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看分析仪器在文物考古研究中大显身手

作者: 发布时间:2019-08-07 11:48

  网讯 近来,随着《我在故宫修文物》、《国家宝藏》以及各类鉴宝节目等的火爆播出,文博一跃成为大众的热门话题。各类博物馆的参观人数屡创新高、相关考古发现也备受关注。例如,刚刚结束的“2018年度全国十大考古新发现“评选活动就引起了媒体和社会热议,关注热度空前。

  将精美绝伦的文物和其背后的故事呈现在大众眼前,离不开相关研究人员的努力。以往,文物考古研究主要依靠经验进行。随着科技发展,不同学科的相互渗透,越来越多的现代科技加入到文物考古研究中去,给这个古老的学科带来了新的力量。

  目前已经有许多分析检测技术开始应用在考古、文物鉴定以及文物修复等领域,例如利用X射线荧光光谱或拉曼光谱法分析古颜料的成分、利用电感耦合等离子体质谱研究金属文物组成等。

  质谱技术还原更精确的历史时空

  放射性碳定年法,又称14C定年法,是在考古学中广泛应用的一种定年技术。通过这种技术,人们可以较为准确地得知考古遗物的绝对年代,从而为文物和考古研究提供重要的依据。

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14C定年法

  大多数有机物都可以利用14C定年法来进行定年,包括考古中发现的各类木制品、骨头、贝壳、皮革、陶器、壁画、珊瑚、布料、纸或羊皮纸等等。通过了解样品中残留的14C含量,就可以知道有机物死亡的年龄。由于14C的半衰期约为5730年,这种方法比较适用于数千年至5、6万年之间的样品的测年。同时,放射性碳定年结果表明的是有机物死亡的时间,而不是源自该有机物的材料的使用时间,并且还会受到样品本身、检测过程以及检测精度等的影响,所以结果存在一定的误差,也很难做到精细到某一年这样的精准定年。

  在早期,考古学中主要通过测量β衰变技术测定14C年龄,而随着加速器质谱(AMS)技术的发展,利用这一技术,大大完善14C在考古学测年的局限性。与传统的放射性衰变计数法不同,加速器质谱法用直接计数法取代衰变计数法,极大地提高了分析灵敏度。加速器质谱14C测年的样品用量少、检测速度快,同时其检测精度更高,扩大了定年的范围。

微信图片_20190520152413.jpg加速器质谱原理图

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 加速器质谱诞生于上世纪70年代,是一种基于加速器和离子检测器的高能质谱,它克服了传统质谱存在的分子本底和同量异位素本底干扰的限制,因此具有极高的同位素丰度灵敏度。

  色谱技术鉴别千年“美酒佳酿”

  众所周知,中国的酒文化源远流长,早在商周时期的甲骨文中,就有关于酒的相关记载。以往的考古研究中,也曾出土过存有液体的器皿。这种情况下,考古人员往往会综合出土现场的情况以及以往的研究经验,对液体的成分做出判断。考古人主要是通过器型、铭文等来判断陶器、青铜器是否是酒器,如果出土的是酒器,基本就会默认其中的液体就是“酒”。

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  但是,从科学的角度来讲,这个判断是不准确的。如果墓葬里有地下水,葬容器也就容易进水。加上乙醇易挥发,经过多年的地下埋藏,液体里已经不含酒精,成分也发生了很大的变化,仅通过肉眼和经验很难分清它到底是什么。所以随着分析技术在考古学中的应用,就可以借助色谱技术等手段对液体成分进行检测分析。

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色谱及色质谱联用技术的应用

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  除了对出土特殊液体的成分分析之外,考古学家也应用液相色谱以及气质联用、液质联用等技术对出土陶器碎片的提取物的成分进行分析,从而对古代酿酒的原料、工艺等进行研究。

  光谱技术解析璀璨艺术珍宝

  虽然很对分析方法在文物研究中都很需要,但是由于目前很多分析技术难以做到无损取样,而鉴于文物珍贵不能破坏,因此在文物研究中有诸多限制。而近年来,随着技术发展,众多无损光谱技术被引入文保领域,从而可以获得文物产地来源、制造年代、工艺以及病害机理等众多信息。其中,X射线荧光光谱法(XRF)、拉曼光谱法等的应用已经较为普遍。

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  例如在古绢本研究中,由于古代颜料主要以矿石颜料为主,通过XRF分析颜料的元素组成,就可以推断出绢画颜料的矿物类型,从而更好地了解古人的绘画技术和工艺。拉曼光谱,用于文物彩绘分析也是目前文物研究界的方向之一。通过拉曼光谱,分析诸如珐琅器表面釉料、陶俑表面颜料等,通过不同时期颜料的类型不同,还可以反映当时制作工艺的变迁以及背后的社会文化交流等。

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  除此之外,拉曼光谱技术还可以用于文物的鉴定。例如在古玉的鉴定中,拉曼光谱可以鉴别出人为高温高湿形成的特征峰。同时,也可以通过分析出文物是否有一些当时不存在的成分等方法侧面印证文物真伪。

  随着科技考古的发展,已经有越来越多的仪器技术应用在文物考古研究当中。本文仅列举了部分应用案例,希望能为广大科学仪器和检验检测相关从业人员提供一些浅显的信息。更多更详细的应用还需要大家进一步去深入了解。

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