一、中国商代青铜矿料来源之谜
自1928年殷墟开始发掘以来，中国商代青铜矿料的来源问题就备受学界瞩目。商代青铜器主要包括铜、锡、铅三种成份。从金属成份的角度看，学术界对商代矿料来源的讨论分为两个阶段。
殷墟第一次发掘工作人员合影（图源：中少在线）
第一个阶段，以铜料、锡料为中心，学术界主要有三种观点：南方说、中原说、多源说。
主张“南方说”者主要有李济、赵宗溥、郭沫若、翦伯赞、童恩正等。1933年，李济发表《殷虚铜器五种及其相关之问题》，说：“（青铜）原料的来源大约来自南方，黄河流域一带无锡矿，这是已经调查出的事实。所以最近的供给只有南方了。”[1]
李济先生像（图源：考古）
主张“中原说”的学者主要有石璋如、天野元之助、闻广等。其中，石璋如教授在1955年发表的文章中分析了历代矿产资源的分布后说：“殷代铜矿之来源可以不必在长江流域去找，甚至不必过黄河以南，由济源而垣曲，而绛县，而闻喜，在这中条山脉中，铜矿的蕴藏比较丰富。”[2]
主张“多来源”说的主要是容庚先生，他在《殷周青铜器通论》中说：“殷人的铜、锡素材，一方面可以从中国南方江淮、徐楚的地域输入，而这种输入可能由于属领的纳贡和他国的物物交换，乃至战争的掠夺。另一方面，他们为要原料的自给，在其境内尽量发掘采集，是理所当然的。”[3]
矿产资源是古代政治集团常见的争夺对象
第二个阶段，以铅料为中心，学术界的主要观点有：西南说、中条山说、秦岭说、湖南说、江西说、湖北说、非洲说等。其中，以“西南说”最为有力，而其他各说多为陪衬。
金正耀先生是“西南说”的首倡者，也是把铅同位素技术引入考古学研究的中国第一人。1984年8月，第三届中国科学史国际讨论会在北京友谊宾馆召开。在这次会议上，年仅28岁的金正耀报告了一项重要成果。
这项成果来自金先生在钱临照院士和李志超教授指导下攻读硕士时的研究。该项研究运用铅同位素技术对出自殷墟的14件青铜器进行了检测。结果表明，殷墟青铜器使用了两种完全不同的铅。其中一种是普通铅，其同位素比值与湖北铜绿山古铜矿遗址的样品比较接近；另一种是地质学上罕见的高放射成因铅（下称“特殊铅”），其同位素比值落入了云南东北永善金沙厂和洛红的矿山铅同位素分布场内。金正耀先生据此推断，殷墟使用了滇东北的矿料。[4]
古铜矿开采冶炼图（图源：中华遗产）
金正耀先生的研究在事实上已经证明商代青铜矿料的多来源说。但与过往研究的不同之处在于，金先生的研究由于利用了自然科学的技术手段而使得探讨矿源的具体产地有了可能。
在“西南说”提出之后，学术界先后出现了秦岭说、中条山说、河北说、多产地说、湖南说、江西说甚至非洲说等观点。对于这些观点，金正耀教授均一一有所辨析，此不具引。
二、铅同位素检测技术，追踪青铜矿料的示踪器
高放射成因铅的形成与地球的地质结构演变有关，在地质研究中具有“指纹”般的追踪能力。如果说碳十四技术解决了考古材料的“何时”问题，那么同位素检测技术则能解决文物原料的“何地”问题。
（一）铅同位素的示踪原理
要理解铅同位素的示踪原理，需要了解放射成因同位素体系的示踪理论和矿石铅同位素体系的演化这两项内容，中国科学院朱炳泉研究员编写的《地球科学中同位素体系理论与应用》对此有详细介绍，可以参阅。[5]金正耀教授也曾多次在文中介绍铅同位素的示踪原理，以下即为其中一篇的介绍：
铅同位素的形成与地球演化有关
Pb同位素示踪方法应用于青铜器考古研究的基本原理在于，由于地球上铜、锡、铅金属矿床在其形成的地质年代以及形成过程中环境物质中铀钍浓度条件方面的差异，其Pb同位素组成亦各有差异，即Pb的4种同位素（204pb、206pb、207pb和208pb）的含量比率各有特征；4种稳定同位素在古代青铜业的一般冶炼、铸造等加热过程中不会发生分馏，与微量元素相比，可更好地保留原产地的信息。所以，通过比较青铜器样品和矿床的Pb同位素分析数据，可以进行青铜金属原料来源的产地研究。[6]
高放射成因铅的207Pb/206Pb比值一般小于0.82，低于普通铅，故一般也称这种特殊铅为“低比值铅”。
（二）国外运用铅同位素进行考古研究的案例
就在金正耀先生公布其成果的第二年，中科大彭子成等三位学者在《考古》发表文章，介绍了铅同位素比值法在国外考古研究中的应用情况。[7]下面是该文提到的两个案例：
鱼形玻璃瓶（阿富汗贝格拉姆出土）
1962年，美国康宁玻璃博物馆的Brill发表了首篇有关铅同位素考古技术的论文。此后十余年，Brill及其合作者对古代玻璃、青铜器、钱币、颜料、金器和银器等古物的铅同位素做了大量的检测研究工作。1983年，Brill在北京国际玻璃会议上提交的一篇论文，总结了他获得的数百个铅同位素数据，并绘制成图。从图中可见，他所研究的中国古代玻璃均落在两个区域内，这说明中国古代玻璃所含的铅和希腊的铅（L），美国、意大利、土耳其的铅（E），西班牙、威尔斯、撒丁岛的铅（S）以及埃及古代玻璃上的铅完全不同，由此证明古代中国拥有自己的玻璃制造体系。
Brill对不同地区古代器物铅同位素比值的测定结果
1981年，日本名古屋大学教授山崎一雄等学者发表了一篇研究古铜镜的报告。该报告报道了日本学者对中国输入铜镜和日本出土铜镜的检测结果，证实中国东汉铜境和西汉铜镜的矿料来源有很大不同。检则结果同时表明，无论是从中国输入的还是日本仿制的三角缘神兽镜的铅同位素比值都与中国制造的东汉古镜处于同一分布区域，这个结果与过去一些日本学者的见解完全不同。
日本学者的古铜镜铅同位素比值测定结果
三、中国的特殊铅青铜时代
金正耀先生的研究成果很快引起了学界重视。1991年，中国社会科学院、美国弗利尔美术馆和东京国立文化财研究所三方的研究人员开始了一项针对中国出土商周青铜器铅同位素研究的共同计划。经过三年多的努力，该计划共完成400余件商周青铜器物样品的实验测定。结果出乎人们的意料，这些青铜器竟然大多数都含有高放射成因铅！[8]现在，我们先来了解一下有关的检测结果（未注明出处者，均出自金正耀《中国铅同位素考古》）：
（1）三星堆文化。研究者获取了三星堆青铜器的53个数据，结果表明这些青铜器全部含有特殊铅。（《中国铅同位素考古》，第104页）
龙身纵目人面像（三星堆博物馆藏）
（2）盘龙城文化。先后有三批学者对盘龙城青铜器进行铅同位素检测。其中，北京科技大学的孙淑云教授等检测30件，结果表明有18件含特殊铅；中国科技大学的彭子成教授等检测9件，有6件含特殊铅；[9]另金正耀教授等检测5件，有4件含特殊铅。（《中国铅同位素考古》，第27页）
盘龙城面具
（3）新干大洋洲文化。新干大墓青铜器的铅同位素检测数据有两批。其中，金正耀教授等检测11件，结果是全部含有特殊铅。（《中国铅同位素考古》，第151页）另彭子成等学者在1997年发布一批数据，其中来自新干大墓的数据有4个，也全部为特殊铅。[10]
伏鸟双尾青铜图（图源：《商代遗珍》）
（4）偃师商城和郑州商城。经对偃师商城、郑州商城、二里冈七件青铜器和一块孔雀石的铅同位素检测，结果表明除了来自偃师商城的一件斝和二里冈的一件盘之外，其他全部含有特殊铅。（《中国铅同位素考古》，第26页）
郑州商城窖藏青铜器（图源：大众考古）
（5）城洋铜器群。城洋铜器群是城固、洋县铜器群的简称，地处汉中盆地。金正耀教授等检测了成洋铜器群的27件青铜器，结果有24件含有特殊铅。（《中国铅同位素考古》，第143页）
宝山青铜兽面具（陕西博物馆藏）
（6）殷墟文化。金正耀教授等共检测殷墟青铜器178件，获得179个数据。其中第一期检测18件，有14件含特殊铅；第二期检测64件，有52件含特殊铅；第三期检测61件，有23件含特殊铅；第四期检测32件，有2件含特殊铅。（《中国铅同位素考古》，第159-160页）
殷墟司母戊大方鼎（国家博物馆藏）
（7）金沙文化。2004年，研究者公布了对金沙遗址青铜器的铅同位素检测结果。结果显示金沙遗址的绝大部分具有地方青铜文明特色的戈形器、锄形器、譬形器以及一半以上的像生活装饰类器物含有与三星堆青铜器完全一致的特殊铅。（《中国铅同位素考古》，第120页）
龙首形器（金沙博物馆藏）
（8）陕北商周铜器群。陕北商周铜器群以李家崖文化为代表，北京科技大学对出自陕北地区的青铜器进行了检测。其中检测商晚期青铜器17件，结果有10件含特殊铅（第74页），而检测的西周时期11件青铜器和东周时期的30件青铜器则全部为普通铅。[11]
李家崖文化青铜马（陕北甘泉闫家沟出土）
（9）宁乡商周铜器群。宁乡商周铜器群以炭河里古城文化为代表，研究者对炭河里古城26件青铜器进行铅同位素检测，结果发现有6件含特殊铅。[12]
四羊方尊（炭河里遗址出土）
（10）山西曲村晋国墓地。研究者检测了山西曲村晋国墓地的71件青铜器，结果发现有3件含特殊铅。（《中国铅同位素考古》，第185页）
需要指出的是，含这种特殊铅的青铜器不见于二里头文化（《中国铅同位素考古》，第25页）。二里头文化崩溃后，含这种特殊铅的矿料开始被三星堆、盘龙城、偃师商城、郑州商城、新干大墓、汉中盆地、安阳殷墟等考古文化普遍使用，直到殷墟三期骤然衰落。根据以上资料，可绘表如下：
商周时期含特殊铅青铜器的主要考古文化
四、“西南说”是否为神秘矿源的终结者？
上面我们提到，“西南说”是学术界各家观点中研究特殊铅矿源问题的最有力者。那么，“西南说”有哪些证据，又有什么缺陷？下面，我们来谈谈这个问题。
（一）“西南说”的主要证据
第一，从地球化学的角度看，特殊铅矿最有可能存在于西南地区。2002年和2003年，中国科学院的朱炳泉研究员和其他学者一起先后两次发表文章，指出：根据地质环境条件，中国大陆最有可能形成含这种高放射成因铅矿床的区域有四个：滇东北地区、小秦岭地区、辽东半岛青城子地区、长江中下游地区。其中，首选地区为滇东北。此外，朱炳泉研究特别强调，不能排除这种特殊铅与地球外资源（指陨石）有关的可能性。[13]
陨石含高放射成因铅是普遍现象（图源：新浪）
第二，从考古文化来看，在殷墟三期之后，含这种特殊铅的青铜器在中国境内其他地区迅速减少的同时，地处成都平原的金沙文化仍在大量使用这种特殊铅材料。
第三，从文献记载来看，《汉书·地理志》记载的产锡之地仅有三处，即益州郡律高（今陆良）县石空山、贲古（蒙自）县的采山、乌山，而中原地区缺乏锡矿。另《南齐书·高悛传》载：
南广郡界蒙山（即朱提山）下，有城名蒙城，可二顷地，有烧炉四所，高一丈，广一丈五尺，从蒙城南百许步，平地掘土深二尺得铜，又有古掘铜坑，深二尺，并居宅处犹存。
（二）“西南说”的主要缺陷
从已经正式公布的学术材料来说，“西南说”是最有可能的那个答案，这是没有疑问的。但是，西南说也面临着两大挑战。第一，西南地区目前没有发现象湖北铜绿山古铜矿、江西铜岭古铜矿那样的考古文化。第二，西南地区发现的特殊铅数据与青铜器中含有的特殊铅数据存在明显差异。这是怎么回事呢？
1993年和1994年，金正耀教授在公布新干大洋洲和三星堆青铜器的铅同位素研究结果时指出，考古材料中所见的特殊铅数据有着相同的大约为24.5亿年的等时年龄关系，而目前已知的地球上的高放射成因铅矿床一般都形成于16亿年之后。[14]也就是说，现在发现的古代青铜器中使用的特殊铅和云南东北矿床中所知的特殊铅并不相同。
青铜器铅同位素比值分布区域与主要矿床铅同位素比值分布区域比较图
难道这种特殊铅真的是天外来客吗？在一方面不排除为地球外资源的同时，朱炳泉研究员对这种现象进行了解释：
我们应注意到古老地块的边缘，地壳的活动性比内部强得多，U/Pb也会发生更大的分异，这些地段称为克拉通边界，也就是地球化学边界。当成矿出现于地球化学边界上时，成矿物质来自两个不同时代形成的块体混合时，有可能产生25亿年等时线趋向的高放射性成因铅矿床。[13]
五、柳暗花明：特殊铅之谜解开，让人意料不到的答案
就在“西南说”成为那个最有可能的答案而又无法成为定论的时候，时间来到了2017年。
这一年，河南省南阳文物部门从鸭河工区采集到几块金属锭，随后将之送至中国科技大学考古实验室。经金正耀教授团队进行同位素组成测定，发现这些金属锭竟与商代青铜器含有的高放射成因铅十分一致。随后，金正耀教授立刻组织考察队在南阳盆地北缘矿山进行了调查，结果发现了十多处古矿洞，并采集到一批高品位的铅矿石。经测试，这些铅矿石含高放射成因铅，且与商代高放射成因铅数据一致。同时，通过环境沉积物释光定年，确定该铅矿开采冶炼的年代在商代。至此，困扰中国考古学界、历史学界数十年的神秘特殊铅矿源之谜终于解开。
古矿洞示意图（图片与本文无关）
需要说明的是，以上内容来自对中国社科院考古所网站、科学网朱炳泉研究员博客、大河网报道的综合整理。[15]这些内容目前尚不见于公开的学术论文、著作，但是从消息来源渠道及多方材料的比对来看是可靠的。
同时，中国地质大学地球化学研究所的张宏飞等几位学者1999年在《地球科学》曾发文证实，南阳盆地以东的桐柏地区存在两个铅同位素组成明显不同的基底块体。其中，在桐柏－商城断裂北侧，基底岩石以高放射性成因铅同位素组成为特征；在桐柏－商城断裂南侧，基底岩石以低放射性成因铅同位素组成为特征。综合该文的内容来看，南阳盆地高放射成因铅矿的形成正是朱炳泉研究员提到块体混合（华北克拉通和扬子克拉通）的结果。[16]
华北克拉通和扬子克拉通混合形成秦岭－大别山造山带
六、余声：特殊铅之谜或已解开，新的挑战刚刚开始
毫无疑问，疑似特殊铅矿源的找到对中国历史学界、考古学界来说是一则喜讯，现在我们需要耐心等待这则信息的实锤。需要指出的是，如果特殊铅矿源果在南阳盆地，而南阳一带又无锡矿的话，则说明中原地区的矿料来源比过去所设想的更加复杂，研究商代矿源的这一课题并未终结。
此外，我们还要看到，自从金正耀教授揭示殷墟、三星堆、新干大洋洲、盘龙城、偃师商城、郑州商城、金沙遗址等诸多考古文化在同时使用同一特殊铅矿区的时候，无论这个铅矿位于西南地区还是南阳盆地，中国学术界都面临着要回答若干重大问题。
特殊铅时期青铜文化的分布
（1）假如这个特殊铅矿区是在滇东北，那么殷墟、盘龙城、新干、郑州商城等这些地处黄河中游、长江中游的考古文化和成都平原的三星堆文化、金沙文化究竟是什么关系？
（2）假如这个特殊铅矿区是在南阳盆地，那么，为什么殷人在殷墟三期之后大幅降低对这个矿的使用甚至在四期已经完全不用的情况下，地处成都平原的金沙遗址会突然崛起，并成为这种矿料的规模化使用者？
“太阳神鸟”金饰（金沙博物馆藏）
（3）郑州商城、盘龙城的年代下限均为二里冈上层二期，也就是公元前1300年左右；这个时间正好殷墟文化兴起。如果把郑州商城、盘龙城看为商文化，把殷墟的兴起看成盘庚迁殷，那如何解释在殷墟文化兴起的同时，郑州商城、盘龙城却遭到了毁灭？这与特殊铅矿源是否有关？
（4）三星堆青铜文化（三星堆文化第三期）和新干大洋洲都毁灭于殷墟文化一期，年代约在公元前1260年左右。巧合的是，这两个考古文化都全部使用特殊铅，这背后又隐藏着什么历史真相？
总之，特殊铅矿源地之谜或许已经解开，但对中国历史学界来说，真正的挑战或许才刚刚开始。
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参考文献：
［1］李济：《殷墟铜器五种及其有关之问题》，原刊《历史语言研究所集刊》外编第1种《庆祝蔡元培先生六十五岁论文集》（1933年）；今收入《李济文集》第3卷，上海人民出版社，2006年版。
［2］石璋如：《殷代的铸铜工艺》，《历史语言研究所集刊》第26本第1册，1955年。
［3］容庚：《殷周青铜器通论》，文物出版社，1984年版。
［4］金正耀：《晚商中原青铜的矿料来源研究》，刊《第三届国际中国科学史讨论会论文集》，科学出版社，1990年版。
［5］朱炳泉等：《地球科学中同位素体系理论与应用：兼论中国大陆壳幔演化》，科学出版社，1998年版。
［6］金正耀：《铅同位素示踪方法应用于考古研究的进展》，《地球学报》2003年第6期。
［7］彭子成等：《铅同位素比值法在考古研究中的应用》，《考古》1985年第11期。插图来自李晓岑等《中国铅同位素考古》。
［8］金正耀：《中国铅同位素考古》，中国科学技术大学出版社，2008年版。
［9］孙淑云等：《盘龙城出土青铜器的铅同位素比测定报告》；彭子成等：《盘龙城商代青铜器铅同位素示踪研究》。二文并见《盘龙城》,文物出版社，2001年版。
［10］彭子成等：《赣鄂皖诸地古代矿料去向的初步研究》，《考古》1997年第7期。
［11］刘建宇：《陕北地区出土商周时期青铜器的科学分析研究》，北京科技大学博士论文，2015年。
［12］马江波等：《湖南宁乡县炭河里遗址出土青铜器的科学分析》，《考古》2016年第7期。
［13］朱炳泉、常向阳：《评“商代青铜器高放射性成因铅”的发现》，《古代文明》第1卷，2002年；常向阳、朱炳泉、金正耀：《殷商青铜器矿料来源与铅同位素示踪应用》，《广州大学学报》2003年第4期。
［14］金正耀等：《江西新干大洋洲商墓青铜器的铅同位素比值研究》，《考古》1994年第8期。金正耀等：《广汉三星堆遗物坑青铜器的铅同位素比值研究》，《文物》1995年第2期。
［15］中国社科院考古所网站：《阅不尽，是殷墟——“殷墟科学发掘九十周年纪念大会暨殷墟发展与考古论坛”侧记》，见“学术会议”，2018年10年17日；《金正耀教授讲述“铅同位素考古——创新与坚守”》，见“学术动态”，2019年5月5日。科学网朱炳泉博客：《南阳鸭河口的情缘一一从远古文明到现代文明》，2018年10月26日。大河网：《南阳市鸭河工区 绘制经济与文化跨越发展新蓝图》，2018年12月27日。
［16］张宏飞等：《桐柏地区变质杂岩和侵入岩类 Pb 同位素组成特征及其地质意义》，《地球科学》1999年第3期。