王海斌,莫多聞,李拓宇
(1.北京大學 城市與環(huán)境學院,北京100871;2.北京師范大學 教育部防沙治沙工程研究中心,北京100875)
隨著環(huán)境考古學研究的不斷深入,史前文明的興衰演化同自然環(huán)境的關系逐漸成為環(huán)境考古學研究的熱點之一[1-2]。Cullen等通過對阿曼灣深海巖芯的分析,認為4 kaBP左右的干旱事件導致了兩河流域盛極一時的阿卡德帝國的崩潰[3]。Weiss等的研究認為4 kaBP左右的長期干旱導致了印度河流域哈拉帕文化和尼羅河埃及古王國的衰亡[4]。Hodell等通過對墨西哥Chichancanab湖泊連續(xù)沉積物的分析,指出持續(xù)的干旱和高蒸發(fā)量是瑪雅文明衰落的原因[5]。de Menocal在同一篇文章中指出西亞地區(qū)的阿卡德王朝、美洲瑪雅文明、秘魯海岸的莫切王朝以及南美的Ti wanaku文明由衰落到完全崩潰的時間都與持續(xù)的干旱氣候時期完全耦合[6]。國內學者也在多個地區(qū)開展了相關研究。莫多聞等的研究認為全新世大暖期暖濕的氣候條件使得西遼河地區(qū)新石器文化連續(xù)發(fā)展,為紅山晚期文化的發(fā)達提供了長期發(fā)展的基礎[7]。而宋豫秦等的研究發(fā)現約5 kaBP之后氣候的干涼化和科爾沁沙地的沙化加劇和擴展導致紅山文化走向衰落[8]。Liu等的研究認為甘青地區(qū)齊家文化的衰落與3.9 ka BP開始持續(xù)近300年的干旱氣候事件相耦合[9]。史辰羲等的研究發(fā)現長江下游良渚文化的興衰與該地區(qū)水文條件的變化有很好的對應關系,可能是水文條件的變化和文化發(fā)展的內在因素共同作用導致了良渚文化的崩潰[10]。吳文祥等的研究認為4 ka BP的降溫事件加速和促進了中華文明的誕生[11-12]。史前都邑作為古國文明形成的重要標志,在文明探索進程中也越來越受到學者們的關注,不同學者從考古學角度探討都邑的興衰與文明演進的關系[13-15]。但迄今為止,對都邑的形成及選址同自然環(huán)境關系方面的研究和探討尚不多見。
山西臨汾地區(qū)的陶寺城址是迄今為止在黃河中游地區(qū)發(fā)現的大型史前都邑性城址,絕對年代在公元前2300—2000年。其中期城址的面積達280萬m2[16]。城垣環(huán)繞的中期古城內出現了明顯的功能分區(qū),包括宮殿區(qū)、祭祀區(qū)、古觀象臺、貴族墓地等多種功能分區(qū)。宏大的規(guī)模和復雜的社會分化顯示陶寺古城已經具備了古代都邑的基本條件[17-18]。因此,對該都邑性古城的形成和選址同自然環(huán)境關系的研究,是探索中華文明起源與演化的重要學術問題。本文以臨汾地區(qū)為研究區(qū)域,將該區(qū)域自然環(huán)境條件與考古學文化發(fā)展有機結合起來,探討陶寺古城形成的區(qū)域環(huán)境和文化背景。并通過復原遺址區(qū)域古代地貌及水資源條件,闡述陶寺古城選址的自然環(huán)境因素。
陶寺遺址所在的臨汾盆地位于黃河中游的山西省南部。地質構造上,該區(qū)屬于山西地塹系南段的一個斷陷盆地[19]。盆地西側為呂梁山,東側為霍山及中條山。盆地北起汾西縣,以韓侯嶺與太原盆地相隔。南至紫金山—峨嵋臺地與運城盆地相隔。盆地中部塔兒山—汾陽嶺隆起將盆地分為南北兩部分,故又稱臨汾—侯馬盆地。盆地內最高峰為塔兒山,海拔1 493 m。汾河自北而南至盆地南部折而向西匯入黃河,汾河是黃河的第二大支流,也是盆地內的最大河流。本區(qū)氣候上,屬暖溫帶大陸性濕潤季風氣候,陶寺遺址所在的襄汾地區(qū)年均溫13.7℃,年均降水500 mm,多年降水不均,浮動較大,近30年的降水量從270~880 mm[20]。
地貌上,臨汾盆地中分布廣闊平坦的沖積平原,環(huán)繞盆地周邊分布有黃土臺地、黃土丘陵、基巖山地等地貌類型。結合1∶5萬地形圖和1∶20萬地質圖繪制陶寺遺址區(qū)域地質地貌圖,如圖1所示。陶寺遺址區(qū)的地貌類型包括塔兒山基巖山地、塔兒山西段黃土覆蓋的基巖山地、塔兒山山前沖溝發(fā)育的黃土臺地、塔兒山東北側的黃土丘陵以及汾河兩岸的沖積砂土。塔兒山西段主要以奧陶系灰?guī)r為主、東段以燕山期的二長巖和閃長巖為主。陶寺遺址位于塔兒山西段西北麓緩傾斜黃土臺地上,海拔高度500~600 m,坡度約為2°。
考古學文化方面,臨汾地區(qū)自古就是人類社會發(fā)展繁盛的地方,舊石器時代就有人類遺址分布,最具代表性的是距今大約十萬年的丁村遺址[21]。新石器時代以來,區(qū)域內新石器時期和歷史時期的人類文化獲得了持續(xù)快速的發(fā)展。其中以仰韶中期的廟底溝文化、龍山時期的陶寺文化和兩周至戰(zhàn)國時期的晉文化,對我國文明起源與歷史發(fā)展產生了重大影響。
圖1 陶寺遺址區(qū)域地質地貌圖
陶寺古城被認為是夏王朝之前“雛形中國”的都城,它的形成在中華文明進程中具有重要的意義。那么臨汾地區(qū)究竟是在怎樣的區(qū)域環(huán)境和文化背景下形成了陶寺古城呢?臨汾盆地的地貌演化歷史研究表明[22-23],第四紀時期,臨汾盆地中廣泛分布著沖積平原和黃土臺地、黃土丘陵等地貌類型,盆地西側有呂梁山山地,盆地東側為太行山支脈太岳山山地。汾河自南而北縱貫盆地,兩岸支流發(fā)育。盆地兩側山地和汾河為盆地提供豐富的水資源,盆地及其周邊山地有豐富的動植物資源。區(qū)域優(yōu)越的自然環(huán)境條件,是人類活動的理想場所。因此,在汾河兩岸的臺地上發(fā)現了我國重要的舊石器時期文化——丁村文化的多處遺址和大量遺存。全新世早中期,汾河及其支流的河床比現代高,平原地區(qū)的一些低洼地區(qū)仍有較多湖泊發(fā)育。區(qū)域水資源條件優(yōu)于現代。盆地中廣泛分布的平原、黃土臺地、黃土丘陵等地貌類型為旱作農業(yè)發(fā)展提供了豐富的土地資源。因此,臨汾地區(qū)的新石器至歷史時期的人類文化呈現持續(xù)和快速發(fā)展的趨勢。臨汾盆地地處山西地塹系列盆地的南部,自新石器文化中期以來,已成為我國中原地區(qū)同北方及東北地區(qū)的主要文化交流通道,同時也是東西向文化交流的通道之一。優(yōu)越的地理位置也是該地區(qū)新石器至歷史時期人類文化獲得快速發(fā)展的重要環(huán)境條件。
臨汾地區(qū)全新世氣候演化歷史研究結果[24-25]顯示,距今9 000~3 500年間,氣候上以暖溫帶大陸性濕潤季風氣候為主。全新世氣候波動過程中區(qū)域內沒有出現過十分寒冷干燥的惡劣環(huán)境,即便在“大暖期”后期的溫涼時期,氣候的暖濕程度也高于現今。溫暖濕潤的氣候條件,是臨汾地區(qū)乃至整個中原地區(qū)新石器文化持續(xù)發(fā)展的重要基礎。
從區(qū)域文化發(fā)展來看,臨汾地區(qū)及其周邊的其他中原地區(qū)新石器文化可分為以下幾個發(fā)展階段[26-28]:前仰韶時期(9—7 kaBP),臨汾地區(qū)以西有關中地區(qū)的老官臺文化,東南有環(huán)嵩山地區(qū)的裴李崗文化,以東有河北中南部的磁山文化。臨汾地區(qū)處于中原地區(qū)三大文化區(qū)的中間,到前仰韶文化晚期,在3種文化的影響下出現以棗園H1為代表的新石器文化遺存,這類遺存的年代跨越了前仰韶晚期和仰韶初期階段。臨汾地區(qū)發(fā)現的這一時期遺址數量較少。仰韶文化時期(7—5 kaBP),在大暖期氣候條件下,中原地區(qū)仰韶文化快速發(fā)展。仰韶中期達到鼎盛階段,文化面貌上表現出來的內部統一性大大增強。這一時期,臨汾地區(qū)興起的廟底溝文化,主要分布于晉南豫西地區(qū),并同中原各地區(qū)文化發(fā)生了密切的交流與融合過程。其文化影響東至海濱,南過長江,西及甘青,北逾長城的廣大區(qū)域。在仰韶中期文化的影響下,我國北方地區(qū)和西部地區(qū)的文化在這一時期也得以快速發(fā)展,臨汾地區(qū)已處于我國中原及北方多個文化發(fā)達地區(qū)的中心。仰韶文化晚期,中原地區(qū)文化發(fā)展勢頭有所減緩,區(qū)域內部的分化趨勢有所增強,受周邊地區(qū)文化的影響有所增多。龍山文化時期(5—4 kaBP),進入大暖期氣候的后期,氣候暖濕程度在波動中有所降低,但暖濕程度仍然保障旱作農業(yè)的發(fā)展,加上技術進步等人類社會內部因素的影響,中原地區(qū)的新石器文化仍有較快發(fā)展,內部各文化區(qū)仍有明顯差異,同周邊地區(qū)的文化交流更加頻繁。龍山文化晚期中原地區(qū)文化在同周邊文化碰撞交流過程中,實力不斷增強,呈現出多種文化區(qū)并存發(fā)展[29-33]的局面。
從中華文明發(fā)展進程來看,新石器晚期是中華文明起源和發(fā)展的重要時期。我國的黃河流域、長江流域和西遼河流域已進入古城和古國文明的發(fā)展時期。處于黃河中游的中原地區(qū),在仰韶文化中期就開始出現高于其他聚落的中心聚落,出現了貧富分化和初步的階級分化[34]。仰韶文化晚期已出現古城。龍山文化時期古城更是大量出現,并且開始出現以古城為中心的聚落群,聚落群的等級化也日趨明顯[35-36]。這一時期,氣候比較干旱、新石器文化發(fā)展相對落后一些的陜北地區(qū)和內蒙古中南部地區(qū),也出現了大量的古城,新石器文化進入最為繁盛的時期[37-39]。古城的出現促進了社會的分工和專業(yè)化生產的發(fā)展,同時促進了人類社會的加速發(fā)展。
龍山文化時期,我國地勢較低的低平原或河谷低階地地區(qū)發(fā)現了程度不同的水患災害事件[40-41],對這些地區(qū)的人類文化發(fā)展產生了程度不同的影響。如伊洛河流域所在的豫西地區(qū),在距今4 000年前后的龍山時期發(fā)生過異常洪水事件[42];關中盆地西部漆水河中游河谷階地的研究中,發(fā)現在距今4 300~4 000年也經歷過一個洪水期,發(fā)生了多次大洪水事件[43-44]。臨汾盆地地區(qū)由于地勢較高,至今沒有發(fā)現較為嚴重的水患災害事件。臨汾盆地與伊洛河地區(qū)、關中地區(qū)同屬中原地區(qū)新石器至歷史時期人類文化發(fā)展的核心地區(qū),由于環(huán)境條件和水患災害影響的差異,臨汾地區(qū)在龍山文化時期獲得了相對較為優(yōu)越的發(fā)展機遇。陜北地區(qū)龍山文化時期的聚落密度達到了新石器時期至歷史早期的最大值,但區(qū)域的氣候暖濕程度仍不如臨汾地區(qū)。如果將臨汾地區(qū)、洛陽盆地、關中地區(qū)和陜北地區(qū)4個地區(qū)[45-47]已經發(fā)現的仰韶時期至夏商時期每百年遺址點密度的變化進行統計分析發(fā)現,臨汾地區(qū)在龍山文化時期的每百年遺址點密度達到了4個地區(qū)中的最大值(圖2),表明臨汾地區(qū)憑借區(qū)域良好的自然環(huán)境條件和優(yōu)越的地理位置,以及區(qū)域文化發(fā)展的特殊歷史機遇,其區(qū)域人類文化在龍山文化時期獲得快速發(fā)展,與相鄰幾個地區(qū)相比的優(yōu)勢地位得以凸現出來。與上述區(qū)域環(huán)境條件相聯系的區(qū)域文化優(yōu)勢地位的形成,是陶寺都邑形成的自然環(huán)境背景和區(qū)域人類文化的基礎。
圖2 中原各地區(qū)不同文化時期每百年遺址點密度分布
現今陶寺古城遺址所在的黃土臺地區(qū)域分布有4條深大溝壑(圖3),自東而西分別稱南河、南溝、中梁溝和宋村溝。4條大溝均為南東—北西走向,溝深10~30 m不等,溝寬數十米至百米以上。東側的南河沿古城東墻外側流過。西側的宋村溝穿過古城西部,古城西城墻可能因宋村溝的毀壞而至今沒有發(fā)現。中部的南溝和中梁溝穿過古城中心區(qū)域。這種溝壑縱橫、地形破碎的地貌條件對于古城的營建十分不利。因此,對于陶寺遺址區(qū)域古地貌的重建一直是學者們十分感興趣的問題。
陶寺遺址區(qū)域及其周邊出露的地層以黃土地層為主。已有研究表明[48],黃土沉積以風成沉積為主,混雜有坡面水流和少量溝谷水流的沉積過程。各時期古土壤發(fā)育良好,可以作為地層劃分與對比的可靠依據。遺址區(qū)4條大溝底部出露的是中更新世末期的黃土和中晚更新世之交的古土壤(S1),之上有完整的馬蘭黃土、全新世黃土及古土壤(S0)分布。只在遺址西南角宋村溝溝壁中下部出露有中更新世中晚期的黃土和多層古土壤。宋村溝和南河中更新世至全新世中期的黃土地層中夾有厚度不等、大致沿溝斷續(xù)分布的礫石層。表明宋村溝和南河兩溝自中更新世晚期以來的流路同現代大致相似。河床在這一時期同兩岸黃土臺地一起發(fā)生了向上加積的過程。中梁溝部分地段見有中更新世末期至全新世中期的幾層斷續(xù)分布的礫石層沉積,表明宋村溝曾幾次分流進入中梁溝區(qū)域。
圖3 陶寺遺址區(qū)域礫石層觀測點分布
本文重點對區(qū)域內各沖溝的全新世地層進行野外實地調查,對全新世地層中夾雜的礫石層進行了詳細的測量和記錄,共計34個剖面(圖3),繪制了各沖溝的典型剖面圖(圖4)。遺址區(qū)域出露的全新世黃土地層中古土壤S0發(fā)育良好,多為棕紅色或紅棕色。作為標志層,為區(qū)域地層劃分與對比帶來方便。陶寺時期的陶片、灰坑等人類活動遺跡遺物也為地層時代的確定提供參考證據。圖4顯示,晚更新世末期至全新世早期,宋村溝和南河兩側大部分地段有礫石層分布,中梁溝和南溝有少量分布。全新世早中期是古土壤發(fā)育時期,沉積速率低,除個別剖面外,一般不見礫石沉積。全新世中晚期礫石層在各條沖溝剖面中均有斷續(xù)分布,且許多剖面中陶寺文化時期或稍晚的礫石層中夾雜有陶寺文化陶片。各剖面礫石層層位表明,以距今5 000~4 000年前后的礫石層為主。
圖4 陶寺遺址區(qū)域典型全新世地層剖面
根據陶寺遺址區(qū)域的全新世地層特點和礫石層分布情況,結合已有研究[48-50]的光釋光測年結果,遺址區(qū)域的全新世地貌演化過程為:全新世早期,南河和宋村溝流路與現今基本一致,均為寬淺的沖溝,并有部分支溝分水進入黃土臺地區(qū)域。伴隨黃土臺地上粉塵的加積,兩溝溝底也隨之向上加積;全新世中期,黃土臺地在暖濕的氣候條件下加積緩慢,并廣泛發(fā)育了古土壤(S0)。當時地形平緩,土壤肥沃。南河和宋村溝在加積作用下仍表現為寬淺的溝谷;全新世中晚期,各沖溝剖面中距今5 000~4 000年前后的礫石層較多,表明宋村溝和南河仍是寬淺的溝谷,并有部分水流進入古城遺址區(qū)域。這些分支水流可以越過中梁溝和南溝,說明當時這兩條溝尚未形成。大致距今3 000年之后,除個別剖面外,大部分剖面中已沒有礫石層分布,說明宋村溝和南河已開始逐漸下切,中梁溝和南溝也開始逐漸形成。之后,4條沖溝大規(guī)模下切展寬,逐漸形成現代地貌形態(tài)。該區(qū)域沖溝由逐漸向上加積演變?yōu)榭焖傧虑械倪^程,可能主要是由于汾河在全新世晚期快速下切而導致區(qū)域基準面降低所致,但對于這一問題需要進一步的研究證明。根據光釋光測年的結果[49],臺地頂部表土層之下的黃土沉積年代晚于距今1 000年,說明該區(qū)域一直有風成黃土的加積作用。
上述陶寺遺址區(qū)域的全新世地貌演化歷史研究表明,陶寺古城營建和使用前后,宋村溝和南河仍很寬淺,有時有部分分支水流進入黃土臺地區(qū)域。古城區(qū)域內部的中梁溝和南溝尚未形成。整體地貌景觀為山前較為平緩的傾斜黃土平原,地貌條件對于古城營建十分有利。地形圖和衛(wèi)星影像分析表明,陶寺遺址區(qū)域地面較臨汾盆地平原地面高50 m左右,居于古城能俯瞰盆地平原地區(qū),既對古城設防有利,也能避免汾河的水患影響。
都城人口眾多,水資源需求量大,需要就近獲取,因此充足而適宜的水資源條件是選址的一個重要影響因素。陶寺古城西距汾河4 k m左右,對于取水而言距離較遠,所以,一般情況下,古城兩側源自塔兒山的宋村溝和南河可能是古城當時的主要水源。事實上,區(qū)域內十多個村莊歷史上至數十年以前,就是依賴這兩條沖溝提供農業(yè)和生活用水。上述地貌演化歷史研究表明,全新世時期,宋村溝和南河的水系格局同現代類似。兩溝上游塔兒山地區(qū)的水系格局全新世以來基本沒有變化。因此,可以根據現代水系格局對陶寺古城的水資源條件進行初步分析。根據陶寺遺址區(qū)域地形圖和Google Earth衛(wèi)星影像,結合野外實地調查,繪制了陶寺遺址區(qū)域及其鄰區(qū)的水系圖(圖5)。各沖溝流域在山地中的上游部分是各沖溝的水源匯集區(qū),各沖溝中的流水出山口以后可能被居住于沖溝兩岸的古代先民加以利用。所以山地上游流域可以稱為水源供給區(qū),山前流域可以稱為水資源利用區(qū)。水源供給區(qū)的面積比例越大,意味著該流域可利用的水資源越多。將塔兒山北麓水系分為三個大的區(qū)域:區(qū)域1(西段流域區(qū)),比較靠近汾河,區(qū)域內的河流長度均比較短;區(qū)域2(中段流域區(qū)),陶寺遺址所在區(qū)域,宋村溝、南河是區(qū)域內的兩條主要河流;區(qū)域3(東段流域區(qū))。分別計算出三個區(qū)域的水源供給區(qū)面積、水資源利用區(qū)面積和水源供給區(qū)面積與水資源利用區(qū)面積的比值(表1)??梢娝未鍦虾湍虾訐碛休^大的匯水面積可以為陶寺古城提供較充足的水源。
其次,通過對塔兒山區(qū)域地質圖和實地調查分析可知,宋村溝和南河上游山地區(qū)域的基巖巖性主要為奧陶系灰?guī)r,基巖之上覆蓋有厚數十米至上百米的黃土。其他山地區(qū)域以巖漿巖為主,很少或幾乎沒有黃土覆蓋。石灰?guī)r裂隙發(fā)育,黃土孔隙率高,每當降水季節(jié),部分降水可以滲入地下,儲存于黃土孔隙和石灰?guī)r裂隙中,間雨季節(jié)再以地下水的形式補給到山地溝谷中。不僅可以降低暴雨時的洪水規(guī)模,也可以維持溝谷水流的相對穩(wěn)定。另外,陶寺遺址區(qū)的孢粉、磁化率等分析結果[50]顯示,陶寺文化時期的氣候較現今更為暖濕,宋村溝和南河能為古城提供更為充沛的水資源。
圖5 陶寺遺址區(qū)域水文分區(qū)
表1 陶寺遺址各區(qū)域水文條件對比
通過對臨汾地區(qū)和陶寺遺址區(qū)域自然環(huán)境條件的研究和分析,對于夏代以前“雛型中國”的都邑性古城為何在臨汾盆地出現,又為何建在塔兒山北麓的陶寺地區(qū),獲得了如下初步認識。
(1)臨汾盆地全新世時期的地貌宏觀格局同現代類似,盆地中廣泛分布的平原、黃土臺地和黃土丘陵為旱作農業(yè)發(fā)展提供了十分有利的土地資源條件。汾河以及發(fā)源于盆地東西兩側太岳山和呂梁山山地的諸多支流為盆地提供豐富的水資源。全新世早中期,臨汾盆地中汾河及其支流的下切深度較現代小得多,地形條件和水資源條件對于古代先民的生產生活較現代更為有利。古氣候研究表明,全新世中期至陶寺文化時期,臨汾盆地的古氣候較現代更為暖濕。地處黃河中游的豫冀晉陜地區(qū)是我國新石器時期至歷史時期人類文化和文明起源與發(fā)展的中心地區(qū),即考古學概念上的中原地區(qū),而臨汾地區(qū)在地理位置上處于中原地區(qū)的核心地區(qū)。汾河谷地和山西地塹系列盆地自新石器文化中期以來是我國中原核心地區(qū)同北方和東北地區(qū)文化交流的重要通道。臨汾盆地也是我國史前至歷史時期東西向文化交流的通道之一。正是由于優(yōu)越的自然環(huán)境條件和地理位置,臨汾盆地的新石器文化獲得了持續(xù)而快速的發(fā)展,成為我國新石器文化最發(fā)達的地區(qū)之一。興起于臨汾地區(qū)的仰韶中期的廟底溝文化,對我國廣大地區(qū)新石器文化的發(fā)展產生了重大影響。龍山文化時期,同樣地處中原核心地區(qū)的洛陽盆地和關中盆地發(fā)生了較為嚴重的水患災害,臨汾地區(qū)這一時期的環(huán)境優(yōu)越條件,區(qū)域文化發(fā)展的優(yōu)勢地位得以進一步凸顯,因而成為夏代以前“雛型中國”的都邑性古城興起之地。
(2)陶寺遺址區(qū)域位于臨汾盆地中心地區(qū)。陶寺文化時期附近聚落密集,是臨汾盆地最大聚落群分布區(qū)。遺址區(qū)域較臨汾盆地平原地面高近50 m,能俯瞰盆地及其臨近區(qū)域,具備良好的設防條件。既近鄰汾河又無水患之虞。陶寺文化時期,古城東西兩側的宋村溝和南河尚未下切,為寬淺的溝谷型河流,可以為古城提供水源。古城之內的中梁溝和南溝尚未形成。古地貌研究結果表明當時地面平緩,與現代溝壑深切的景觀完全不同。區(qū)域開闊平緩的地貌特征是古城營建的理想地形條件。黃土質地既是古城良好的立地條件,也是土城良好的建筑材料來源。為古城提供水源的宋村溝和南河在塔兒山上游地區(qū)擁有較大的匯水面積,且山地匯水區(qū)域內石灰?guī)r上覆厚層黃土,利于降水下滲儲存,既可以降低強降水形成的洪水強度,也可以為古城區(qū)域提供較為穩(wěn)定的水源。上述各方面有利的環(huán)境條件使陶寺區(qū)域是臨汾盆地內營建都邑性古城的理想場所。
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