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来源:党委宣传部   作者:曾灵、王珊珊、凌征宇\文 图由受访者提供  编辑:曾灵  发布时间:2019年06月13日  浏览次数:

成理考古解谜实录

 


证实三星堆文明与金沙文明变迁的“洪水说”、提供江口沉银探测思路、修复古蜀象牙、保护毛泽东曾居住的皎平渡山洞遗址……

在近二十年的时间里,成都理工大学在多个重大考古项目中寻找、获取、分析、保护古代人类社会的实物遗存。在江口沉银、三星堆金沙遗址等考古项目中,成理贯穿了地质工程学、地球物理学、构造地质学、沉积学、矿物学、岩石学、材料学等多个学科,破解了一个个考古谜题。

考古学的神秘,源于未知和隐匿。这个人文气息浓厚的学科,是人们通向过去的密匙。

虽然并无直接相关专业,但在这个领域,成都理工大学从未缺席。在专家们看来,参与考古,不仅有技术的革新,也有规律的掌握,不仅揭秘过往,也是指向未来。

 

“时玉山出水,若尧时之洪水,望帝不能治,使鳖灵决玉山,民得安处。”——《蜀王本记》

 

水祸?三星堆金沙文明消失之谜破译有望

今年5月,成理地灾国重实验室研究员范宣梅团队与中科院测年专家董国辉、康树刚来到茂县叠溪地震区,在东侧山麓的一块岩石前,范宣梅忧心忡忡。这块在她看来“最佳”的测定叠溪古滑坡年龄的样本,已经被其他研究团队“捷足先登”,顶部被切割掉了一块,“科学研究只有第一,没有第二,我们要赶紧加快进度!”

这是范宣梅主持的国家自然科学基金优秀青年基金项目——《从古堰塞湖沉积看古地质环境演化与人类文明变迁》,属于时下热门的环境考古。她介绍,叠溪古堰塞湖沉积物形成于约3万年前,厚度达350余米,是青藏高原东南缘保存最为完整、厚度最大的古堰塞湖沉积物,对研究青藏高原构造运动、气候变化及其与地质灾害的相互作用,具有重要学术价值。特别是叠溪古滑坡坝在历史上多次溃决,可能产生的洪水事件对研究三星堆文明与金沙文明的变迁,具有重要的人类学研究价值。

2017年开始,范宣梅和她的团队开始在这个区域开展了大量野外调查与取样,取岩芯、查滑坡、挖标本……每个月他们都要在这里待上1、2个星期。她像个侦探,想通过这里的古堰塞湖沉积物记录到古地震、古气候与古地质灾害等的信息,分析地质环境演化。这群成理的科研工作者以古论今,要找到演变的内在规律,预测未来的地质灾害的时空规律。在范宣梅看来,“沧海桑田”不过就是地球陆圈、水圈、生物圈、大气圈之间的相互内外动力耦合作用,但她看到在山体上湖相沉积地层中挖出的蜗牛化石时,仍然很是欣喜,“这进一步证明了我们的推测,这里曾经存在一个很大的堰塞湖。”

1933年叠溪7.5级地震造成的地质现象是目前的重点研究对象。这个一瞬间覆灭一座城的地震,是地质学者们的经典案例。我国著名地质学家常隆庆1956年起任我校教授、古生物教研室主任)在叠溪地震发生后,奉当时实业部地质调查所之命,赴现场进行科学考察,记录了宝贵资料。上个世纪80年代,叠溪古湖相沉积最早被我校王兰生教授发现并命名,起初遭到质疑,后被普遍接受。范宣梅认为,她继续这个领域的研究,是一种学术传承。


地震前的叠溪(成都市防震减灾局洪时中先生供图)

  地震后的叠溪(成都市防震减灾局洪时中先生供图)


对于范宣梅来说,2017年研究至今,这个项目最难的地方在于跨学科交叉。除了地质工程、灾害地质学等范宣梅熟悉的领域外,她还需要去学习古气候学、人类学、历史学等知识。至今,范宣梅的办公室案头还摆放着三星堆文物的图录,在她的阶段汇报PPT上,还引用了《蜀本王记》《华阳国志·蜀志》的资料。就连那块与其他团队“竞争”的岩石样本,也是范宣梅准备用作“宇宙核素测年”新技术的实验对象。

“叠溪古堰塞湖沉积物是大自然留给科学家的钥匙,通过对其沉积特征的测试分析与测年,可以还原当时的地质环境,对整个西南片区的历史文明研究都很有意义。”范宣梅说。

在办公室,她用航拍图向记者解释了古蜀文明消失“洪水说”的证据。1933年,叠溪地震不仅覆灭了古城,还诱发滑坡堵江,形成滑坡坝,在震后45天溃决,洪水席卷下游250公里,到达都江堰仍有12米深,造成2500人死亡。在现在已经发现的证据里,几万年来这个区域发生过多次地震,其中有多次超过33年地震的遗存痕迹,“如果33年地震引发的洪水到达了都江堰,更大的地震、更大的溃决引发更大的洪水,也完全有可能到达成都平原。”


王兰生教授在金沙遗址施工工地,工地底部的沉积物引起了他的注意


范宣梅开始顺藤摸瓜,从叠溪作为起点,经过沱江、岷江等直达成都平原,联系起沿途的地质现象。下游金沙遗址现场发现了与叠溪湖相沉积类似的地层等,再结合史书记载,范宣梅相信在此前古蜀文明神秘消失的“战争说”“迁移说”“水患说”里,“水患说”可能是正解,“目前我们还在通过测年、孢粉测试、岩芯扫描和多种环境指标因子等技术手段拿到更多的微观证据支持。”她还想把这套研究应用到金沙江、大渡河等类似区域,“从三江流域到青藏高原,从它们的构造运动到气候响应,能够得出一个全面的认识,这是一件让人充满动力的的事情。”

 

范宣梅(中)团队在作业现场 

 

 

“石牛对石鼓,银子万万五。有人识得破,买尽成都府。”——江口沉银民谣

 地学+考古 穿越三千年的“CT”


流传了三百多年的传说,终于在去年与公众面对面。2018年,《江口沉银——四川彭山江口古战场遗址考古成果展》分别在中国国家博物馆和四川博物院举行,举国轰动。首次挖出的“三眼火铳”以及刀矛箭镞等大量兵器,确认了江口为明代古战场遗址;首次出水的明代蜀王金宝系也系蜀藩王府唯一的身份证明;还发现了张献忠册封嫔妃的金册……“江口沉银”考古,成都理工大学地球勘探与信息技术教育部重点实验室则是考古探测技术支撑单位之一。

受电子科技大学的邀请,实验室主任王绪本教授在项目开始之初,给予探测方法的技术指导,确定探测方法组合和技术实施方案。现场作业人员在江口工地现场挖了很多试验模拟沉银坑,里面填上钢锭、铅锭,埋进河道,配合磁化率、激发极化、雷达、高密度电阻率的多参数响应的方法试验,这些方法的试验位后期的探测提供了有利的探测模式。


江口沉银作业现场(封面新闻)

虎钮“永昌大元帅”金印(文汇报)


将地球勘探技术应用到人文考古,王绪本在15年前就开始了。2004年,国家“十五”科技攻关计划项目《文物保护关键技术研究》的《高新技术在古文化遗存无损探测与成像中的应用研究》课题由成都理工大学打头阵,并与中国地质大学、首都师范大学、成都考古所共同承担。彼时,我国将物理探测方法作为“无损技术”引入考古勘探才刚刚起步,考古调查此前仅仅限于传统的地面踏勘和用“洛阳铲”进行铲探。

在为期两年的科研之中,团队将三星堆和金沙遗址作为了研究对象。那时,三星堆遗址虽然已经发现了近80年,但考古调查勘探工作仍未做完;2001年的金沙遗址“一醒惊天下”,预示着仍然有大量文化遗存没有被发掘。

项目期间的那两年,王绪本团队通过遥感航空探测技术、高密度电阻率、高精度磁测、探地雷达等探测技术,基本还原了三星堆的古城邑遗址结构,划定了金沙遗址的准确范围。在已变为探方的遗址区,他们利用磁场响应的不同,推断出了几千年前这里的场景,从古窑灶到古建筑基底,从夯土城址到古墓,古代的城池在人们眼前愈发生动。他们探测到了多个还未发掘的“宝藏”,城邑附近很多消失了的古运河、古河道重现回到人们的视线。有谁曾想到,几千年前,三星堆古城在建造时曾经可能有一条古运河与鸭子河相连。

“差异产生信息。”王绪本说,考古探测技术就像医生通过CT能观察到病人的身体结构和内部组织情况,是因为X光能区分骨骼、内脏和肌肉等肌体,地层当中的不同物质通过地学相关技术勘探测量也会展现出不同的数据差异,泥土、沙子、岩石,这些“异常数据”,就很有可能是文物聚集地。


王绪本(左四)在野外

 

在发掘现场,地质人眼中普普通通的石头是考古人的“宝物”,考古人从探测出的痕迹推断当时城邑的存在与场景。项目结束后,王绪本所负责的课题共发表论文多篇,申请专利2项。时至今日,考古探测团队队员们仍然记得当年他报告开头浪漫十足的第一句:“隆隆的推土机推开了千年的秘密。”对于王绪本而言,无论是金沙还是三星堆,“真正的落脚点,都是在于对中华文化遗留瑰宝的更好发掘和保护。”

 

 

“金沙水拍云崖暖,大渡桥横铁索寒。”——《七律·长征》毛泽东

 

考古保护  从千年象牙到红色主题


与王绪本同时,《文物保护关键技术研究》项目的另一个课题《高新技术在文化遗存保护中的应用研究》正由我校材化学院汪灵教授主持展开。汪灵曾亲眼见过三星堆遗址出土的80余根珍贵古象牙,因保护不到位而风化成一堆碎末,“这种象牙是四川独一份啊,三千多年前的宝贝,太可惜啦。”他向记者介绍,三星堆和金沙出土的古象牙文物属糟朽古象牙,其保护是世界性的难题。象牙是由碳羟磷灰石和蛋白纤维组合而成的一种天然复合材料,就像是建筑物中的沙子和水泥一般,在地下被埋藏的时间久了,水泥流失,埋着的时候还成型,挖出来暴露在空气中,很快就粉化。

《高新技术在文化遗存保护中的应用研究》课题将目光聚焦于古象牙等文物的保护与修复。在采访现场,汪灵向记者展示了他修复后的一截实验用象牙。象牙隐隐实沉,长约15厘米,表面有些绿斑。汪灵表示,这是因为象牙在埋藏时曾和青铜器放在一起,染上了铜绿。

而在当初,它们像触不到的恋人,一碰即碎。

摒除了传统硅胶封存的方法,汪灵将文保思路锁定为“替换”。他尝试找到一种材料,能够代替古象牙中的蛋白纤维的角色,将磷灰石“粘”在一起,并作支撑。但象牙已经成型,如何让材料透过空隙“钻”进去,是汪灵构想落地的最大难点。那时,从天上飞的到地下爬的,从可以吃的到不能吃的,从有机物到无机物……汪灵几乎尝试了所能想到的一切材料,仍然失败,他设想了很多研究正式宣告失败后的要面对的情况,“那会儿实际上是基本没路了。”

行到水穷处,坐看云起时。一个傍晚,毫无出路的汪灵无意识地练着书法,这是他多年的爱好,至今,浙江温州龟湖重要景点“老街观鱼”的命名和题词,都出自他手。这个傍晚,正是书法让他灵光乍现。

印章,是每个书法家的身份之物,而制作叶蜡石印章的表面处理材料,不仅其化学性能稳定,质感滑腻,而且在一定工艺条件下具有优良的渗透性能。它行不行?汪灵即刻将其作为实验材料进行尝试。经过加工,修复的象牙散发着荧光,但结构坚固,质地坚硬,这已经令汪灵喜出望外。经过对所用材料的进一步改性,古象牙保护材料终于诞生,从电子显微镜看,材料在古象牙里面的空隙填充堪称完美,再经过表面修理后,几乎与出土时一样。处理后的象牙能够在空气中长期保存,不会再有风化的后顾之忧。

在这个过程中,汪灵和他的团队不仅研发了古象牙文物保护材料,创新了古象牙保护与修复技术,还发明了整套修复装置,获授权国家发明专利8项、实用新型专利1项。他们用三星堆80根断掉的古象牙碎块拼凑出两根基本成型的象牙,再将拼接好象牙进行填缝处理,用象牙的碎末填补在凹凸面。做完表面修复处理后,两根完整的古象牙基本恢复了刚出土时的形态。如今,这项技术已经广泛运用到古象牙保护当中,汪灵也开始做起了退休计划。他实验室还有一根80厘米的成都金沙象牙没有处理完。他说,要在退休前将这根象牙修复,捐给成都自然博物馆。


汪灵修复古象牙


除了古代文物,近代遗址保护也找到了成理专家。今年年初,范宣梅团队受中铁科研院西北院文保中心的委托,承担了《乌东德水电站淹没区皎平渡渡口及山洞遗址保护与模拟展示工程》项目的科研与技术咨询部分,项目现正式结题,开始施工。云南省皎平渡山洞遗址,系1935年红军长征过程中,毛泽东、朱德、周恩来等中央领导人指导红军“巧渡金沙江”时的住所,在党史上具有重要历史地位。

因为修建水库,山洞遗址将全被淹没至水下近90m。为了使这一“红色遗址”更好地传承重大文物价值和历史意义。四川省文物管理局提出,须对“皎平渡遗址”采取保护措施,对遗址进行加固和回填保护,至少能在水下保存100年。

中铁科研院找到了范宣梅团队。去年,经过多次实地勘探和实验室实验,范宣梅团队通过土体物理力学特性实验、斜坡整体稳定性模拟及材料、结构调研及对比试验等,出色地完成了保护方案。目前施工方正按照他们的设计紧密施工……

这本实录未完待续。

在人们的刻板印象中,考古属于人文科学,属于是历史学或人类学的分支。在成都理工大学的考古实录里,专家学者们从多学科角度持续书写,反复论证,自然科学已经成为考古研究,文物鉴定与保护等不可缺少的一部分,研究成果对于增进和深入了解历史的发展和进程发挥着重大作用。这与学科的前沿发展不谋而合,也与成都理工大学作为一所学科实力突出、优势特色明显的双一流”建设高校定位不谋而合

 

名词解释:

古堰塞湖沉积——形成于湖泊中,具有湖泊环境下原生沉积特征的沉积物。

常隆庆——1904年12月3日-1979年7月21日,字兆宁,攀枝花之父。四川江安县连天乡泥溪村人;九三学社社员、中国古生物学会理事、中国地质学会常务理事;1930年北京大学地质系毕业,先后担任北碚私立中国西部科学院地质研究所主任;四川省地质调查所所长;西南地质调查所副所长;重庆地质学校教导主任;成都地质学院教授;中国古生物学会理事;中国地质学会编辑、常务理事等职务;常隆庆先生主要从事地质矿产调查研究工作和教学工作;先后发表二十余篇重要科学论文和专著,内容广泛,涉及到地层、古生物、矿产、地质构造、土壤、地震、中国地质等方面。

 

 


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