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“科技考古”是20世紀(jì)中期出現(xiàn)的一個(gè)新的考古學(xué)派,利用自然科學(xué)和考古學(xué)的理論、方法和手段,分析研究古代實(shí)物遺存,獲取豐富的“潛”信息,以探索人與自然的關(guān)系以及古代人類社會(huì)歷史的科學(xué)。
一、科技考古——X熒光光譜分析
在考古研究中,X射線熒光光譜分析屬于無(wú)損分析，主要是測(cè)定古物中的成分,從而達(dá)到各種分析目的,進(jìn)而推斷和判斷當(dāng)時(shí)的人類社會(huì)文化。
尼通（Niton）XL3t 手持式分析儀對(duì)古物中的元素進(jìn)行檢測(cè)
X熒光光譜分析可以對(duì)固體，甚至液體、氣體中元素做快速定性定量的分析，對(duì)各材質(zhì)的絕大多數(shù)文物如金屬、合金、陶瓷、玻璃、玉石珠寶甚至?xí)?huà)、顏料、油畫(huà)中的元素或微量元素含量做定性識(shí)別和定量分析。因此，X射線熒光光譜分析在考古學(xué)中主要應(yīng)用在鑒定古物的年代、真?zhèn)巍a(chǎn)地、制作工藝等方面。
二、X熒光光譜分析在考古中的應(yīng)用
應(yīng)用一：文物的鑒定
1.材質(zhì)鑒定
有些文物用肉眼就可以分辨是陶器還是青銅器；有些文物用肉眼就不好分辨,考古學(xué)家們有時(shí)為一件文物是什么材質(zhì)爭(zhēng)論不休。
【漢代白金三品】有人認(rèn)為漢代白金三品是銀的,有人認(rèn)為是錫鉛合金,有人還從合金的組成上推斷是錫,經(jīng)X射線熒光光譜儀的分析,結(jié)果是鉛。
漢代白金三品
【蟻鼻錢】蟻鼻錢是先秦楚國(guó)的貨幣,又叫鬼臉錢,由于是春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的,很多考古學(xué)家就理所當(dāng)然地認(rèn)為是青銅器,經(jīng)過(guò)X射線熒光光譜儀的分析,雖然也是銅錫鉛合金,但有的含鉛量達(dá)70%～80%,有的含錫量達(dá)68%,含銅量超過(guò)50%的,17個(gè)樣品中只有3枚,這說(shuō)明蟻鼻錢的配料沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)定,將它歸納到青銅類顯然是不妥的。
蟻鼻錢
2.真?zhèn)舞b定
亂世黃金，盛世古董。超高的利益驅(qū)使造假高手技術(shù)越來(lái)越高。真的與假的,雖然在外表上一樣,但在成分上存在著很大的區(qū)別。
【汝官瓷與仿汝瓷】雖然現(xiàn)代仿汝瓷可以以假亂真,但成分上有區(qū)別,X射線熒光光譜圖是不一樣的,有的仿汝瓷含鋅量高,有的仿汝瓷含鍶量高,古代的成分含量現(xiàn)代人是燒不出來(lái)的。
汝官瓷
【古畫(huà)】古代用的顏料與現(xiàn)代的是不一樣的,美國(guó)曾對(duì)迭戈在1658年畫(huà)的奧地利的瑪麗安娜皇后的油畫(huà)進(jìn)行鑒定,用X射線熒光分析了畫(huà)中的白色顏料,用的是鉛白和石膏,證明此畫(huà)是真的,因?yàn)?870年以后油畫(huà)的白色顏料只用鈦白。
古畫(huà)
應(yīng)用二：文物斷代的鑒定
同一類型的古物,各朝代在制作工藝和配料上是不一樣的,反映到成分上是有區(qū)別的,可以利用X射線熒光分析進(jìn)行文物的斷代鑒定。
【銅鏡】漢代普遍使用高錫含鉛的青銅鏡,唐代在青銅鏡中大量加入鉛,宋代青銅鏡中含鉛量極高,達(dá)30%以上,并開(kāi)始加入鋅,元以后大量使用白銅鏡,明中期后使用黃銅鏡,通過(guò)X射線熒光分析就可以推斷它們的年代。
銅鏡
【骨骼】在恒定的自然環(huán)境中,實(shí)物自身的變化如果是有規(guī)律的,也可以作為時(shí)代的標(biāo)尺。骨骼中的鈾(U)含量是隨時(shí)間的增長(zhǎng)而增加,用X射線熒光測(cè)定骸骨中的含鈾量,就可以確定其時(shí)代。
古人骸骨
應(yīng)用三：文物產(chǎn)地及其礦料來(lái)源分析
文物通過(guò)X射線熒光分析可知其成分,經(jīng)聚類分析和其他方法的旁證,可確定其產(chǎn)地及其礦料來(lái)源。這可為研究先民遷移路線和各種文化之間的關(guān)系,提供有意義的信息。
【尼羅河流域的古陶器】德國(guó)的拉德肯(Rathgen)實(shí)驗(yàn)室用X射線熒光光譜分析了尼羅河流域的古陶器,發(fā)現(xiàn)一般低質(zhì)產(chǎn)品各地都有出產(chǎn),而高質(zhì)量產(chǎn)品,則來(lái)自位于尼羅河中部地底比斯幾個(gè)中心產(chǎn)地。
尼羅河流域的古陶器
應(yīng)用四：制作工藝的研究
通過(guò)對(duì)文物的X 射線熒光光譜分析, 可得到文物的成分,從成分上推斷當(dāng)時(shí)的制作工藝。
【隋朝敦煌莫高窟佛像上的涂金粉】經(jīng)X射線熒光分析,發(fā)現(xiàn)鉛(Pb)的含量是金(Au)的4倍多,而表面呈金色,涂層極薄。從而推測(cè),在佛像上先涂鉛粉再涂金粉,這樣可以節(jié)省金的用量。
隋朝敦煌莫高窟佛像
應(yīng)用五：文物保護(hù)
文物保護(hù)離不開(kāi)X射線熒光分析,首先要分析文物的成分,確定文物的材質(zhì)；在查明文物損壞的過(guò)程和機(jī)理時(shí),要分析文物材料質(zhì)變產(chǎn)物的成分；保護(hù)得如何,也要通過(guò)X射線熒光分析來(lái)觀察文物的成分有無(wú)變化。在研究文物在地下埋葬環(huán)境時(shí),地下水和文物周圍的土壤的成分也要靠X射線熒光分析來(lái)確定。在研究文物保護(hù)的最佳環(huán)境時(shí),要用X射線熒光技術(shù)分析文物周圍大氣中的氣溶膠和化學(xué)污染物。因此,X射線熒光分析是文物保護(hù)工作的“眼睛”。
三、科技考古的意義
利用科技檢測(cè)儀器，會(huì)改善當(dāng)下國(guó)內(nèi)文物藝術(shù)品鑒定市場(chǎng)“十個(gè)專家、九個(gè)意見(jiàn)”、“鑒定證書(shū)漫天飛”的混亂狀況，使文物藝術(shù)品鑒定行業(yè)進(jìn)一步得到規(guī)范，有助于我國(guó)文化產(chǎn)業(yè)的繁榮與發(fā)展。
