研究提出树轮氧同位素在考古学的应用

作为我国现存规模最大、保存最完整的木结构宫殿建筑群，北京故宫拥有海量的木构件。故宫等古建筑的年代鉴定及建筑历史研究多依赖史料和形制研究，古建筑的建造年代、修缮历史等信息缺乏科学、精确的判定手段。  

近期，中国科学院地质与地球物理研究所联合故宫博物院，对故宫大高玄殿九天应元雷坛殿屋顶替换下来的3处落叶松木构件样品，进行逐年树轮氧同位素测定，尝试通过树轮氧同位素确定木构件的年代及产地信息。

大高玄殿3个样品浮动树轮氧同位素年表交叉定年结果显示，3条树轮氧同位素序列间可交叉对比，且可拼接成1个144年的复合浮动年表。为进一步确定各个浮动年表的年代，团队将结果分别与东北老白山红松、北京油松等中国北方树轮氧同位素长年表进行交叉对比。交叉定年的结果显示，大高玄殿3处木构件浮动年表拼接年代为1749年—1892年（乾隆十四年—光绪十八年）。

木构件样品树轮氧同位素浮动年表与东北老白山主年表高度相关，表明它们记录着共同的气候信号和地理来源。这意味着这3处木构件原木材可能取自我国东北地区。

基于树轮氧同位素年代学获得的大高玄殿木构件的年代和产地来源，均与历史文献记载相符，进一步证实了明朝到清朝故宫古建筑用材策略的变化，即从楠木转变为松木。这一转变当是由于明朝两个多世纪以来不可持续的伐木导致楠木资源几近枯竭，楠木不敷使用。清朝开始寻找替代材料，其着眼点便是“塞外松木”。

上述成果表明，树轮氧同位素不仅是准确可靠的测年方法，也是考古木材的有效溯源手段。研究首次成功利用树轮氧同位素示踪考古木材产地来源，对故宫乃至我国古建筑历史研究和价值评估具有重要的实践意义。

相关研究成果发表在npj heritage science上。研究工作得到国家自然科学基金等的支持。

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（a）采样地点以及参考树轮氧同位素年表的位置（b）九天应元雷坛殿的外观