汤惠生|哈里斯矩阵：考古地层学理论的新进展
地层学作为中国考古学主要理论和方法论之一，在田野考古实践中主要体现在两个方面：一是发掘过程中对地层和遗迹堆积的辨识；二是对地层与遗迹单位之间叠压打破关系的记录与表述。田野发掘者往往对前者关注较多，相对忽略后者。但就完整的考古地层学来说，两者不可偏废。
一、我国考古发掘实践中通用的记录方法
田野考古发掘中，地层和遗迹单位间打破或叠压关系的传统记录方法是剖面图、文字说明以及关系图式，举例说明如下①。
图一是探方某壁的剖面图。它反映的是二维空间，假如一个遗址有30个探方，每个探方有4张剖面图，那至少需要120张剖面图才能完整表现整个遗址三维空间遗迹堆积之间的层位关系。但根据图中各个遗迹堆积之间的层位关系，我们可简化成三组关系：②→③→M2→④，②→H1→H2→H3→④，②→H1→M1→④。这三组关系可用图式表现出来(图二)。
图一 考古探方剖面图(引自冯恩学《田野考古学》第31页)
图二 遗迹关系图示
这种传统的层位关系归纳图式确乎简化得多，但不够科学，甚至不如剖面图明晰，比如第二组地层②→H1→H2→H3→④关系中，地层②与H2、H3以及地层④之间的直接叠压关系没有表现出来，地层③与地层④之间的直接叠压关系也没表现出来。地层③、M1、M2以及H3三个遗迹从地层剖面上看完全有可能是同时代的，但图式中所反映出来的却是M1晚于M2和H3，地层③又晚于M1，地层③与这几处遗迹之间的关系不清楚。这是因为这个图式中把地层和遗迹单位同等对待，而不是以地层为主轴。
2009年，国家文物局颁布了最新的《田野考古工作规程》，规定了发掘过程中发掘记录的各项具体要求，其中“文字记录要点”第4项中明确提出要建立“堆积/遗迹单位关系‘系络图’”，并进行了简略的定义：“‘系络图’是用图形的形式表达堆积之间、堆积单位与遗迹之间以及单位之间的层位关系”②。
这个全面反映遗迹单位关系的“系络图”，至少在通过图式表达考古堆积和遗迹单位复杂关系方面清晰多了。该图以地层为纵轴，将各种遗迹分属到各个地层；同时用各种线条(直线为相关，曲线为不相关)和箭头(打破或叠压)将相互关系逐一标明，这样，各个地层及其遗迹的叠压关系便一目了然了(图三)。以该图左下角的一组地层遗迹关系图式为例：H283叠压H285和H284，而后两者都叠压H287和地层⑦，H287则与地层⑦无关，直接开在生土层上。线条的交汇与不交汇(曲线)清晰表达出地层和遗迹单位之间是否有叠压关系，从而在整个遗址建立起一个完整的地层序列。不过这幅来自山东临淄桐林遗址的探方遗迹单位关系系络图中仍然存在着一些问题，尚需进一步完善。
图三 山东临淄桐林遗址探方遗迹单位关系系络图(引自国家文物局：《田野考古工作规程》第35页)
“系络图”来自英国考古学中“Harris matrix”，实际上采用“哈里斯矩阵”的译法可能更对应、更达意。同时，“系络图”的称谓还容易和考古学中另一重要概念“context”(有时亦译作“系络”)相混淆，尽管它所表达的也是地层系络。既然“系络图”是对英国考古学“哈里斯矩阵”的直接引进与运用，我们便有必要更多和较为详细地了解一下哈里斯矩阵及其关于考古地层学的思想与方法。
二、哈里斯矩阵
1973年，英国考古学家爱德华·哈里斯(Edward C.Harris)在英国温彻斯特发掘时，首次使用了一种全新的地层记录方法。1979年，他将这种新方法整理成册，出版了《考古地层学原理》(Principies of Archaeological Stratigraphy)，这就是后来被称为“哈里斯矩阵”的地层记录方法。不过这不仅仅是一种新的考古地层记录方法，因其体现的一系列关于考古地层学的新认识和新思想，“哈里斯矩阵”迎来了考古地层学发展史上的第四个阶段，后来被认为是考古地层学的一次革命③。
此前，考古界一直用剖面图来表现地层序列，但是对一些复杂遗址而言，剖面图只能展示地层序列的一部分，其真实性仅限于被选择用于展示的这部分。标准的剖面所反映的只是地层堆积的二维情况。它只是表现了遗址某一具体部位中各种堆积的层位深度和横向的范围，但是每一个地层堆积的平面空间范围如何，则只能在平面图中反映。
哈里斯矩阵是由一张上面印制着许多长方形小框的表格而得名(图四)，这只是一张简单的遗址地层关系登记表。矩形方框分别代表着一个遗址的不同地层和遗迹单位。地层和遗迹序列被定义为一个考古遗址中“层位和遗迹分界面在堆积顺序和时间过程中的形成”④。由于哈里斯矩阵的记录方法，在一张图表上反映整个遗址地层序列成为可能，而且反映的是考古遗址地层关系的整个三维状况，哈里斯矩阵使考古学二维的地层记录模式变成了三维模式。
图四 哈里斯矩阵表(引自E.C.Harris 1989.p.35.)
图五 两个地层单位之间存在的三种关系(引自E.C.Harris 1989.p.36)
三、哈里斯地层学原理
正是基于对地层堆积的拓扑学观察，哈里斯总结出考古地层学的四条原理⑤。
(一)叠压律(Law of Superposition)
在一系列层位和分界面遗迹中，正如其形成一样，上面的层位时代晚，而下面的层位时代早，因为每层都是在已经存在的堆积之上形成的。
确定叠压关系是考古地层学的首要问题。考古遗址的地层序列是通过分析各个地层分界面，而不是研究地层土壤成分及其包含物确定的。地层中，叠压律必须考虑堆积单位的分界面，而分界面严格地说来不是一个层位，但这些堆积单位的分界面可以被认为是一个抽象的层位，并且和具体层位有叠压或打破关系。
叠压律是关于两个地层堆积顺序和叠压物理关系的说明，进而据此认定时代早晚，但它并不能说明一个遗址地层序列中其他层位堆积的细节。
(二)原始水平律(Law of Original Horizontality)
原始水平律指的是地层是按照横向水平面形成的。这是由自然力所决定的，如重力以及叠压的水平顺序上一个堆积接续另一个堆积等。原始水平律最初运用于水下沉积形成的堆积，亦可用于陆地堆积。考古地层学中，它被定义为在没有任何外力影响下形成的任何考古层位都将呈水平分布。表面不平的地层在最初堆积时，也是按照这个方式进行，只是在与先前堆积形态一致的轮廓中形成。
原始水平律在考古地层中运用时，必须考虑地层的具体状态和由于人为因素对堆积区域造成的限制。人为的“沉积凹地”是南墙、坑或沟渠等遗迹所造成，亦即人为因素改变了原来自然状态下土壤沉积的状态。考古学家应把原始水平律与自然环境中“堆积的原始状态”(按：指生土堆积)关联起来。地层的堆积趋于水平而形成，因为遗址中的许多堆积是在自然力作用下形成的。
不过从另一方面来看，如果一个沉积凹地是一个沟渠，那么最先堆积的表面应该也是不平整的。如果水平表面上发现了这种不平整，就要考虑形成的原因。沟渠的堆积过程中，原来的不平整将逐渐趋于水平，堆积凹地本身由于诸多连续堆积的形成，凹陷部分会逐渐填平。
原始水平律仅与地层及其沉积过程有关，但运用它能够指导考古学家去发现有意义的遗迹分界面。
(三)原始连续律(Law of Original Continuity)
原始连续律是建立在一个受地貌范围限制的堆积或有分界面的遗迹上的原理。考古学家对这一规律的解释是：原始形成的任何考古堆积其边缘应该逐渐变薄而结束，任何有分界面的遗迹都是受到堆积盆地限制所致。如果任何堆积或有分界面的遗迹的边缘呈现出垂直表面，其原始范围——至少是部分——肯定是由于挖掘或侵蚀而遭到破坏，那么其连续性便应加以考虑，缺少的部分也需要解释。
遗址中有分界面的各种遗迹，证明原始连续律非常适用。原始连续律也建立在这样的基础上：地层的关系可以通过将原来是一个堆积而现在却分成了两个部分而得以确认(见图五，C)。
为地质学设计的原始连续律与地层的水平层面相关，而在考古学语境中通过两种方式进行扩展运用。第一种是用于在诸如沟渠等有分界面遗迹的地层单位。如果这种遗迹分界面是垂直的，表明沟渠的原始形态已遭破坏，那么通过连续律，被打破的两个部分便可联系起来(见图五，C)。第二种情况是运用于直立的地层，如墙。几乎没有墙体能在地层中保存原始的直立状，至少是部分原始垂直连续性会被破坏。
原始水平律和原始连续律是针对堆积状态中地层的物理属性而言，亦即堆积的成层过程，它们能帮助判断和梳理地层序列中复杂的地层结构及关系。
(四)地层接续律(Law of Stratigraphical Succession)
大多数遗址都是多线性堆积起来的地层序列，这是由于地层横向分布有一定范围、垂直地层的存在以及其他有分界面的遗迹所致。有分界面的遗迹形成了新的堆积凹陷，其间又形成了接续的序列堆积。
事实上地质学并未为考古学提供任何方法论，因为遗址中复杂的地层序列从来不是通过直线演进的方式堆积形成的。哈里斯的《考古地层学原理》第一版于1979年问世时，尚未提及地层接续率，因此招致了不少批评⑥。因此他在1989年第二版中增加了地层接续律的概念，作为前三个定律的补充：“在遗址地层序列中的任何一个层位是在叠压其上地层单位的最下部(时代最早的)和被叠压其下地层单位的最顶部(时代最晚的)之间形成的，它们的地层之间有物理接触，而其他叠压关系则可以忽略”⑦。地层之间的物理接触，正是体现了“地层接续率”，核心是一者接续替代另一者。正如一副扑克牌，它是由许多单张的扑克牌叠摞在一起，同时也能按次序分开。如果展开叠压在序列中的每个层位，便看到地层之所以形成序列，因为它们依次均存在着物理接触(图六)。据此，图中的矩阵图式中，我们都用线条将其联系在一起，这样便可看到遗址地层和遗迹堆积是如何通过多线的演进方式形成序列的，这便是地层接续律。需要注意的是，各遗迹间的分界面，即所谓的“边”，是接续率理论的关键。
图六 展开后的地层序列和矩阵图式(引自E.C.Harris 1989.p.51.)
从小小的柱洞到一个大的活动面，无论是考古地层还是遗迹堆积，都是“自然或人工持续作用的结果”，其层位都是能够被确认的。地层学，从另一方面来讲就是“将考古地层按时间顺序排列的研究”。发掘都是基于地层的接续性这个基本原则，即设想土壤(或其他物质)的层位是按照年代顺序堆积，最古老的地层位于最低层，而最年轻的则在最上层。换言之，如果说“原始连续律”讲的是单一地层和遗迹堆积的横向空间广度的话，“地层接续率”则是指纵向诸多地层在时间过程中的堆积厚度。前面三条定律针对单一地层和遗迹堆积，而最后一条定律则关涉有物理叠压关系的两个地层。在发掘中使用哈里斯矩阵表，便可在表上建立起直观的地层关系(图七)，发掘结束时，便可获得整个遗址的地层序列。图七中A～D是一个探方四个壁的剖面图，a～d是根据这四幅剖面图所登记的矩阵图式，E是根据地层接续率对四壁的地层关系进行精简和综合后归纳出来的整个探方的地层序列图式，非直接或非物理性的叠压关系已被省略和删除。
图七 探方四壁剖面图与哈里斯矩阵地层序列(引自E.C.Harris 1989.p.62.)
地层序列被认为是由一系列有物理叠压关系的层位所体现的，所以如果不运用地层接续律，那么整理地层序列时就会受到许多没有物理(或直接)叠压关系的干扰。
四、结语
哈里斯认为，考古地层学研究中的首要问题是将地层和遗迹单位置放在顺序系列中，且建立地层序列可以并应该不用参考地层包含物。前述四个定律，也可以理解成不依靠包含物分析地层时遵循的原则。严格遵守这四个原则，会迫使发掘者在发掘过程中而不是在后期整理中去认真思考每个地层或文化堆积在空间上、年代上与相邻遗迹单位之间的关系，这便是哈里斯矩阵图表的用心所在。当1973年哈里斯在考古发掘时首次运用矩阵图表来记录和呈现地层序列时，体现出了地层学的理论意义。
哈里斯矩阵首先带给考古学科重大影响的是单一地层平面(或横向地层)的思想，即原始水平律和连续率。这要求发掘中对待每一个层位都必须有三维认识，更为审慎和精细地辨析层位。此外，矩阵表也有这样的作用，如果对层位辨析不慎，便不知道方格中如何填写对应的地层和遗迹堆积。
其次，哈里斯矩阵的意义是对分界面(interfaces)作为一个遗迹(interfacial features)来认识，即将分界面作为遗迹单位从所在的层位中区分出来。分界面是指一个遗迹的整个表面、墙的直立面或没有任何东西而只有分界面(或表面)的遗迹，其典型者如洞、破坏以前层位的斜坡、沟渠等。尽管这些分界面(或表面、活动面)没有任何东两，但却是构成遗址的单独事件之一⑧。比如灰坑的形成是一种文化事件，其中堆积则是另一种文化事件，而且两者发生在不同时间，前者早，后者晚。尽管考古学家们对于灰坑及其填充物的时间差异往往忽略不计，但引入了分界面概念，我们便不得不将它们区分开来。正是因为把分界面当做一个层位来对待，或曰“非物质层位”，所以哈里斯才强调，层位的确认不是靠包含物，而是靠地层序列之间的关系，靠地层的接续率。为了强调这一点，哈里斯用一个被立体分解后的地层序列来演示说明：建立墙基的地基沟和墙体顶端都有分界面，并且被哈里斯做为非物质的物理层位分解演示，并记录在哈里斯矩阵中(图八)。最后还要强调的是，正是这种非物质的分界面，才成就了地层的接续率，完成了多线演化，形成了地层和遗迹堆积的完整序列。
图八 地层立体分解演示与根据地层整理出的地层序列(引自E.C.Harris 1989.p.39)
哈里斯的地层学原理和矩阵记录表对考古发掘有极为重要的指导意义和特殊的要求。由于哈里斯更强调层位的横向空间范围，所以旨在强调垂直地层的惠勒方格发掘法显然不再适用。上个世纪60年代，巴尔克尔(P.Barker)倡导的开放空间发掘法(open－area excavation)逐渐发展起来，这被认为是与矩阵记录相关的，并且“完全可以满足地层原则需要”的发掘方法⑨。开放空间发掘法就是不再把遗址规划成一个个探方进行发掘，因为隔梁会影响和阻碍对地层和遗迹堆积横向范围和水平堆积的观察。发掘过程中采用巴尔克尔的累积剖面的观念(cumulative section，亦即剖面图可随着地层的逐层清理而不断绘制和登记)，也使隔梁失去了观察垂直层位的实际功用。开放空间发掘法被称作是“由点到面”的变化⑩，是惠勒方格法之后最有变革意味的发掘方法。惠勒方格法注重的是地层的垂直叠压，方格看上去是一个个的“点”，而开放空间发掘法强调地层的横向范围，没有方格的遗址根据地层的三维分布进行发掘，更注重整个遗址的横向关系和水平联系(11)。
开放空间发掘法要求空间要大到足够描述一个遗址的程度。巴尔克尔主张将整个遗址视为一个单位来发掘，中间没有任何用于地层观察的隔梁，对发掘区域一目了然。开放空间发掘法的范围可以不受限制，没有了隔梁和关键柱的干扰，使得地层更清晰和便于判断。开放空间发掘法要求学会从水平面上而不是从侧面来观察遗址，其重点在于强调堆积的平面范围和分界面遗迹等细节。哈里斯将他在温彻斯特发掘的一个铁器时代沟渠剖面图和每个层位的平面作比较时指出，剖面图可供观察沟渠内各种堆积的现状(图九)，而把每一层位的剖面图组在一起(图一○)观察时，便会发现每个层位何以形成现在的状况。在这幅组图中左上角的地层时代最早，右下角的地层时代最晚。通过各个层位的剖面图观察到，随着时间的推移，层位越来越靠沟渠的南边堆积，而北边堆积则显得单纯一些。哈里斯认为这是由于沟渠北边经常遭到侵蚀。认识到地层的形成原因，我们才能建立起完整和正确的地层序列。哈里斯认为平面图对于认识一个遗址和建立地层序列来说，其重要性怎么强调都不过分：“包括各个时代平面图在内的组合中，没有任何平面绘图是没有用的。地层中的水平记录比之垂直记录重要得多，这一点会越来越清楚……我们需要的不是一个细部的布局，而是一个颇具规模的图纸，其中每一地层单位都绘制在单独的图纸上，至少显示出地层的面积、距地表的高度——记录总是优先于发掘。有了这样一个档案，任何时候想要复原地层构造时，都可付诸实施……”(12)
图九 温彻斯特铁器时代沟渠剖面图(引自E.C.Harris 1989.p.100.) 
图一○ 温彻斯特铁器时代沟渠各个层位平面图(引自E.C.Harris 1989.pp.98－99.)
