殷商之源研究中非破坏性文物探测方法

复旦大学中国研究院特邀研究员 汪涛

本文是作者参加2025年5月17日在商丘师范学院梁园校区举行的“殷商之源在商丘”学术研讨会提交的论文。

一、问题的提出

历史作为一门科学，最好是有历史文献与考古证据的双重验证。如果缺乏充分的考古实物证据，要论证商丘的殷商之源的科学地位，就会存在相应的障碍。

商丘作为殷商之源已经得到相当程度的公认，这个公认的依据主要来自于大量历史文献与部分考古证据。商丘的历史极为丰富，作为历史起源地位远不止是殷商之源，其对中华文化的影响非常巨大，在众多历史关键节点上都有重要影响。但作为系统严格的科学证明，的确还存在很多需要努力解决的问题，给论证商丘殷商之源的课题带来了巨大的困难。

一方面，从文献角度说，流传下来保存至今的官方史书最早为西周时期的《尚书》。商朝的正史主要是发掘出土的甲骨文中的记载，而甲骨文主要记录的是当时的占卜活动，极少有商朝早期历史、更别提商朝建立前夏朝的记载。因此，这使夏朝和殷商起源时期的权威文献数量较少。官方文献多为殷商起源之后隔了至少一个商朝的时间段。这就使相应的文献无论丰富程度还是准确性上都不足。

从实物考古证据上来说，商丘作为黄河中下游冲积平面，不同历史阶段的遗址与今天的商丘不在同一个地层上。主要是从汉朝开始，黄土高原森林覆盖持续减少导致黄河泥沙量剧增，从而使黄河中下游冲积平原不断被泥沙覆盖抬高。到现在掩埋的平均厚度为15米。这导致夏朝末期和商朝起源时期的大量遗迹被厚厚的泥沙掩埋了。加上其他一些特殊性，使商丘地区的相关考古证据出土机会极难获得。

二、历史文物证据获得的一般规律

1.与生物化石及矿产勘探的相同及区别之处

社会人文类考古证据的获得，与生物化石等的发掘，矿产资源的勘探有类似的地方，也有显著不同之处。类似的地方是都从埋藏的地下获取，而显著区别之处在于：

(1)相当多的文物发掘属于意外破坏带来的保护性和抢救性发掘。这种意外破坏包括但不限于：各种人类社会建设工程的挖掘活动碰巧撞上、洪水地震等自然灾害带来的文物裸露、盗墓活动等等。

例如，西安的地铁工程建设就导致了数量极为庞大的古迹发现和相应的保护性发掘，这甚至使西安成为中国地铁建设速度最慢的城市之一。自2006年西安地铁建设以来，已发现并挖掘古墓葬超过3000座。部分线路建设中发现古墓的具体情况为：西安地铁二号线，挖出 174 座古墓；三号线，110座；四号线：214 座；五号线，800 余；尤其是八号线，由于地处东郊隋唐墓葬密集区，自2020 年4月开展地铁建设沿线考古工作，居然发现古代遗存1574 处，其中包括1356处古墓葬，以及4 座古窑。一方面，这导致西安地铁建设极为困难，成本高昂，周期漫长，但另一方面，这也为西安带来了极为丰富的考古机会和考古证据。

(2)为了保护历史文物，例如某处君王的古墓，即使已经清楚地知道埋藏之处，为了避免在相关技术不成熟情况下的发掘导致人为破坏，一般情况下国家不会轻易批准进行发掘，这个也是有实际经验教训的。

1956年明定陵作为第一个有计划的考古发掘对象，因技术不成熟、发掘后在特殊历史时期的动荡造成的人为破坏等，对相应的宝贵文物造成了不可挽回的巨大损失，不少学者认为它是中国考古史上的悲剧，此后再未决策对已知完好的古墓进行主动发掘。

还有一个原因是：中国人是有祖先崇拜文化情结的，如果没有特别的原因，后人也不愿去打扰已经安葬于地下的祖先。秦始皇陵；唐高宗李治与武则天的合葬处的乾陵；隋文帝泰陵；南宋皇帝宋徽宗、宋钦宗、宋高宗、宋孝宗、宋光宗、宋宁宗等安葬处的宋六陵；明朝开国皇帝朱元璋与马皇后的陵寝明孝陵等墓穴位置都基本确认，但都没有去进行主动发掘。

商丘有众多重要显赫的中华历史人物的陵墓，如前秦时期的就有燧皇陵、炎帝陵（朱襄陵）、帝喾陵、商均墓、汤王陵、伊尹墓、微子墓、仓颉墓等。如果从文旅开发的角度来看，我曾提出“文旅历史学”概念，只要这些陵墓存在的时间足够久远，无论他们是否能够得到实物证实，都具有相应的文旅价值。从历史科学角度说的确略有不同，但问题只在于：如果他们并非真的相应历史人物的陵墓，仅为后人纪念所建，或仅为纪念品非常有限的衣冠冢，那么发掘工作就不会得到太有意义的结果，还由此破坏了它们的文旅价值。如果他们的确为相应历史人物的陵墓，有对应的棺椁、遗骨和陪葬品，则前述秦代及之后、甚至最近的明清时期陵墓，国家都不敢轻易批准去进行发掘，前秦时期如此重要的中华历史人物陵墓，在可以想见的未来，国家基本上是更不可能批准去进行发掘的。这样一来，就会使商丘相应历史科学角度的研究陷入两难境地。

(3)因为文物埋藏处相当程度的未知性，而地下探测技术目前相对比较弱，因此，历史文物的发现与一般科学实验和测量不同，在很大程度上是一个相对较为被动、大多为等待特殊机会出现的过程。

2.文物埋藏密度与发现的几率关系

西安地铁建设带来的高密度古墓群发现，也存在一个前提条件，就是古墓群的密度极高。所以，历史文物埋藏的密度越高，被发现的机率也就越大。如果埋藏得越分散，发现的机率就越小。

3. 文物埋深与建设工程发现的几率关系

发现与发掘文物的主要情况就决定了，文物埋藏的深度与建设工程的深度相重合，就有被发现的机会。因为不同建筑的建设深度是不一样的，所以不同类型的工程建设发现的文物机率也是不一样的。以下是各类工程建设的一般深度情况：

表1常见基础类型的开挖深度

基础类型

适用建筑

典型开挖深度范围（米）

特点与注意事项

条形基础

低层砌体结构房屋

0.5~2

直接置于土层，需地基承载力均匀

独立基础

多层框架结构房屋

1~3

柱下独立布置，需控制各基础沉降差

筏板基础

高层建筑或软弱地基

2~5

整体式底板，需验算抗浮和沉降

桩基础

高层建筑或深厚软弱层

5~30 （桩长）

桩端需进入持力层（如密实砂层、岩层），埋深由桩长决定

箱形基础

超高层建筑

5~15

刚度大，可兼作地下室，需考虑地下水影响

地铁建设深度一般在地下 10—30 米之间，这个深度恰好与一般古墓埋藏深度相吻合。因此，如果在地铁建设碰上古墓群，很容易带来相应的发现。

高铁桩基的建设深度通常在 20—90 米左右。由于高铁桩机建设的深度比一般的建筑深度要深得多，所以在高铁建设中，也有很多古代遗址的发现。例如，河南漯河平漯周高铁古墓群；安徽潜山安九高铁宋代古墓；四川泸州高铁站宋代古墓群；在郑徐高铁商丘段建设中，在宁陵县柳河镇权庄村北侧发现一处清代古村落遗址。

建设工程的开挖深度与发现古迹之间并不是一个线性的比例关系，而是在某一定深度之下的文物被发现的机率，近乎断崖式地降到接近于零。埋藏深度超过了人类各种建设深度的文物，一般也是自然灾害难以使其暴露的深度，这就决定了，这种埋深的文物一般情况下几乎就很难有重见天日的机会。

4. 发掘以及建设展示设施的技术及经济可行性问题

即使发现了文物，如果进行发掘的技术难度过大，或经济成本过高，也会在相当程度上阻碍发掘工作的进行。

例如，商丘虞城县马庄遗址发掘到第五文化层（仰韶时期）时，开始出现较严重的地下水。因当时技术上很难解决地下水问题，不得不对原址进行回填，更早期文化层就无法继续进行发掘。商丘宋城遗址同样因地下水问题较为严重，技术和经济性上难以解决，不得不进行回填。

三、商丘历史文物考古的特殊困难之处

商丘地处黄河中下游冲积平原。黄河是世界上含沙量最大的河流之一，历史上因洪水频繁改道（据记载，黄河下游决口泛滥达 1500 余次，较大改道约 26 次），大量泥沙被携带至中下游平原沉积，形成广阔的冲积扇和冲积平原。商丘所在的黄淮平原正是黄河、淮河等河流共同作用的结果，其中黄河的影响最为显著。商丘的地理特殊位置，决定了其在历史上社会变迁的特殊规律。殷商发展过程的前八后五，就是由于黄河带来的洪水灾害所致。

这种自然灾害也带来了对其考古研究的多重困难：

（1）建城较为分散，大大降低了发现的机率。

殷商前八后五，以及之前的夏朝在商丘建城的位置很不一样，这导致了商丘境内历史文物分布的高度分散。商丘历史上并非只有一个商族，在其境内有多个不同小王国的都城。例如受封的商均所建的都城、夏朝时相与少康所建的都城、受封的微子启所建的宋国都城、商均后裔妫满受封在商丘柘城建立的陈国都城、永陵县葛国的都城（商汤灭夏第一个攻伐的就是葛国）......相比之下，西安作为古都其延续性是非常好的，从最初周国的丰镐、镐京、咸阳、长安等，基本上是一个城市不断在自己郊区建新城而带来的变迁。但商丘不仅是有众多不同王国的都城，即使商族自己在商朝建立之前的都城都可能有多次改迁。

前八的迁址是四次是“四走四回”，四次迁到山东等很远的地方，然后又迁回商丘。这样反复进行了四走四回，共八次。但每次迁回来后是不是在原址，这个很不好说。

商汤刚建立商朝时，是在南亳建都。史书上说南亳是“从先王居”。这个其实暗示了一个很重要的信息。我们现在的城市非常大，比如北京，中央机关在中南海，北京市政府现在通州。但在夏商时期，一个都城不会很大，首脑所在的建筑区域一般就只有一个。“从先王居”这句话暗示了商汤建都时是从当时所在的都城转到先王在世时所在的另一个早期的都城去了。虽然可能都在现今商丘境内。其原因在于当时的商丘处于黄河冲积平原，是一个丘陵地带。低处是沼泽湖泊，只有部分高处可以住人并建都城。人们可以把这想象成一个湖泊中的很多分散的岛，只有在这些岛上才可以住人并建都。一旦黄河发生多年难遇的大洪水，可能连高处也都被淹没了，不得不迁走。但这地方水草肥美、物产丰富，过一段时间没那么大洪水、这地方又繁盛起来，忍不住又迁回来。迁回来时可能回到原来的城址，也有可能到另一个岛上的城址上去。这样带来的难题是两个，一是每一个城址难以长期发展和积累出极为丰富和密集的墓葬区（可对比一下西安）；另一个是较多都城位置使得现在很难确认到底哪个地方是殷商起源时的南亳。

西安城市发展历史。不同历史时期的都城有很明显时间上前后相接区域相邻的城郊关系。

商丘境内57个已经发现和发掘的遗址，分散在整个商丘境内。有多处都是古代的都城遗址，相互之间很可能并无区域和历史上相接的城郊关系，甚至都不属于同一个朝代、王国或部族。

（2）泥沙沉积使文物的埋藏较深，不仅减少了发现的机率，而且一些埋藏过深的文物超过建设的深度，使其通过人类各种建设被发现的机率降到接近于零。

黄河中下游在汉代之前夏商周的沉积层并不多，大约有1至2米。主要是因汉代以后黄土高原人类活动加剧，导致森林显著减少，水土流失迅速加剧，由此导致汉代以后的泥沙平均沉积达到15米以上。这使殷商时期的商丘文物埋藏过深。

（3）地下水较浅，且水量丰富，使得一些发现文物的地址更深文化层的发掘困难重重。

基于以上原因，商丘的考古工作，尤其殷商起源时期的考古工作，直接发掘之外的技术手段选择就极为必要和关键，主要就是各种非破坏性深测技术。好在因为技术的发展，现在这类手段已经很多了。

四、各种非破坏性文物探测方法简介

文物发掘与矿产勘探存在的类似之处，决定了可以充分地研究利用各种矿产的勘探方法，应用于文物的发现。以下综述的8种方法，已经有很多应用于文古发现的实际成功案例。因时间及篇幅所限，本文不展开一一讨论，仅作为一综述和简介。因商丘文物分布的特殊性，这类非破坏性文物探测方法尤其重要。

1. 地震波探测法

包括：

(1) 浅层地震折射波法，适合探测大面积连续断面，如古河床、古堤坝、古城墙基址、古建筑夯土层等；

(2) 反射波法，又细分为共反射点（CRP）叠加法与面波法（如瑞雷波勘探）等。在西安汉长安城遗址勘探中，采用反射波法就成功识别出城墙夯土层与周边原生土的界面，圈定了城门遗址的具体位置。

(3) 地震映像法（又称共偏移距法）

(4) 微动勘探法

2. 电阻率探测法

采用这种方法的成功案例有武王墩一号墓、江口明末战场遗址。对这种方法使用较多的学者有南京大学历史学院考古文物系教授，南京大学遥感考古研究中心主任黄建秋。

3. 高精度重力测量

利用空穴与周围土壤的密度差进行文物探测。

成功案例：埃及胡夫金字塔隐藏墓室探测、中国秦始皇陵考古勘探。

4. 探地雷达法(Ground Penetrating Radar，GPR)

利用墓穴对从地面发射的雷达波的反射进行探测。

5. 合成孔径雷达

例用合成孔径雷达可探测一定深度的地下情况。

6. 弹性波反射法

从地面激发弹性波，利用墓穴对弹性波的反射进行探测。

7. 航空和卫星遥感等

探测地表特征，古墓群形成的大面积磁异常。

8. 陆地声纳法

也称极小偏移距高频宽带弹性波反射连续剖面法。

9. 其他

高精度磁法（磁通门梯度仪、质子磁力仪）、自然电场法等

五、总结与展望

1. 非破坏性探测技术在考古中已经有众多成功的案例。

2. 对商丘考古来说，这类技术的意义尤为关键。

3. 需要高度跨学科与相关资金的投入。

4. 单一手段存在多解性，也就是用某种探测方法发现了异常之后。并不是说就能肯定他是古迹所造成，也有可能是诸如天然的岩石或其他因素所导致。需要多技术联合探测才能更准确。