1984年8月22日，哈佛大學張光直教授開始了他在北京大學考古系為期兩周的系列演講。兩年后他的演講匯編成書，題為《考古學專題六講》，由文物出版社出版。張光直有一講談到夏商周三代遷都問題。根據(jù)文獻記載，三代都曾有過遷都之舉。特別是商代，前后遷都共達13次之多。他認為，青銅器在三代政治斗爭中占有中心地位。對三代王室而言，青銅器不是宮廷中的奢侈品、點綴品，而是政治權力斗爭的必要手段。沒有青銅器，三代的朝廷就打不了天下；沒有銅錫礦，三代的朝廷就沒有青銅器。此前有些研究者認為華北大平原邊緣的山地出產(chǎn)銅錫，還提出了一些可能的產(chǎn)礦地點。張光直認為，這些礦產(chǎn)地的蘊藏量都很有限，只能供短時間的開采利用，所以要不斷尋找新的產(chǎn)地。三代王都的遷徙，目的是接近礦源，方便采礦，追求作為政治資本的銅錫金屬。他將三代都城的位置與產(chǎn)礦點加以對照（圖1），認為這些都城的遷徙，都是圍繞銅錫礦產(chǎn)地移動的。  

        就在同一天，同在北京西郊，中國科學院主辦的第三屆中國科學史國際討論會，自上午開始進入論文發(fā)表日程。在這次討論會上，筆者報告了在殷墟青銅器中發(fā)現(xiàn)高放射成因鉛的研究結果。三代青銅生產(chǎn)所用的金屬原料，主要有銅、錫和鉛三種，它們都是經(jīng)過冶煉從礦石提煉出來的。無論銅礦還是錫礦，或自然界少量存在的天然銅金屬，都含有微量的金屬鉛。這些雜質(zhì)性質(zhì)的鉛同作為青銅生產(chǎn)原料之一的金屬鉛一樣，都是由四種穩(wěn)定的同位素204Pb、206Pb、207Pb和208Pb組成的。四種鉛同位素中，206Pb、207Pb和208Pb分別是由238U、235U和232Th放射衰變形成的，所以把它們叫做放射成因鉛。所謂「高放射成因鉛」，是指這三種鉛同位素含量特別高的金屬鉛。其中，由于206Pb相對于207Pb和208Pb增長更多，所以用207Pb/206Pb和208Pb/206Pb這兩對比值表示時，高放射成因鉛比普通鉛數(shù)值小。

         在中國地質(zhì)上，高放射成因鉛的金屬鉛礦以及銅礦，在四川南部和云南東部及貴州接鄰的地區(qū)有發(fā)現(xiàn)，這一地區(qū)屬于中國西南部。筆者在報告中舉出了云南永善金沙及會澤等地礦山的數(shù)據(jù)，它們跟殷墟青銅器的高放射成因鉛數(shù)據(jù)十分接近。因此提出，殷墟時期黃河流域的青銅生產(chǎn)使用了來自中國西南，也就是長江上游地區(qū)的金屬原料。因為鉛礦在華北平原出產(chǎn)地很多，西南地區(qū)的這種高放射成因鉛出現(xiàn)在黃河流域生產(chǎn)的青銅器中，實際上反映了西南地區(qū)銅錫礦原料輸入中原的事實。   

       這篇報告是中國第一篇將鉛同位素分析技術應用于考古研究的科學報告，也是首次發(fā)現(xiàn)商代青銅器中含有高放射成因鉛。報告中將中原地區(qū)商代的青銅生產(chǎn)與中國西南地區(qū)礦產(chǎn)相聯(lián)系的結論，極大地沖擊了傳統(tǒng)的看法。報告發(fā)表之后，很快引起美國和日本研究者的注意。  

        但是，中國考古學家疑慮難消：從長江上游的西南地區(qū)到華北平原的腹地，如此大的空間跨度，為甚么中間沒有考古發(fā)現(xiàn)的環(huán)節(jié)？然而就在兩年后，也就是1986年，從成都平原的三星堆傳來發(fā)現(xiàn)商代祭祀坑的消息；再過三年，在江西新干又發(fā)現(xiàn)商代大墓。   

       80年代的這些考古發(fā)現(xiàn)，引起了全世界的注目。

                   一　黃河流域：商代王都遺址與出土青銅器的鉛同位素比值

       90年代以來，由中日美科研人員組成的研究小組堅持進行關于中國出土青銅器合作研究，已經(jīng)完成很多重要考古遺址出土青銅器的鉛同位素以及化學組成研究。其中包括河南偃師二里頭和商城遺址、安陽殷墟、湖北盤龍城、江西新干商代大墓、四川三星堆祭祀坑以及湖北隨州曾國墓地遺址等等。   

       按照目前中國考古學界大多數(shù)人的意見，位于河南省偃師縣境內(nèi)的二里頭遺址，是夏代王都遺址。研究人員對61件二里頭青銅器進行了鉛同位素比值研究，對其中13件作了化學組成分析。這些成果揭示了二里頭時代青銅技術的發(fā)展高度（圖2），也揭示了探索中的夏代文明的若干重要歷史面貌。我們特別注意到，在二里頭青銅器中，沒有發(fā)現(xiàn)類似殷墟青銅器中的那種高放射成因鉛。   

       偃師商城和鄭州商城是商王朝早期的都城。偃師商城出土三件青銅器，鄭州商城出土二件青銅器和一件孔雀石銅礦樣品，以及屬于商代中期遺址的鄭州二里岡窖藏二件青銅器，經(jīng)過鉛同位素測定研究，發(fā)現(xiàn)其中五件青銅器和一件孔雀石都含有高放射成因鉛，它們的207Pb/206Pb都在0.70-0.80之間（見表1）。   

       殷墟時期是商代青銅器制作的鼎盛時期，一共178件殷墟青銅器的179個樣品經(jīng)過鉛同位素測定分析，結果表明，殷墟第一二期共82件青銅器中，有66件屬于含高放射成因鉛器物，比例占80%。第三期61件青銅器中，有23件屬于含高放射成因鉛器物，比例占38%。第四期36件中只有4件屬于含高放射成因鉛器物（參見圖3）。   

       根據(jù)以上鉛同位素研究結果，可以看出整個商代供應黃河流域青銅器制作生產(chǎn)的主要金屬原料產(chǎn)地在不同時期的變化。具體說來，從商代早中期一直到殷墟第二期，出產(chǎn)含高放射成因鉛的青銅原料的礦山是其主要原料供應地。其它礦山產(chǎn)地來源的原料供應只占很小比例。到殷墟第三期，含高放射成因鉛的青銅原料供應量明顯減少，鉛同位素比值207Pb/206Pb在0.84-0.90之間的青銅原料占大部分。進入第四期，絕大多數(shù)青銅器的鉛同位素比值207Pb/206Pb在0.88-0.90之間，這說明第四期利用的主要青銅原料供應地，與第三期相比又有所變化。   

       黃河流域的青銅器制作生產(chǎn)，到了三代中最后一個朝代的周代，很少見利用這種含高放射成因鉛的青銅原料。在陜西寶雞國墓地12件青銅器和山西晉國墓地71件青銅器中，只發(fā)現(xiàn)三件這種高放射成因鉛鉛同位素組成的器物。周代以及殷墟第四期少數(shù)這種高放射成因鉛的器物，可能屬于前代遺物或者舊有器物的重新熔煉和鑄造。

         二　長江流域：商代遺址與出土青銅器的鉛同位素比值   

       長江流域發(fā)現(xiàn)的商代遺址中，湖北盤龍城是商代中期的一處商城遺址，年代最早，出土的青銅器很多。江西新干商代大墓，墓葬年代在殷墟第二三期之間，出土青銅器475件。四川三星堆遺址的兩個祭祀坑，年代與新干大墓相近，也相當于殷墟中期，其中出土了大量青銅面具、立人像等精美青銅器。   

       湖北黃陂盤龍城五件和白木港一件青銅器，經(jīng)過鉛同位素測定研究，有四件屬于含高放射成因鉛的器物；江西新干大墓出土11件青銅器，無論是中原青銅器風格的容器，還是南方青銅文化特征的工具和武器，都屬于這種高放射成因鉛鉛同位素組成的器物，具體數(shù)據(jù)參見表2。            

        在長江上游成都平原的三星堆遺址，1986年發(fā)現(xiàn)兩個祭祀坑。我們從這兩個祭祀坑的出土青銅器物中，選取了包括面具、立人像、頭像、神樹、容器、武器和銅瑗等近50件器物共53個樣品，進行了鉛同位素測定，它們?nèi)�部含有這種高放射成因鉛。          在對出土器物已經(jīng)進行鉛同位素組成測定的這些商代遺址中，只有三星堆祭祀坑和江西新干大墓所出青銅器幾乎全部屬于這種高放射成因鉛。長江流域這些商代青銅器中所含的高放射成因鉛與黃河流域商王都遺址出土青銅器中所含的高放射成因鉛，鉛同位素組成特征十分相似（圖4），它們應該來自相同的礦山產(chǎn)地。            

        這種高放射成因鉛的金屬礦，在全世界都是十分少見的。目前所知，在中國的鄰近地區(qū)，只有朝鮮半島南部個別礦山和西伯利亞貝加爾湖附近的一處鉛鋅礦，是這種鉛同位素組成的高放射成因鉛。   

       長江流域的周代遺址，例如湖北隨州出土春秋戰(zhàn)國時期青銅器中，65件經(jīng)過測定分析，沒有一件含這種高放射成因鉛的。

                    三　從長江流域到黃河流域：商代青銅業(yè)的原料流通

         從上述夏商周三考古遺址出土青銅器的鉛同位素研究結果（參閱表3），我們獲得很多知見。  

        首先，出產(chǎn)這種高放射成因鉛的青銅原料的礦山產(chǎn)地，主要開采利用于商代，是黃河流域商王都的青銅業(yè)的主要原料供應地。其開發(fā)利用的具體時間，開始于商建國之初，即偃師商城和鄭州商城時期；衰落和停止則在殷墟遺址。  

        殷墟四期以后以至周代，無論黃河流域還是長江流域的遺址，出土含這種鉛的青銅器數(shù)量都很少，說明該礦山地區(qū)在商代末期已經(jīng)停止大規(guī)模供應中原青銅業(yè)生產(chǎn)。分析美國賽可樂博物館以及日本泉屋博古館收藏的商周青銅器，也發(fā)現(xiàn)大量商代青銅器含有這種高放射成因鉛，商以后時代含這種鉛的青銅器數(shù)量不多。  

        其次，含這種高放射成因鉛的青銅器中，既有只含微量鉛的紅銅器物或銅錫合金器物，也有將鉛作為原料成分之一有意加入的青銅器物。在鄭州商城出土含這種鉛雜質(zhì)的孔雀石，殷墟第三期也有這種鉛同位素組成的鉛錠出土。這就說明，商代利用的這處重要礦山，是一處出產(chǎn)包括銅礦和鉛礦在內(nèi)的多金屬共生產(chǎn)礦地。  

        再次，在夏商兩代，黃河流域青銅器的制作生產(chǎn)集中在王都，而所需要的銅錫礦金屬原料則從出產(chǎn)地運來。在這些王都遺址沒有發(fā)現(xiàn)冶煉礦石必然會有的礦渣等遺物遺跡，所以，當時采取的辦法，是在礦山產(chǎn)地將礦石經(jīng)過初步冶煉變成粗金屬后，再運到王都的鑄造作坊。少量發(fā)現(xiàn)于商王都遺址的孔雀石，可能是出于其它目的從產(chǎn)地直接運來的。黃河流域的王都是政治中心和青銅器的鑄造生產(chǎn)中心，長江流域的商代遺址則性質(zhì)有所不同。在所有這些研究過的商代遺址中，只有江西新干大墓和四川三星堆祭祀坑青銅器幾乎全部含這種高放射成因鉛。因此，這一多金屬共生礦產(chǎn)地應該位于長江流域。   

       在華北平原的西部邊緣有像中條山這樣的銅礦，但中國的銅礦產(chǎn)地特別是錫礦產(chǎn)地主要還是在長江流域。像安徽境內(nèi)的銅陵，曾發(fā)現(xiàn)古代開采遺跡；湖北盤龍城商城遺址附近，也有著名的銅錄山銅礦；在江西有瑞昌銅礦，曾發(fā)現(xiàn)古代采礦遺址。這些銅礦都有可能在商代被不同程度地開采利用，但它們的銅礦石及冶煉遺物，經(jīng)過鉛同位素分析，結果不屬于這種高放射成因鉛。所以，商代含高放射成因鉛的青銅原料的重要礦山產(chǎn)地，要到這些古代礦山之外的地區(qū)去尋找。   

       長江流域上游即中國的西南地區(qū)，地質(zhì)構造復雜，蘊藏豐富的銅礦資源，也有豐富的錫礦資源。四川三星堆青銅器全部含有高放射成因鉛；漢代主要分布于西南地區(qū)的搖錢樹，經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)也屬于這種高放射成因鉛。結合前述地質(zhì)資料，商代長時期、大規(guī)模開發(fā)利用的高放射成因鉛金屬原料，應該屬于西南地區(qū)的物產(chǎn)。該地青銅原料資源從長江上游地區(qū)，經(jīng)中游的湖南、湖北和江西，再到黃河流域的商王都所在地，流通道路長達數(shù)千公里，影響所及的地區(qū)遍及長江和黃河兩大流域的大部分地區(qū)（圖5）。另一條通路，從成都平原越秦嶺而至關中，是秦漢時開通的重要信道，但更加艱險。所以，商代運輸西南地區(qū)的青銅原料資源，走沿長江而下的路線可能性更大。            

        高放射成因鉛為何在殷墟第三期以后不再普遍出現(xiàn)于青銅生產(chǎn)中，原因有待探討�；蛴锌赡苁请S著商王朝國力衰弱，此原料供給線得不到保障；或有可能是原礦山高品質(zhì)礦石蘊藏量有限，經(jīng)過從商初到殷墟中期長期開采利用，必然有漸趨竭盡的一天。但后代仍可見斷續(xù)的開采活動，除了搖錢樹的例子外，漢唐時期流通分布于西南以外各地的玻璃制品，其中也有含這種高放射成因鉛的。

          四　商代青銅文明的地域范圍與遷都問題

          自然科學與考古學的聯(lián)姻，常常會有意想不到的收獲。商代青銅器中普遍存在高放射成因鉛的發(fā)現(xiàn)，揭示了長江、黃河兩大流域廣袤地域范圍青銅文明物質(zhì)遺存之間的內(nèi)在聯(lián)系，揭示了商代青銅業(yè)原料和制品的生產(chǎn)和流通關系，同時也為進一步探討兩大流域之間青銅文明的傳播和交流提供了堅實的科學依據(jù)。由于商代早期中期直到殷墟中期開采利用的主要青銅原料產(chǎn)地已經(jīng)遠在長江流域，所以，商代不惜巨大政治和經(jīng)濟成本頻繁遷徙王都是為了追逐黃河流域礦產(chǎn)地的假說，是不能成立的。三代為甚么頻繁遷都，涉及中國上古史國家和文明的起源和成立，有待繼續(xù)探索。    

       進一步的問題，商代長期開采利用的這一具有高放射成因鉛同位素組成特征的青銅金屬礦產(chǎn)地區(qū)，具體究竟在西南甚么地方？這已經(jīng)是二十一世紀中國考古學的重要學術課題。新的發(fā)現(xiàn)和新的解答，緊隨其后出現(xiàn)又一個歷史之謎，這正是探索遠古常有的引人入勝之處。