伊拉克库尔德斯坦纳赫拉河谷杜雷古村石灰砂浆与灰泥的放射性碳测年：以Bnê Shmun?教堂为例

《Radiocarbon》：Radiocarbon dating of mortars: A case study from ancient village Dūré

　　

在文献证据或有机残留物有限的地区，历史建筑结构的绝对年代学对考古学家和历史学家而言构成重大挑战。对人为碳酸盐（如砂浆胶结料）进行放射性碳测年（radiocarbon dating）提供了一种潜在解决方案，但常因地质碳源污染或沉积后重结晶作用而复杂化。本研究首次报道了从伊拉克库尔德斯坦纳赫拉河谷（Nahla Valley）古村杜雷（Dūré）采集的镁石灰（Mg-lime）砂浆与灰泥所获得的放射性碳测年结果，重点关注该河谷现存最古老建筑Bnê Shmun?教堂。高镁含量砂浆构成更为复杂的地球化学体系，给放射性碳测年程序带来额外挑战。研究表明，当砂浆放射性碳测年与表征分析及多组分测量相结合时，即使在具有挑战性的考古与建筑遗产背景下，也能获得有意义的年代学信息。对伊拉克库尔德斯坦纳赫拉河谷宗教建筑所采集砂浆中胶结料的放射性碳测量，为该地区基督教教会建筑建立了年代学框架，为探究该河谷基督教化的年代序列提供了基础。

论文解读：伊拉克库尔德斯坦杜雷古村砂浆放射性碳测年研究

一、研究背景与问题

在缺乏文献记载或有机遗存的历史建筑研究中，建立绝对年代序列是考古学与历史学面临的重大挑战。传统放射性碳测年依赖含碳有机材料，但在许多建筑遗产中，此类材料往往稀缺或缺失。砂浆胶结料作为人为碳酸盐，其形成时间与建筑建造时间高度相关，因此成为潜在的可测年材料。然而，砂浆测年长期受制于多重污染风险：地质碳源（如未完全煅烧的石灰石碎片）的混入、沉积后碳酸盐重结晶产物的形成，均可能使测年结果偏离真实建造年代。尤其值得关注的是高镁石灰砂浆，该类材料由白云石（dolomite）煅烧制备，其胶结过程与钙基石灰存在本质差异：氢氧化镁（水镁石，brucite，Mg(OH)₂）碳化速率缓慢，特定条件下甚至不完全碳化；白云石在硬化过程中不会重新形成，反而可能生成水菱镁矿（hydromagnesite）或三水菱镁矿（nesquehonite）等次生劣化产物。这些矿物体系高度异质且溶解度各异，使高镁砂浆的放射性碳测年尤为复杂。在此背景下，研究人员对伊拉克库尔德斯坦纳赫拉河谷杜雷古村的Bnê Shmun?教堂开展研究。该教堂是纳赫拉河谷现存最古老建筑，但此前缺乏绝对年代数据，其建造与修缮历史不明。本研究旨在通过砂浆放射性碳测年，结合材料表征与多组分测量，为该教堂乃至河谷地区基督教教会建筑建立年代学框架，进而探讨该地区基督教化的时间进程。

二、研究内容与结论

研究人员从Bnê Shmun?教堂不同部位采集了砂浆与灰泥样品，包括MR14（C室北墙）、MR24（B室西墙核心）及PL07（3号门拱顶部内侧早期灰泥层）。通过材料表征与放射性碳测年的结合，获得了该教堂首批绝对年代数据。研究结果表明：PL07灰泥样品测年结果为1675–1942 calAD（95.4%概率），为3号门内侧灰泥层提供了terminus ante quem（最晚年代下限）；MR14样品的悬浮组分（345 ± 35 BP，1466–1638 calAD）与粒级组分（245 ± 30 BP，1523–1950 calAD）之间存在显著差异，结合该样品未发现重结晶迹象及相对年代学信息，研究人员认为较年轻的粒级组分结果可能更接近C室北墙的真实建造年代，而较老的悬浮组分可能混入了未完全煅烧石灰石碎片的碳；MR24样品孔隙中检测到水菱镁矿，直接证明了次生碳酸盐重结晶的存在，其悬浮组分（270 ± 30 BP）与粒级组分（335 ± 30 BP）年代不一致正是这一污染过程的反映。PL07相对较晚的年代与砂浆样品较老的年代形成对比，表明该建筑存在多个建造或翻修阶段。这些结果首次为Bnê Shmun?教堂及纳赫拉河谷的基督教教会建筑提供了绝对年代框架，为研究该地区基督教化进程奠定了基础。

三、主要技术方法

本研究采用的关键技术方法包括：干筛法提取砂浆胶结料富集组分（经液氮冷冻-解冻循环后轻轻压碎，使胶结料与骨料在接触面自然解体，筛取45–63 μm粒级）；顺序溶解法（sequential dissolution），即用浓磷酸（85% H₃PO₄）处理50–100 mg砂浆粉末，测量碳酸盐分解反应时间并在液氮中冷冻纯化CO₂，分别收集反应前3–5秒的早期气体组分；加速器质谱（AMS）放射性碳测年，在波兹南放射性碳实验室（Poznań Radiocarbon Laboratory）使用1.5 SDH-Pelletron型加速器完成，石墨化碳量为0.2–1.0 mg C；能谱分析（EDS）用于表征胶结料的矿物组成与保存状态；日历年代校正采用OxCal v.4.4.4软件结合INTCAL20大气数据完成。样品来源为伊拉克库尔德斯坦纳赫拉河谷杜雷古村Bnê Shmun?教堂。

四、研究结果

样品表征结果： EDS分析表明，所选取砂浆与灰泥的胶结料具有碳酸盐、白云石质性质（图3A）。部分教堂样品孔隙中检测到水菱镁矿（图3B），其中PL06和MR24样品中鉴定出水菱镁矿谱图，指示次生碳酸盐重结晶的发生。

放射性碳测年结果： PL07_sus1悬浮组分测得130 ± 30 BP，校正后年代范围为1675–1942 calAD（95.4%概率），为3号门内侧早期灰泥层提供了年代下限。MR14_sus1悬浮组分测得345 ± 35 BP，校正后为1466–1638 calAD（95.4%概率）；MR14_45-63 μm粒级组分测得245 ± 30 BP，校正后为1523–1950 calAD（95.4%概率，概率分布复杂）。MR24_sus1悬浮组分测得270 ± 30 BP，校正后为1526–1664 calAD（95.4%概率）；MR24_45-63 μm粒级组分测得335 ± 30 BP，校正后为1475–1645 calAD（95.4%概率）。

多组分对比结果： MR14样品的悬浮组分与粒级组分年代差异显著（约100年），结合该样品未显示重结晶迹象及相对年代学信息，研究人员判断较年轻的粒级组分可能更准确反映C室北墙的真实建造年代，较老的悬浮组分可能包含未完全煅烧石灰石碎片的碳污染。MR24样品中水菱镁矿的检出直接解释了其悬浮组分与粒级组分年代不一致的原因，即次生碳酸盐重结晶对测年结果的干扰。

五、讨论与结论

讨论部分指出，杜雷古村砂浆测年结果体现了人为碳酸盐表征与测年过程的复杂性，但结合相对年代学信息，这些数据为Bnê Shmun?教堂的历史提供了新的认识。PL07相对较晚的年代与砂浆样品较老的年代形成对比，提示该建筑存在多个建造或翻修阶段。研究人员建议，对同一墙体其他样品或同批砂浆中木炭包裹物的测年，可为胶结料测年结果提供独立验证。

结论部分总结如下：伊拉克纳赫拉河谷杜雷古村砂浆的首批放射性碳测年结果为该景观的历史开启了新窗口，同时为人为碳酸盐测年的方法论讨论作出了贡献。PL07样品相对较晚的年代与砂浆样品较老的年代形成对比，表明该建筑存在多个建造或翻修阶段。对伊拉克库尔德斯坦纳赫拉河谷的进一步研究，纳入更多砂浆样品及独立测年材料（如木炭），有望深化对该地区历史的认识。对纳赫拉河谷砂浆中人为碳酸盐的测年，使研究人员首次获得了该河谷现存最古老建筑Bnê Shmun?教堂的年代数据。后续已采集包括该教堂及其他遗址和建筑中砂浆与木炭在内的第二批样品，对河谷内多个建筑更大样本集的测年，将能够比较相对年代序列与绝对放射性碳测年结果，可能揭示该景观中建造、废弃与再利用的模式。