埋藏哈密翼龙化石的雅丹风化的光谱分析——以大海道2号水源地雅丹为例

新疆哈密地区翼龙化石具有极高的科学研究价值。哈密翼龙动物群主要埋藏在早白垩世湖相地层形成的雅丹中，富集在风暴沉积层。化石一旦暴露地表，就会发生不同程度的自然风化破碎，尤其是见水或受潮后风化更为严重。哈密大海道2号水源地附近的雅丹底部由于地下水和间歇性地表水的作用，发生了严重的盐碱析出导致的强烈风化现象，造成雅丹下部剥落侵蚀和上层雅丹重力坍塌，从下到上不同地层的风化程度差异较大，底部地层的风化最为剧烈。对大海道雅丹地层剖面取样，利用多种分析方法确定每一层的岩性和可溶盐种类，从微观上揭示雅丹风化的机理。偏光显微观察和X射线衍射（XRD）结果显示每一层都含有石英、长石、方解石和粘土矿物，矿物组成无较大差异，但粘土含量差别较大。精确的可溶盐种类鉴别方法，包括离子色谱（IC）确定出样品中可溶盐离子含量及种类，拉曼光谱（Raman）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）鉴别出样品中的硝酸盐和硫酸盐，扫描电子显微镜能谱仪（SEM-EDS）鉴别出氯盐、硝酸盐和硫酸盐。结果显示雅丹各风化层中最底层可溶盐主要是NaCl和Na₂SO₄，第二层是NaCl和CaCl₂，第三层是NaCl，盐种类/含量的差别是此处雅丹从下到上发生不同风化现象的重要原因。结合大海道雅丹所处的气候地理环境（极干旱高盐碱地区、水源地附近），探讨水盐活动规律并关联风化表现，分析该处雅丹风化原因，内因是每层沉积岩的岩性不同，外因是水和盐（NaCl，Na₂SO₄，CaCl₂）的共同作用下，强烈的水盐活动造成了埋藏有哈密翼龙化石的雅丹严重化学风化。这一风化机理也可很好地解释哈密翼龙化石及其围岩层受潮后的强烈风化破碎现象。     

文物中常见可溶盐精确鉴别方法

盐害是多孔材质文物中较普遍、较严重的病害。可溶盐在复杂的水盐活动中会持续对文物本体造成破坏。精确鉴别文物中可溶盐的种类是研究文物盐害机理、开展盐害治理、设计开发相应的文物保护材料的必要前提。为此,建立了一套文物中可溶盐提取和鉴定的操作流程,通过离子色谱(IC)、光学显微镜、红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM-EDS)等多种技术方法的优化组合,实现对文物中常见可溶盐的精确鉴别。研究表明,NaCl可通过IC(浸出液中含有Na⁺、Cl^-)、显微观察(立方晶体)以及SEM-EDS(主要含有Na、Cl元素)进行鉴别;CaCl₂可通过IC(Ca²⁺、Cl^-)以及SEM-EDS(Ca、Cl元素)进行鉴别;Na₂SO₄可通过IC(Na⁺、SO₄^2-)、显微观察(丛状或团簇状晶体)、FTIR(主峰1 134、637、615cm^-1)...     

Paraloid文物保护材料光老化的红外光谱研究

Paraloid(乳胶粘合剂)是一系列丙烯酸树脂的商品名称,是文物保护领域中最常用的保护材料之一,主要用于文物的加固、封护和粘接,适用文物材质范围非常广泛。其中以Paraloid B-72最具代表性,在国内外的文物保护中被大量使用,相关的应用案例、性能评价及其老化机理研究都有较多报道,而Paraloid系列的其他产品却鲜有关注,在国内应用较少,老化性能研究尚未开展工作。该研究系统评价了Paraloid B-72,Paraloid B-44,Paraloid B-48N和Paraloid B-67的光老化性能,采用红外光谱跟踪紫外辐照3 864 h过程中Paraloid材料分子结构变化,对光老化机理进行了深入解析和半定量评测。结果显示,4种Paraloid系列丙烯酸树脂材料中,B-72老化前后颜色和光泽度均没有发生明显变化,B-48N和B-67老化前后色差较大,B-44光泽度降低最多。丙烯酸树脂老化过程中高分子材料内部发生断链反应以及一定程度的交联反应,表现在主要官能团吸收的减弱和羰基指数（CI）的增加。根据主要官能团吸收峰C═O相对强度的半定量分析结果反映出,B-72的光稳定性最好,B-48N和B-44略优于B-67,但与B-72相比差距较大。B-67可能是由于异丁基上的叔氢键能较低,易吸收光能量后产生自由基氧化反应,因此耐光老化性最差。综合评定4种Paraloid系列丙烯酸树脂的光老化性能,B-72在4种材料中光稳定性最好,其次是B-44和B-48N,最不适宜作为户外文物保护材料的是B-67。研究结论有望为一线文物保护工作者在选择Paraloid丙烯酸树脂作为保护材料时提供一定的科学参考。     

丙烯酸酯乳液文物保护材料耐老化性能评价

水溶性的丙烯酸酯乳液是文物领域常用的保护材料,多用于壁画、彩画、骨质文物、漆木器文物的加固和粘接。使用最广泛的丙烯酸酯乳液类文物保护材料是由原罗门哈斯公司生产的Primal系列。商品材料如PrimalAC33、 SF016、 B60A、 WS24和MC76等在国内外的文物保护修复实践中应用较多,但文献报道大多数是直接购买使用的修复案例,缺乏较为系统科学的性能评价研究。针对5种常用的Primal系列丙烯酸酯乳液文物保护材料的湿热老化性能和光老化性能开展研究,通过微观形貌、色差和光泽度等分析比较其耐老化性能,采用红外光谱追踪光老化过程中的分子结构变化和吸收峰强度,阐释其降解机理。实验结果表明,WS24和B60A的耐湿热性能较好,SF016耐湿热性能最差;AC33的颜色和失光率变化最明显。光老化测试发现,紫外光照射过程中所有的材料均发生了断链反应,另外AC33与MC76有内酯生成。经过4 200 h光老化后,AC33、 SF016、 B60A和MC76的羰基指数(CI)均有不同程度的增大,羰基吸收峰强度(D_t)降低了10%～15%。WS24的羰基指数下降非常迅速,羰基吸...     

故宫奉先殿清初彩画颜料成分分析

故宫奉先殿是明清两代皇帝祭祀祖先的家庙,地位仅次于太庙。奉先殿始建于明成祖时期,现存建筑主要建于康熙时期,其上保留了为数不多的清初彩画,是研究清初彩画的珍贵实物。利用显微观察、扫描电子显微镜能谱和激光拉曼光谱分析,对取自奉先殿的彩画颜料进行分析鉴定。结果表明,奉先殿彩画中部分红色和蓝色颜料层存在分层现象,表层颜色鲜艳明亮,中层和下层颜色偏浅,每层所用颜料配方不同。红色颜料有朱砂、铅丹和铁红,绿色颜料均为氯铜矿,蓝色颜料均为石青,用铅白打底。浅色颜料由主显色矿物颜料加入以铅白为主的白色颜料混合调制而成。其中浅红色由铅丹与铅白调和而成,浅绿色由氯铜矿与铅白调和而成。浅蓝色颜料中未发现铅白,但含有大量Al元素和Si元素,推测含有高岭土。浅蓝色颜料有可能是由石青与高岭土调制而成。奉先殿彩画中未发现清晚彩画常用的合成群青、巴黎绿等颜料,反映出奉先殿彩画的绘制年代很有可能就是档案记载的康熙年间,之后未有大修。高岭土作为白色颜料调配浅色颜料在彩画制作中比较少见,奉先殿彩画中高岭土的发现丰富了清代早期彩画颜料制作的资料,具有一定的学术意义。     

红外光谱和热重分析法评估三种加固剂对“小白礁Ⅰ号”考古木材微力学性能的影响

随着社会对木质文物重视程度的提高和现代考古技术的进步,饱水木质文物得到不断发掘和保护。饱水木质文物木材的细胞形态和化学结构普遍发生非均匀降解或变化,成为了不同于健康木材的“新材料”。PEG法和糖法作为国际通用的脱水加固方法可避免饱水木质文物干燥过程中收缩变形。本研究选用“小白礁Ⅰ号”沉船主要用材树种柚木（Tectona sp.）为试验对象,分别使用PEG、三氯蔗糖和海藻糖加固,并在开发的适用于脆弱木质文物的非包埋式纳米压痕样品制备方法的基础上,通过纳米压痕力学技术（NI）评估了三种饱水木质文物常用加固处理方法对考古木材微力学性能的影响;同时,结合红外光谱法（FTIR）和热重分析（TGA）方法,进一步揭示了加固剂种类影响考古木材微力学性能的原因。研究结果表明：使用非包埋法制备的纳米压痕样品,可准确获取加固处理后考古木材细胞壁的纵向弹性模量和硬度;PEG法、三氯蔗糖法和海藻糖法均可显著提高考古木材木纤维细胞壁的纵向弹性模量和硬度,三种方法加固处理后的木材的弹性模量比未处理样品分别增加了6.9%,25.4%和29.1%,硬度比未处理样品分别增加了9.3%,25.9%和13.6%。红外光谱试验结果表明PEG、三氯蔗糖和海藻糖均进入了考古木材细胞腔等内部组织结构,热重分析结果证实部分加固剂进入了木材细胞壁,是细胞壁强度提高的主要原因。总之,三氯蔗糖和海藻糖较适用于饱水考古木材的脱水加固,加固效果优于PEG,其中三氯蔗糖的加固效果最佳。研究结果为饱水木质文物加固性能的准确评估提供了方法参考,为沉船等饱水木质文物的加固与保护提供了科学依据。     

人工降解饱水木材制备方法与光谱研究

考古出土/出水的饱水木质文物保存状态千差万别,内部降解不均匀、差异大,又有取样的限制,造成许多必需的材性定性定量分析和保护效果评价测试难以进行,因此亟需开发实验室可控制备的人工降解饱水木材技术,以获取大量重复性好、性质均匀的样品供研究使用。以健康黄松为原料,探索使用NaOH-真空浸渍-高压水热的联用法制备人工降解饱水木材,取得了初步的成功。制备的人工降解饱水木材的最大含水率（MWC）为260%,340%和575%,分别达到国际上普遍认定的低、中、高度降解饱水考古木材的MWC水平。红外光谱（FTIR）显示制备的人工降解饱水木材纤维素结构保存较为完好,氢键部分断裂;半纤维素显著降解,主链、侧链有断裂现象,1 732 cm-1特征峰消失;木质素有部分降解,1 508 cm-1处木质素芳香环骨架振动等吸收峰相对强度降低并发生偏移。近红外反射光谱（NIR）显示,制得的样品的三大素均发生降解,半纤维素降解程度最高,木质素次之,木质素相对含量升高,表现为C═O相对含量增加。在1 536～1 580 nm区域形成宽峰且峰强度降低,表明纤维素结晶区分子内部、分子间氢键结构均发生断裂。NaOH-真空浸渍-水热联用法与国际上现用的常压高浓度NaOH浸渍法相比,所需NaOH溶液浓度从50%以上降低到1%、处理时间从数月缩短至10 h,制备效率大大提升,所制得的饱水木材的最大含水率显著增大,与考古木材相近,细胞壁化学结构降解程度显著增大。NaOH-真空浸渍-水热联用法有望实现在实验室可控、快速、大量制备不同降解程度的人工降解饱水木材,对饱水木质文物保护水平的提高具有一定的促进意义。     

山东聊城山陕会馆彩画红色颜料分析

山东聊城山陕会馆始建于乾隆八年，历经多次扩建与重修，布局紧凑，装饰华美，是我国古代会馆里保存较好的精品。会馆兼具神庙与商业会馆功能，是古运河商业繁荣的见证，具有较高的艺术和文化价值。目前对于聊城山陕会馆的科学研究聚焦于其建筑形制、装饰艺术美学等，尚未开展对其建筑彩画的制作工艺及材料的科学分析。本研究利用显微观察、扫描电子显微镜-能谱分析、激光拉曼光谱分析和红外光谱分析，对取自聊城山陕会馆的27个建筑彩画的红色颜料进行分析鉴定。结果表明，使用的彩画红色颜料有铁红、朱砂、铅丹和茜草染料。制作工艺方面，发现普遍性的重层彩画，既有重做地仗以后涂刷新颜料的技法，也有“章丹打底朱砂盖面”这种直接绘制两层颜料的古代建筑彩画中的常用工艺，这与聊城山陕会馆历经多次修缮的史实相符。此外，还发现在红色颜料中加入钙、钡的硫酸盐作为红色颜料改性剂的工艺。研究中首次发现将茜草染料用作建筑彩画颜料，是对清代使用有机染料制作建筑彩画文献记载的有力佐证。此前对于古代文物中茜草染料的分析鉴定研究，主要集中于考古纺织品文物上，多使用质谱技术，对设备和样品前处理要求高。研究中利用显微激光拉曼光谱仪对古建筑彩画上的茜草染料进行...