碧村遗址建筑石材检测分析，以长石砂岩类为主 ，属“就地取材”

碧村遗址位于山西省吕梁市兴县高家村镇碧村村北，黄河及其支流蔚汾河的交汇处。2015—2018年碧村考古队对小玉梁台地进行了连续发掘工作，基本理清该台地的整体布局及其聚落的阶段性变化，龙山晚期该台地成为带有石砌围墙的核心建筑区。2020—2023年主要对东城门址进行发掘，进一步明确碧村遗址是一处龙山时期双城式的中心石城聚落。

小玉梁台地面积近4000平方米，石砌建筑规模较大。台地四周的石砌围墙，北围墙东段、东围墙中段、南围墙、西围墙南段保存相对较好。台地中部偏东有五座石砌排房、东北部有四座石砌房址（图一）。从墙体之间的叠压关系，可以大体看出建造的早晚顺序，尤其是石砌房址石墙的砌筑顺序。例如，东北部房址是在台地北围墙的基础上，先砌筑东、西长石墙，再砌建中间南北向的长石墙，然后砌筑东西向的短隔墙，进而分成四个房屋空间。

碧村遗址石材的使用，主要是用于砌筑台地围墙、内外城墙、城门等防御类遗迹，其次是砌筑房屋、门庭铺石及火塘铺石等生活居住类遗迹。从砌建方式来看，大体分为挖建基槽和平地起筑两类。例如，石砌排房F1东墙，借助F1东墙外盗洞D72的西壁剖面，可以明确F1先挖建东墙基槽深约0.4米，基槽内先垫厚约0.15米的花斑土，再用一层较厚的大石块和一层稍薄的石块作垫基，厚约0.2米，之后再砌建F1东墙，其中，垫基石的宽度大于F1东墙的宽度（图二）。

石砌排房最北侧F5的北墙，相较于排房的其它现存墙体是最宽的，目前保存的宽度为1.5~2.2米。通过在F5北墙北侧开挖小探沟，明确F5北墙也是开挖有基槽的，基槽深约0.6米，其内先铺垫厚约0.4米的花斑褐土，再放置两层中小块的不规则石块，厚约0.2米，之后开始砌筑正墙（图三）。

其余石砌房屋的墙体多是平地直接起筑的，例如F2东墙直接在白灰面上砌建（图四），F8西墙下先铺一层垫土再砌建墙体（图五）。此外，房址火塘内铺石和F2西墙外门庭铺石均是平铺一层石块。

碧村遗址石砌墙体所用石材的摆放方式大体一致，即先砌筑平整的内立面和外立面，中间填塞的石块大小和形状较随意，石块之间的缝隙填补有沙土。小玉梁台地石砌房址的墙体宽度一般在0.8~1.2米，而台地围墙一般由两道以上的墙体构成，分为主墙和护墙，主墙宽度一般在1.5~2米左右。砌筑墙体所用石材以近长方形的条状石块为主，其次是少量磨圆度高的椭圆形卵石，例如F8西墙底部即铺垫一层卵石，其上均是砌筑条石。

小玉梁台地目前揭露的12座房址中，F2、F1、F11的圆形火塘中央铺垫有石板。F2和F11均是由3~4块条石拼砌在火塘中央（图六），F1火塘中央铺垫的石块经过了更细致的加工，平面近圆形，石块周缘经打制而棱角较明显，中间可能因使用造成开裂而有缝隙（图七）。

目前揭露的小玉梁台地和东城门址均以石砌建筑为主，可见碧村先民修筑该石城需要开采大量的石料才能满足需求。明确碧村遗址各类石质遗迹所使用石材的种类及石料来源，有助于进一步探析城址用工量和当时社会的生产力及组织力状况等问题。

石块样品共采集69件（附表），根据石块样品的出处可以分为三类：第一类是砌筑房屋的石块，采自小玉梁东北部和中部石砌房址的倒塌堆积中，样品编号分别用字母A、B表示；第二类是砌筑小玉梁台地围墙的石块，采自东部和南部围墙，样品编号分别用字母C、D表示；第三类是石材潜在来源地采集的石块，包括遗址附近的路边基岩及其之上的砾石层，以及遗址附近黄河滩的卵石，样品编号用字母E表示（图八）。

根据石块的形状与磨圆度，可以分为两类：一类是条石，即棱角相对分明，一般呈长方形，应是经过打制或加工的石材，碧村遗址所用石材以此类为主。另一类是圆石，即形状近圆形，表面相对光滑，磨圆度好，也称为卵石，部分该类石块并不完整，可能根据砌筑需要进行了局部打制加工。该类石材在碧村遗址中使用频率较低（表一）。

“草堰港遗址为江淮东部地区已知最早的新石器时代遗址，文化面貌新颖、内涵丰富，具有鲜明的地域特色，填补了江淮地区新石器时代考古空白。”专家表示。

碧村遗址小玉梁台地共采集59块砌墙石块样品，在肉眼观察的基础上，分别进行了尺寸测量和岩相薄片鉴定分析。

对采集石块样品尺寸的测量，发现条石和圆石基本不存在尺寸方面的差异，石块长度集中在10~16厘米、平均值为12.26厘米、标准差为3.07厘米；宽度范围在5~12厘米、平均值为8.92厘米、标准差为2.22厘米，厚度约3~8厘米、平均值为5.3厘米、标准差为1.65厘米（图九）。根据对临县南部传统民居锢窑营造技艺的调查研究，当地现存的传统石砌窑洞所用石料均就近取材，开采的大石头，毛石一般要切割成9寸长、6寸宽，即大约30厘米长、20厘米宽的石块，当地叫“九六石头”，用于砌筑石窑。可见，碧村龙山时期先民砌墙所用石块尺寸较现代传统石窑所用的“九六石头”相对要小，原因可能在于现代机械化设备提供了诸多便捷，而史前时期采石、搬运、砌筑均需使用人力完成。

通过对石块样品颜色的肉眼观察，约有13种颜色，整体是以浅红色和灰色系为主，从暗红色到灰色，主要是裸露于地面的沉积砂岩，少量属于变质岩的石块颜色相对较深（图一〇）。例如，东部围墙圆石样品C03为灰绿色的绿帘阳起千糜岩、南部围墙圆石样品D05为黑灰色的变质角闪辉绿岩，此类石块与该遗址出土的石斧类石器石料相近。

通过对59块砌墙石块岩相薄片的鉴定分析，可以看出条石岩性以长石砂岩最多，其次是杂砂岩和长石石英砂岩，均为沉积岩。圆石中数量较多的岩性是长石石英砂岩、石英砂岩和杂砂岩，也是以沉积岩为主，另外也有属于变质岩系列的变质辉绿岩、糜棱岩、千糜岩和云英岩等，以及属于岩浆岩的辉绿玢岩（表二）。

长石砂岩的砂粒成分以长石为主，含量一般在50%~60%，其次是石英约15%~20%，少量黑云母、绿泥石、绿帘石、金属矿物、石榴子石、锆石、岩屑等，多数呈块状构造。例如，条石标本B09、A08、B10，矿物成分相近，长石成分有斜长石和钾长石两种，呈次棱状，因粒径不同有所差异。中部排房砌墙条石B09为细粒长石砂岩，呈褐灰色，长石含量约60%，粒径0.15~0.25毫米，石英含量15%，粒径0.1~0.3毫米，岩屑和黑云母含量各约3%，粒径0.2~0.3毫米。

东北部砌房条石A08为中粒长石砂岩，呈灰褐色，长石占60%，粒径0.2~0.4毫米，石英占20%，粒径0.3~0.6毫米。中部排房砌墙条石B10为粗中粒岩屑长石砂岩，呈褐灰色，长石占55%，粒径0.25~0.7毫米，石英15%，粒径0.25~0.6毫米，岩屑含量10%，成分为石英粉砂岩和燧石岩，粒径0.3~0.8毫米。东北部砌房圆石A10为含砾岩屑长石砂岩，长石50%，粒径0.15~0.3毫米，石英20%，粒径0.2~0.3毫米，岩屑成分为粉砂质泥岩和燧石岩，粒径0.5~1.5毫米，砾屑成分与岩屑相同，粒径2~4毫米，该类石块风化程度较高。

部分长石砂岩呈层理构造，例如东部围墙条石C09为互层状石榴子石岩屑长石细砂岩，长石含量45%，粒径0.1~0.25毫米，石英10%，粒径0.2~0.3毫米，金属矿物和石榴子石含量占15%，岩屑10%，受沉积分异作用，石榴子石和金属矿物与长英质砂粒相间分布，构成层理结构（表三）。

杂砂岩分长石杂砂岩和石英杂砂岩两类，以前者为主。长石杂砂岩中，长石含量高于石英含量，以中部排房砌墙条石B14为例，为钙质胶结粗中粒长石杂砂岩，呈紫红色，长石含量30%，粒径0.25~0.6毫米，石英20%，岩屑5%，填隙物方解石占35%，少量黑云母、石榴子石、金属矿物等。石英杂砂岩，以南部围墙圆石D02为例，呈紫红色，为钙质胶结长石石英杂砂岩，碎屑成分以石英为主，约65%，多数为中粒砂0.25~0.5毫米，部分粗砂0.5~1.5毫米，其次是长石10%、岩屑5%，砂粒间被微晶方解石呈基地式胶结。

长石石英砂岩，以石英含量为主，约80%~90%，长石3%~10%。以东部围墙圆石C01为例，呈浅肉红色，属于中细粒长石石英砂岩，石英含量占80%，粒径0.1~0.3毫米，长石5%，有斜长石和钾长石两种，粒径0.1~0.4毫米，岩屑3%，成分为长英质粉砂岩和燧石岩，粒径0.2~0.3毫米，黑云母和金属矿物各约1%。

石英砂岩，目前岩石标本均为圆石，呈肉红色，石英含量到达85%~90%。例如东北部砌房圆石A01，为中细粒石英砂岩，石英含量85%，多为细砂0.1~0.25毫米，其次为中粒砂0.25-0.5毫米，少量为粗砂0.5~1毫米，磨圆度和分选性都较好。长石含量3%，粒径0.2~0.3毫米，岩屑2%，成分为石英粉砂岩。

微晶白云岩，南部围墙圆石D03，呈灰色，矿物成分以白云石为主，占95%，粒径多小于0.03毫米，少量方解石和石英等（表四）。

目前采集的砌墙石块标本，属于变质岩和岩浆岩的均为圆石，矿物成分较多样。例如，南部围墙圆石D01，云英岩，呈灰白色，属气液变质岩类，主要由石英60%、白云母25%组成，少量钾长石和金属矿物。东部围墙圆石C02，长英质初麋棱岩，呈浅肉红色，由原岩透镜体、碎斑矿物和基质组成，碎斑矿物30%，矿物成分主要是钾长石，粒径2~5毫米，原岩透镜体由石英岩组成，长轴粒径3~10毫米。基质25%，矿物成分主要是细粒石英、长石和少量云母，基质中细小的白云母、黑云母与细粒化的长石、石英矿物集合体呈断续的条纹状定向分布，富云母条带显示了C面理方向，构成塑性流状构造。东部围墙圆石C03，灰绿色绿帘阳起千糜岩，属变晶糜棱岩类，由碎斑矿物和基质组成，碎斑矿物10%，成分主要是钾长石或长石集合体，粒径0.5~1毫米，基质矿物90%，成分主要是微细粒石英、长石、阳起石，少量绿帘石、绿泥石和金属矿物，基质中细柱状、针状的阳起石与长英质微粒矿物集合体呈连续定向排列形成千枚状构造。东北部砌房圆石A03，变质辉绿岩，呈黑灰色，具变余斑状结构，斑晶为斜长石5%，呈板柱状，次生蚀变钠黝帘石化、硅化，粒径0.6~1毫米。基质成分主要是绿色阳起石55%、蚀变斜长石20%以及绿泥石、绿帘石、蚀变黑云母、金属矿物和硅化石英等，具细粒片状柱状变晶结构。南部围墙圆石D05，变质角闪辉绿岩，矿物成分主要由角闪石40%、辉石30%、蚀变斜长石25%组成，含少量绿帘石和金属矿物等。

东部围墙圆石C04，辉绿玢岩，属于岩浆岩，呈黑绿色，具斑状结构，斑晶为斜长石10%和辉石5%，基质矿物主要由斜长石60%与细粒辉石20%组成，含少量绿泥石和金属矿物（表五）。

为寻找碧村石材所需石料的来源，在遗址附近进行了考察并取样。碧村遗址附近柏油路的一侧山体断面即保留有基岩及其之上的砾石层堆积（图一一），路边基岩层采集一块条石样品E06，砾石层采集4块卵石E01~E04，此外还在遗址附近的黄河滩边采集5块卵石。经岩相观察与对比分析，碧村遗址砌墙所用的长石砂岩类石料与路边基岩层的岩性基本相同，砾石层中的石英杂砂岩类圆石也见于遗址中。

例如，路边基岩样品E06，为中粒岩屑长石砂岩，呈肉红色，砂粒成分以长石65%为主，其次是石英10%和岩屑20%，含少量黑云母、白云母以及微量的锆石等，长石成分有斜长石和钾长石两种，多数粒径0.25~0.6毫米，石英粒径0.2~0.4毫米。与碧村中部排房所用条石标本B10成分结构相近。

砾石层样品E04，为铁质胶结细粒石英杂砂岩，呈紫红色，砂粒成分以石英70%为主，其次是长石10%，微量的白云母和锆石等，石英粒径分为0.06~0.1毫米和0.1~0.2毫米两种。与碧村南部围墙圆石标本D02相近，区别在于前者砂粒以中细粒为主，其次是填隙物为铁质氧化物，而D02填隙物主要为钙质胶结的微晶方解石。

此外，在砾石层和黄河河漫滩采集的深色变质岩，与碧村遗址出土的石斧类石器石料相似。例如，砾石层圆石E01，为斜长角闪岩，呈灰黑色，矿物成分主要由角闪石60%和斜长石35%组成，含少量石英、金属矿物、黑云母和磷灰石。砾石层圆石E02，为强蛇纹石化辉石橄榄岩，呈灰黑色，矿物成分以橄榄石70%为主，其次为斜方辉石10%、滑石8%、金云母和角闪石以及少量磁铁矿等。橄榄石呈短柱状或两端尖锐的六边形，受到较强的蛇纹岩化作用，具交代残余结构，粒径0.2~0.6毫米。蛇纹石呈片状或纤维状集合体，斜方辉石呈粒状，被蛇纹石交代形成绢石，粒径0.1~0.3毫米（表六）。

砾石层和河漫滩还采集到呈浅绿色的强绿帘石化安山岩、浅白色的硅化石英岩等变质岩类圆石，因采样量的局限性，不排除碧村遗址砌墙石块也采用了该类石材的可能性。

前人有关兴县地质方面的研究成果，尤其是构造演化、地层划分及特征等方面地质成果的梳理，为进一步探析碧村遗址先民采集石材的地点，甚至是具体岩石地层及其年代提供了重要线索。

结合《山西省岩石地层》一书和《鄂尔多斯盆地东缘兴县地区中-新生代地层划分及构造沉积演化》硕士学位论文中的相关成果，可以明确在中生代三叠纪的石千峰群、二马营组、延长组，在兴县均分布有长石砂岩地层。

石千峰是指华北地层大区石盒子组之上，以鲜艳红色为特征，由红色泥岩和红色长石砂岩组成的一套内陆干旱盆地河湖相沉积岩系。自下而上包括孙家沟组、刘家沟组、和尚沟组。上覆地层为二马营组。根据兴县岚漪河石千峰群地层剖面图，可以看出在刘家沟组出露层厚约155.6米，尚沟组厚约200.5米，二者岩层均以长石砂岩为主，其次是少量粉砂岩和泥岩。兴县北寨子山刘家沟组剖面测制厚度217.15米，地层可划分出一种具有典型的二元结构特征的基本层序类型，即由粗碎屑岩-中粗粒岩屑长石砂岩及细碎屑-砂质泥岩、泥岩组成，二者呈互层状产出。兴县刘家沟组岩性相差不大，主要为长石石英砂岩、长石砂岩、石英砂岩和泥岩这四类，砂岩与泥岩互层产出，砂岩偏多。兴县王家山和尚沟组剖面出露厚度约129.43米，岩性以泥岩、页岩为主，夹厚层状-薄层状长石砂岩。

二马营组是指华北地层区石千峰群之上，主要由灰绿色长石砂岩夹红色泥岩的一套地层。以兴县岚漪河剖面为例，厚约356.4米，以泥岩层和长石砂岩层为主交错分布。兴县瓦塘镇-西窑村二马营组出露剖面大于237.6米，兴县桑湾剖面出露二马营组地层厚78.9米，兴县罗峪口二马营组出露剖面厚90.51米，岩性特征较为稳定，以岩屑长石砂岩、砂质泥岩为主。

延长组指华北地层区三叠系上部，主要由灰绿色长石砂岩夹灰绿、灰黑色泥（页）岩、薄煤层组成，属较温暖湿润气候条件下河湖相沉积岩系。下伏地层为二马营组。兴县桑湾剖面延长组厚度50.05米、兴县大坪沟延长组出露厚度135.94米以上，底部以岩屑长石砂岩和泥岩为主。

石千峰群是灰红色、浅灰红色长石砂岩-红色泥岩组合，二马营组为灰绿色（具浅肉红色斑色）长石砂岩-紫红色、红色泥岩组合，延长组是浅肉红色（具绿色斑点）、浅绿色、黄绿色长石砂岩-灰紫色、灰绿色泥岩、页岩组合。再结合兴县地区的多个中生代三个组别的地层剖面，基本可以明确碧村遗址所在的兴县区域内存在丰富的长石砂岩类石料资源。碧村遗址附近路边基岩及附近山脉均分布有长石砂岩岩层，由此可见，碧村遗址石砌类遗迹所采用的主要石材——长石砂岩，为就近取材。

此外，碧村遗址附近裸露的地层剖面中有砾石层堆积、黄河及蔚汾河岸边均有大量的卵石分布（图一二），为碧村先民采集卵石类石料提供了场所。

碧村遗址先民使用石材的范围较广，主要用于砌筑城墙、核心区围墙和房屋石墙等建筑遗迹，此外还用于房内火塘中心铺石和个别房外门庭铺石。碧村遗址面积超过75万平方米，目前已明确存在外城墙（城墙圪垛地点）、内城墙（石门墕地点）、近4000平方米的小玉梁核心石砌建筑群、近4000平方米的东城门址，以及面积超400平方米的石砌排房，这些重要遗迹均为石砌建筑且规模大，需要大量石材和大批劳力，可见当时社会如不具备一定的组织能力，是无法完成如此大规模的工程的。

碧村先民为什么选择石材作为高级别建筑的主要材料？一方面，与当地石材资源丰富有关。目前中国传统石砌民居建筑较多的区域，石材资源也极其丰富，因而“就地取材”。例如，河北太行山区传统石砌民居石材以当地较丰富的砂岩和石灰岩为主。太原程家峪村石窑用材以石灰岩为主。另一方面，石材具有诸多优质性能，例如，耐久性、耐火性、耐磨性和低吸水率、抗冻性等物理性能，较好的化学稳定性和大气稳定性，以及极高的抗压强度等。

碧村先民所用石材形态以条块状的条石为主，其次是少量的卵石。砌筑墙体所用石块尺寸比现代传统石窑民居所用的“九六石头”要小，一般长度在10~16厘米，宽4~8厘米，可能便于手握。矿物成分分析显示，碧村先民主要选用长石砂岩类石材，其次是长石石英砂岩、杂砂岩、石英砂岩等沉积岩类，另外也有少量为变质岩和岩浆岩类的卵石类石材。

根据实地考察、石材岩性对比，以及兴县地区岩石地层的相关研究成果，基本可以明确碧村遗址所用石材均为就地取材。条石类石材取自遗址附近及周边裸露的基岩层，以中生代三叠系的石千峰群、二马营组、延长组出露的长石砂岩岩层为主。卵石可能取自遗址附近的蔚汾河和黄河的河漫滩，以及河谷阶地的砾石层堆积。

碧村遗址与石峁遗址直线距离50公里，石峁遗址石材以长石石英砂岩为主，也是就地取材，来源于距今约为1.5～1.8亿年的中侏罗统直罗组和延安组，与碧村石材矿物成分及来源岩层存在一定的差异，可能与地质构造的不同有关，具体原因有待深入进行地质学方面的考察与探析才能解决。

此外，碧村遗址所需石料的开采、分割、搬运等技术和路线，以及人员分配等问题，还需借助文物建筑学、地质学、地貌学等方面的理论与方法做进一步的探讨。

作者：王小娟（山西大学考古文博学院）、张光辉（山西省考古研究院）