西安半坡仰韶文化遺址的地學(xué)解析

地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報第29卷第3期 戴宏 丁華 屈茂穩(wěn) 劉文紅

摘要：以地學(xué)背景分析為基礎(chǔ),探討了地學(xué)背景與半坡仰韶文化遺址的關(guān)系。半坡仰韶文化遺址位于新構(gòu)造運動形成的渭河地塹內(nèi)的西安凹陷,地學(xué)背景對于半坡仰韶文化遺址的形成具有重要意義,重點體現(xiàn)在新構(gòu)造運動奠定了文化遺址形成的環(huán)境背景,區(qū)域水系及地貌結(jié)構(gòu)為半坡先民提供了良好生活環(huán)境,秦嶺北坡及附近的巖石為石質(zhì)工具的物質(zhì)來源等方面。

0引言

西安半坡仰韶文化遺址位于西安東郊的浐河?xùn)|岸,是中國黃河流域新石器時代仰韶文化遺址的典型代表。半坡先民時代距今約有六七千年,當(dāng)時的社會經(jīng)濟已進入原始農(nóng)耕階段,人們生產(chǎn)所用的工具多為磨制石器,日常生活用品則是使用細泥紅陶和夾砂紅褐的陶器。半坡遺址是中國史前考古中第一次大面積揭露的史前聚落遺址,開創(chuàng)了中國聚落考古學(xué)、環(huán)境考古學(xué)研究的新領(lǐng)域。該遺址發(fā)現(xiàn)于1953年,近半個世紀以來,考古學(xué)家、民俗學(xué)家、文物專家等各類學(xué)者從不同角度對遺址遺跡進行了研究,主要成果集中在兩個方面：其一直接利用考古資料來論證揭示60 0多年前處于母系氏族社會繁榮時期的先民生產(chǎn)與生活情況,這對研究中國原始社會歷史有著重要的科學(xué)價值；其二對遺址的應(yīng)用理論研究比較注重,例如展品陳列、文物保護與管理、宣教工作等,這對于遺跡的可持續(xù)利用有著非常重要的意義。但是這些研究中都沒有深層次地探討地學(xué)背景與文化遺址之間的關(guān)系,從而無法揭示先民與環(huán)境和諧統(tǒng)一的真正內(nèi)涵,達到遺跡可持續(xù)利用的目標?；谝陨显?筆者擬從地學(xué)視角對半坡仰韶文化遺址的形成發(fā)展進行研究,分析文化遺址的大地構(gòu)造背景、地貌、石質(zhì)工具的巖石來源等,揭示先民與環(huán)境和諧統(tǒng)一的地學(xué)背景,為遺跡可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1地學(xué)背景分析

1.1區(qū)域大地構(gòu)造背景

陜西省地跨三大構(gòu)造單元,北屬中朝準地臺,南屬揚子地臺,中部為秦嶺褶皺系。第三紀以來,新構(gòu)造運動劇烈復(fù)雜,構(gòu)成了獨具特色的新構(gòu)造景觀——陜北黃土高原拱起地塊、渭河地塹沉陷、秦巴差異性斷塊隆起。渭河地塹位于陜北黃土高原拱起地塊與秦巴差異性斷塊隆起之間,系新生代形成的復(fù)雜的“箕狀”地塹。地塹構(gòu)造內(nèi)有許多形態(tài)各異的斷凸和斷凹組成,依據(jù)沉積相、構(gòu)造運動等特征,渭河地塹可以進一步分為Ⅷ區(qū)[1](圖1)。西安半坡仰韶文化遺址位于渭河地塹內(nèi)的西安凹陷東部。

西安凹陷位于臨潼—長安斷裂以西,啞柏斷裂以東,秦嶺北緣(麓)斷裂以北,渭河大斷裂以南的沖、洪積平原和渭河一二級階地上。該凹陷從第三紀早期以來一直在沉降,以半深水藍灰色河湖相沉積為主。第四紀以來,隨著秦嶺斷塊與北山拱起繼續(xù)上升,凹陷周邊掀斜翹起,發(fā)育洪、沖積扇群堆積。全新統(tǒng)主要為現(xiàn)代河流沖積、洪積層及風(fēng)力搬運的黃土。

1.2區(qū)域地層

由于受局部大地張性應(yīng)力作用,西安凹陷為斷陷型構(gòu)造單元?；讕r性為中元古界片巖等變質(zhì)巖,埋深大于50 0 m,蓋層為新生界第三系河、湖、沖積相的碎屑巖類,沉積地層自下而上劃分為[1]：古近系始新統(tǒng)紅河組(E2h)、漸新統(tǒng)白鹿塬組(E3b)；新近系中新統(tǒng)高陵群(N1gl)、上新統(tǒng)藍田灞河組(N2l+b)和張家坡組(N2z)；第四系三門組(Q1s)、公王嶺組(Q2g)、陳家窩子組(Q2c)、乾縣組(Q3q)、馬蘭組(Q3m)、半坡組(Q4b)(表1)。古近系、新近系、第四系之間均為不整合關(guān)系。半坡仰韶文化遺址及附近主要地層為新近系、第四系。

1.3區(qū)域水系及地貌特征

1.3.1區(qū)域水系

西安凹陷區(qū)域范圍內(nèi)的水系為渭河水系,由于地殼差異運動,整個區(qū)域東南高西北低,致使渭河南北側(cè)支流截然不同,南側(cè)支流多為單支羽狀水系,北側(cè)支流則為樹枝狀分叉水系。半坡遺址附近的浐河為單枝狀水流。浐河發(fā)源于藍田縣湯峪,與灞河匯合后注入渭河。據(jù)學(xué)者研究,現(xiàn)在白鹿塬西側(cè)和長樂坡之間的低洼地帶,是古代浐河中下游區(qū)河床的寬度。依據(jù)古河床的流沙堆積狀況可推測浐河在半坡先民生活時期水量非常大,雖然隨季節(jié)變化水量有漲有落,但總體上水量豐盈,導(dǎo)致河畔常有許多湖泊分布。

1.3.2區(qū)域地貌

由于渭河地塹周邊的秦嶺、北山山地多次斷塊抬升,因而周邊基巖山地高于渭河地塹30～160 m,地勢自周邊山地向地塹中央呈階梯降低,地貌組合依次為周邊山地—山前沖洪積扇—黃土臺塬—河流階地。半坡遺址所在的西安凹陷地貌結(jié)構(gòu)基本符合上述規(guī)律,南邊為秦嶺山地,向北依次為山前沖洪積扇、黃土臺塬、河流階地。凹陷區(qū)內(nèi)主要有渭河河漫灘、渭河一二級和三級階地、古河道洼地、黃土臺塬。在半坡遺址附近主要為渭河二三級階地和黃土臺塬,二三級階地上部為中上更新統(tǒng)黃土,厚25～30 m,下部為中更新統(tǒng)沖積層,厚10～20 m；黃土臺塬為白鹿塬,海拔50～70 m,高出二級階地10～30 m。

半坡仰韶文化遺址處于浐河?xùn)|岸的二級階地之上,其南北東三面為白鹿塬,是地學(xué)上稱“川河時代”原始村落居住遺址的典型代表。

1.4古氣候特征

關(guān)于渭河流域史前時期的環(huán)境與氣候狀況,自20世紀60年代諸多地學(xué)專家對此問題進行了專門研究。半坡遺址大圍溝剖面[2]能夠充分反映史前時期的氣候及環(huán)境變化(圖2)。大圍溝是半坡先民挖掘的作為不同氏族居住區(qū)的分界線和防御設(shè)施。大圍溝中地層的堆積物是半坡人生活期間及其后來堆積起來的,剖面顯示半坡人生活最活躍期為60 0～50 0a前,這正是全新世氣候最溫暖潮濕的時期,對應(yīng)于北歐的大西洋期[2]。

除此之外,植被特征充分反映出氣候變化和地理環(huán)境的差異。100 0多年以來的植物演進歷史表明,木本植物和喜暖分子的增加,草本植物和耐寒冷植物的減少,受到各地冰退時間早晚不同的影響,體現(xiàn)出全新世植物群面貌的先后亦有差別。通過對大圍溝地層剖面土層密集采樣和孢粉分析,可復(fù)原半坡遺址的古氣候環(huán)境。半坡遺址孢粉組合特征表明,在距今850～50 0a,氣候和環(huán)境曾有5次變化：

(1)最早階段,植被以十字花科、豆科為主的中生草原,表明氣溫曾一度回升變暖。

(2)

以松、蒿為主的森林草原,氣候稍涼,溫度有所下降。

(3)植被為含有亞熱帶山地針葉樹種鐵杉的溫帶闊葉落葉樹森林景觀,氣候溫暖濕潤。

(4)植被以松、云杉、冷杉為主的針葉林及草原,反映了較冷的氣候條件。

(5)植被為含有亞熱帶山地針葉樹種的針闊葉落葉混交林或森林草原,氣候溫暖濕潤,這正是距今60 0～50 0a前半坡人生活最活躍的時期?？傮w上,在半坡先民生活時期氣候變化逐漸向溫暖潮濕方向演化。

2地學(xué)背景對文化遺址的影響

2.1新構(gòu)造運動奠定遺址形成的環(huán)境基底

半坡仰韶文化遺址位于渭河地塹內(nèi)的西安凹陷東部。西安凹陷從上元古界—白堊紀一直都處于抬升狀況,這一時期地層缺失。自第三紀開始由于新構(gòu)造運動一直在沉降,第四系沉積了厚度較大的粘土、黃土,為一相對穩(wěn)定的大地構(gòu)造單元。新構(gòu)造運動使西安凹陷具有盆地性質(zhì)的環(huán)境基底,為半坡先民定居繁衍提供了可能的選擇。由于凹陷中活斷層的擠壓—剪切斷隆或拉張—剪切斷陷運動,凹陷區(qū)被劃分為更低一級的上升和下降斷塊,不僅控制了沉積物的類型及厚度,而且奠定了現(xiàn)今地貌單元特點及分布。上升斷塊為黃土梁峁和黃土臺塬,下降區(qū)為沖積平原、階地及灘地。這些地質(zhì)構(gòu)造背景奠定了半坡仰韶文化遺址形成的環(huán)境基底。

2.2水系、地貌結(jié)構(gòu)為半坡先民提供了良好生活環(huán)境,對半坡村落的經(jīng)濟方式、生產(chǎn)生活工具有重大影響

區(qū)域構(gòu)造條件決定了水系特點、地貌結(jié)構(gòu)類型,受秦嶺褶皺帶、北山構(gòu)造帶構(gòu)造運動的影響,半坡遺址區(qū)由南向北依次為山地—黃土臺塬—河流階地—河流為主,可以滿足先民對于依山傍水生存環(huán)境的需求。半坡遺址位于浐河二級階地之上,階地高于河床10～20 m,可防水患；浐河水量充盈,可滿足先民生產(chǎn)生活需要；第四紀沉積的黃土質(zhì)地均勻、含有豐富礦物質(zhì),次生黃土還含有較多腐殖質(zhì),非常適合農(nóng)業(yè)的發(fā)展。這些為半坡先民提供了良好的生活環(huán)境。

由于階地面積有限,單一的經(jīng)濟模式不能滿足半坡先民生活之需,先民又有臨近河流(距浐河約800 m)這一便利條件,這些決定了半坡人的經(jīng)濟方式主要以漁獵業(yè)和農(nóng)業(yè)為主,而不同于其他平原地區(qū)。經(jīng)濟方式對生產(chǎn)生活工具的選擇和發(fā)展具有重大影響,例如由于漁獵的需要,工具主要以網(wǎng)墜和刃口較鈍的盤狀器為主；農(nóng)業(yè)在當(dāng)時具有重要地位,人們?yōu)榱朔N植糧食,首先需要砍伐大量的灌木,生產(chǎn)中砍伐工具就顯得非常必需,如石斧、石錛和刃口鋒利的盤狀器。

2.3古氣候、黃土性質(zhì)對于半坡先民建筑方式的選擇有著積極的促進作用

在舊石器時代先民以山洞作為居室,進入新石器時代以后,先民從丘陵地區(qū)進入盆地平原,已無洞穴可以棲身,于是仿照舊石器時代的洞穴用石器、木器等工具在黃土地帶向地面挖掘,出現(xiàn)了地穴式、半地穴式的居室。黃土是極細的礦物質(zhì)砂粒,垂直節(jié)理發(fā)達,直立性很強,由人工開鑿為壁立狀態(tài)不易崩塌,人們利用黃土的這種優(yōu)越性質(zhì),構(gòu)建生活空間。由于地穴式建筑排水性能太差,久住使人體感到不適,出入又不方便,所以半坡先民早期居住形式多為半地穴式建筑,從地面向下開挖,用坑壁做墻,利用黃土的垂直節(jié)理面形成較為封閉的居住建筑。半地穴式建筑最大問題就是潮濕,隨著半坡時代后期氣候向潮濕演化,這種問題更加嚴重,會使人們患上諸如關(guān)節(jié)炎等疾病,于是半坡先民的晚期建筑出現(xiàn)了地面上的方形房屋,充分利用黃土的濕陷性及可塑性,建筑屋墻(木骨泥墻)和柱底(用柱坑回填法形成硬土圈)。

建筑的變化一方面顯示了半坡先民的聰明才智,另一方面也印證了黃土性質(zhì)、古氣候?qū)τ诎肫孪让窠ㄖ绞降倪x擇有著積極的促進作用。

2.4秦嶺北坡及附近的巖石為石質(zhì)工具制作提供了豐富的物質(zhì)來源

半坡先民使用的工具有石質(zhì)、骨質(zhì)和木質(zhì),其中石質(zhì)工具是主要的生產(chǎn)工具。制作石質(zhì)工具所用的巖石,經(jīng)鑒定總共有37種巖石[3](表2)。

石質(zhì)工具的巖石來源于何處,對此說法不一。筆者通過對半坡石質(zhì)工具的巖性和半坡附近的地層巖性對比、實地踏勘,認為秦嶺北坡及附近的巖石為石質(zhì)工具制作提供了豐富的物質(zhì)來源。半坡遺址南倚秦嶺山脈,北鄰渭水主干河道,東靠秦嶺支脈驪山山脈,西接少陵塬。在半坡遺址區(qū)內(nèi)主要為新生代地層,屬于沉積巖區(qū)域,所以石質(zhì)工具的巖石應(yīng)該不是來自本區(qū)域的；石質(zhì)工具巖石也絕少取自于渭河以北,主要由于渭河基巖出露較少,距沉積巖類砂巖、石灰?guī)r、紫色頁巖、粘土巖 離較遠,巖性單調(diào),又有渭河這一天然屏障[3]；而距離遺址幾十千米的秦嶺北坡主要為太古界、元古界的古老變質(zhì)巖及古生界地層,其中夾有各期巖漿活動所形成的巖漿巖侵入巖體,周邊地層出露的基巖按時代從老到新的順序為：

2.4.1太古界

太古界太華群及秦嶺群,主要分布于半坡遺址以南距半坡30～40km的秦嶺北坡地帶。主要巖性有黑云母斜長片麻巖、二云母角閃片麻巖、黑云母片巖、大理巖、角閃片麻巖、石英巖、鐵質(zhì)石英巖、片麻狀花崗巖、石英云母片巖、花崗巖、矽質(zhì)片麻巖、云母角閃片巖等。

2.4.2中下元古界

中下元古界寬坪群、陶灣群及熊耳群,主要分布于浐河上游的湯峪、庫峪及灞河上游鐵爐子地區(qū),其主要巖性有：硅化大理巖、黑云母石英片巖、二云母石英片巖、黑云母斜長石英片巖、石英片巖、大理巖等。

2.4.3震旦系

震旦系主要分布于灞河上游,主要巖性為紫紅色砂巖夾灰?guī)r、含鐵石英砂巖,局部具礫巖、灰白色厚層塊狀硅質(zhì)條帶灰?guī)r。

2.4.4寒武系

寒武系該系地層在不同地區(qū)變質(zhì)程度有深有淺,主要分布于灞河上游、灞源街以南、鐵爐子以北的地帶,主要巖性為雜色灰?guī)r、透鏡狀灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、干枚巖、薄層灰?guī)r等。

除此之外秦嶺北坡浐、灞河的源頭地帶,還出露不同時代巖漿活動所形成的巖漿巖。

通過以上分析,結(jié)合半坡時期氏族間的交換由近及遠的特點,可以得出制作石質(zhì)工具的材料,幾乎全部取材于半坡以南的秦嶺北坡,而不會取自于渭河以北、關(guān)中以西等其他地區(qū)[3]。

半坡先民利用這些巖石以就地取材為主：一是取自河道之中,二是取自巖石原產(chǎn)地。遺址前的浐河河道為第一取材地,灞河河道為第二取材地,巖石原產(chǎn)地為第三取材地。河道中的巖石主要是河流由秦嶺山地攜帶而來,在半坡遺址的東西兩側(cè)分別為灞河、浐河,二者皆源于秦嶺北坡山地地帶,兩條河流流經(jīng)的山地地段,均為太古界、元古界的變質(zhì)巖及古生界地層,其中夾有巖漿活動形成的巖漿巖。地史時期,由于河水的侵蝕作用,河岸兩側(cè)基巖山地巖石被河水沖入河床,沿谷底搬運至中下游地區(qū),所以由古至今浐河及灞河河谷地帶留下了河流搬運沉積作用形成的來自于河流發(fā)源地地帶的石質(zhì)材料。

從半坡遺址附近的河床礫石來看,礫石的磨圓度較好,但分選性較差,大小不一,巖性差別也較大,正好適合制作各類工具。半坡人往往以河道中礫石為原始材料進行簡單工藝加工而成形。

2.5第四紀黃土沉積地層為陶器制作創(chuàng)造了條件

陶器的出現(xiàn)是人類社會發(fā)展史上劃時代的標志,它不但成為人類日常生活中不可缺少的用具,而且更加穩(wěn)定了人類的定居生活,從而加速了生產(chǎn)力的發(fā)展。半坡陶器是半坡先民主要的生活用具,出土約1.4萬件,是由有制陶經(jīng)驗的婦女們制造的。她們選用粘性適中、泥質(zhì)較細的第四系黃土作陶土,并根據(jù)器物的不同用途,或淘洗掉其中的雜質(zhì),或摻和適量的沙子以便耐火。

陶土的原料為具有一定粘度、泥質(zhì)很細的普通黃土(一般不含鉀及鈣質(zhì)),統(tǒng)稱粘土。在區(qū)域地層中,第四紀賦存有大量的各類粘土,為制作陶器帶來豐富的物質(zhì)來源,尤其是全新統(tǒng)半坡組。半坡組以沖積、洪積淺黃褐色砂質(zhì)粘土、粘質(zhì)砂土、粉細砂為主,富含石英、長石等成分[4-1],是不可多得的良好陶土。半坡先民濱河而居,就地取材,采用適宜的天然粘土,為了農(nóng)耕生活的需要制作陶器,又把氏族共同體崇尚的圖案紋樣彩繪燒制在陶器上,成為多姿多彩的彩陶。陶土的成分對陶器燒結(jié)和顏色具有一定影響,由于半坡當(dāng)時土中含鐵質(zhì)較高,故而陶器呈褐、褐紅等顏色,而利用的顏料用赤鐵礦和氧化錳制成,然后用和毛筆相似的工具,在一些細泥質(zhì)的器皿上進行描繪彩畫。不同用途的器皿用不同的原料制造,如煮飯用的是耐火的粗砂陶,盛水用的是細泥陶,汲水用的是質(zhì)地堅硬的陶土。

3 結(jié)語

半坡仰韶文化遺址的形成與地學(xué)背景密切相關(guān)。遺址位于渭河地塹內(nèi)的西安凹陷,新構(gòu)造運動使西安凹陷具有盆地性質(zhì)的環(huán)境基底,為半坡先民定居繁衍提供了可能的選擇；區(qū)域構(gòu)造條件決定的水系特點、地貌結(jié)構(gòu)類型滿足先民對于依山傍水生存環(huán)境的需求,對于半坡村落的經(jīng)濟方式、生產(chǎn)生活工具有重大影響；溫暖潮濕的古氣候及特有的黃土性質(zhì)對于半坡建筑的發(fā)展有著積極的促進作用；秦嶺北坡及附近的巖石為石質(zhì)工具制作提供了豐富的物質(zhì)來源；第四紀半坡組以沖積、洪積淺黃褐色砂質(zhì)粘土、粘質(zhì)砂土等為主,富含石英、長石等成分,是不可多得的良好陶土,為陶器制作創(chuàng)造了條件。