碳十四測年技術測定中國古代建築建造年代的基本方法——以山西萬榮稷王廟大殿年代研究為例
徐怡濤 北京大學考古文博學院教授
稷王廟大殿歷史及研究概況
稷王廟位於山西省運城市萬榮縣城西北約6公裏的南張鄉太趙村內，是第五批全國重點文物保護單位。廟內現存大殿、戲台各一座。其中，大殿面闊五間，進深三間，單檐廡殿頂，為早期木構建築遺存。大殿明間面闊5.01、次間面闊3.76、梢間面闊3.8公尺，通面闊20.13、通進深12.62公尺 (圖一) 。大殿鬥拱五等材，單材高20~21厘米。五鋪作，偷心造，補間鋪作逐間一朵，柱頭鋪作雙杪，補間鋪作及轉角鋪作為單杪單下昂，華拱出做假昂，補間鋪作第二跳用真昂，下昂後尾作挑斡，昂頭皆上平下卷式。大殿梁架為廳堂結構，六架椽屋前後乳栿用四柱，平槫下用單材襻間，隔間不閃，脊槫下用捧節令拱，平梁上大叉手入蜀柱上櫨鬥鬥口與捧節令拱相交。
圖一 稷王廟大殿正面
2007年以前，關於稷王廟大殿的年代問題主要有兩種觀點：一種是金代建築[1]，其主要依據為大殿鬥拱用材大、手法古樸、布局疏朗，屋頂舉折平緩等；另一種看法是元代建築[2]，其主要依據為大殿內元至元二十五年 (1288年) 重修題記。
2007年，北京大學考古文博學院文物建築專業對稷王廟進行了田野調查，依據其建築形制，初步判定大殿為北宋建築，早於國保單位名錄所公布的金代。若這一觀點成立，則稷王廟大殿將是已知僅存的一座北宋廡殿頂建築。其後，北京大學考古文博學院文物建築專業師生又從建築形制型別學、建築材料等方面，對臨汾、運城、韓城、河南等地區的宋元建築進行了系統梳理，多角度論證了稷王廟大殿主體為北宋木構建築遺存[3]。
2010年，北京大學考古文博學院聯合山西省古建築保護研究所等四家單位，以萬榮稷王廟大殿為研究物件成功申報了國家文物局「指南針計劃」中國古建築精細測繪課題。課題組針對山西南部早期古建築修繕工程已計劃對稷王廟大殿進行落架修繕的現狀，對稷王廟大殿開展了修繕前、修繕中和修繕後的三次測繪。在主體修繕基本完成後的測繪中，於大殿前檐明間下平槫襻間枋外皮上發現了一處很淡的墨書痕跡，經表面濕處理後，可確認題記為「天聖元年 (1023年) 」 (圖二、三) [4]。這一題記的發現，為這座建築提供了準確的建造年代下限，確證了其為北宋廡殿頂木構建築遺存，為進一步認識這座建築所蘊含的歷史、科學和藝術價值夯實了年代基礎。
圖二 「天聖元年」題記局部
圖三 「天聖元年」題記摹本
稷王廟大殿的建築形制，有見於【營造法式】或同期建築者，如偷心造、梁栿加工規整和普遍采用松木等；亦有不見於【營造法式】或其他唐宋遼金建築者，如續角梁與椽後尾的榫卯交接方式、承昂尾挑斡的鞾楔拱、足材拱與散鬥的插接方式等。這座不晚於天聖元年的北宋廡殿頂建築使我們認識到，北方地區在早於【營造法式】80年的木構建築上已有如廳堂構架 (圖四) 、下昂後尾挑斡、螞蚱頭形耍頭和暗栔等與【營造法式】記載相吻合或接近的形制做法，以上構件形制證明了【營造法式】中所著錄的建築形制與今山西南部北宋建築存在明顯的淵源關系[5]。而大殿上頗具特色的上平下卷的昂頭形制，則揭示出流布於四川、甘肅、河南等地晚期建築上相似形制的早期淵源，為研究北宋以來建築形制的區域流布關系提供了重要資料。
圖四 稷王廟大殿三維點雲模型剖面圖
稷王廟大殿碳十四采樣及測年報告
透過對稷王廟大殿建築形制、紀年和材料等方面的研究，我們可以判斷出稷王廟大殿上的原構構件和後期更換構件。在此基礎上，課題組分別從梁、柱、鬥拱等不同部位和尺度的構件，以及原構或更替構件上，系統采集了21個碳十四測年樣本，以期透過碳十四測年技術進一步驗證稷王廟大殿的年代問題，並透過對碳十四測年數據的多學科綜合分析，探索出碳十四測年技術套用於測定古代建築年代的基本方法。
1.采樣標準
針對中國古代木構建築的建造和遺存特點，結合北京大學考古文博學院文物建築專業在山西平順回龍寺大殿等年代鑒定案例中所獲得的經驗[6]，課題組制定了如下取樣標準。
(1) 取樣部位盡可能接近構件所用原木的外皮。
(2) 取樣應覆蓋鬥拱、梁架上不同尺度和位置的構件。
(3) 取樣應利用建築形制型別學研究結論，重點選擇原構構件並兼顧具有典型特點的晚期構件。
2.碳十四測年報告
根據以上取樣標準，課題組在稷王廟大殿上獲取了鬥、拱、昂、梁栿、枋、柱等21個樣本，采樣時註意了采樣部位———圓木取外皮、方木取角，使之盡可能接近原始木料的外皮，現場采樣後，立刻進行封裝、簽註。所有樣品交由北京大學考古文博學院第四紀年代測定實驗室及北京大學加速器質譜實驗室，分兩批次進行檢測，報告如下 (表一、二) 。
表一 北京大學加速器質譜(AMS)碳十四測試報告一
註：表中所用碳十四半衰期為5568年，BP為距1950年的年代(表二同)。
表二 北京大學加速器質譜(AMS)碳十四測年報告二
基於建築形制型別等研究成果的
碳十四測年數據分析
根據碳十四測年結果與天聖元年的偏離關系，21個樣本可分成四組 (圖五) ，其中三組早於天聖元年，一組晚於天聖元年。由8、10~12、14、18號構成的C組偏差最小，其下限僅早於天聖元年數年；由1、5~7、15、17、19號構成的B組，下限早於天聖元年約130年；由2~4、9號構成的A組早於天聖元年約240年；由13、16、20、21號構成的D組又可分為兩部份，其中13、16號上限僅晚於天聖元年數年，下限不晚於金代，而20、21號晚於天聖元年200余年，且兩個樣本的時代很一致，其交集為公元1250~1295年，正好涵蓋了大殿上元至元二十五年重修題記的年代。
圖五 稷王廟大殿構件碳十四年代數據分析圖
由上述數據可知，如果沒有構件形制型別學、建築材料和「天聖元年」題記相互印證的前期研究，僅憑碳十四測年結論，想證明稷王廟大殿為晚唐、五代、宋乃至金、元時期的建築，似乎都可以從報告中找到依據。由於古建築存在建造和遺存的復雜性，如木料采伐後經歷一段不等的時間才使用、使用舊料蓋新房、修繕中更換晚期構件、史料紀年材料多時代層疊、取樣部位不同造成的誤差等，若未能有效地過濾古建築上的各類影響因素，碳十四技術的測年結果將極易產生誤導或困擾。所以，截至目前，碳十四技術在古建築建造年代的研究上，始終未得到廣泛而有效地套用。
在此，本著樹木死亡之後才加工為建築構件的事實，我們可推匯出構件的文字紀年與碳十四測年數據之間關系的規律，即構件的建造紀年，不早於其碳十四測年區間的上限。在稷王廟大殿的21個碳十四測年數據中，「天聖元年」位於樣本中全部17個原構構件碳十四年代所構成的年代區間之後，而「至元二十五年」，也不早於20、21號樣本的碳十四年代區間上限。
碳十四測年結果在天聖元年之後的共有4個樣本———13、16、20、21號構件 (即D組) ，經形制比對確認均為後期更換構件。其中，13號構件為脊槫西端推山部位的丁華抹頦拱，此類構件的形制為南北雙向作螞蚱頭，但13號構件僅在其南側螞蚱頭下出一道刻槽，而北側螞蚱頭下不出刻槽，脊槫推山東端及上平槫下的同類構件，在南北雙向螞蚱頭下均出刻槽。另外，13號上有咬合櫨鬥鬥耳的榫口，而脊槫東端的同類構件無此榫口。13號構件的形制與同類構件形制不符，其前後不對稱的處理方式，在山西南部多見於宋末至金元時期，恰與13號構件的碳十四測年結果相符[7]。
16號構件為延至脊槫西端的續角梁，梁身開承椽口，口內以鐵釘釘椽尾，與17號原構構件尾部開榫的形制相異，且16、17號碳十四檢測年代無交集，16號明顯偏晚，故16號可確認為後期更換構件。20、21號構件是後檐明間西、東乳栿，其梁身呈橢圓形，與其他大殿上多數乳栿的矩形斷面明顯不同，乳栿延至鋪作外跳均做耍頭，但20、21號乳栿的耍頭為足材、下部不做刻槽，這與其他矩形斷面乳栿耍頭的單材、下部刻槽的形制存在明顯差異。
在分析A、B、C三組構件的型別後，我們發現，各組樣本之間存在一定的規律性，即與天聖元年最為接近的C組，均為梁、柱、槫、叉手等容易取到接近圓木外皮樣本的大料。B組的年代區間與天聖元年的距離居中，組內混合了昂、拱、椽等小料，亦有柱、槫、乳栿等大料。A組的年代區間距離天聖元年最遠，均為昂、鬥、拱枋、普拍枋等小料。由此可見，構件的尺度與「天聖元年」題記之間的時差呈現出一定的正向關系。
上述碳十四測年數據與被測木構件尺度的規律性關系說明：在運用碳十四測年結論時，不能僅檢測鬥拱等小尺度構件，其檢測結果可能偏早100~200年；應重視梁、柱等大料構件，其結論更易接近真實的營造年代。另外，在B、C兩組與B、D兩組中，均出現了構件型別重合的現象，這提示我們，若要獲得更準確的數據，則每種型別的構件不能僅測一個樣本，要多獲取同類構件的數據。同時，對於具有重要形制意義的樣本，例如稷王廟大殿的昂及與廳堂造做法相關的乳栿、金柱等，應重點予以檢測，以便與形制研究等成果相互印證。
古代建築碳十四測年的基本方法
在結合中國古建築營造及遺存特點綜合分析碳十四測年數據時，我們發現，無論古建築上存在何種復雜因素，木構件在進行營造加工時，其木料必然已經死亡，即木料的死亡時間必早於木料的營造時間。但具體早多少年，卻可能因多種因素的影響而有所不同。所以，必須將同座建築上更多構件的碳十四測年數據綜合起來分析，才能找到更合理的營造年代區間。綜上，中國古代建築運用碳十四測年的基本方法如下：
1.需在建築形制型別等研究成果的基礎上，註重構件的位置、尺度和時代等因素，科學選取足夠數量的代表性檢測樣本。
2.根據同座建築原構共時性[8]及木料死亡時間必早於木料營造時間的原理，在碳十四測年數據中，出現最晚的原構構件的年代上限，即是建築建造年代區間的上限；考慮到古建築在建造中存在曬料等問題，所以建築建造年代區間的下限應適當晚於碳十四測年報告中最晚原構構件的年代下限。
據上述理論，若僅以碳十四測年數據分析，並假設民間建築儲料時間不超過20年，則萬榮稷王廟大殿的建造年代區間為870~1040年，這一區間涵蓋了天聖紀年所代表的實際建造年代下限。
結 語
萬榮稷王廟碳十四研究成果說明，在綜合運用多學科方法和科學分析的前提下，碳十四測年技術可以套用於歷史時期的建築斷代研究。但需特別指出的是，透過正確的建築形制型別學研究方法[9]，可將稷王廟大殿的建造年代區間定為北宋中前期，下限不晚於北宋熙寧元年 (1068年) [10]。顯然，透過形制型別學研究所獲得的建造年代區間，優於碳十四測年技術所獲得的年代區間，這也再次證明，碳十四測年技術無法取代考古學傳統的形制型別學研究方法，在文物建築的年代問題上，只有將傳統研究方法與不斷湧現的新技術方法有機結合，取得互證，才能獲得更好的研究成果。
原文刊於【文物】2014年第09期
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特別鳴謝：徐怡濤老師
