山东部分考古遗址中构造变形现象初探

姚大全 宫希成 杨源源 郑海刚 赵朋 沈小七

1）安徽省地震局，合肥市长江西路558号 230031

2）安徽省文物考古研究所，合肥 230001

0 引言

地震考古是运用地震、地质和考古学方法研究遗址中的史前地震问题，以丰富人们对地震活动规律的认识，从而为地震预测研究、地震危险性评价提供客观依据（林蓉辉等，1992）。随着中国经济建设的快速发展，对未来地震趋势预测和地震危险评估的客观性要求与日俱增。然而，预测未来必须研究过去，黄玮琼等（1994）的研究表明，华北地区地震的记录自1484年之后才基本完整，此前地震记录多有遗失，且时间越向前追溯，记载遗漏或丢失就越多。为了尽可能将地震记录历史向前推移，识别更多漏记或遗失的史前地震事件，必须借助适宜的分析手段和方法，而古遗址、古墓藏发掘过程中自然变形和史前地震遗迹的识别研究，就是反演或充实史前地震活动历史的重要工作。已有人在此方向进行了工作，并陆续取得一些重要认识和进展（刘正荣等，1975；张增祺，1977；朱海之，1982；季幼庭等，1989；林蓉辉等，1992；姚大全，2004；姚大全等，2009a、2009b、2010；洪时中，2007；沈小七等，2008；杨源源等，2014）。

为了充分发挥地震考古在构造变形和地震活动研究方面的独特作用，近年来，安徽省地震局和安徽省文物考古研究所发挥各自专业优势，共同研究探讨古文化遗址和古墓（藏）中可能赋存的自然变形现象，并着重在华北、华南板块边界带及郯庐断裂带沿线多个考古现场进行专题研究。本文侧重于报道郯庐断裂带山东段沿线及邻区考古遗址自然变形现象的初步考察结果，各考察遗址相对位置统一标示于图中（图1）。

图1 考古遗址点位置

1 济南郊区大辛庄商代遗址

大辛庄遗址位于山东省济南市东郊历城区王舍人镇大辛庄村东南，为一以商代遗存为主的文化遗址。该遗址是发现最早、研究历史最长的商代遗址之一（方辉，2004），自20世纪50年代以来，曾多次进行过试掘或发掘，特别是近些年的发掘，收获盛丰。2014年共发掘24个探方，每个探方4×4m，在其中的2个探方壁上发现貌似自然变形的一些现象。

（1）T2219北壁见黄色粘土充填脉，发育在商代地层中，脉宽80～100mm，含红色粘土团块，向上延伸至该壁中部（图2）。但在南壁未发现此类现象，填充物为粘土质，且混杂有人工堆积，初步判定为一鼠类动物洞穴遗存。

（2）T2119东壁下部商代文化层有垮落现象，地层错位100mm，其上部地层含黄色砂脉，砂脉宽10～20mm，长50～100mm，砂脉断断续续分布（图3）。经向山东大学考古系现场发掘人员了解，在探方北壁发现人骨错位现象，具体表现为下肢自骨盆处断落，错距约200mm，断落处为一灰坑。因此，分析认为此处地层错位现象是由于下伏灰坑地层较为松软，在上覆土层的重力作用下发生了垂直下陷形成的，即属非构造成因。

2 章丘城子崖龙山遗址

图2 大辛庄T2219北壁商代文化层中疑似地震液化充填物

图3 大辛庄T2119北壁商代文化层中疑似砂脉、断层

城子崖遗址，位于济南章丘龙山镇龙山村东北，西临巨野河，东北距汉代济南国国都东平陵故城约2km。因首先在这里发现了著名的龙山文化，其对中国考古学有奠基之功和深远影响，故此地被誉为“中国考古圣地”（张学海，2013）。

本次考察的主要是2014年发掘的南侧探沟，南北走向，沟宽约1.6m，长约100m，深度2～3m，在其西壁上见线状砂脉（图4），上、下部宽约20mm，中部宽约30mm，长度约840mm，穿过沟壁上标示的第6～9层4个文化层。东壁上也见砂脉，宽度约为15mm，长度约180mm（图5）。砂脉均赋存于龙山文化层中，组成为粉细砂，普遍显示平直穿切、延伸稳定的特征。据我们多年调查经验，土层自然干缩也能形成砂脉，在剖面上具有上大下小、形态多变的特点，而且一般为砂、泥混合充填。本遗址所揭示砂脉成分一致，上下宽度基本一致甚至下比上宽，且表现出垂直向的贯通作用，应为地震液化砂脉（刘颖等，1984）（图4、5）。现场考察发现，砂脉所在的龙山文化层上覆有一稳定分布的细砂层，具静水沉积特征，其上为岳石文化堆积层，而裂缝向上未穿切细砂层，可能的地震事件应发生在细砂层形成之前，说明龙山期后，遗址所在地区可能被洪水淹没，文明短暂间断，随后开始新的发展阶段。

图4 城子崖遗址探坑西壁龙山文化层中的砂脉

图5 城子崖遗址探坑东壁龙山文化层中砂脉

3 滨州秦皇台遗址

秦皇台遗址位于滨州市秦皇台乡西石村西南约500m处。遗址探明规模南北长500m，东西宽300m，面积大于1×108m2。目前发掘的部位位于济滨东高速公路施工路段上，发掘面积约2000m2，共布置探方25个，揭示的主要文化层为东周到汉代时期，已发现了大量陶瓦堆积和大片夯土遗迹。在东北角探方堆积中发现大汶口时期陶器残片，说明汉代文化层下应该还有新石器时代早期人类活动遗迹。遗址现场考察中，发现遗址各探方壁上普遍发育砂脉，由质纯黄白色细粉砂组成，砂脉一般长50～200mm，宽10～30mm，发育在商周地层中；在探方壁上多呈垂直展布，宽度向下有增大之势；在探方底面，砂脉呈多个圆形砂斑（砂管投影），直径20～30mm，密集分布。为探明砂脉源层，在探方T3339中用洛阳铲下探，底面向下3m仍是含砂文化层，因涌水，难以确定文化层底部是否含有砂层。但从以上表述的脉体平面和剖面形态以及脉体的成分、延伸等似表明其属地震液化脉的可能性大（刘颖等，1984）。为从微观角度进行证实，在T3337南壁砂脉处原态采集定向薄片样QHT-1、QHT-2（图6），另在探方底壁砂斑处也采集样品QHT-3，制备原态薄片，进行微观分析。

微观观测结果显示，QHT-1样片中存在两组微破裂，呈共轭（图7（a）），QHT-2样片中见上涌定向组构（图7（b）），QHT-3样片中则主要表现为平行微破裂（图7（c））和多组相交切微破裂（图7（d））。上述种种变形遗迹或液化过程中留下的痕迹，或许形成于高速率的变形过程，是地震液化或局部快速错动的微观证据。

图6 秦皇台T3337南壁商周文化层中砂脉及采样位置

图7 秦皇台遗址充填脉显微照片

4 临淄齐国古城墙

临淄，古称营丘，秦汉时作临菑。相传上古时期的伏羲、颛顼曾在这里活动。此后为爽鸠氏、蒲姑氏等部族的聚居地。公元前约1046年，周朝建立后，周武王把首席功臣姜尚分封于此，建立了诸侯国——齐国，定都营丘。因其地临淄水，遂改名为临淄。目前临淄齐国故城的城址尚存，分民众生活的大城和国君居住的小城，两城相连，周长21km，面积约15km2（李丽丽，2003）。这次重点考察分析的是大城一段西墙和小城一段北墙。地震和考古研究人员经现场讨论分析，对墙体的裂缝成因取得了较为一致看法，即所见裂隙，一部分属构造成因，系构造力作用张裂所致，另一部分是墙体筑造时夯土板痕接缝，即原生裂隙，在后期构造力的作用下沿原始裂隙面又发生了开裂。其特征分别简述如下。

4.1 大城西墙

该段墙体走向SN，城墙最高处约6m，所见长度约18m，见17条较显著裂缝。其中，除3、6、9、14、15、17为原生裂隙外，其余为构造裂隙，切入墙基以下的生土层，显张裂成因，其中，裂缝7、8、10、11、12等规模较大，平直延伸，壁面光滑，局部见水平摩擦痕迹，具有较好的穿切性（图8）。此类构造张裂缝与图8中未编号的小裂缝明显不同，区别是小裂缝一般发育在城墙顶部或城墙中，具有上大下小的特征，显示由上向下自然裂开的成因，与前者迥然不同。根据上述构造裂缝均走向近EW判断，观察部位春秋期后曾遭受近EW向的压应力作用。

图8 临淄齐国古城墙不同成因裂缝

4.2 小城北墙

见EW、SN向裂缝，西倾且接触面平直，两侧土层不连续，接触界面状如断层的痕迹，但实为夯土接缝（图9）。在此，地震、考古研究人员比对讨论，就区分断层或平直夯筑面达成共识，即构造力作用下的断层面上往往有滑动痕迹，特别是压性或压剪性断层，断层面上往往有挤压研磨遗迹，并见受应力作用产生的定向组构；而夯接面平直，两侧夯层可能接上，也可能接不上，但夯面见不到构造作用痕迹，一般无物质充填，无平行于接触面的定向组构（图 8）。

5 日照尧王城遗址

考察地点位于日照郊区尧王城遗址，遗址东西长约630m，南北长约825m，总面积约为5.22×105km2。文化层堆积厚2.0～3.5m。遗址中心部分高出周围地面4～5m。尧王城遗址属鲁东南海岱龙山文化遗址的典型代表（张富祥，2011）。考察部位主要为龙山中、晚期的城墙、壕沟，壕沟中尚出土战国、汉代陶片。其东壁龙山和战汉文化层中见5条裂缝（图10），中间充填浅色粉细砂脉，裂缝向上终止于战国-秦汉地层（层3），向下穿过龙山文化层（层6）延入生土层中，未见底。裂缝宽10～20mm（图10）。根据粉细砂质裂缝充填物、平行展布和延伸状态判断，这些裂缝充填脉应为砂土液化脉（刘颖等，1984）。

图9 状如断层面的后期夯接痕迹

图10 尧王城探方东壁发育的充填裂缝

在探方西壁第5层（战汉文化层）砂脉处取薄片样YWC-1（图11）。偏光显微镜下可见平行微破裂，呈共轭（图 12（a）），裂而不破现象（图 12（b）），共轭微破裂（图 12（c））和多组微破裂（图 12（d）），显示为高速变形成因，即从微观角度证实该处砂脉为地震液化砂脉。

6 滕州薛国故城

薛国故城位于山东滕州市官桥镇与张汪镇之间，它是鲁南地区保存比较完好的古城遗址。薛国曾经是夏商时期的诸侯国，战国时期被齐国灭掉，成为孟尝君的领地（张从军等，2007）。

图11 尧王城探方西壁充填裂缝取样处

图12 尧王城遗址充填脉显微照片

图13 薛国故城东南侧城墙断面

考察地段在城墙东南部，东侧城墙出露断面。该断面近EW向，横切城墙，断面上可以识别水平向夯土层，见丰富的构造变形现象（图13、14），从东到西主要表现为：剪切裂隙，其中，倾向NW呈雁列状，与其相交的剪切裂隙也很发育，构成共轭关系，向下延伸到城墙基础以下生土层，裂隙相互切割限制，显典型构造成因裂隙；后期在构造力作用下产生竖向张裂隙；夯土层接缝，从下向上裂隙被逐个向西侧错移；最西侧也发育一系列共轭剪切裂隙，规模相对较小。

图14 薛国故城东南侧城墙剖面

图15 薛国古城遗址裂缝充填物显微照片

在张裂隙及剪切裂隙中取薄片样 xg-1、xg-2、xg-3（图15）。偏光显微镜下，xg-1可见弧形微破裂磨砾（图 15（a））及旋转研磨砾（图 15（b）），xg-2可见三角砾和微破裂（图 15（c）），xg-3可见雁列状微破裂（图15（d））。观测结果支持本处构造裂缝是快速变形的结果，显示春秋期城墙堆筑后曾遭受较为强烈的构造作用。

7 结论与讨论

综合分析上述考察点资料，可得出以下初步认识和结论：在济南郊区大辛庄商代遗址文化层中甄别出非构造变形现象；在章丘城子崖龙山文化层中识别出砂脉充填裂隙；在滨州秦皇台商周文化层中发现槽壁上砂脉和槽底密集分布的砂管；在临淄齐国故城城墙鉴别出构造和非构造成因裂隙；在日照尧王城见龙山-战汉文化层中平行分布的砂脉裂隙组；在滕州薛国故城城墙识别出典型共轭剪切裂隙。其中，自然变形遗迹多赋存于春秋-战汉期及以前的文化层中，且多表现为砂脉等地震液化痕迹，显示相对应时期所在地区可能处于地震相对活跃期。这一推断得到现场物质微观分析的印证。

古遗址、古墓地发掘过程中的自然变形研究是反演或充实历史和史前变形历史记录的重要工作之一。以上各遗址、墓地中均揭露了不同的自然变形现象，而有的可以判定为连续构造作用所致，有的可以判断为地震作用所致。地震作用在考古遗存中留下的遗迹往往表现为文化层断错、地震裂缝、喷砂冒水等，但是仅通过个别地方的资料还无法进一步确定古地震的相关参数，需要依靠量多面广的调查点来证实。本文仅对山东地震考古过程中发现的自然变形现象作一概略报告和初步探讨，以期引起更多研究者的重视。更为深入的研究结果将另文专述。

致谢：考察过程中，得到了山东省考古研究所孙波、党浩、魏成敏，山东大学郎剑锋，临沂市博物馆闫光星和聊城市文物管理局周海铎等先生的大力支持，在此一并表示诚挚的谢意。