殷商之源研究中非破壞性文物探測方法

復旦大學中國研究院特邀研究員 汪濤

本文是作者參加2025年5月17日在商丘師范學院梁園校區舉行的“殷商之源在商丘”學術研討會提交的論文。

一、問題的提出

歷史作為一門科學，最好是有歷史文獻與考古證據的雙重驗證。如果缺乏充分的考古實物證據，要論證商丘的殷商之源的科學地位，就會存在相應的障礙。

商丘作為殷商之源已經得到相當程度的公認，這個公認的依據主要來自于大量歷史文獻與部分考古證據。商丘的歷史極為豐富，作為歷史起源地位遠不止是殷商之源，其對中華文化的影響非常巨大，在眾多歷史關鍵節點上都有重要影響。但作為系統嚴格的科學證明，的確還存在很多需要努力解決的問題，給論證商丘殷商之源的課題帶來了巨大的困難。

一方面，從文獻角度說，流傳下來保存至今的官方史書最早為西周時期的《尚書》。商朝的正史主要是發掘出土的甲骨文中的記載，而甲骨文主要記錄的是當時的占卜活動，極少有商朝早期歷史、更別提商朝建立前夏朝的記載。因此，這使夏朝和殷商起源時期的權威文獻數量較少。官方文獻多為殷商起源之后隔了至少一個商朝的時間段。這就使相應的文獻無論豐富程度還是準確性上都不足。

從實物考古證據上來說，商丘作為黃河中下游沖積平面，不同歷史階段的遺址與今天的商丘不在同一個地層上。主要是從漢朝開始，黃土高原森林覆蓋持續減少導致黃河泥沙量劇增，從而使黃河中下游沖積平原不斷被泥沙覆蓋抬高。到現在掩埋的平均厚度為15米。這導致夏朝末期和商朝起源時期的大量遺跡被厚厚的泥沙掩埋了。加上其他一些特殊性，使商丘地區的相關考古證據出土機會極難獲得。

二、歷史文物證據獲得的一般規律

1.與生物化石及礦產勘探的相同及區別之處

社會人文類考古證據的獲得，與生物化石等的發掘，礦產資源的勘探有類似的地方，也有顯著不同之處。類似的地方是都從埋藏的地下獲取，而顯著區別之處在于：

(1)相當多的文物發掘屬于意外破壞帶來的保護性和搶救性發掘。這種意外破壞包括但不限于：各種人類社會建設工程的挖掘活動碰巧撞上、洪水地震等自然災害帶來的文物裸露、盜墓活動等等。

例如，西安的地鐵工程建設就導致了數量極為龐大的古跡發現和相應的保護性發掘，這甚至使西安成為中國地鐵建設速度最慢的城市之一。自2006年西安地鐵建設以來，已發現并挖掘古墓葬超過3000座。部分線路建設中發現古墓的具體情況為：西安地鐵二號線，挖出 174 座古墓；三號線，110座；四號線：214 座；五號線，800 余；尤其是八號線，由于地處東郊隋唐墓葬密集區，自2020 年4月開展地鐵建設沿線考古工作，居然發現古代遺存1574 處，其中包括1356處古墓葬，以及4 座古窯。一方面，這導致西安地鐵建設極為困難，成本高昂，周期漫長，但另一方面，這也為西安帶來了極為豐富的考古機會和考古證據。

(2)為了保護歷史文物，例如某處君王的古墓，即使已經清楚地知道埋藏之處，為了避免在相關技術不成熟情況下的發掘導致人為破壞，一般情況下國家不會輕易批準進行發掘，這個也是有實際經驗教訓的。

1956年明定陵作為第一個有計劃的考古發掘對象，因技術不成熟、發掘后在特殊歷史時期的動蕩造成的人為破壞等，對相應的寶貴文物造成了不可挽回的巨大損失，不少學者認為它是中國考古史上的悲劇，此后再未決策對已知完好的古墓進行主動發掘。

還有一個原因是：中國人是有祖先崇拜文化情結的，如果沒有特別的原因，后人也不愿去打擾已經安葬于地下的祖先。秦始皇陵；唐高宗李治與武則天的合葬處的乾陵；隋文帝泰陵；南宋皇帝宋徽宗、宋欽宗、宋高宗、宋孝宗、宋光宗、宋寧宗等安葬處的宋六陵；明朝開國皇帝朱元璋與馬皇后的陵寢明孝陵等墓穴位置都基本確認，但都沒有去進行主動發掘。

商丘有眾多重要顯赫的中華歷史人物的陵墓，如前秦時期的就有燧皇陵、炎帝陵（朱襄陵）、帝嚳陵、商均墓、湯王陵、伊尹墓、微子墓、倉頡墓等。如果從文旅開發的角度來看，我曾提出“文旅歷史學”概念，只要這些陵墓存在的時間足夠久遠，無論他們是否能夠得到實物證實，都具有相應的文旅價值。從歷史科學角度說的確略有不同，但問題只在于：如果他們并非真的相應歷史人物的陵墓，僅為后人紀念所建，或僅為紀念品非常有限的衣冠冢，那么發掘工作就不會得到太有意義的結果，還由此破壞了它們的文旅價值。如果他們的確為相應歷史人物的陵墓，有對應的棺槨、遺骨和陪葬品，則前述秦代及之后、甚至最近的明清時期陵墓，國家都不敢輕易批準去進行發掘，前秦時期如此重要的中華歷史人物陵墓，在可以想見的未來，國家基本上是更不可能批準去進行發掘的。這樣一來，就會使商丘相應歷史科學角度的研究陷入兩難境地。

(3)因為文物埋藏處相當程度的未知性，而地下探測技術目前相對比較弱，因此，歷史文物的發現與一般科學實驗和測量不同，在很大程度上是一個相對較為被動、大多為等待特殊機會出現的過程。

2.文物埋藏密度與發現的幾率關系

西安地鐵建設帶來的高密度古墓群發現，也存在一個前提條件，就是古墓群的密度極高。所以，歷史文物埋藏的密度越高，被發現的機率也就越大。如果埋藏得越分散，發現的機率就越小。

3. 文物埋深與建設工程發現的幾率關系

發現與發掘文物的主要情況就決定了，文物埋藏的深度與建設工程的深度相重合，就有被發現的機會。因為不同建筑的建設深度是不一樣的，所以不同類型的工程建設發現的文物機率也是不一樣的。以下是各類工程建設的一般深度情況：

表1常見基礎類型的開挖深度

基礎類型

適用建筑

典型開挖深度范圍（米）

特點與注意事項

條形基礎

低層砌體結構房屋

0.5~2

直接置于土層，需地基承載力均勻

獨立基礎

多層框架結構房屋

1~3

柱下獨立布置，需控制各基礎沉降差

筏板基礎

高層建筑或軟弱地基

2~5

整體式底板，需驗算抗浮和沉降

樁基礎

高層建筑或深厚軟弱層

5~30 （樁長）

樁端需進入持力層（如密實砂層、巖層），埋深由樁長決定

箱形基礎

超高層建筑

5~15

剛度大，可兼作地下室，需考慮地下水影響

地鐵建設深度一般在地下 10—30 米之間，這個深度恰好與一般古墓埋藏深度相吻合。因此，如果在地鐵建設碰上古墓群，很容易帶來相應的發現。

高鐵樁基的建設深度通常在 20—90 米左右。由于高鐵樁機建設的深度比一般的建筑深度要深得多，所以在高鐵建設中，也有很多古代遺址的發現。例如，河南漯河平漯周高鐵古墓群；安徽潛山安九高鐵宋代古墓；四川瀘州高鐵站宋代古墓群；在鄭徐高鐵商丘段建設中，在寧陵縣柳河鎮權莊村北側發現一處清代古村落遺址。

建設工程的開挖深度與發現古跡之間并不是一個線性的比例關系，而是在某一定深度之下的文物被發現的機率，近乎斷崖式地降到接近于零。埋藏深度超過了人類各種建設深度的文物，一般也是自然災害難以使其暴露的深度，這就決定了，這種埋深的文物一般情況下幾乎就很難有重見天日的機會。

4. 發掘以及建設展示設施的技術及經濟可行性問題

即使發現了文物，如果進行發掘的技術難度過大，或經濟成本過高，也會在相當程度上阻礙發掘工作的進行。

例如，商丘虞城縣馬莊遺址發掘到第五文化層（仰韶時期）時，開始出現較嚴重的地下水。因當時技術上很難解決地下水問題，不得不對原址進行回填，更早期文化層就無法繼續進行發掘。商丘宋城遺址同樣因地下水問題較為嚴重，技術和經濟性上難以解決，不得不進行回填。

三、商丘歷史文物考古的特殊困難之處

商丘地處黃河中下游沖積平原。黃河是世界上含沙量最大的河流之一，歷史上因洪水頻繁改道（據記載，黃河下游決口泛濫達 1500 余次，較大改道約 26 次），大量泥沙被攜帶至中下游平原沉積，形成廣闊的沖積扇和沖積平原。商丘所在的黃淮平原正是黃河、淮河等河流共同作用的結果，其中黃河的影響最為顯著。商丘的地理特殊位置，決定了其在歷史上社會變遷的特殊規律。殷商發展過程的前八后五，就是由于黃河帶來的洪水災害所致。

這種自然災害也帶來了對其考古研究的多重困難：

（1）建城較為分散，大大降低了發現的機率。

殷商前八后五，以及之前的夏朝在商丘建城的位置很不一樣，這導致了商丘境內歷史文物分布的高度分散。商丘歷史上并非只有一個商族，在其境內有多個不同小王國的都城。例如受封的商均所建的都城、夏朝時相與少康所建的都城、受封的微子啟所建的宋國都城、商均后裔媯滿受封在商丘柘城建立的陳國都城、永陵縣葛國的都城（商湯滅夏第一個攻伐的就是葛國）......相比之下，西安作為古都其延續性是非常好的，從最初周國的豐鎬、鎬京、咸陽、長安等，基本上是一個城市不斷在自己郊區建新城而帶來的變遷。但商丘不僅是有眾多不同王國的都城，即使商族自己在商朝建立之前的都城都可能有多次改遷。

前八的遷址是四次是“四走四回”，四次遷到山東等很遠的地方，然后又遷回商丘。這樣反復進行了四走四回，共八次。但每次遷回來后是不是在原址，這個很不好說。

商湯剛建立商朝時，是在南亳建都。史書上說南亳是“從先王居”。這個其實暗示了一個很重要的信息。我們現在的城市非常大，比如北京，中央機關在中南海，北京市政府現在通州。但在夏商時期，一個都城不會很大，首腦所在的建筑區域一般就只有一個。“從先王居”這句話暗示了商湯建都時是從當時所在的都城轉到先王在世時所在的另一個早期的都城去了。雖然可能都在現今商丘境內。其原因在于當時的商丘處于黃河沖積平原，是一個丘陵地帶。低處是沼澤湖泊，只有部分高處可以住人并建都城。人們可以把這想象成一個湖泊中的很多分散的島，只有在這些島上才可以住人并建都。一旦黃河發生多年難遇的大洪水，可能連高處也都被淹沒了，不得不遷走。但這地方水草肥美、物產豐富，過一段時間沒那么大洪水、這地方又繁盛起來，忍不住又遷回來。遷回來時可能回到原來的城址，也有可能到另一個島上的城址上去。這樣帶來的難題是兩個，一是每一個城址難以長期發展和積累出極為豐富和密集的墓葬區（可對比一下西安）；另一個是較多都城位置使得現在很難確認到底哪個地方是殷商起源時的南亳。

西安城市發展歷史。不同歷史時期的都城有很明顯時間上前后相接區域相鄰的城郊關系。

商丘境內57個已經發現和發掘的遺址，分散在整個商丘境內。有多處都是古代的都城遺址，相互之間很可能并無區域和歷史上相接的城郊關系，甚至都不屬于同一個朝代、王國或部族。

（2）泥沙沉積使文物的埋藏較深，不僅減少了發現的機率，而且一些埋藏過深的文物超過建設的深度，使其通過人類各種建設被發現的機率降到接近于零。

黃河中下游在漢代之前夏商周的沉積層并不多，大約有1至2米。主要是因漢代以后黃土高原人類活動加劇，導致森林顯著減少，水土流失迅速加劇，由此導致漢代以后的泥沙平均沉積達到15米以上。這使殷商時期的商丘文物埋藏過深。

（3）地下水較淺，且水量豐富，使得一些發現文物的地址更深文化層的發掘困難重重。

基于以上原因，商丘的考古工作，尤其殷商起源時期的考古工作，直接發掘之外的技術手段選擇就極為必要和關鍵，主要就是各種非破壞性深測技術。好在因為技術的發展，現在這類手段已經很多了。

四、各種非破壞性文物探測方法簡介

文物發掘與礦產勘探存在的類似之處，決定了可以充分地研究利用各種礦產的勘探方法，應用于文物的發現。以下綜述的8種方法，已經有很多應用于文古發現的實際成功案例。因時間及篇幅所限，本文不展開一一討論，僅作為一綜述和簡介。因商丘文物分布的特殊性，這類非破壞性文物探測方法尤其重要。

1. 地震波探測法

包括：

(1) 淺層地震折射波法，適合探測大面積連續斷面，如古河床、古堤壩、古城墻基址、古建筑夯土層等；

(2) 反射波法，又細分為共反射點（CRP）疊加法與面波法（如瑞雷波勘探）等。在西安漢長安城遺址勘探中，采用反射波法就成功識別出城墻夯土層與周邊原生土的界面，圈定了城門遺址的具體位置。

(3) 地震映像法（又稱共偏移距法）

(4) 微動勘探法

2. 電阻率探測法

采用這種方法的成功案例有武王墩一號墓、江口明末戰場遺址。對這種方法使用較多的學者有南京大學歷史學院考古文物系教授，南京大學遙感考古研究中心主任黃建秋。

3. 高精度重力測量

利用空穴與周圍土壤的密度差進行文物探測。

成功案例：埃及胡夫金字塔隱藏墓室探測、中國秦始皇陵考古勘探。

4. 探地雷達法(Ground Penetrating Radar，GPR)

利用墓穴對從地面發射的雷達波的反射進行探測。

5. 合成孔徑雷達

例用合成孔徑雷達可探測一定深度的地下情況。

6. 彈性波反射法

從地面激發彈性波，利用墓穴對彈性波的反射進行探測。

7. 航空和衛星遙感等

探測地表特征，古墓群形成的大面積磁異常。

8. 陸地聲納法

也稱極小偏移距高頻寬帶彈性波反射連續剖面法。

9. 其他

高精度磁法（磁通門梯度儀、質子磁力儀）、自然電場法等

五、總結與展望

1. 非破壞性探測技術在考古中已經有眾多成功的案例。

2. 對商丘考古來說，這類技術的意義尤為關鍵。

3. 需要高度跨學科與相關資金的投入。

4. 單一手段存在多解性，也就是用某種探測方法發現了異常之后。并不是說就能肯定他是古跡所造成，也有可能是諸如天然的巖石或其他因素所導致。需要多技術聯合探測才能更準確。