加强多学科合作，将自然科学的方法及其成果更多地运用于学科研究，是新世纪考古学的一个发展方向。这已成为学界的共识。上个世纪90年代以来，多学科参与考古遗存研究已蔚然成风。一些考古报告也已开始摆脱考古正文加自然科学鉴定附录的模式，尝试进行综合研究，大大提升了考古学研究对象的信息含量。在充分肯定这一大的学科发展方向的前提下，已有学者冷静地意识到“令人欣喜的同时，也出现了一些值得注意的问题” ；指出“现在多学科的合作已经成为田野考古工作和整个考古学研究的一种潮流，但在具体合作中也还存在不少问题，应该认真研究加以解决” 。
最近，有若干与二里头文化相关的考古报告、环境信息报告和研究论著问世，提供了一批关于当时人地关系的宝贵材料和研究成果。其中《洛阳皂角树》 ，是又一部尝试进行多学科综合研究的考古报告。报告正式出版前，已有关于在该遗址上进行环境考古研究的成果问世 ，令人瞩目。其中最大的亮点，是地质地层与考古学文化层的对比研究。该遗址地处中原腹地的伊、洛河流域，文化遗存的主体内涵属于二里头文化，与华夏文明的形成密切相关，因而更加引起学界关注。此次报告中全面刊布了有关材料，可使读者对相关问题有全面的了解。笔者加以研习，感到参与合作研究的诸学科在相关理论与方法的理解和整合层面上还存在着一定的问题，而这又直接关涉到研究结论的得出，因而值得重视。本文即拟以该报告有关二里头文化时期人地关系的研究为例，结合其他的考古与环境信息材料，对相关问题作粗浅的讨论。
一、地质地层与文化层的概念及其关系
确认地质地层与考古学文化层之间的关系，是进行古人类与古环境关系研究的基础性工作。将二者联系起来考察，无疑对推进第四纪和人类文化发展史的研究都具有重要的意义。
考古学文化层与地质地层是两个不同范畴的概念，具有并列关系和排他性。这是学界所普遍认可的。其差别在于，“前者是人类活动造成的，而后者是自然力量形成的” 。二者泾渭分明，非此即彼，中国考古学界以熟土和生土（“没有人类活动的单纯自然形成的土” ）界定这两大范畴，标志即在于是否存在人类活动的遗存。
报告介绍了遗址北侧长100余米的大断崖上的“一处进行考古学文化层与地质地层关系研究的理想剖面”（14页），“它记录了晚更新世晚期与全新世的地质历史，尤其令人高兴的是清楚地看到二里头文化层镶嵌在褐红色顶层埋藏土上部，东周与汉文化层含在褐色顶层埋藏土之中，唐墓出在新近黄土层中” （140页）。
从上述表述中，可知报告也是把考古学文化层与地质地层当作各自独立的存在体的。然而，上引报告所述文化层“镶嵌”或“含”于地质地层的相互关系在报告中却了无线索。报告中另外的表述又使人有这样的理解，即考古学文化层就是地质地层。如“在遗址的中心地区，……在地质地层堆积中包含着大量的文化因素……；在遗址的边缘地带，在地质地层堆积中包含的文化因素较少”（14页）。据报告关于遗址中心区发掘的介绍，各探方中生土以上的地层均为文化层，并无地质地层夹杂其间（10～13页）。这说明前述遗址中心区“包含着大量的文化因素”的“地质地层”指的就是文化层。而包含文化因素的多寡，不应作为区分是否文化层的标志，因此可以推论，在遗址的边缘地带“包含的文化因素较少”的“地质地层”，也应为文化层。这些“文化因素”存在于“地质地层”，只能理解为人类活动所为。
这一推论还可以从对遗址边缘地带地层堆积的介绍中得到验证。
报告介绍遗址北侧大剖面“自下而上清晰暴露出晚更新世的马兰黄土、全新世周原黄土的深褐红色顶层埋藏土、褐色顶层埋藏土、新近黄土以及现代耕土”（14页）。同时，除作为生土的深褐红色顶层埋藏土下层和马兰黄土外，经在剖面南侧发掘知，各层及其间的遗迹中分别出有可确切断代的遗物。这些层位分别是：新近黄土层――唐宋时期形成的地层（第2层，发现少量唐宋时期陶片）；褐色顶层埋藏土――上层为汉代形成的地层（第3a层，出土汉代筒瓦、板瓦残片），下层为东周时期形成的地层（第3b层，发现少量东周陶片）；深褐红色顶层埋藏土上层――二里头时期形成的地层（第4层，出土少量二里头时期陶片）（14～15页）。可以显见，在这里耕土层和生土之间，只有文化层而不存在真正意义上的地质地层，尽管这些文化层较为贫瘠。
实际上，所谓遗址中心区与边缘地带的空间距离只有10余米之遥（9页图五），从对中心区“文化地层”和边缘地带“地质地层”的介绍中可知，呈对应关系的各组地层的深度与厚度大体相等，对土质土色的描述也相同或相近，上引北侧剖面所开探方的考古学地层划分从编号到分期，更与中心区的地层堆积完全一致。从总体层位关系及分期介绍中，知整个遗址的地层堆积是统一编号的（10～18页）。有理由推断报告作者也认为它们是相连属的地层。因为，如果它们属于各自独立的堆积层次且二者在空间上存在相邻关系，那么一定有叠压或打破的现象 。考古学可以通过这些现象确认二者的相对早晚关系。这种相互关系的确认，只要在大剖面和中心区探方之间（最近处只有10余米的距离）开设一条探沟连通二者的剖面即可以解决问题。而发掘者没有这样做，应说明其是把边缘地带的“地质地层”和中心区的“文化地层”一体看待的，这当然也就不存在需要了解叠压或打破等双边关系的问题。鉴于此，可以认为在皂角树遗址发现的耕土层至生土之间的地层均为文化层，而未发现典型的地质地层，因而二者之间的对比关系也就无从谈起了。
二、地质地层和文化层的成因与特质
地质地层与文化层在成因上存在着重大差异。这些差异主要表现在以下两个方面。
一、形成时间。由于作为地质地层的全新世黄土属于自然沉积而成，因而相对于文化层而言，其形成时间在一般情况下相当漫长。在土质土色无明显变化的情况下，某一层的内部由下而上存在着时代上的不同。这是容易理解的。文化层的成因复杂多样，但在绝大多数情况下，某一文化层一般是人类一次性活动的产物。土质土色与包含物相同的某一地层单位（含小层、亚层）都具有不可再分（不超出考古学上一期的幅度）的特点，层内偏上和偏下部分所出遗物不具有分期意义，无早晚差别。地层的时代只能依据层内出土的最晚的遗物来断定 。这是考古地层学的一个最基本的原则。每一层只代表时间上的一个点，而不是一个很长的时间段。在考古实践中，尚未发现在同一地层单位中不同深度的堆积可区分出时代差别的例证。
也正是由于文化层的这种不可再分性，考古地层学理论中没有“含于×层中”的概念。“把一些遗迹或墓葬说成是包在某层之中的提法，等于说这种遗迹或墓葬会穿透土层而形成或是悬空存在。这只能是考古地层学的理论上的混乱，实际工作中的错误” 。如某一文化层“含于”某一大的地质地层中，实际上可以以该文化层为标尺，将叠压于其上的和为其所叠压的（地质学上称为“上覆”和“下伏”）的地质地层区分为该大层中具有早晚关系的亚层。这应是考古学对于地质学的一项贡献。
二、“打破”与“叠压”。因自然营力形成的地质地层的相互关系主要是叠压，且在多数情况下分布均匀。然而就考古地层学而言，相互重叠的文化层间的关系，尽管我们习惯上用“叠压”来表述，但在绝大多数情况下，偏晚的地层对于偏早的地层往往是“打破”而非“叠压”（后者仅见于两层交界处还保存有早期活动面的场合，而这种情况是极为少见的）。每一文化层都是在不同程度地扰动破坏前代堆积的基础上形成的，因此，有着主观能动性的人类的活动遗存，也就具有芜杂的特点，而且越是偏上的晚近地层扰动的频率越高，质地越杂。这是在进行相关研究中应当充分意识到的问题。
正是由于这种“打破”性的特点，偏晚的文化层中又往往会包含一些早期遗物，这实际上是偏晚的文化层扰乱、打破偏早的文化层和遗迹，使后者的土成为前者的组成部分。“对一般常见的文化层来说，抛弃的遗物和用土来源的变化，应当是形成不同层次的土色、土质差别的基础” 。文化层中用土的来源，都是早于该层的堆积，而最常见的建筑用土又往往要取地表及文化层以下的“净土”即当时的生土，这种土本身的时代往往远远早于它后来所在的文化层和遗迹的时代。
对上述差异的认识，是我们讨论相关问题的前提所在。
三、对若干环境信息分析结论的检讨
据报告，黄土沉积和古植被环境信息的取样地点，均在遗址西北角的黄土剖面上。如前所论，这一带耕土至生土（深褐红色顶层埋藏土下层）间的地层都属文化层，因此，深度约1.30米以上部分的取样，都是在文化层中进行的。这些文化堆积具有上述考古学地层所应有的特质，如将其与一般的地质地层同样对待，加以采样分析，最终得出的结论是否符合实际情况就值得探究了。
在这一剖面上对各地层的采样，均由上至下每5厘米或10厘米等距采取。磁化率测定、化学分析、孢子花粉分析、硅酸体分析等均给出了详尽的图表，依采样深度展示出全新世以来各个项目随时间推移所发生的变化情况。仅摘录与二里头文化有关的一些分析结果。
关于磁化率测定，作者指出“在二里头文化层前期，磁化率在经过一个强磁化率形成的磁化率曲线最高峰后，到剖面深度1.25米时降到低点，此后磁化率逐渐增强，而二里头文化正值该期形成”。而“磁化率高，土壤化程度高，气候暖湿”（87页）。
关于孢子花粉分析，作者指出“在剖面深1.10～1.30米是二里头文化层分布的层段，此段底部松花粉分布的峰值和1.18米处蒿曲线的突然下降，或许反映了距今4000年左右环境恶化事件”（91页）。
关于硅酸体分析，作者指出“皂角树二里头文化层前期，即深1.18米层段，约距今4000年年平均降水曲线有一个明显的下降谷，大致年均降水近似现代这里600毫米或略多，但年气温比现今低约1℃。此后，至深约1.08米层段，即与皂角树二里头文化层相当的地层，年降水和平均气温曲线均上升，年降水可近1000毫米……；年均气温可达到约16℃多”（103页）。
从对时间的把握上看，各项目分析的前提，都是将某一地层当做一个连续发展的时间段。如“二里头文化层分布的层段”就被认为是纵贯二里头文化时期的沉积地层，等距采样中偏下的相当于“二里头文化层前期”，偏上的相当于后期。而由上述讨论可知，文化层所代表的时间极为短暂，层内不同深度的堆积并无分期意义。皂角树遗址二里头文化层的情况也不例外，它代表的也只是二里头文化时期的某一小段而非全部。
这种情况可由考古学层位关系得到旁证。从采样所在的大剖面上看，二里头文化时期的文化层（第4层）还叠压着3个二里头文化时期的灰坑（图一0）。遗憾的是报告中除出土于两个灰坑的几片陶器残片的线图外，未给出任何文字介绍和图版，从器物特征上看，陶片的时代有早有晚，偏晚的属二里头文化晚期。因此，晚于3个灰坑的该层至多是二里头文化时期偏晚阶段的遗存。另外，如前所述，遗址中心区距其仅10余米之遥，探方中普遍存在的二里头文化时期的地层（第4层），大量叠压属遗址第三期甚至第四期（分别相当于二里头文化第四期及更晚阶段 ）的灰坑等遗迹（144～148页附表）；“遗址文化分期表”更明确地将第4层归入遗址第四期（18页）。如前所述，整个遗址的发掘统一了地层，大剖面上的二里头时期层与遗址中心区探方内的同时期文化层应属于一层，如是，则大剖面上二里头时期层的时代只能限定于二里头文化四期偏晚甚至更晚阶段这一狭小的时间范围内。
鉴此，该层内不同深度的样品数据，能否反映出整个二里头文化时期环境的变化过程，就是显而易见的事了。
同时，由于前述文化遗存“打破”而非“叠压”状况的普遍性，对生土的打破也使得最早的文化遗存与毗邻的下部生土之间往往有相当的时间距离，目前的生土层面并不一定就是原始的地面，因而它与其上的文化遗存也并非全是前后相继的层累关系。如在二里头遗址所进行的环境信息考察中，被推定为属河南龙山文化末期的样品，是“因所采集样品的地层位置紧连着叠压其上的二里头一期地层的下部，推测其绝对年代约4000±200Abp” ，恐怕就是很危险的。作者应已意识到这一问题，因而特于文中加以说明，指出“本层年代是根据地层关系推测的，所以其所代表的环境信息仅供参考”，不失为一种审慎的态度。皂角树遗址二里头文化下压生土（深褐红色顶层埋藏土）的年代，也应当如此看待。
值得注意的是，某一文化层的形成与因扰动而成为该地层的组成部分的地质堆积（土）的形成是两个不同的概念。前者的契机是当时人类的活动（扰动后者，混进遗物），而后者系自然沉积而成，二者的形成时间有早晚之别。皂角树遗址二里头文化时期的地层叠压在深褐红色顶层埋藏土之上，只能说明后者的时代不晚于二里头文化时期；被前者打破和扰动而成为二里头文化层的组成部分的深褐红色顶层埋藏土（报告称为这种土的上层），其本身作为地质沉积的形成时间一定是早于二里头文化时期的。有报导说，这种作为地质地层分布广泛的深褐红色顶层埋藏土，在陕西渭南北刘遗址“上覆庙底沟文化层” ，我们近年在二里头遗址东部边缘地带的发掘中，也发现了仰韶文化晚期的灰坑打破该地质地层的层位关系。在皂角树遗址，二里头文化时期的人们扰动了该地层的上部，从而形成了二里头文化层。
由是我们很容易理解，在这样的地层中采取的土样所包含的信息，其所代表的时代就绝非单纯的人类扰动时期即文化层形成的年代，它往往也包含着早于它的文化层以及其中作为地质沉积的“土”形成时期的环境信息。已有学者认识到，在环境信息和人地关系研究中，人类活动所导致的文化层的芜杂性是必须认真对待的一个问题。“由于古遗址中的沉积物和各类文化遗存都是人类活动的结果，其中的一些环境信息不能真实地反映自然环境变化的事实，在进行分析时要加以区别” 。孢子花粉的鉴定和分析在其中最具典型性。有学者指出，“中国古代遗存的堆积，通常是在晚期破坏早期遗存堆积的基础上，而后建成新的居住址或形成生活垃圾，所以一层层的含着花粉孢子的早期堆积，乃至生土的堆积，就被带进晚期的层位中来”，加之孢粉的漂移性等因素，“因此，任何一古代文化层位中取出的花粉孢子，都不能认为肯定就是其时，尤其是其地的花粉孢子” 。在文化遗存中采样进行诸如磁化率测定、土壤化学分析、硅酸体分析等各类环境信息的研究时，都应考虑到这方面的因素。
就具体的环境研究结论看，皂角树报告综合各项分析推定“二里头时期的人们是生活在较暖湿的亚热带北缘自然环境下，恰值前期（夏初）降温至后期（商）升温的环境改善阶段中”（140页），“年均气温16℃左右和年降水约1000毫米，夏季较今长的湿润的自然环境中”（137页）。这与前引二里头遗址孢粉分析的结果有不小的差异。该研究报告称，“河南龙山文化末期至二里头文化四期，……正处于全新世大暖期高峰期过后，气候逐步由温暖湿润型朝着干冷型变化，夏代前期的自然气候条件好于后期”。具体说来，约二里头文化一期时，“为温凉湿润气候”，后期“气候温凉较干”。“从二里头文化二期到二里头文化三期，气候干旱程度不断加深并形成稀树草原植被。二里头文化四期干旱程度有所减缓，……气候温凉较湿” 。那么上述哪一种结论更为切合实际呢？
我们可以用考古发掘结果来旁证上述环境信息研究的结论。
在二里头遗址2001～2002年宫殿区的发掘中，属于二里头文化二、三期的多眼水井及井状遗迹的深度均在距地表9～10米以下，大多因在现地下水位以下而难以清理到底。同时，我们对一号宫殿基址西庑外早年发掘的2眼水井进行了补充清理，结果证明两眼水井的建造年代均为二里头文化第四期，二者的深度仅有7米多 。二、三期与四期间多达2米以上的水位落差，是此期从气候干旱到温凉较湿的环境变化的一个极好的例证。
如前所述，皂角树遗址的二里头文化时期的标本采样完全取自一个地层单位（第4层），前已论证该层应仅代表二里头文化最晚期极短的一小段时间。相比之下，二里头遗址的环境信息采样取自不同时期的遗存单位中，所得结论也较为具体。就气候湿润程度而言，皂角树遗址二里头文化时期总体上暖湿的情况，倒基本上与二里头遗址第四期的测定结果大体相符。这从一个侧面检验了我们对皂角树遗址取样所在地层单位年代跨度和其所处二里头文化具体时段的推论。
由上述分析可以看出，参与合作研究的各学科的学者间对研究对象的理解与解释模式尚存在一定的差异，关于人类活动时期古环境信息研究的理论与方法，实有深入探讨的必要。
随着考古学文化谱系的普遍建立，考古学研究中已可通过分析类比来区分出文化遗存内的早期遗物或不同的文化因素。对不同自然地理区域和不同考古学文化或其期别的环境信息，也应进行系统地收集和鉴定，通过比较和分析以排除异时、异地的因素，建立包括不同地域、不同时段系统的环境信息数据库，这是“应该做、值得做而又可能做的工程” ，是使相关研究全面科学化的必由之路。
（原刊于许倬云、张忠培主编《新世纪的考古学――文化、区域、生态的多元互动》，紫禁城出版社，2006年）
