撰文 /記者 李鵬 編輯/丁林

新媒體編輯/陳炫之

采訪專家：

劉慶柱 （中國社會(huì)科學(xué)院學(xué)部委員、中國社會(huì)科學(xué)院考古研究所原所長）

趙志軍（中國社會(huì)科學(xué)院考古研究所研究員）

吳小紅（北京大學(xué)考古文博學(xué)院副院長、教授）

吳秀杰（中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所研究員）

位于四川省廣漢市鴨子河（沱江支流，又名湔江）南岸的三星堆遺址，被譽(yù)為20世紀(jì)最偉大的考古發(fā)現(xiàn)之一。

三星堆遺址最早發(fā)現(xiàn)于上世紀(jì)20年代末，分布面積約12平方公里，是四川盆地目前發(fā)現(xiàn)的夏商時(shí)期規(guī)模最大、等級最高的中心性遺址，也是迄今在我國西南地區(qū)發(fā)現(xiàn)的范圍最大、延續(xù)時(shí)間最長、文化內(nèi)涵最豐富的古文化遺址。

1986年，考古工作者從遺址的“1、2號器物坑”（也稱祭祀坑）發(fā)掘出了眾多堪稱奇異詭譎并且獨(dú)一無二的曠世神品：流光溢彩的黃金面具、黃金權(quán)杖，2.62米高的青銅立人、1.38米寬的青銅面具、高達(dá)3.95米的青銅神樹等。

△民眾參觀三星堆與金沙遺址出土文物（圖片來源：中國政府網(wǎng)）

近兩年，考古工作者又在同一地點(diǎn)發(fā)現(xiàn)了6座新的文化器物坑。2019年12月，當(dāng)考古人員在1、2號坑周圍小規(guī)模試掘時(shí)，意外找到一件綠色青銅器一角，拉開了本次發(fā)掘的序幕。目前，新器物坑的發(fā)掘工作還在有條不紊地進(jìn)行，已出土大金面具殘片、鳥型金飾片等重要文物500余件，部分器物在形制方面前所未有。隨著發(fā)掘進(jìn)程的推進(jìn)，器物坑中有可能還有更多的“意外驚喜”。

與30多年前不同的是，如今的三星堆考古發(fā)掘工作，增加了一系列先進(jìn)考古技術(shù)的堅(jiān)實(shí)保障，成為了我國考古學(xué)誕生100周年之際科技考古能力的集中體現(xiàn)。

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“考古方艙”開創(chuàng)發(fā)掘新模式

1986年，三星堆1、2號器物坑的系統(tǒng)性發(fā)掘，讓沉睡數(shù)千年的古蜀文明“一醒驚天下”。但限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)和條件，三星堆遺址的文物發(fā)掘和后續(xù)保護(hù)措施都比較“粗獷”。例如，參與當(dāng)年發(fā)掘的當(dāng)?shù)卮迕駰钣莱稍诮邮苊襟w采訪時(shí)回憶說，他們對2號坑進(jìn)行挖掘時(shí)，只是用竹竿搭建了一個(gè)圍欄。挖出來的文物多用紙來包住，放進(jìn)木制箱子運(yùn)出去。

然而這種處理方式如今看來顯得有些“潦草”，不僅可能使某些脆弱的出土文物受到破壞，還會(huì)讓考古成果打折扣。吸取了此前的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，本次考古團(tuán)隊(duì)事先做了充分的準(zhǔn)備，不僅在考古現(xiàn)場搭建了2000余平方米的大棚來阻擋日曬雨淋，還針對6個(gè)發(fā)掘坑搭建了4座玻璃房子，即“考古方艙”，它們能夠維持發(fā)掘現(xiàn)場恒溫恒濕環(huán)境，讓文物在出土?xí)r免受劇烈環(huán)境變化的影響。

△發(fā)掘現(xiàn)場的四座“考古方艙”示意圖

中國社會(huì)科學(xué)院考古研究所研究員趙志軍告訴記者，這是我國首次采用“考古方艙”的形式開展工作，開創(chuàng)了田野考古發(fā)掘的一種新模式。

每個(gè)方艙里配備了集成發(fā)掘平臺，并設(shè)置有多功能考古操作系統(tǒng)，采用了平行桁架、自動(dòng)化載人系統(tǒng)等裝置，實(shí)現(xiàn)出土文物調(diào)運(yùn)的功能。工作平臺可以像吊籃一樣將穿著防護(hù)服“全副武裝”的考古人員放進(jìn)坑內(nèi)懸空作業(yè)，并隨時(shí)變換位置、方向和角度，盡量減少發(fā)掘坑中的文物和填土遭受發(fā)掘者帶入的污染。倉內(nèi)的起重機(jī)也足以應(yīng)付各類器物的提取工作。

考慮到很多文物出土后會(huì)迅速被空氣氧化，發(fā)掘現(xiàn)場的大棚內(nèi)還備有有機(jī)實(shí)驗(yàn)室、無機(jī)實(shí)驗(yàn)室、應(yīng)急分析實(shí)驗(yàn)室、微痕應(yīng)急保護(hù)實(shí)驗(yàn)室、文保工作室、考古工作室等，很多材料出土后很快就可以在現(xiàn)場進(jìn)行理化實(shí)驗(yàn)。

△考古發(fā)掘艙內(nèi)保持恒溫恒濕并配備多功能考古操作平臺，考古人員身穿防護(hù)服作業(yè)

“現(xiàn)在的考古就像在醫(yī)院治病一樣，該用什么藥就用什么藥，該上什么樣的手術(shù)就上什么樣的手術(shù)?！敝袊鐣?huì)科學(xué)院學(xué)部委員、中國社會(huì)科學(xué)院考古研究所原所長劉慶柱說。

文物并非發(fā)掘出土后就萬事大吉，能否予以科學(xué)保護(hù)是必須要重視的問題。發(fā)掘出土文物因出土后人為忽略或者保護(hù)水平的限制導(dǎo)致毀壞，有過不少令人痛心的案例。

明十三陵中，安葬萬歷皇帝的定陵是我國唯一有計(jì)劃地進(jìn)行考古發(fā)掘的帝王陵寢。定陵的發(fā)掘在當(dāng)時(shí)（1956年）引起轟動(dòng)，結(jié)果卻令人唏噓。大量的文物在接觸空氣后立即被氧化破壞，其中有件珍貴的龍袍采用了緙絲工藝織造，十分精美奢華，但因保存技術(shù)不到位，出土后就開始逐漸碳化，失去了原來的色彩，并最終腐壞成一堆如破碎宣紙般的布料。

吸取了這些沉重教訓(xùn)，有關(guān)單位在距離發(fā)掘現(xiàn)場幾公里處，又建成了三星堆開放式文物修復(fù)館。本次考古中新出土的文物，也成為修復(fù)館的第一批“客人”，在這里進(jìn)行保護(hù)處理和修復(fù)研究。據(jù)三星堆博物館副館長朱亞蓉介紹，此次考古發(fā)掘設(shè)置了專門的分析檢測室，可為文物修復(fù)和保護(hù)提供更科學(xué)的依據(jù)。

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先進(jìn)儀器成為考古學(xué)者的“眼睛”

地球上不同的元素及其化合物都有自己獨(dú)特的光譜特征，因此光譜被視為辨別物質(zhì)的“指紋”。 高光譜成像技術(shù)正是基于所檢測物質(zhì)的光譜，精準(zhǔn)地判斷其組成成分。近些年來，該技術(shù)被越來越多地應(yīng)用到考古和文保領(lǐng)域。

例如，在古代壁畫的考古、修復(fù)和保護(hù)上，高光譜成像已經(jīng)成為不可或缺的手段。無論是敦煌莫高窟，還是唐代墓葬、秦代兵馬俑，古代的顏料多以礦物質(zhì)、植物等自然材料為主。但是，同一種顏色可以用不同的物質(zhì)表達(dá)，例如紅色就包括朱砂、赭石、鉛丹等物質(zhì)，黃色則可能是纖鐵礦、密陀僧（礦物）或雌黃等?？脊湃藛T看到某種顏色，也無法立刻判斷到底是哪種顏料，這會(huì)給修復(fù)和保護(hù)帶來麻煩。高光譜成像技術(shù)通過非接觸式的掃描，可獲取表面顏料的光譜信息，便于研究者更有針對性地進(jìn)行顏色模擬或開展修復(fù)。

△考古人員用高光譜成像掃描儀對3號坑文物進(jìn)行光譜拍攝，以識別文物的材料和屬性

在本次三星堆考古發(fā)掘中，高光譜成像技術(shù)也大顯神威。記者從西安光機(jī)所了解到，該所光譜成像技術(shù)實(shí)驗(yàn)室張朋昌團(tuán)隊(duì)全程參與此次發(fā)掘，尤其研制了專用的低照度考古高光譜成像掃描系統(tǒng)和桁架式紅外高光譜成像掃描裝置，實(shí)現(xiàn)了對坑內(nèi)文物的原位高光譜成像掃描，為考古人員研究器物坑形成過程、三星堆文化的祭祀方式，以及對后期修復(fù)和保護(hù)各種文物提供了重要數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐。

考古人員通過高光譜成像分析坑內(nèi)的灰燼等物質(zhì)，就可以分辨和研究當(dāng)時(shí)農(nóng)業(yè)、紡織業(yè)的一些情況。例如，在肉眼看來只是黑色“土塊” 的物質(zhì)，在高光譜成像儀等“黑科技”設(shè)備下，就會(huì)原形畢露——本次挖掘的4號坑中，一些絲綢制品的殘余就是這樣發(fā)現(xiàn)的。研究者通過后續(xù)檢測，證實(shí)了絲蛋白的存在，這為“古蜀是中國古代絲綢的重要起源地之一”的理論提供了確鑿的證據(jù)。在中國絲綢博物館的協(xié)助下，這些絲綢的功能、材質(zhì)分析及后續(xù)保存正在進(jìn)行中。

這也是首次在三星堆遺址中發(fā)現(xiàn)絲綢。趙志軍表示，其實(shí)考古界長期以來一直認(rèn)定三星堆遺址會(huì)有絲綢殘留，但是此前就是沒有找到證據(jù)。

△“黑色灰燼”到了顯微鏡下，顯示出紡織物的紋理

有人將此次三星堆考古發(fā)掘喻為“連拆6個(gè)盲盒”。其實(shí)，現(xiàn)場考古團(tuán)隊(duì)還配備了其他許多“犀利的眼睛”，包括可以看清文物細(xì)節(jié)的視頻顯微鏡，以及掃描電鏡、X射線衍射儀、激光拉曼光譜儀、高光顯微鏡、便攜式X射線熒光光譜儀（XRF）等多種科學(xué)儀器?，F(xiàn)場還安裝了8臺400萬星光級網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、1臺工業(yè)全景相機(jī)，專門用于考古過程的全程記錄，并將視頻實(shí)時(shí)傳輸?shù)浆F(xiàn)場應(yīng)急會(huì)診室，實(shí)現(xiàn)文物的遠(yuǎn)程專家會(huì)診功能。

借助這些儀器，考古工作者可以更好地還原遺址所屬時(shí)期的生活、生產(chǎn)信息，揭開很多未知古文化、古文明的秘密。

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3D打印“文物保護(hù)殼”

三維激光掃描技術(shù)于上世紀(jì)90年代中期出現(xiàn)，隨后得到越來越廣泛的應(yīng)用。該技術(shù)能夠大面積、高分辨率地快速采集被測對象表面的空間點(diǎn)位信息，然后用搜集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建計(jì)算，在虛擬世界中創(chuàng)建物體的數(shù)字模型。

在考古領(lǐng)域，相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用可以幫助制定更為完善的發(fā)掘方案，并有利于對出土文物實(shí)施精細(xì)的修復(fù)和保護(hù)。例如，1987年在珠江口以西發(fā)現(xiàn)的宋代商船“南海Ⅰ號”沉船位于水面下20米的深處，工作環(huán)境的艱難程度超乎常人想象。為了幫助打撈及記錄沉船的歷史原貌， 2007年將沉船打撈出水前，首先對其進(jìn)行了三維激光掃描。

△考古人員使用FARO三維激光掃描儀掃描7號坑

此外，從2005年起云岡石窟研究院便與北京建筑大學(xué)開展合作，雙方攻克技術(shù)難題，首次成功利用三維激光掃描技術(shù)，生成了完整的云岡石窟外立面點(diǎn)云及正射影像圖，在此圖基礎(chǔ)上繪制的云岡石窟實(shí)測線描圖，為云岡石窟走進(jìn)三維數(shù)字時(shí)代奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

本次針對三星堆的考古發(fā)掘中，不僅三維掃描技術(shù)被應(yīng)用到多個(gè)環(huán)節(jié)中，3D打印技術(shù)也得以大顯身手。例如，3號坑的大口尊連同內(nèi)部填土重達(dá)幾百公斤，不易發(fā)掘。為了確保萬無一失，現(xiàn)場發(fā)掘?qū)＜覀優(yōu)樗可?D打印出了“硅膠殼”：首先三維掃描該銅器，獲取數(shù)字模型，再據(jù)此打印一個(gè)薄的硅膠體覆蓋在銅尊表面，形成保護(hù)。隨后大尊被裝入用于固定的木質(zhì)套箱，再利用“文物起重機(jī)”取出。

△三星堆遺址考古發(fā)掘現(xiàn)場制作的一件青銅器保護(hù)殼

其實(shí)，在文物修復(fù)乃至復(fù)建方面，3D掃描和打印技術(shù)越來越受到青睞。研究人員運(yùn)用這類新技術(shù)，解決一些實(shí)質(zhì)性的“老難題”。例如，為了更好地保存原件，陜西歷史博物館利用3D打印技術(shù)，制作了國寶級文物“鹿形金怪獸”的復(fù)制品。

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更新?lián)Q代的碳-14測年技術(shù)

“蠶叢及魚鳧，開國何茫然！爾來四萬八千歲，不與秦塞通人煙?！崩畎自谥娖妒竦离y》用夸張的“四萬八千歲”描述了古蜀王國難以考證的遙遠(yuǎn)淵源。而自三星堆遺址首次考古發(fā)掘以來，我們對古蜀國的年代有了越來越精確的認(rèn)識。

△（圖片來源：“三聯(lián)書情”微信公眾號）

在考古實(shí)踐中被廣泛應(yīng)用的“碳-14測年法”通過測定有機(jī)物質(zhì)所含碳-14同位素的比例，判斷某些物質(zhì)的年代。歷史上的常規(guī)放射性碳-14測年法因?yàn)樾枰臏y試樣品多、測試時(shí)間長、準(zhǔn)確度低的原因，已經(jīng)逐漸被考古領(lǐng)域淘汰。如今國內(nèi)外考古學(xué)界，凡是用到碳-14測年法時(shí)，主流的選擇都是加速器質(zhì)譜碳-14測年法。

中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所研究員吳秀杰表示，測定5萬年以內(nèi)（尤其是4萬年以內(nèi)）的有機(jī)質(zhì)文物樣品，加速器質(zhì)譜碳-14測年法是測定精度最高的一種，因此該技術(shù)是目前1萬年以內(nèi)考古遺址中占據(jù)統(tǒng)治地位的測年方式。良渚、紅山、龍山等我國重要的古人類文化遺址的考古，主要也依據(jù)這種測年方式。

此前在三星堆遺址采集的19個(gè)標(biāo)本采用了碳-14測年，得出的年代范圍在公元前2471年~公元前1260年之間。因此專家們認(rèn)為1、2號坑的年代不會(huì)晚于公元前1260年。

針對本次三星堆遺址6個(gè)器物坑中采集的73份炭屑樣品，北京大學(xué)考古文博學(xué)院副院長、教授吳小紅主導(dǎo)的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)采用了精確度、靈敏度更高的加速器質(zhì)譜碳-14測年法進(jìn)行了分析。其中，4號坑年代最有可能是在公元前1199年~公元前1017年，年代區(qū)間屬于商代晚期。

△4號坑的碳十四樹輪校正日歷年代分布圖（來源：央視新聞）

不過趙志軍提示，雖然新技術(shù)的測年誤差理論上可以控制在±25年之內(nèi)，但是由于測試技巧、機(jī)器靈敏度等方面的原因，實(shí)際誤差往往要更大。正因如此，考古測年常常是多點(diǎn)檢測，并經(jīng)過綜合分析判斷后，得到最有可能的結(jié)果。

這次進(jìn)行發(fā)掘的6個(gè)器物坑和原來的1號、2號器物坑，集中在僅幾百平方米的范圍之內(nèi)。這8個(gè)器物坑究竟是屬于同一年代還是分屬于不同年代的埋藏呢？如果它們的測年結(jié)果一致，說明什么問題？不一致又說明什么問題？這都是接下來需要搞清楚的問題。

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植物學(xué)考古揭秘三星堆人食譜

植物考古也是三星堆遺址考古的重頭戲。除了作為碳-14測年的樣本，出土植物本身的類型研究也十分重要?？脊湃藛T根據(jù)對三星堆遺址提取的植物標(biāo)本進(jìn)行浮選分析認(rèn)為：稻谷是當(dāng)時(shí)這片土地上古蜀人的主要食物之一。

其實(shí)本次發(fā)掘之前，成都市文物考古研究院的學(xué)者就曾對成都平原先秦遺址進(jìn)行過長達(dá)9年的植物考古，并判斷成都平原的古蜀先民早在4000多年前就已經(jīng)吃上了大米飯，這比三星堆文化還要早很多。

△廣漢聯(lián)合遺址出土的陶豬（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

“三星堆遺址發(fā)現(xiàn)水稻并不新鮮，重要的是這片地方曾經(jīng)還發(fā)現(xiàn)了小米等北方作物，這背后代表的是來自北方的文化和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)傳統(tǒng)。”趙志軍說。考古學(xué)家曾在四川岷江河谷的茂縣發(fā)現(xiàn)距今5000年左右的營盤山遺址，并找到了粟（小米）、黍（黃米）等農(nóng)作物的碳化種子。

經(jīng)過對人祭坑中部分人骨進(jìn)行體質(zhì)人類學(xué)分析鑒定，可知營盤山遺址的人群來源并不單一，且其中的一些人類頭骨具有典型的中國古代西北人群特征，與四川本土先民有著明顯的區(qū)別。兩個(gè)成年牙齒標(biāo)本的檢測結(jié)果表明，其早年食譜分別以魚、小米為主。此外，營盤山遺址的彩陶有明顯的甘肅省馬家窯文化特征。

一些考古研究者因此推斷：甘肅到四川從遠(yuǎn)古時(shí)就存在一條堪稱“彩陶之路”的人口遷徙通道——早在距今6000年左右，黃河上游甘肅、青海一帶的先民就因氣候變化等原因，開始向南遷入長江上游的岷江河谷臺地，后又逐步遷徙到四川盆地，并將小米、黃米等旱作農(nóng)業(yè)作物帶到了那里。

△古蜀人可能的遷徙路線（圖片來源：華西都市報(bào)）

“最早進(jìn)入四川盆地的農(nóng)作物是小米等耐旱作物。后來隨著人口的遷徙，水稻也沿著長江溯江而上，進(jìn)入到了四川盆地，兩種不同的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在四川交匯?！壁w志軍說。在三星堆文化時(shí)期，當(dāng)?shù)貞?yīng)該是同時(shí)種植有小米和水稻，只是由于四川的氣候更適合水稻生長，水稻最終取得了主導(dǎo)地位。

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高分子材料保護(hù)脆弱象牙

在考古直播中，器物坑中大量的象牙引人矚目。其實(shí)早在1986年第一次發(fā)掘時(shí)，考古人員也在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)了大量象牙?！斑@些象牙剛出土?xí)r還挺好的?！壁w志軍說。

可惜的是，由于當(dāng)時(shí)缺乏相應(yīng)的保護(hù)，許多象牙出土后不久就因?yàn)槊撍霈F(xiàn)了大量的裂紋，有的破壞甚至極為嚴(yán)重。由于象牙已經(jīng)埋藏于較高濕度的土壤中長達(dá)3000多年，有些在埋藏之前可能還經(jīng)歷過焚燒，因此提取與保護(hù)難度極大。

年代較新的象牙，主要由無機(jī)礦物成分和有機(jī)纖維蛋白組成，其中無機(jī)物賦予象牙硬度和剛度，而纖維蛋白則賦予象牙彈性和韌性。在3000多年的埋藏過程中，三星堆象牙中起粘接作用的蛋白質(zhì)已降解殆盡，幾乎所有的象牙內(nèi)部都形成了大量的空洞，并被潮濕的泥沙充填，一旦暴露在空氣中，就會(huì)迅速失水“散架”。

2001年，距離三星堆50公里的金沙遺址發(fā)現(xiàn)大量象牙后，工作人員立即對質(zhì)地酥脆的象牙開展了預(yù)加固處理——涂刷加固劑、包裹保鮮膜等等，同時(shí)在保鮮膜外側(cè)分段灌注石膏，這才將脆弱的象牙清理出土。文保人員隨后采用有機(jī)硅將出土的40余根象牙暫時(shí)封存，使象牙與外部環(huán)境隔絕，總算避免了象牙的毀壞。

這些封存在硅膠中的象牙至今已有20載。記者去年在金沙遺址博物館考察時(shí)發(fā)現(xiàn)，硅膠的顏色已發(fā)生明顯變化。目前，博物館計(jì)劃將象牙取出，重新進(jìn)行有機(jī)硅灌裝，同時(shí)對原有硅膠成分進(jìn)行研究，重新評估這種保護(hù)方法的安全性。

△有機(jī)硅封存的象牙，陳列于金沙遺址博物館（攝影：李鵬）

近年來，各種有機(jī)高分子材料在文物表面封護(hù)、文物加固、粘接等方面，都有廣泛的應(yīng)用。例如，環(huán)氧樹脂因具有優(yōu)良的防水性和安定性能，能夠較好地阻止水和鹽類對石質(zhì)文物的破壞，常被用作石質(zhì)文物的保護(hù)材料。

在本次的發(fā)掘中，考古人員對露出發(fā)掘?qū)拥南笱朗紫冗M(jìn)行了保濕處理，避免其迅速開裂，再利用高分子材料對象牙的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，隨后才取出象牙，并立即送往文物保護(hù)修復(fù)中心。不過，如今采用的有機(jī)高分子材料也不能一勞永逸地保護(hù)古蜀象牙，業(yè)界期待著相關(guān)新材料技術(shù)的發(fā)展升級來應(yīng)對這一難題。

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本次發(fā)掘是我國科技考古能力的集中體現(xiàn)

2021年是中國考古學(xué)誕生100周年，在三星堆開展的考古實(shí)踐和探索，是當(dāng)前我國科技考古能力的一個(gè)集中體現(xiàn)。本次發(fā)掘工作涉及到了文物保護(hù)技術(shù)、體質(zhì)人類學(xué)、動(dòng)物學(xué)、環(huán)境學(xué)、冶金學(xué)、地質(zhì)學(xué)、化學(xué)、材料學(xué)等等多種學(xué)科，共有30多家國內(nèi)的科研機(jī)構(gòu)和高校參與。多學(xué)科、多機(jī)構(gòu)的專業(yè)團(tuán)隊(duì)支撐，為這次科技考古提供了充分的保障。

不過趙志軍等研究人員認(rèn)為，三星堆的這次考古發(fā)掘，主要采用的依舊是田野考古中已經(jīng)十分成熟的技術(shù)和手段。

目前，三星堆遺址的發(fā)掘只完成了“冰山一角”。從1934年開展首次考古發(fā)掘以來，三星堆遺址已有正式發(fā)掘共37次，總共的發(fā)掘面積不到2萬平方米，而三星堆遺址總的分布面積達(dá)12平方公里，目前發(fā)掘面積僅占總面積的2‰。