如何确定考古发现的年代？考古学家采用的所有方法

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当代考古学已摆脱了“寻宝”这种浪漫化的形象，确立了其作为一门具有严谨方法论体系的科学学科的地位，其首要目标在于重构人类历史以及古代社区与其环境之间的关系。 实地调查是一项独特的操作：与其他科学不同，考古发掘从所有方面来看都是一种不可重复的过程。 当土壤被清除以揭露埋藏的遗迹时，原始的地层结构便会不可逆转地被破坏，并丧失其物理形态。 正因如此，对每个工作阶段的细致记录以及确定沉积层时间序列的能力，构成了任何考古研究的基础。对考古出土文物进行年代测定，进而将某个时代与某件器物、某堵墙或某层土层对应起来，这并非简单的编目工作，而是将物质碎片转化为连贯历史叙事的必要前提。为了在时间轴上定位，研究借助了两个互补的概念：相对年代学，它将事件和文物按时间顺序排列，指出哪些发生在先、哪些发生在后；以及绝对年代学或数字年代学，它则能够将某一事件或出土文物与以年为单位的精确日期联系起来。正如考古 学家丹尼尔·马纳科尔达所写，相对年代学“能够确定一个考古背景相对于另一个背景的古早程度，其目标是构建时间序列，将任何尺度的单个物件、地层或事件在时间上有序排列： 从第四纪不同冰期的接连发生，到重建构成某件人工制品生产或某栋建筑建造基础的工艺流程链”，而绝对年代学“则使我们能够按事件之间的相互关系进行排列，并评估，例如， 某些基本历史现象的持续时间、接连发生的变革速度，以及这些现象在世界不同地区是否曾同时发生”。

发掘工作的基石是地层学方法，该方法源于地质学原理，并经过重新调整以适应人类沉积物的特殊性质。在实地，人类活动与自然作用的痕迹会随着时间的推移逐渐重叠。 简而言之，叠置法则指出：在未受扰动的沉积序列中，位于最深处的地层最为古老，而位于上方的地层则最为年轻。 “地层学，”考古学家卡罗琳娜·梅加莱写道，“基于这样一个原则：位于最底层的岩层比其上方的岩层更古老： 因此，地层的顺序可以提供一个相对的时间序列，从最古老的（最底层）到最年轻的（最上层）。 此外（尽管实际情况并非总是如此简单），如果某一层未经历后续改变，则该层所含的出土文物可被视为与该层同时期”。 在考古沉积中，将地层单元分为“正地层单元”——这些单元见证了物质的堆积或建造行为，例如填土或砌墙； 以及“负地层单元”，后者则代表物质被破坏或移除的时刻，例如挖掘坑洞或拆除建筑物。 识别各单元的边界并分析它们在物理上的重叠或切割关系，使考古学家能够将地下结构的复杂性转化为一个抽象的序列图： 因此，借助地层图，各项单独的行动被串联成一个相对时间序列，并整合为特定的历史活动与时期，从而为遗址的解读提供了基础的时间框架。

从相对年代序列过渡到确立绝对年代，是通过识别各地层中含有的定年要素来实现的。 例如，在以文字使用或货币发行为特征的历史时期，带有明确信息的特定文物具有极其重要的参考价值： 一枚刻有君主肖像或铸造年份的硬币，以及通过罗马执政官纪年法确定年代的铭文，都是确定时间框架的首要依据。 同样，砖块或大型运输双耳瓶等文物上也可能压印有工厂印章，这些印章能够标明制作工坊或生产年份。 然而，将这些物品用于年代学研究时，必须遵循与“terminus post quem”（下限）和“terminus ante quem”（上限）概念相关的方法论原则。“terminus post quem”代表某一层位最早可能形成的起始时间：若发现一枚铸造于公元10年的硬币，则表明该层位形成于该年同期或之后，因为物品在制造之前不可能进入土壤。 相反，“terminus ante quem”则确定了沉积层必须在该日期之前形成的上限。这种情况常见于 封闭环境，当突发事件（如火山爆发、 火灾或海难，或是埋葬等人为行为，会瞬间冻结当时正在使用的物品组合，正如公元79年庞贝古城所发生的情况。

当研究涉及缺乏书面资料或 未标注明确日期的 文物时，文物的形式分类便成为构建年代框架的主要工具。 时间-类型学方法是将出土文物根据形态、工艺和装饰特征的共性，归入特定的类型中。 这种方法基于两个核心概念：一是特定时间段内生产的器物会呈现出连贯的风格；二是风格的演变是循序渐进的。 通过将类型按序列排列，序列化方法有助于确定文物组合的相对时间演变。在此背景下，陶器扮演着…… 考古学的“指南”，可以这样定义：它在发掘中数量极其丰富，加之陶土的耐久性以及其形态对文化潮流的敏锐反映，使得陶瓷碎片成为具有高度精确度的年代指标。 为不同类别的陶器编制详尽的类型学图表——例如针对罗马双耳瓶所编制的图表——还使得 交叉定年成为可能：在未知遗址中发现形态已知的文物，便能将其他遗址中已获得的年代信息迁移至该遗址。

此外还有多种其他方法。事实上，自20世纪中叶以来，考古学与科学的融合 为基于自然现象的测年 方法——即考古计量学方法 ——铺平了 道路，这些方法能够提供独立于历史文化背景的数值化时间评估。 例如，由威拉德·利比（Willard Libby）于1945年至1955年间开发的放射性碳（或称碳-14）测年法，是测定木材、木炭、骨骼、织物、贝壳和种子等有机材料年代的最著名技术。 这种“核时钟”的工作原理基于放射性同位素碳-14，该同位素由宇宙射线在高层大气中产生，并通过光合作用或食物链被所有生物体吸收。 只要生物体还活着，碳-14与稳定同位素之间的比例就始终与大气中的比例保持恒定平衡。 生物死亡后，这种交换便停止，组织中的碳-14含量开始因放射性衰变而规律地减少，大约每5730年减半。通过测量残留同位素的数量，即可推算出死亡后的时间。 放射性碳测年法可对距今约50,000年的文物进行测年，当然必须考虑到，放射性碳测年法测定的是材料本身，而不一定是文物： 例如，一位艺术家可能是在一块比他本人早两三百年的木板上作画的。

对于古代曾经过加热或烧制的无机文物，主要采用的物理测年技术是热发光法，该方法适用于陶瓷、砖块、建筑用陶土、青铜雕像的熔铸土以及烧过的燧石。 粘土基质中含有石英和长石等晶体矿物，这些矿物不断受到来自土壤中天然放射性元素所发射的电离辐射的轰击： 高温烧制过程会彻底清零物体的“内部时钟”，释放此前积累的电子，自此开始新一轮的能量积累。 在实验室中，将文物的一小块碎片在约400 °C下进行新的受控加热，被困的电子便会释放出来，并发出微弱的光信号。 发出的光强度与吸收的辐射剂量及烧制后经过的时间成正比，这种物质特性能够提供误差范围在5%至10%之间的测年结果，时间跨度可达数万年。 一种类似但能避免样品因加热而损毁的方法是电子自旋共振（ESR，Electron Spin Resonance）。 该方法无需加热，直接测量困在晶格缺陷中的电子数量，利用置于可变磁场中的粒子对微波的吸收原理。 该技术对牙釉质、珊瑚、贝壳和化石骨骼等生物材料特别有效。 另一种基于辐射效应的方法是核裂变痕迹：存在于黑曜石等火山玻璃、人造玻璃或矿物中的铀会发生自发裂变，其裂变产物会在晶体结构中留下微小的损伤痕迹； 通过统计这些痕迹，可以确定岩石的形成年代或人工制品的制作年代。

考古调查范围的广度往往要求采用额外的化学、放射测量和地球物理技术，以涵盖不同的物质和年代领域。 对于远古时期形成的火山岩或夹杂在旧石器时代遗址中的凝灰岩层，钾-氩（K-Ar）定年法利用钾-40同位素缓慢衰变为惰性气体氩-40的过程， 该同位素在熔岩凝固时被归零，从而能够对相关地质构造及化石遗存进行测年。铀系（钍-铀）测年法， 则适用于碳酸盐岩、洞穴中的石笋以及石灰华，通过测量同位素之间的失衡来测定距今50万至5万年的时间范围。 另一类物理方法则利用地球的磁性来确定人工制品和天然沉积物的年龄。考古磁学适用于原地保存的烧制黏土结构，如陶工窑、火炉和熔炉： 当含有铁矿物的粘土被加热至居里温度以上时，磁畴会顺应当时地球磁场的方向排列；在冷却过程中，这种取向会以热残余磁化形式保存在结构中。 由于地磁场的方向、倾角和强度会随着一种被称为“世纪变化”的趋势而持续变化，因此通过测量样本的残余磁化强度，并将其与区域参考曲线进行对比，即可推算出最后一次烧制的日期。 而在地质时间尺度上，古地磁学则研究记录在岩石和沉积物中的地球磁场极性大规模且周期性的逆转现象。 在生物化学领域，氨基酸消旋法适用于骨骼残骸和化石贝壳，通过测量生物死亡后L型氨基酸向D型氨基酸的缓慢化学转化过程——该过程的速率受温度影响——来确定年代。 最后，黑曜石的吸水法可测定火山岩表面自被人类凿刻制成石器以来所吸收的水膜厚度。

最后，对自然界提供的规律性周期进行分析，还能提供基于四季更替的、精度极高的额外测年方法。 例如，由安德鲁·埃利科特·道格拉斯（Andrew Ellicott Douglass）于二十世纪初提出的树轮年代学，研究的是树干横截面上可见的同心生长环。 事实上，在温带地区，树木每年都会形成一圈新的年轮，其厚度会根据树木的年龄和季节性气候波动而变化；由于生长在同一地区的同种树木记录了相同的环境变化，从而形成可相互叠加的年轮序列， 因此可以从活树开始，逐步将越来越古老的木材样本串联起来，直至梁木和考古出土文物。 通过将木质遗存的年轮序列与该地区的标准曲线进行对比，树轮年代学能够确定树木被砍伐的年份，并提供无与伦比的精确度。 另一种基于季节性节律的方法是年纹计数，即对冰川湖盆底分层沉积的砂质黏土沉积物进行计数。 该方法由杰拉德·德·吉尔（Gerard de Geer）发现，通过测量由夏季冰川融化和冬季冰川冻结形成的条带对的厚度差异，从而为晚更新世冰消期各阶段构建绝对年代序列。 此外，还可以提到植物遗存的研究，特别是孢粉学：这一学科分析化石孢子和花粉粒，这些化石在湖泊、泥炭沼泽或洞穴沉积物中保存了数千年。 花粉学家通过研究沉积在各地层中的花粉沉积物组成，从而重建植被演变和气候波动。 不同树木和草本物种相对丰度的变化，使得人们能够界定特定的花粉生物带，这些生物带以独特的植物群落为特征，反映了气候变暖或冰期变冷的阶段。 将从考古沉积物中提取的花粉剖面纳入区域参考花粉序列后，便可为该遗址赋予相当精确的相对年代定位。 此外，对人类活动遗址中的花粉进行分析，有助于识别古代景观中的人为干预，例如最早的砍伐活动和农业的兴起。 在曾发生古代火山活动的地区，火山灰年代学是一种具有极高地层学效力的间接测年方法。 该方法基于对火山碎屑物的研究，即火山喷发时排入大气中、并被气流输送至远距离的各类火山碎屑沉积物（如火山灰、火山砾和浮石）。 从地质学角度来看，火山灰层的沉积发生在极其短暂的时间内，且分布范围极广。正因如此，夹杂在沉积序列或考古序列中的火山碎屑层便构成了一条完美的等时面，即独特的引导层。 当通过对火山灰中矿物进行直接放射性测年分析，或对邻近有机物质进行放射性碳测年，从而确定某次喷发事件的年代时，该火山碎屑层便成为无可争议的时间标记。 位于火山层之下的任何沉积物都形成于喷发之前，而其上方的地层则形成于喷发之后，从而能够对相距遥远的考古遗址进行直接的年代关联。

现有的多种方法表明，对文物或考古遗址的测年绝非仅靠孤立地应用单一实验室公式或单一分析仪器所能得出的结果。 物理科学或生物科学提供的任何数值数据，只有在置于发掘中的地层观察、文物类型学研究以及与文字和图像资料的对照这一背景下，并经过批判性审查，才能获得真正的历史意义。 历史方法、考古计量学方法与自然科学并非相互对立，而是始终协同作用，相互校准、相互验证。 考古学家能够针对遗址提出正确的问题，并解读所有答案的综合结果，这构成了历史研究的真正核心。通过审视物质来解读时代，仍是将 石块、泥土、陶器、金属或骨骼的碎片转化为人类文明鲜活记忆的不可或缺的条件。

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