凤翔雍山血池遗址北斗坊地点牛、马牙釉质的锶同位素研究

唐自华 王学烨 陈相龙 田亚岐 胡松梅 郁 菁 袁 靖

（1.中国科学院地质与地球物理研究所；2.中国社会科学院考古研究所；3.陕西省考古研究院；4.空军军医大学国际口腔博物馆）

过去30 年中，锶同位素逐渐成为考古学界研究迁移行为的有力工具[1]。锶在自然界有88Sr、87Sr、86Sr 和84Sr 四种稳定同位素。其中，87Sr 由87Rb 衰变而来。铷(Rb)、锶(Sr)地球化学行为差别显著，岩浆结晶时，铷、锶分布即发生分异，导致不同岩石和矿物中，铷、锶丰度不同，87Sr/86Sr 初始比值各异。随着岩体年龄增加，87Rb衰变导致87Sr 累积，岩石或矿物中87Sr/86Sr 也随之增大。因此，一个地区锶同位素比值取决于其地质背景。锶的化学性质和原子半径与钙相似，在生物壳体、牙齿和骨骼的形成过程中，锶可以部分替代钙保存在生物体的矿化组织中。同时，可以通过锶同位素追溯生物栖息地的变化。一般来说，动物牙釉质成分最为稳定，牙齿萌发时期锶同位素组成特征在成年后也不再发生变化。因此，个体的牙釉质锶同位素比值可以示踪幼年时的锶同位素的地区特征。如果某个体的牙釉质锶同位素比值不在其发现地点的当地范围内，就可以判定其是由外地迁入的。

在血池遗址的祭祀坑中发现了大量牛、马、羊类骨骸。本次主要分析血池遗址北斗坊地点出土的牛、马的牙釉质锶同位素信息，并在区域背景中探讨血池遗址祭牲的来源，为了解秦汉时期的祭牲征集方式和提供新证据。

一、材料方法

血池遗址北斗坊地点位于“坛”的西南侧，祭祀坑分布密集。出土的祭牲包括至少204 匹马、32 头牛和9 只羊。我们在4 个祭祀坑中分别采集了牛骨和马骨进行放射性碳测年，从6 个祭祀坑共采集了不同个体的10 枚牛牙和19 枚马牙进行了牙釉质的锶同位素。样品详情见表一。另外，为确定遗址当地的锶同位素背景，我们在祭祀坑K7 的坑壁中采集了3 枚蜗牛壳，以及血池遗址主要水源地—汧河的河水样品并进行了锶同位素比值测试。

表一 北斗坊地点祭牲样品

所有样品锶同位素比值的前处理和测试都在中国科学院地质与地球物理研究所固体同位素实验室完成。取样时，用碳化钨牙钻磨去牙釉质表面肉眼可见的污染物，用牙钻从标本上钻取约20mg 牙釉质或蜗牛壳体粉末。样品粉末用去离子水清洗3 次，加5%的稀醋酸浸泡1 小时以去除碳酸盐。蜗牛壳体清洗后晾干，在玛瑙研钵中碾磨成粉末，用去离子水清洗3 次。牙釉质、蜗牛壳体以及蒸干后的水样在Refion 溶样罐中加0.2N 的盐酸溶解。蒸干上清液，用2.5N盐酸再次溶解后，过200-400 目AG50W × 12 树脂，分离出锶元素。整个前处理流程锶的本底低于250pg。锶同位素比值测试在Finnigan MAT262型热电离质谱仪上完成。质量分馏用88Sr/86Sr=8.375209 校正。同时使用NBS-987 作为标样监测仪器状态和测试过程，此次NBS-987 的 测 试 值 为0.710246 ±0.000013 (2σ)。

二、结果

放射性碳测试在美国Beta 实验室完成。使用IntCal13[2]曲线在OxCal 4.3 程序[3]中对常规年代进行校正后(图一)，2 匹马的年代介于公元前405 到公元前209 年之间，2头牛的年代介于公元前356 年和公元46 年之间。数据与考古遗迹推测的血池遗址年代相符，支持血池是一处从战国持续使用到汉代的祭祀遗址。值得注意的是，从校正结果(图一)看，马的年代可能早于牛的年代。长坑7 和T0252K5 中，马的校正年代介于公元前405 年至公元前209 年之间，而T0352K5 中的牛校正年代介于公元前162 年至公元46 年之间。至于马和牛的年代是否存在系统偏差，需要更多数据验证。

锶同位素测试结果(图二)显示，蜗牛壳体的锶同位素87Sr/86Sr 比值非常接近(0.71057± 0.00006,n=3)，2 个汧河河水样品锶同位素 值 分 别 为0.710557 ± 0.000013 和0.710414± 0.000011。马的牙釉质锶同位素比值介于0.711166～ 0.712016 之间，均值为0.71145 (1 s.d.=0.00025，n=19)，而牛牙釉质锶同位素比值介于0.711266～ 0.713210 之间，均值更高，标准差也更大(0.71176 ± 0.00056，n=10)。

三、讨论

1.锶同位素当地值的确定

用锶同位素研究迁移行为，需要确定遗址当地的锶同位素范围。常用的做法有两种。一种是选择某种动物的平均值加减2 倍标准差作为当地范围[4]，另一种是通过全部样本的截尾正态分布确定本地范围[5]。因为研究目标是确定祭牲的可能来源，不能直接利用牛、马来确定遗址的当地值。

图一 北斗坊地点的放射性碳年代

由于汧河是血池遗址周边地区的汇流中心和主要水源地，汧河河水的锶同位素可以视为遗址当地锶同位素背景的参考。这一推测也得到北斗坊地点实测数据的支持。K7坑壁上采集的蜗牛壳体87Sr/86Sr 与汧河河水样品接近。这些数据也和邻近黄土剖面中方解石锶同位素比值相当[6、7]。因此，我们用汧河河水和蜗牛壳体87Sr/86Sr 来估计血池遗址锶同位素的当地值，得到的参考区间为0.71037～0.71071 (图二中阴影部分).

2.祭牲可能来源及迁移距离

比较祭牲与遗址当地的锶同位素特征可以识别出外来个体。如前所述，北斗坊地点马牙釉质87Sr/86Sr 值介于0.711166～0.712016 之间，牛牙釉质87Sr/86Sr 值介于0.711266～0.713210之间。此次分析的29 个个体87Sr/86Sr 都远高于出土地点的当地范围。也就是说，血池遗址北斗坊地点的祭牲全部来自于发掘地点之外，而且祭牲生长的地区87Sr/86Sr 值更高。

许多研究已经表明，河水87Sr/86Sr 作为生物可利用87Sr/86Sr 的参考[8]。我们利用河水的锶同位素比值制作的等值线图（图三）[9]上可以清楚地看到，与血池遗址北斗坊地点祭牲87Sr/86Sr值相近的地区都距离遗址100 公里以上。最近的区域包括汾河谷地、嵩山周边、汉江和岷江—嘉陵江上游以及祁连山麓。

尽管仅根据已有的锶同位素难以进一步约束血池遗址祭牲来源，但可以肯定的是，所分析的牛、马所有个体都不是在遗址当地长大，而是在87Sr/86Sr 值更高的地区大范围募集而来。

3.从祭牲看社会管理

值得注意的是，不同祭祀坑中祭牲的87Sr/86Sr 值存在明显差别。马在T0252-K5 和K7 的锶同位素分别为0.71132 ± 0.00013 (n=6)和0.71153 ± 0.00027 (n=12)，牛 在T0251-K1和T0352-K1 的锶同位素比值分别为0.71170 ±0.00018 (n=4)和0.71196 ± 0.00090 (n=4)。这显示不同期次的祭祀活动中，祭牲来源复杂。

不仅如此，在同一祭祀坑中，不同个体的锶同位素比值差异远大于遗址当地值的变幅。马的最大变幅为0.00082 (K7)，牛的最大变幅可达0.00194 (T0251-K1)。祭牲的锶同位素比值在坑内存在明显差异，强烈暗示，即使在同一次祭祀活动中，祭牲来源也不尽相同。

《史记·封禅书》和《汉书·郊祀志》中对秦汉时期的祭祀活动有一段完全一致的记载：“春夏用骍，秋冬用駵。畤驹四匹，木禺龙栾车一驷，木禺车马一驷，各如其帝色。黄犊羔各四，珪币各有数，皆生瘗埋，无俎豆之具。三年一郊。”我们获得的锶同位素数据显示，三年一次的祭祀活动，每次都要从各地征集牛、马等牲畜用作祭牲。

简单对比一下不同遗址动物锶同位素的变化幅度，可以更有效看到秦汉时代的史无前例的资源募集范围和国家管理水平。多数学者认为，中原地区已经在二里头时代形成了早期国家，出现了不同等级的聚落和具有明确城市规划的大型都邑，并对周边地区拥有了一定的资源控制能力[10]。二里头遗址第二～四期7 枚牛牙的锶同位素标准偏差为0.00024[11]，而血池遗址北斗坊地点10 枚牛牙的标准偏差达到了0.00056，显示出秦汉时代远迈前朝的资源控制水平。

四、结论

血池秦汉祭祀遗址北斗坊地点牛、马牙釉质的锶同位素研究为理解秦汉时期祭牲征集和管理提供了有价值的视角。

牛、马骨骸的放射性碳测年数据支持血池遗址是一处战国—汉代的祭祀遗址。

北斗坊地点牛马的锶同位素比值87Sr/86Sr 显著高于伴出的蜗牛和附近河水，表明该地点地点的祭牲全部来自于发掘地点之外。现有锶同位素数据显示，最近的来源地可能在上百公里以外的地区。

不同祭祀坑的牛、马牙釉质87Sr/86Sr 差别显著，同一祭祀坑中不同个体间也有很大差别，表明不同期次、甚至同一次祭祀活动中，祭牲来源多样。这也可以佐证秦汉帝国强大的资源调度和社会管理能力。

[1]Szostek,K.,K.Mądrzyk,and B.Cienkosz-Stepańczak,Strontium isotopes as an indicator of human migration– easy questions,difficult answers [J].Anthropological Review,2015.78(2):133-156.

[2]Reimer,P.J.,et al.,IntCal13 and Marine13 radiocarbon age calibration curves 0–50,000 years cal BP [J].Radiocarbon,2013.55(4):1869-1887.

[3]Ramsey,C.B.,Methods for summarizing radiocarbon datasets[J].Radiocarbon,2017.59(6):1809-1833.

[4]Price,T.D.,J.H.Burton,and R.A.Bentley,The characterization of biologically available strontium isotope ratios for the study of prehistoric migration [J].Archaeometry,2002.44(1):117-135.

[5]Wright,L.E.,Identifying immigrants to Tikal,Guatemala:Defining local variability in strontium isotope ratios of human tooth enamel [J].Journal of Archaeological Science,2005.32(4):555-566.

[6]Yang,J.,et al.Variations in 87Sr/86Sr ratios of calcites in Chinese loess:a proxy for chemical weathering associated with the East Asian summer monsoon [J].Palaeogeography,Palaeoclimatology,Palaeoecology,2000.157,151-159.

[7]Rao,W.,et al.Strontium isotopic and elemental characteristics of calcites in the eolian dust profile of the Chinese Loess Plateau during the past 7 Ma [J].Geochemical Journal,2020.42,493-506.

[8]Evans,J.A.,et al.,Spatial variations in biosphere 87Sr/86Sr in Britain [J].Journal of the Geological Society,2010.167(1):1-4.

[9]Wang,X.,Tang,Z.The first large-scale bioavailable Sr isotope map of China and its implication for provenance studies [J].Earth-Science Reviews,2020.Doi:10.1016/j.earscirev.2020.103353.

[10]Liu,L.,Chen,X.The Archaeology of China:From the Late Paleolithic to the Early Bronze Age.Cambridge University Press.2012.

[11]赵春燕,等.二里头遗址出土动物来源初探—根据牙釉质的锶同位素比值分析[J].考古,2011(7).