植硅体碳十四测年

侯亮亮

随着考古学研究的深入，考古学者迫切希望从残存的、变形的抑或消失殆尽的遗存中提取更多的潜信息，还原古人的生产和生活。然而，经历了历史长河的洗涤，遗存能够给考古学者提供的信息极其有限。所幸，科技日新月异，考古学者可以最大限度地从遗存中挖掘和提取潜信息，进而可以更好地解读消逝的时光，重现更真实的历史。

植硅体就是在这样的背景下进入考古学者的研究视野中，发挥越来越重要的作用。时间是考古学研究的核心和基础，因此植硅体碳十四测年自然成为考古学者关注的重点和热点问题之一。

植物在生长过程中，会从土壤中吸收硅，形成水合硅，最终成为硅酸，即非晶体二氧化硅，又称为植硅体（phytolith）。同时，植硅体在形成过程中，其活性聚合基会结合有机碳，进而将有机碳变成植硅体不可分割的重要组成部分。植物死亡以后，植物原生的有机碳就被非常完好地密封在植硅体之内。此外，植硅体还具有抗风化、抗腐蚀、耐酸等特性，可以在各种环境中长期保存。

1949年，美国物理化学家利比教授首先提出碳十四测年法。此后，科学家们开始尝试对各种含碳材料的测年，发现只要生前与大气中的碳有充分循环和交换且死后一直处于原生封闭状态下的含碳物质都可以用于碳十四测年。

显然，植硅体符合碳十四测年的这一原则。因此，植硅体具有碳十四测年的可行性和潜质。

然而，如何将植硅体碳十四测年的理论变为具有可操作性的现实，却并非易事。

1967年，Wilding首次进行了植硅体碳十四测年的实验，即从45公斤粉砂土壤中提取出约75克生物成因的蛋白石，去除污染后，用其中的植硅体进行了常规碳十四测年，从操作层面证实了植硅体碳十四测年的可行性。然而，当时常规碳十四测年还处于发展和完善的阶段，碳样的需求量相对较多，因此当时植硅体碳十四测年不太可能被大规模推广和使用。

20世纪70年代，随着加速器质谱仪碳十四测年技术的不断发展和成熟，碳样的需求量极大减少，这使得植硅体碳十四测年更具有可操作性。随后至今，科学家不断积累了大量植硅体加速器质谱仪碳十四测年的年代数据，特别是一些连续地层的连续高分辨率植硅酸体碳十四测年数据，这使得植硅体碳十四测年技术充满广阔的空间和发展可能性。

我国碳十四测年工作起步和实践的时间较早，但针对植硅体的碳十四测年却相对较晚。20世纪90年代前后，植硅体研究开始引起我国学者的广泛关注，并在食物结构重建、农业起源等领域取得了丰硕成果。

当沉积物中普遍存在植硅体，但又缺乏碳十四年代测定的合适含碳材料时，植硅体碳十四测年便具有极大的潜力和效用。2013年，为了解决我国干旱—半干旱区黄土、黄土状沉积物存在的类似问题，杨雪对植硅体碳十四测年进行了系统总结、梳理和研究。她从碳十四测年的机理和技术层面，结合现代样品的实验，深入研究了植硅体测年的核心环节和问题，不仅证明了植硅体是一种很好的碳十四测年物质，而且发现植硅体碳十四测年的可操作性强，在我国西北地区使用和推广具有广阔的前景，有效弥补了我国植硅体碳十四测年的薄弱环节。

2014年，金和天等人首次针对考古遗址（浙江余姚田螺山遗址）进行了植硅体碳十四测年的尝试。他们不仅从技术上成功对考古地层提取的植硅体进行了碳十四测年，而且将此年代数据和同一层位包含的炭化植物种子的年代进行比对，发现二者的年代相近，但植硅体碳十四年代偏老。针对这一现象，她进行了红外光谱分析，发现考古地层提取的植硅体杂质中包含的“老碳”或“死碳”极有可能是导致植硅体碳十四年代偏老的原因。

2016年，左昕昕等人从六个考古遗址中的七个灰坑内提取到了适量的植硅体，并对它们进行了碳十四测年。同时，针对同一单位的其他含碳物质进行了碳十四测年。不仅发现大部分植硅体的测年数据和其他含碳物质的测年数据一致，而且解释了个别不一致产生的原因应与后期土壤堆积有关。

2017年，左昕昕等人还针对上山遗址过去碳十四测年可能存在的问题，如碳样可能受“老碳”或“死碳”的影响等，因此直接用水稻植硅体或以水稻植硅體为主体的物质进行了碳十四测年，发现和证实了9400年前水稻在上山遗址栽培和种植的直接证据。

显然，我国的植硅体碳十四测年起步较晚，但依然取得了不少可喜的成果。然而需要特别指出的是，植硅体碳十四测年的应用空间比较有限，即仅仅针对那些没有合适的含碳物质且可提取到植硅体的情况。

目前，多学科合作和多重证据的挖掘已经成为考古学研究中必不可少的一个环节。同时，植硅体碳十四测年作为考古年代学上的重要方法之一，在构建先民史前生产和生活的精准时间框架上发挥着重要的作用。因此，随着植硅体碳十四测年方法的成熟和完善，在未来的考古工作中的使用可能会越来越多，也越来越频繁。

（作者为山西大学历史文化学院考古学系副教授）