礦源内部的變化，也可能是含有高放射性成因鉛金屬與含有普通鉛金屬混合導緻，同時也不能完全排除A組和B組代表了兩個不同的礦源。值得注意的是A組鄭州商城和盤龍城遺址的年代下限都可能到中商時期，與B組遺址的上限可能存在一定的重合，但兩者間銅器高放射性鉛同位素卻似乎沒有明顯的混合。中商是一個動蕩的時期，鄭州商城衰落而小雙橋、洹北商城相繼崛起，高放射性鉛同位素的變化與政治、社會的變化大約同時發生，似乎暗示了新中心的崛起過程中可能掌握了新的礦料（鉛礦）來源。無論如何，高放射性成因鉛差異的辨識是有意義的，它提供了分階段考察高放射性成因鉛的流通的可能性，也提供了認識商代社會經濟一個新的視角。
（二） 普通鉛同位素讨論
高放射性鉛同位素可以作為一種辨別使追蹤商代金屬資源或産品的流通成為可能性。而高放射性鉛同位素基本可以根據時代關系分為A、B兩組，使得我們可以讨論商代金屬資源或産品流通的曆時性變化。而事實上，學者們已經注意到普通鉛同位素所訓示的金屬資源也存在曆時性的變化，而且這種曆時性變化幾乎貫穿了整個中國青銅時代。金正耀先生綜合分析商周時期的鉛同位素資料，認為在商代至少有三種普通鉛同位素比值的礦源（a.206Pb/204Pb≈16.5，b.206Pb/204Pb≈17.5，c.206Pb/204Pb≈18.25）在不同時間段内被開發利用。
劉家莊遺址的普通鉛資料可以分為四組，a、b、c組分别對應金正耀先生所分的a、b、c三組普通鉛同位素（圖七；圖八）。劉家莊遺址a組隻有1件銅器，這種鉛同位素基本隻在二裡頭文化晚期和鄭州商城時期發現過。劉家莊遺址的這1件可能為利用早期銅器重新熔鑄。劉家莊遺址b組也隻有1件銅器，屬于殷墟第四期。b組銅器似乎确實在殷墟第四期才開始被使用。劉家莊遺址c組有4件銅器，其中3件屬于殷墟第三期，1件屬于殷墟第四期。c組鉛同位素在殷墟第二至四期都有發現，但主要集中在第二至三期。除了金正耀所劃分的三組普通鉛同位素外，還有另外一組鉛同位素資料（d組），208Pb/204Pb≈39～40，206Pb/204Pb≈19～19.5，208Pb/206Pb≈2.06～2.09（見圖七；圖八）。從數值上看它們應當歸入高放射性鉛同位素，但在資料分布上它們與c組普通鉛又很難截然分開。它們均屬于殷墟第三期，且有2件為紅銅，另外2件含鉛量也不高，表明這組資料很可能代表了銅礦的資訊。它們既有可能與含有高放射性鉛同位素的銅礦是同源的，也不排除是銅料在熔鑄過程中受到了含有高放射性鉛同位素礦料的污染。
（三） 鉛同位素與晚商的金屬資源流通
高放射性鉛同位素分組的可能性以及對普通鉛同位素資料的進一步細分，增加了我們對以鉛同位素比值為訓示的金屬資源曆時性變化趨勢的認識。限于篇幅，本文将主要以含有A組高放射性鉛同位素的晚商青銅器為中心來探讨商代晚期金屬資源和青銅器的流通及其政治經濟意義。含有A組類型高放射性鉛同位素的晚商青銅器主要出土于殷墟、劉家莊、閏樓、天湖、晉西等。上述區域傳統意義上均在晚商文化的影響和輻射範圍之内，鉛同位素反映出其銅器原料也具有同源性，這對于我們了解晚商的政治經濟結構具有重要的啟示意義。
首先，鉛同位素的資料讓我們對晚商資源的流通有更深入的了解。以往學者們往往更關注銅器産品的流通，但根據現有證據可以推測青銅原料很可能也在流通的範圍之内。A組類型的高放射性鉛同位素在各地本地風格和殷墟風格銅器中都占有相當比例，鉛同位素資料與銅器風格沒有關系，這表明各地使用的資源具有同源性。另一方面，越來越多的證據表明許多具有地方風格的銅器可能都為本地鑄造。在清澗辛莊等遺址發現的與鑄造銅容器相關的陶範、模、芯等，證明晉西地區具有獨立鑄造青銅容器的能力。由于晉西地區具有殷墟風格和本地風格的青銅器在合金成分上也有一定的差異，是以推測許多具有本地風格的銅器可能都為本地鑄造。由此我們推測晉西地區的貴族可能有機會獲得流通的金屬原料——通過貿易從安陽獲得。當然也不能排除當地人将獲得的商式銅器進行重熔後鑄造自己的銅器，但前述本地風格銅器與殷墟風格銅器在合金成分上的差異使得這種可能性比較小。
其次，鉛同位素的資料也進一步支援了安陽殷墟在銅器生産和流通中的地位。晚商時期各地高放射性鉛同位素的同源性進一步支援劉家莊、閏樓、天湖、晉西等地出土具有殷墟風格的青銅器很可能就是在安陽生産的。這與以往學者們根據銅器風格所做研究得出的結論是一緻的，即絕大多數殷墟風格的銅器都是在安陽生産的。經過80多年的考古發掘，在安陽殷墟已經發現了多處比較成規模的商代晚期鑄銅作坊，包括小屯東北地、苗圃北地、孝民屯及新發現的任家莊南等。雖然還沒有學者對這些地點青銅器的生産能力進行計算，但是可以設想其生産青銅器的數量應當非常龐大，而且根據發掘情況，殷墟南部、西部手工業區青銅器作坊的面積不斷擴大。不斷擴大的生産規模一方面說明對青銅器需求的不斷增多，另一方面也說明殷墟應該有非常穩定的金屬原料供應管道。以A組類型鉛同位素為代表的礦産資源可以看作是其礦料供應穩定的标志之一。
當然，我們還需要探讨商人是以何種方式獲得如此穩定的金屬資源的，其器物風格和鉛同位素資料所暗示的青銅資源和産品流通的機制是怎樣的，以及其流通是直接受到商王室或上層貴族的控制還是可能也包含一部分商業交換活動。
結 語
劉家莊遺址出土銅器主要含有高放射性鉛同位素，也有少量含有普通鉛同位素。鉛同位素比值與器物類型以及合金類型并沒有直接的相關性。劉家莊遺址高放射性鉛同位素比值資料比較集中，提供了一個與其他遺址比較的标準。通過比較，我們認為商代的高放射性鉛同位素可以分為兩組，并且兩組可能存在一定的交替。早商時期鄭州和盤龍城為A組，中商到殷墟早期則主要以B組為主，大約從殷墟第二期晚段開始A組重新成為主流。但是目前還不能确定兩組資料究竟代表了兩組不同的高放射性鉛同位素的礦源，還是同一礦源但是與其他不同的資源混合所緻。商代晚期鉛同位素的一緻性則暗示其銅礦資源可能具有同源性，不過尚需結合考古類型學、銅器鑄造技術、銅器銘文等資訊對不同遺址進行分析，才有可能了解其背後的社會經濟意義。
附記：感謝文德安（Anne Underhill）、陳雪香教授以及樊榕、沈德偉、吳曉彤等同學對本文寫作和修改過程中提出的意見和建議，感謝濟南市考古研究所郝穎老師等在取樣過程中的幫助，感謝崔劍鋒教授和張吉、鄒桂森等同學在樣品分析過程中的指導和幫助。本研究得到美國國家科學基金（NSF，項目号：1744615）、耶魯大學麥克米倫國際論文研究獎學金（Mac Millan International Dissertation Research Fellowship）、耶魯大學東亞研究中心（The Council on East Asian Studies）、耶魯大學人類學系阿伯斯-科-哈澤德基金（Albers-Coe-Hazard Fund）的支援。