应用石灰砂浆放射性碳定年技术解析伊比利亚半岛北部三座西哥特与中世纪早期建筑年代争议

《Heritage》：Radiocarbon Dating of Lime Mortar to Determine the Age of Three Visigothic and Early Medieval Buildings of Controversial Age in the Northern Iberian Peninsula

本文通过放射性碳（14C）定年技术，对伊比利亚半岛北部三座具有年代争议的教堂（Nuestra Se?ora de las Vi?as、Santa María de Rute、San Juan Bautista）的石灰砂浆进行科学分析。研究采用X射线衍射（XRD）和热重分析（TGA）筛选适合定年的样品，并通过加速器质谱（AMS）测定其年代。结果显示，前两座教堂的建造年代为西哥特时期（6-7世纪），而第三座属于中世纪早期（9-10世纪），为建筑史争议提供了关键科学依据。

　　

引言

砂浆是由骨料、粘结剂和水混合而成的建筑材料，其成分和工艺与地理区位及历史时期密切相关。石灰作为传统粘结剂，其碳化过程可固定大气中的二氧化碳（CO₂）形成方解石（CaCO₃），为放射性碳（¹⁴C）定年提供理论基础。然而，定年结果常因“死碳”污染（如碳酸盐骨料、未完全燃烧的石灰石、木炭残留等）产生偏差。本研究聚焦伊比利亚半岛北部三座年代存疑的教堂，通过¹⁴C定年技术厘清其建造年代。

考古背景

Nuestra Se?ora de las Vi?as教堂保留有方形后殿和耳堂，其马蹄拱、拱顶悬垂结构及东方风格的浮雕装饰（如十字架铭文）引发学界对其建于西哥特时期（7-8世纪）或中世纪早期（9-10世纪）的争议。

Santa María de Rute教堂的遗迹包括矩形中殿和独立方形后殿，其马蹄拱与拱顶悬垂结构同样存在年代分歧。

San Juan Bautista教堂的中殿与后殿呈现梯形布局，考古发现其历经四个建造阶段，最早阶段可能追溯至9世纪。

材料与方法

从三座教堂的最早建造阶段采集砂浆样本，通过沉降法提取<2 μm的粘结剂组分，以排除机械来源的碳酸盐污染。利用X射线衍射（XRD）和热重分析（TGA）分析矿物组成，确认是否存在层状双氢氧化物（LDH）等干扰定年的矿物。最终采用加速器质谱（AMS）进行¹⁴C定年，并通过IntCal20曲线校准。

结果

Nuestra Se?ora de las Vi?as样本的粘结剂以方解石为主，未检测到LDH相。定年结果显示QdV184样本年代为534–640 cal AD，QdV201为584–658 cal AD，结合后得出教堂建造于566–644 cal AD（95.4%置信区间），与木材年轮学结果一致。

Santa María de Rute样本中，MC-4和MC-5B因含LDH相被判定不适合定年，而MC-5C样本定年为564–650 cal AD，支持其建于西哥特时期。

San Juan Bautista样本中，仅SJBM-122适合定年，结果为876–995 cal AD，表明其主体结构属于中世纪早期，但考古证据提示可能存在更早的西哥特建筑基底。

讨论

拱顶悬垂结构曾被视为中世纪早期的“关键化石”，但本研究通过定年证明，Nuestra Se?ora de las Vi?as和Santa María de Rute的原始结构均属西哥特时期，悬垂结构实为后期改建产物。San Juan Bautista的定年结果与墓地人骨¹⁴C数据（890–1020 cal AD）吻合，但其Phase I因矿物污染未能定年，推测其早期阶段与Phase II年代接近。

结论

石灰砂浆的¹⁴C定年需以矿物学筛选为前提。本研究证实伊比利亚半岛北部部分教堂的原始建造年代早于此前推测，建筑元素的“年代标志”需结合科学定年重新评估。该方法为历史建筑年代学研究提供了可靠的技术路径。