浙江小黄山与河南贾湖遗址出土新石器时代前期陶器化学组成的WDXRF分析研究

利用能量色散X射线荧光光谱法(energy disperse X-ray fluorescence,EDXRF)对浙江嵊州小黄山与河南舞阳贾湖两处新石器时代前期遗址出土陶器的主量元素化学组成进行了分析测定.结果显示,这两处遗址出土陶器的化学组成地域特征明显,与贾湖遗址相比,小黄山遗址陶器具有我国南方陶瓷器普遍存在的“高...     

基于X射线谱学和操作链分析的煤山遗址出土陶器综合研究

采用能量色散X射线荧光光谱(ED-XRF)技术结合考古学常用的陶器操作链研究模式,对河南汝州煤山遗址出土的陶器遗存开展制作工艺和文化传承关系的综合研究。煤山遗址位于河南省汝州市(原为临汝县)北刘庄村,是研究中原地区新石器时代向文明国家转变的代表性遗址,出土了龙山时代的王湾三期文化(BC2300—BC1900)和具备早期国家形态的二里头文化(BC1750—BC1500)两个重要阶段大量具有典型考古学文化特点的陶器遗存,可以据此较为深入理解距今4000年前后社会复杂化进程和国家起源等重大问题。因此,对该遗址出土陶器的多学科综合研究具有极高的学术价值和文化意义。对煤山遗址出土具有不同文化类型的陶器样本进行化学组成与物理性能分析,将分析结果与陶器操作链分析相结合,进行比对分析。针对煤山遗址陶器遗存,谱学分析结果显示,不同时期考古学文化在制陶原料的选择上差异不大,具有同源性,暗示虽然文化类型不同,但其对粘土的认识和选择具有高度一致性。陶器操作链分析结果显示,虽然新石器时代的王湾三期文化年代较早,但其陶器制作工艺却较晚期的二里头文化更先进,体现了中原地区文化演进过程中既连续又摇摆的发展特点。陶器操...     

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。     

庙底沟遗址出土仰韶文化彩陶的科学研究

彩陶文化作为新石器时期的重大发明,改变了远古先民的审美方式,而著名的仰韶文化以其彩陶的优美造型、绚丽色彩和丰富的纹饰揭示了原始的艺术特征,承载了史前时期重要的社会文化信息。而利用现代光谱分析技术准确、无损和微损的特点,可以为文物保护的研究提供更科学的技术支撑。研究应用相位辅助光学三维扫描、多光谱成像、X射线荧光、激光拉曼光谱分析技术,对河南省陕县庙底沟遗址出土的新石器时代晚期仰韶文化彩陶碗进行面、点相结合的综合分析,获得了较为完整的文物物理和化学信息。利用三维扫描技术所构建的彩陶碗数字化模型对样品进行了几何尺寸的非接触测量和虚拟修复,利用多光谱成像技术所获得的灰度图像对样品表面化学特征相似区域进行了区分,结合X射线荧光和激光拉曼光谱分析技术对彩陶残片的分析结果,确定了所分析彩陶样品的主要化学成分特征和颜料物相组成。综合研究结果,提出了建立彩陶文物多源信息数字化模型的构想,为这类文物的数字化保护和展示提供了基础科学信息。     

陶寺遗址陶器彩绘颜料的光谱分析

利用拉曼光谱结合X衍射和红外光谱物相检测方法,对山西襄汾县陶寺遗址出土陶器的表面含量极少的彩绘颜料及其胶结物质的物相结构进行了分析鉴定。结果表明,红色矿物颜料,白色矿物颜料保存都较为完好,未发生显著的变化,分别为朱砂(HgS)和碳酸钙(CaCO₃)无机矿物,此外红外光谱的分析结果表明红色颜料是通过熟石灰(Ca(OH)₂)胶结材料胶结到陶器表面的,碳酸钙的形成应当是熟石灰长期吸收空气中的二氧化碳的结果。这一研究表明显微拉曼光谱和红外光谱分析技术非常适合考古发掘中含量较少的彩绘颜料的科学鉴定,较X衍射的物相鉴定更为简洁明了; 另外朱砂中并未发现石英矿的伴生,这一结果或可表明早在4000年前的陶寺先民已掌握朱砂颜料的合成技术。     

WDXRF和FTIR对古滇国遗址出土陶器的初步分析

利用波长色散型X射线荧光光谱（WDXRF）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对环抚仙湖分布的澄江学山、金莲山和江川光坟头3个古滇国遗址出土的陶器从化学、结构组成以及烧成温度3方面进行了初步分析.WDXRF主次量元素分析结果表明,各遗址同类陶器（尤其是红陶）的基本制陶原料具有相似性,黑（褐）陶中添加的助熔剂含量明显高于红陶.FTIR分析结果显示同类陶器中包含的矿物具有一致性,红陶中含有石英和疑似铁矿物,黑（褐）陶中则都添加了大量的碳酸盐矿物.基于FTIR结果还对两类陶器的烧成温度做出了初步判断,估计黑（褐）陶在600-700℃,红陶在800℃左右.黑（褐）陶中较高含量的助熔剂可能在降低烧成温度方面起到了重要作用.以上初步分析表明,3个遗址出土的同类陶器在原料选择和烧成温度方面具有相似处,遗址间可能存在密切的联系.     

古壁画、陶彩颜料的拉曼光谱分析

本文利用拉曼光谱对河南班村遗址出土的仰韶彩陶陶彩以及河北磁县湾漳东魏北齐大型壁画墓中的壁画颜料进行了分析,成功的测定出陶彩及壁画颜料的成分。这一研究工作表明,拉曼光谱作为现代技术非常适合于易损和不允许取样的珍贵艺术品颜料的无损分析     

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。     

景德镇五代瓷器组成配方的EDXRF分析

景德镇早期制瓷工艺一直是学术界所关注的焦点问题之一。采用能量色散X射线荧光法分析了景德镇五代时期湘湖窑出土白瓷和青瓷样品的胎釉元素组成,并据此探讨其原料和配方。研究表明,五代时期景德镇湘湖窑白瓷胎体所用原料为瓷石,而青瓷瓷胎应是采用瓷石配以紫金土的二元配方;白瓷和青瓷瓷釉皆使用釉果加釉灰的配方,且青瓷瓷釉配方中釉灰的用量高于白瓷瓷釉。     

广西旧石器晚期考古遗址新发现赭石的科技分析

赭石的使用是现代人行为的标志之一，旧石器时代现代人对赭石的使用显示其对精神世界的追求，反映了旧石器时代现代人的认知能力。为更好研究中国区域考古遗址赭石的科学信息，本研究应用拉曼光谱、偏光显微、能谱分析，对广西新近发现的2个考古遗址(中山遗址和娅怀洞遗址)中的8个赭石样品开展了科学分析。中山遗址AMS测年结果显示该遗址年代距今约1.4万年，2个考古遗址石制品特征都属于旧石器晚期。拉曼光谱分析显示样品峰值主要在221, 290, 608和662 cm^-1,显示样品中包含有赤铁矿；偏光显微分析显示所有赭石样品成分包含赤铁矿，未发现有朱砂等红色颜料；能谱分析显示样品化学元素组成中三氧化二铁为主，显示样品主要成分为赤铁矿。总体来看，中山遗址和娅怀洞遗址所发现的赭石成分以赤铁矿为主，未见其他红色颜料。对广西旧石器晚期新发现的赭石样品进行科学分析，中国南方古人类利用赭石的年代也可以进一步明确追溯至距今约1.4万年前(中山遗址)。该研究不仅为中国区域旧石器晚期赭石的科技分析数据提供了依据，也肯定了肉眼判断赭石原料的可靠性，为现代人行为与赭石利用的细致研究及利用提供了较为重要的潜在...     

浙江三个新石器时代遗址出土玉玦科技分析

玉玦是我国新石器时代广泛出现的一类重要玉器。环太湖流域新石器时代遗址中出土的大量玉玦,具有鲜明时代和地域特征,为探索中国玉文化起源和传播提供了重要实物。为获取环太湖流域新石器时代玉玦的基础材料学信息(如主要矿物组成、硬度等),以及探索玉料随时间演变规律和可能的原料来源,本文以浙江省境内3个代表性新石器时代遗址--田螺山、仙坛庙和江家山遗址出土的玉玦为研究对象,采用X射线衍射(XRD)和质子激发X射线荧光(PIXE)分析技术对其进行了无损分析检测。研究结果表明： 从河姆渡文化至崧泽文化晚期,所分析玉玦的主要组成矿物为萤石、迪开石、石英、白云母、透闪石和蛇纹石等,以萤石、玉髓和迪开石为主,且时代早于透闪石和蛇纹石。结合已有的研究成果,探讨了相关遗址出土玉玦的原料随时间变化特征、原料来源,以及玉玦的材料学特征与加工工艺之间的内在联系。     

陶寺、殷墟白灰面的红外光谱研究

采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)对天然石灰石、模拟白灰面以及采自陶寺遗址和殷墟遗址的白灰面进行了分析检测,以探明陶寺和殷墟遗址白灰面所用原料。结果显示,人工烧制石灰碳化后所形成的方解石,其ν₂/ν₄比值高达6.31,明显高于天然石灰石中的方解石,从而表明人工烧制石灰碳化所形成的方解石较之天然石灰石中的方解石具有较高的晶体无序度;随着研磨程度的增加,天然石灰石中的方解石和人工烧制石灰碳化形成的方解石,其ν₂和ν₄值逐渐减小,人工烧制石灰碳化形成方解石的ν₂-ν₄特征趋势线斜率较高,从而为考古出土人工烧制石灰的判定提供了一种简便、有效的方法。根据此判别方法,陶寺和殷墟遗址的白灰面很可能是采用人工烧制石灰所制备的,表明中国古代先民在距今4300多年的新石器时代晚期已掌握了石灰烧制技术。     

唐代苏同家族墓天王俑彩绘的光谱分析

天王俑是中原地区的达官贵人墓葬的镇墓俑,是唐墓葬冥器中重要的一种神煞俑。为探究天王俑彩绘颜料的组成元素以及彩绘工艺,使用X射线荧光光谱分析了陕西省咸阳市渭城区苏同家族墓KTJ-2019-019M2、 KTJ-2019-019M3坑出土的天王俑彩绘区域的元素组成。分析结果表明陶俑表面金色贴片主要为金箔(Au);红色颜料的组成元素则是Hg、 S以及少量的Pb、 P;蓝色颜料和绿色颜料的组成元素均为Cu,白色颜料的组成元素为P、 S、 Pb。使用拉曼光谱对彩绘颜料层的鉴定物相,使用拉曼光谱分析技术对彩绘层分析结果确定了红色颜料的主要组成物相为朱砂(HgS)和铅丹(Pb₃O₄)的混合颜料;蓝色颜料的主要组成物相为石青;绿色颜料的主要组成物相为石绿;白色颜料的组成物相可能为铅白。进一步使用XRF面扫描技术分析了天王俑的彩绘工艺,解析金、红、蓝、绿色区域的组成元素位置,发现陶块样品中的M₂-1金色陶块、 M₃-1白色陶块、 M₃-2红色陶块、 M₃-3蓝色陶块、 M<...     

湖田窑宋代青白瓷的组成及呈色特征

景德镇宋代以生产青白瓷而闻名,其中湖田窑又是景德镇宋代窑址中最典型的一处,其生产的青白瓷精巧细致,有“假玉器”和“饶玉”之称。研究采用能量色散X荧光光谱分析仪和色差计,分析了湖田窑宋代青白瓷的胎、釉化学组成和色度值,初步探讨了不同时期青白瓷的组成、配方和呈色特征。研究表明,湖田窑北宋和南宋青白瓷胎体组成特征基本一致,均与当地瓷石原料较为接近,极有可能采用了附近的三宝瓷石原料制胎。瓷釉组成结果显示釉中含有较高的CaO和一定量的MnO和P₂O₅,表明湖田窑青白瓷釉为“钙釉”,且釉料配方中引入了一定量的草木灰。色度分析结果显示,湖田窑北宋和南宋青白瓷釉主波长分别为500和496 nm左右,均落在可见光波的绿色波段。但对比北宋和南宋瓷釉组成和色度结果发现,北宋青白瓷釉无论是组成还是色度数据结果均较南宋更为分散,且南宋青白瓷釉层呈色相较北宋样品b值更小,釉色更为偏蓝。研究认为,湖田窑青白瓷从北宋至南宋,釉料配方经历了从探索逐渐走向成熟、稳定的过程。研究结果不仅为景德镇湖田窑青白瓷的断源断代提供了数据支撑,也为湖田窑青白瓷制瓷技艺的传承和传播提供了一定的科学素材。     

“钟离君柏”墓出土彩绘陶器颜料的光谱分析

利用拉曼光谱结合X射线衍射物相检测方法,对安徽蚌埠双墩春秋中晚期“钟离君柏”墓出土彩绘陶器颜料的物相结构进行了分析测定。结果表明,陶器表面的红色、黄色和黑色颜料皆保存较好,未发生明显变化,分别是无机矿物朱砂(HgS)和针铁矿(α-FeO(OH))及炭黑。同时,拉曼光谱与X射线衍射分析的结果都显示红色颜料朱砂的组成物相单一,不含天然朱砂的伴生矿物石英,且其晶粒尺寸可能在纳米范围,应是由人工合成或经过古人的加工、纯化处理。针铁矿的发现表明春秋时期该矿物己被用作黄色颜料,这是目前己知的针铁矿作为黄颜料使用的最早的实例。     

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。     

后司岙匣钵工艺特征及其对青瓷釉面呈色的影响

越窑青瓷是我国最早烧制成熟的青瓷器,其中使用瓷质匣钵烧造秘色青瓷是越窑独特的烧造技术,为揭示越窑上林湖后司岙窑址出土的唐五代时期匣钵的工艺特征及其对装烧青瓷的影响,采用能量色散X荧光光谱仪（ED-XRF）、超景深显微镜、扫描电子显微镜（SEM）等现代测试分析手段,对后司岙窑址出土的唐五代时期瓷质匣钵、普通匣钵、普通青瓷、秘色青瓷进行了元素组成、显微结构、吸水率等测试分析。同时采用分光光度计,对该遗址出土的唐五代普通青瓷和秘色青瓷表面色度进行了测试分析。分析结果表明：唐五代普通匣钵的基体部分和瓷质匣钵组成相似,采用了SiO₂含量约为75%、Al₂O₃含量约为16%,且与青瓷胎体类似的当地冲积粘土类原料;而唐五代瓷质匣钵中TiO₂和Fe₂O₃的含量高于青瓷胎体且差异略大,说明青瓷胎体淘洗工艺更加严格。其中普通匣钵内存在大量平均尺寸在530 μm左右,且具有颗粒级配呈现一定规律的夹杂粗颗粒,是一类为增加普通匣钵使用寿命特意拣选添加的高硅质原料,增加了匣钵的透气性、机械强度和热稳定性从而延长匣钵的使用寿命;唐五代瓷质匣钵的气孔率为1.61%、吸水率为0.73%,低于普通匣钵8.18%和4.28%,而体积密度为2.22 g·cm-3高于普通匣钵的1.99 g·cm-3,且导热性能高于普通匣钵,有利于减少匣钵内外温差、缓解温度滞后现象。另外,上林湖后司岙窑址出土的秘色青瓷使用气孔率较低的瓷质匣钵,并进行口沿封釉,有效降低了装烧青瓷釉在冷却过程中被二次氧化的程度,提高了匣钵内气氛的稳定性和青瓷釉层中Fe2+的含量,改善了其呈色稳定性和外观效果。同时秘色青瓷釉层略厚,减少了胎体对产品外观的影响,增大了釉面折射率和明亮度,使其在CIE色度空间中相比普通青瓷处在更偏蓝绿色区域。     

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。     

安徽繁昌柯家冲窑青白瓷釉化学组成及其制釉工艺来源研究

为了解繁昌柯家冲窑青白瓷釉化学组成特征及其演变过程,并探索我国南方早期青白釉的工艺技术来源,本文运用能量色散X射线荧光光谱法(EDXRF)分析了柯家冲窑五代至北宋中期不同阶段青白瓷釉的化学组成,并将分析结果与同时期北方定窑白瓷釉及南方越窑青瓷釉化学组成进行了综合对比研究。结果显示,繁昌柯家冲窑青白釉化学组成在北宋中期时发生了明显变化,其中尤以SiO₂含量的下降和CaO含量的上升最为明显,着色元素Fe,Mn,Ti的氧化物含量自五代时期至北宋中期变化幅度很小,繁昌柯家冲窑青白釉釉色由偏白向偏青转变的原因可能与该窑瓷器胎色的不断加深有关。此外,主成分分析及具有相似功能特性的元素组合对比分析结果显示,繁昌柯家冲窑青白瓷釉的化学组成与北方定窑白瓷釉较为接近,其釉料配方工艺可能来源于同时期我国北方地区以定窑为代表的白瓷窑场。本文研究结果对了解我国早期青白瓷釉的化学组成特征及晚唐五代时期南、北方制瓷工艺技术交流问题等有重要学术价值。     

新石器晚期祭祀彩石的多种谱学方法研究

作为“中国古代文明探源工程”在淮河流域确定的唯一一处重要的龙山文化时期遗址,安徽省蚌埠市禹会遗址出土了大量彩石,引起考古学界广泛关注。本文利用同步辐射X射线荧光(SR-XRF)、X射线衍射(XRD)、激光拉曼光谱(LRS)、热释光光谱(TL)等多种光谱分析手段,并结合电子探针(EPMA)分析结果,对禹会遗址出土“红-黄”彩石不同颜色区域的元素、物相组成及经热历史进行了测定。结果表明,该矿石主体为褐铁矿,有大量石英夹杂,表层黄色物质主要为针铁矿(α-FeOOH),红色物质主要为赭石(α-Fe₂O₃+粘土+硅土);内部主要是隐晶质针铁矿,并含有一定数量铬铁矿、二氧化锰,及少量重晶石和金属铋。该类彩石并无人工热历史,应属于一种性质独特、地质起源复杂的多金属天然矿石,大量出现在新石器时代晚期遗址之中,可能与某种原始信仰和特殊祭祀活动有关。