初步运用LA-ICP-AES区分不同产地的绿松石

目前宝玉石文物无损,微损分析检测技术发展较快,激光剥蚀电感耦合等离子体光谱法(LA-ICP-AES)作为几乎无损的分析方法具有多重优点。尝试采用该方法检测包括辣子崖采矿遗址绿松石在内的东秦岭五处不同产地的绿松石样品,获得样品的主,微量元素数据。运用主成分模型(PCA)分析数据结果,得到3个主成分,其累计方差贡献率达84.96%。前两个主成分的方差贡献率为72.29%,确定其所对应的V₂O₅,NiO,B₂O₃,SrO,BaO,CaO,ZrO,MnO₂为不同产地绿松石的特征化学成分。经相关化学成分的对比分析发现,不同矿点所产绿松石样品在某些化学成分含量方面存在差异,且相关化学成分的比值散点图也呈现一定程度的产地聚集性,两种分析方式相结合可基本实现不同产地绿松石的鉴别。还发现某些化学成分含量存在某种程度的正,负相关关系,此现象既可以成为研究绿松石矿的成因的线索,亦可以作为样品的产地特征。研究结果初步表明LA-ICP-AES结合PCA和化学成分含量对比分析,在一定程度上具有区分不同产地绿松石的功能。     

红外光谱的煤精类文物材质判别方法

我国是世界上最早使用煤及煤精的国家之一,但对考古出土煤精文物的研究发现,煤精文物原材料的质地常常偏离宝石学中对有机宝石煤精的定义。在此提出“煤精类文物”的概念,将以往出土文物中如褐煤、烛煤等与煤精文物材质近似但不同的材料归至同一文化概念中。目前对于煤精类文物制品的科学研究仍存在较大空白,其中最为基础的材质种类判别也没有科学的判断方法。以陕西周原贺家墓地、陕西咸阳岩村墓地、新疆吐鲁番胜金店墓地、新疆伊犁吉仁台沟口遗址四个遗址出土的16件煤精制品和原料为研究对象,初步探索漫反射傅里叶变换红外光谱在出土煤精类文物成分分析中的应用。结果表明,不同遗址出土的煤精类文物的红外谱图有较为明显的不同,同一遗址出土的煤精类文物的红外谱图在特征波段具有相似性,不同遗址煤精类文物则差异明显。使用Norris二阶导数法对红外光谱进行处理,提高吸收峰分辨率,为精细研究提供信息,选择特殊红外光谱参数I=A_{820 cm-1}/A_{2 870 cm-1}定量分析不同样品的红外光谱,结合静水称重得到的部分样品的密度信息,对出土的煤精类文物制品材质的煤化程度初步判断。结合红外光谱特征波数的强度进一步通过主成分分析解释煤精类文物的红外光谱信息,来自不同遗址的煤精类文物样品在主成分分析得分图中得到了良好的区分,并且可以与特殊红外光谱参数I判别的初步结论互相对应。验证了以漫反射傅里叶变换红外光谱为主的无损分析方法在煤精类文物材质判别中应用的可行性;若结合不同产地煤精矿样红外光谱,则可以为煤精类文物产地判别提供研究方法。     

新疆巴里坤石人子沟遗址群出土玻璃珠的成分分析

巴里坤县位于新疆东部哈密地区,是连接内地与北疆的重要通道,巴里坤县境内的石人子沟遗址群是新疆东天山地区的古代游牧民族大型聚落遗址,其中西沟遗址M1墓和石人子沟遗址M011墓分别出土了一批战国晚期至西汉早期的古代玻璃珠,为了解这批玻璃珠的来源,采用激光剥蚀电感耦合等离子体发射光谱(LA-ICP-AES)和激光拉曼光谱(LRS)方法对这两批玻璃珠样品进行化学成分分析。结果表明,西沟遗址M1墓出土玻璃珠均为钠钙玻璃体系,以植物灰作为助熔剂,同时其中七件绿色玻璃珠样品均以锑酸铅作为乳浊剂;石人子沟遗址M011墓出土玻璃珠均为铅钡玻璃体系,以含铅矿物作为助熔剂。与同时期其他已经发表的玻璃数据进行比较,显示西沟遗址出土玻璃珠在成分上与美索不达米亚及古埃及钠钙玻璃不同,推测西沟遗址出土玻璃珠在中亚或新疆地区制作而成;石人子沟遗址出土玻璃珠的化学组成相对集中,应在同一地点制作而成,可能为中原地区传入。本研究证实了新疆巴里坤地区是古代东西方物质文化交流的重要节点,而游牧民族在玻璃制品传播和交流过程中扮演着重要的角色。     

微量元素示踪法在古代青铜器铜矿料来源研究中的应用

青铜模拟熔铸实验表明,利用ICP-AES法测定的青铜中亲铜元素的成分数据,通过聚类分析,可以较好地区分不同产地的铜矿料及其青铜产物。文章将这一方法具体应用于盘龙城商代遗址和鄂州出土青铜器的微量元素数据的分析,以考察其可行性和应用价值。多元统计分析结果显示：青铜模拟熔铸实验所得结论,亦可应用于盘龙城和鄂州青铜器铜矿料的区分,进一步验证了微量元素示踪古代青铜器铜矿料来源的可行性。     

浙江遂昌好川墓地五件出土绿松石珠的科技分析

目前现代测试技术发展较快,为古代玉器的加工技术、产源研究提供了无损研究手段。利用红外光谱和能量色散X射线荧光光谱技术（EDXRF）,对浙江省遂昌县好川墓地中M52号墓出土的五件绿松石珠进行无损测试,期望判断其可能的产地来源。红外谱学特征显示,3 468和3 514 cm-1处可见红外吸收锐谱带,是由于ν(OH)伸缩振动所致;3 058 cm-1附近可见ν（MFe,Cu-H₂O）伸缩振动,1 014,1 066和1 134 cm-1处为ν_３（PO₄）伸缩振动。与标准绿松石红外谱相比,缺少1 637 cm-1处峰,此处为δ（H₂O）弯曲振动,可能与样品在地下埋藏时间过久有关。除天然绿松石吸收峰外,在2 890和2 838 cm-1处出现吸收峰,分属亚甲基(-CH₂) 的不对称伸缩振动峰和对称振动峰,在1 452 cm-1附近也可以观察到其变形振动峰,此外在1 552 cm-1附近可见ν（C═C）伸缩振动。这两处有机物吸收峰结合出土位置于红色漆痕处推断,可能存在微量生漆残留。两处基团峰与生漆漆酚的红外谱学特征基本相符,存在样品埋藏时间过久,漆器在土中腐朽后沾染到样品表面的可能性。EDXRF数据中显示五件样品主量元素含量与理论值相比稍低,硅含量稍高,存在含硅杂质矿物,微量元素中锌和钡的含量较高,Zn含量均在1 151～1 540 mg·kg-1, Ba含量均在1 910～3 570 mg·kg-1, 对比前人文献与湖北十堰及周边地区出产绿松石的元素数量级更为接近,可作为判断五件绿松石珠玉料来源的一个证据。通过显微照相对五件绿松石珠制作工艺进行观察,可见五件样品均存在定向的抛磨痕迹,且可见明显的一定数量的抛磨小面,边缘可见线切割痕迹,证明当时的好川文化先民已经具有加工打磨长宽不大于1 cm珠的能力;加工珠形的方式是将不规则玉料原料分多个小面打磨直至成为桶珠形状,而非直接进行弧面打磨;钻孔周边可见明显平面,孔形状较规整,近圆形,有抛磨痕迹,说明好川墓地先民当时已具有钻孔工艺。研究表明,好川地区绿松石可能来自于湖北十堰及其周边地区的矿带,浙西南地区自好川文化开始就使用较纯净的绿松石作为漆器镶嵌装饰,埋藏过程中黏附漆类物质对绿松石表面造成一定污染,镶嵌玉石漆器的制作工艺自良渚文化后有所传承,且好川墓地先民已具备了一定程度的绿松石加工能力。这对接下来进一步研究好川文化玉料来源问题奠定基础,对考古学中好川及周边地区文化起源与交流探讨也有一定参考意义。     

平顶山应国墓地出土原始瓷的制作工艺和产地

原始瓷一直是学术界所关心的重要问题,其产地和工艺关系到我国古代陶瓷发展模式以及商周文化面貌研究,具有十分重要的学术价值。采用XRF和XRD等科技手段,对最新出土的河南平顶山应国墓地遗址7枚原始瓷片进行了测试和产地推测。分析结果显示,应国墓地原始瓷瓷釉中磷含量明显偏高,暗示其使用了草木灰作为原料。与其他已发表的原始瓷数据相比,应国墓地出土原始瓷瓷釉的Ca/Al和P/Al值明显不同,暗示其配方工艺与南方产地产品有所差别。分析结果显示,应国墓地原始瓷产地不在南方。     

绿松石显微拉曼光谱及产地意义初步分析

运用显微拉曼光谱技术（RM）分析了实地采集的我国湖北、安徽两地的4件现代绿松石样品,发现处于同一绿松石成矿带内、成矿背景和成因类型相同的3件湖北绿松石样品,尽管颜色上有差异,但其拉曼图谱保持基本一致,而与成矿背景和含矿岩系明显不同的安徽马鞍山绿松石拉曼图谱在900～100 cm-1区域差别很大,且荧光背景强度和光谱特征也有明显区别;同时选取了2件古代绿松石样品用激光拉曼光谱进行原位无损分析,通过与已知产地绿松石样品（所有样品均为实地采集）拉曼图谱的对比,探讨利用已知产地绿松石样品的拉曼图谱作为“指纹”示踪古代绿松石产地的可行性。     

二里头遗址绿松石的红外光谱产地识别

湖北十堰是世界著名优质绿松石产地,所产松石颜色鲜艳、质地细腻。距十堰绿松石矿区直线距离300 km的河南偃师二里头遗址于2002年以来出土了大量绿松石器。有学者推测二者存在供与用玉的关系,即存在古老的“绿松石之路”。然而,为了考证该推测,并试图给出二里头松石的矿源地,本次研究以十堰地区三个矿区(秦古、文峰和云盖寺)的三组样品、及一组二里头出土样品为研究对象,通过对获得的红外光谱特征进行比对与分析。谱学特征显示, 秦古、文峰和云盖寺样品红外光谱于1 200～950和700～400 cm-1峰位存在细微的,但可以识别的差异。在1 174 cm-1处,文峰样品中出现吸收峰,而秦古和云盖寺样品均没有出现。在700～400 cm-1范围内,文峰样品出现5个吸收峰,而秦古和云盖寺样品出现7个相似的吸收峰。二里头样品的红外光谱特征在以上峰位上与文峰绿松石差异较大,而与秦古、云盖寺松石的谱学特征相似。在1 159 cm-1附近,其吸收峰特征与云盖寺样品更加吻合。利用公式A=lg(1/T),将透射光谱值转换为吸光度光谱值,计算出二峰值相对吸收强度比值(R=A_{783 cm-1}/A_{837 cm-1})。文峰、秦古、云盖寺及二里头绿松石的比值范围依次为0.819～0.920,0.870～1.010,0.806～0.860和0.827～0.878。显然,二里头与云盖寺样品重合率最高。综上,我们认为所测二里头绿松石来自于云盖寺的可能性最大,并认为用红外光谱示踪出土文物来源有一定的参考或诊断意义。     

LA-ICP-AES分析丝绸之路且末出土玻璃器成分特点

位于丝绸之路南道上的新疆且末古国扎滚鲁克墓地M133墓和M49墓分别出土了一批珍贵的玻璃料珠和一件玻璃杯,时代为东汉-南北朝时期(公元1～6世纪)。利用激光刻蚀电感耦合等离子体发射光谱(LA-ICP-AES)对这批样品进行化学成分分析,并讨论了这一方法的优势与准确性。分析数据显示,这批样品具有典型的西方钠钙玻璃的成分特点。根据现代西方古代玻璃研究体系中助熔剂的不同,这批玻璃又划分为泡碱玻璃和植物灰玻璃两类,并对玻璃成分的相似性与差异进行探讨。该研究以玻璃为载体反映了且末古国与西方的贸易与文化交流的历史,而且为玻璃的产地来源与制作工艺研究提供了重要的参考。     

凌家滩遗址出土陶器的LIBS-PCA分析

采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术结合主成分分析(PCA),对凌家滩遗址出土陶器进行快速检测和统计分类的研究。凌家滩遗址位于安徽马鞍山市含山县,是我国南方地区一处大型新石器时代晚期聚落,遗址出土大量精美玉器、石器和陶器等,年代处于中华文明起源关键节点上,是研究我国文明起源和发展问题的重要遗址,因此对其出土陶器的研究具有十分重要的文化历史意义。对凌家滩遗址出土具有不同类型羼和料的陶器样本,进行LIBS快速分析后,利用PCA对结果进行统计辨析。研究表明,不同羼和料的光谱敏感度有所不同,不同掺杂物质会产生光谱特征差异。另一方面,出于统计分析的考虑,有目的缩小了背景噪声等异常数据干扰,并进行了分类辨析,在元素谱线归属的基础上进行了特征谱线提取,实现了利用多元统计分析进行快速分类的目的。分析结果表明,与泥质陶相比,羼植物陶器和羼细砂类样品, LIBS光谱特征具有良好的辨识度,可以进行有效区分。其他类型羼和料根据实际情况不同,则需要配合其他手段进行综合判断。相关研究结果可对南方地区新石器时期陶器的快速鉴定和类型归属等工作,提供了科学支持和有益借鉴。     

便携式能量色散型X射线荧光光谱仪在中国古代玻璃化学成分分析中的应用

中国古玻璃研究的一个重要方面是古玻璃的化学成分分析,它为中国古玻璃的起源和技术发展提供了科学依据,因此,发展新的化学成分分析方法是非常有必要的.便携式能量色散型X射线荧光分析(portable energy-dispersive X-ray fluorescence annlysis,PXRE)技术的最大特点就是其便携性,可以对不可移动或难以移出博物馆的文物进行科技分析.文章详细介绍了中国科学院上海光学精密机械研究所科技考古中心与日本OURSTEX公司合作改进的便携式能量色散型X射线荧光分析仪的组成、工作原理及分析过程等,列举了将其应用于新疆出土古玻璃样品的测试结果,并与质子激发X射线荧光分析技术所获结果进行了比较.便携式能量色散型X射线荧光分析技术在现场分析方面具有极为广阔的应用前景.     

Comparison of trace elements analysis of nephrite samples from different deposits by PIXE and ICP‐AES

Comparing values of trace elements determined by external‐beam proton‐induced X‐ray emission (PIXE) and inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP‐AES) is important to find the provenience of raw materials of ancient nephrite artifacts, because most previous elemental characterizations of nephrite minerals were obtained by ICP‐AES, but PIXE presents the possibility of nondestructive analysis for largely and integrally ancient nephrite artifacts. In this work based on 12 nephrite minerals, it shows that the distribution of trace elements of nephrite samples both in PIXE and ICP‐AES data are generally consistent, although large differences exist in some elements. According to the trace elements, the two types of nephrite mineralization origins can be distinguished, determined by PIXE and ICP‐AES, respectively. Moreover, depending on the PIXE and ICP‐AES data, Sr can be regarded as fingerprint element of Xiaomeiling nephrite minerals, and the differentiation of Sr content between Xiaomeiling nephrite minerals and ancient nephrite artifacts from Liangzhu culture (3300–2300 bc ) is clear evidence that the raw materials of the artifacts are not from Xiaomeiling deposit. The nephrite minerals from Wenchuan deposit can be distinguished from other samples because of their high values of Mn/Fe. Therefore, the PIXE can be used with ICP‐AES to judge mineralization mechanism and find fingerprint elements of raw materials of ancient nephrite artifacts. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

利用PIXE和ICP-AES 对蛇纹石原料及中国古代蛇纹石玉器的微量元素分析

以蛇纹石这一中国传统的玉材为对象,旨在通过微量元素含量分析来探索古代蛇纹石玉器原料的可能来源。采用无损的外束质子激发X射线荧光技术(PIXE)对来自中国几个典型矿区的蛇纹石样品主量元素和微量元素进行了分析。同时也采用有损的电感耦合等离子体原子发射光谱技术(ICP-AES)对这些蛇纹石样品的微量元素含量进行了比较分析。结果表明,两种分析方法所获取的蛇纹石微量元素含量趋势具有一致性,说明PIXE无损分析技术可以应用于蛇纹石的微量元素分析研究。讨论了蛇纹石的微量元素含量与地质成因之间的关系,这些蛇纹石的微量元素含量存在明显的差异,这种差异可以用来区分不同地质成因的蛇纹石。Ⅰ型地质成因的蛇纹石中微量元素中Ni含量较低,且几乎不含Cr和Co,而Ⅱ型地质成因的蛇纹石中则含有较高微量元素的Cr,Co和Ni。采用PIXE技术分析了来自浙江、江苏、河南、安徽和湖北等省出土的新石器时代至战国时期(4585 BC—221 BC)14个遗址或墓葬出土的18件蛇纹石玉器的化学成分,通过与两种地质成因类型蛇纹石的微量元素比较分析,初步推测了这些蛇纹石玉器原料的可能来源。以蛇纹石微量元素含量与地质成因类型之间的关系来探索古代蛇纹石玉器玉料可能的来源是一种有益的尝试。     

Investigation of some Chinese jade artifacts (5000 BC to 771 BC) by confocal laser micro‐Raman spectroscopy and other techniques

The study on material properties of ancient stone or jade artifacts is essential to trace the trade routes of raw materials, the tools used to making them, and moreover the social function of the artifacts. In present research, we focused on 23 intact samples that were made of versatile rocks. These samples dated from 5000 bc to 771 bc were unearthed from the Yellow River and Yangtze River basins in China. Based on the analytical results of confocal laser micro‐Raman spectroscopy, 14 minerals consisted of these rocks such as muscovite, antigorite, calcite, quartz, diopside, turquoise, corundum, and sillimanite were identified. The obtained scientific information about their primary material properties helps us to better understand their social functions and technologically related issues. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Application of various spectroscopic techniques to characterize the archaeological pottery excavated from Manaveli,Puducherry, India

This paper is focused on a spectroscopic study of some ancient pottery shreds from an archaeological site Manaveli village, Puducherry, India. Analytical characterization using Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray diffraction (XRD) and differential scanning colorimetric coupled with thermo gravimetric analysis were carried out on red and black ware and red ware recently excavated from the above site. The experimental results of FT-IR and XRD are similar and allowed us to identify the mineralogical composition of pottery samples. In addition, TGA was applied in order to study the dehydration of hydroscopic water and decomposition of carboxyl group in the powdered pottery samples during heating. Moreover, this paper proves that all the above spectroscopic techniques are very useful analytical tool for the examination of ancient pottery, which is also suitable for the identification of its firing temperature and firing atmosphere.     

古代玻璃样品表面因素对便携式X射线荧光定量分析的影响

便携式X射线荧光光谱分析技术(PXRF)是一种表面分析技术,样品表面状况对定量分析结果有很大的影响.本文采用PXRF对新疆、广西、江苏等地出土的Na2O-CaO-SiO2,K2O-SiO2和PbO-BaO-SiO2体系古代玻璃的风化表面与内部进行了定量分析,指出了主要助熔剂的含量在不同部位的变化.另外,还研究了样品与参...