全国第十六届科技考古学术讨论会专刊

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  • 1  西沙群岛“石屿二号”沉船遗址出水青花瓷器的测年研究
    石玲玲,范安川,李剑,张凝灏,李媛,辛礼学,金正耀
    2024, 36(1):1-10. DOI: 10.16334/j.cnki.cn31-1652/k.20231103080
    [摘要](353) [HTML](1) [PDF 3.37 M](201)
    摘要:
    石屿二号”沉船遗址位于西沙群岛石屿东侧的珊瑚礁石上,是西沙群岛海域一处重要水下文化遗存。该遗址出水了青花、卵白釉、白釉、青灰釉、酱釉等多种瓷器,是探索古代海上丝绸之路和外销瓷贸易的关键窗口。虽然前人通过青花瓷器类型学分析确定了遗址的相对年代,但由于未发现船体痕迹无法进行碳十四测年,而热释光测年方法则为确定遗址的绝对年代提供了一种替代手段。为了探究该遗址出水青花瓷器的热释光性质及年代,本研究利用前剂量饱和指数法对16件青花瓷片进行了古剂量测试。使用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)分析样品的放射性元素U、Th、40K的含量。在剂量率的计算过程中综合考虑了样品的经纬度、埋藏深度、含水率以及放射性元素含量等参数,并首次使用综合矿物分析(TIMA)揭示了瓷胎中的石英粒径分布情况,以提高剂量率计算的准确度。热释光年代结果表明,这批青花瓷烧制于元代至明代早期,在释光有限的误差范围内符合传统鉴定方法得出的该遗址属于元代这一结论。这有助于揭示该历史时期相关器物的制作工艺、实际用途和可能的产地。此外,这也为理解该历史时期青花瓷器在海上贸易中的传播路径、交易规模以及对其他文化的影响提供了重要的研究线索。
    2  邢窑六世纪晚期制瓷原料的同位素和微量元素分析
    鲁晓珂,宗若菲,李伟,徐嫦松
    2024, 36(1):11-20. DOI: 10.16334/j.cnki.cn31-1652/k.20230802976
    [摘要](196) [HTML](0) [PDF 8.91 M](189)
    摘要:
    白瓷的出现是我国陶瓷历史上较为重要的技术突破,白瓷的烧制成功为后世青花瓷、彩绘瓷的繁荣奠定了重要基础,被誉为中国古陶瓷工艺发展史中的“第四里程碑”。因此,关于白瓷起源的问题就成为考古界和科技考古界关注的重要学术问题,而邢窑2012年考古发掘出土的北朝晚期窑炉和器物遗存自然成为研究白瓷起源的重要实物资料。本研究利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和热电离质谱(TIMS)分析技术,对河北内丘城关服务楼窑址出土的北朝晚期至隋朝初期的早期瓷器样品胎釉原料进行分析,为邢窑早期瓷业的发展演变提供科学依据。结果表明邢窑早期瓷胎的微量元素统计模式明显可以分为两类,说明邢窑早期制瓷存在两种不同的胎料来源。邢窑陶工在开发早期白瓷这一新品种的过程中有意识地选择了一种有别于青瓷的更为优质的原料制胎,这种胎料中与锆石、锐钛矿等杂质赋存密切相关的V、Cr、Ni、Nb、Ta、Zr和Hf等微量元素含量普遍小于青瓷胎。锶(Sr)同位素混合模式分析表明,邢窑早期的大部分样品不符合草木灰配以胎料的制釉方式,应该是采用了草木灰混合其他制釉黏土。同时,早期白瓷釉与青瓷釉的锶同位素特征存在一定差异,说明在制作过程中邢窑陶工为了提高釉面白度对制釉工艺也进行了变革,体现了为创烧早期白瓷而做出的努力。这些结果为科学认知邢窑六世纪晚期制瓷原料的特点和来源提供依据,同时也为破解白瓷起源提供新的科技支撑。
    3  基于拉曼光谱半定量分析的铁质文物锈层“保护能力指数”评估——以“南海Ⅰ号”沉船出水铁条为例
    刘薇,吴娜,程枭翔
    2024, 36(1):21-31. DOI: 10.16334/j. cnki.cn31-1652/k.20231103087
    [摘要](261) [HTML](1) [PDF 15.78 M](204)
    摘要:
    铁质文物锈蚀产物的稳定性对文物本体的保存与保护具有较大影响,对锈层稳定性的判断是评估铁质文物整体保存状况的关键步骤。“保护能力指数”(PAI)是锈蚀稳定相与不稳定相的含量比值,可用于评估铁质文物的锈蚀程度及腐蚀趋势。近来拉曼光谱越来越多地被用作一种半定量方法,可用于计算混合铁质文物锈蚀产物的各组分含量,因此,可利用该方法计算铁锈的PAI值。本研究利用激光拉曼光谱方法,并结合大幅面X射线荧光成像等多种方法手段,以“南海Ⅰ号”出水一件铁条文物为例,对其锈蚀产物进行半定量分析,并计算出锈蚀PAI值。结果表明,铁条主要包含α-FeOOH、γ-FeOOH、β-FeOOH及Fe3O4四种锈蚀产物,不同种类的锈蚀在内外层的分布规律有一定差异。铁条锈蚀PAI值波动范围较大,最低为0.34,最高为20.38,PAI值主要分布于1~10之间。内外锈层的PAI值不同:外层锈蚀PAI值相对较高,说明锈蚀较为稳定;层状剥离面锈蚀PAI值<1,表明锈蚀非常不稳定;内层锈蚀PAI值最低为0.73,说明存在不稳定锈蚀。铁质文物锈蚀产物PAI值为科学评估文物的保存状况提供了定量、可靠的方法。
    4  云南大理黄矿厂遗址银铅冶炼技术研究
    吴慧敏,王雨晨,刘思然,华春湧,刘田,孙傲
    2024, 36(1):32-43. DOI: 10.16334/j.cnki.cn31-1652/k.20231103057
    [摘要](147) [HTML](1) [PDF 20.03 M](151)
    摘要:
    云南大理黄矿厂遗址是一处明清时期大型银铅生产遗址。在以往研究中,已有学者对该遗址的开采年代、银课总额进行了梳理,但在冶炼技术复原方面还需进一步的研究。本研究通过分析黄矿厂遗址四个地点冶炼的炉渣,对黄矿厂遗址银铅冶炼技术进行了重建。研究结果显示,黄矿厂遗址各地点炉渣可依据其形态特征、主微量元素、稀土元素配分曲线以及铅同位素比值的差异分为A、B、C、D四类。A、B、C类炉渣使用焙烧还原熔炼法,D类炉渣则使用铁还原沉淀熔炼法进行冶炼。铅同位素测试结果显示B、C类炉渣所用矿石的铅同位素特征近似,D类炉渣则具有明显偏高的铅同位素比值。稀土元素的分析结果显示B类炉渣的δEu呈负异常,而其他三类均为轻微正异常。A类炉渣中一件含有高放铅,其余为与B、C类近似的普通铅,微量元素含量较为离散,分布范围远大于其他各类,显示了较为多元的银铅矿物来源。综上,黄矿厂遗址工匠可能使用了多种不同工艺进行冶炼,所用铅矿物可能来自多个不同矿床,显示该遗址在较长的生产周期中发生了多次生产技术与资源的变迁。
    5  纸质文物的热裂解气相色谱-质谱应用研究
    姚娜,王珊,郭宏,胡红东,刘亚昭,魏书亚
    2024, 36(1):44-53. DOI: 10.16334/j.cnki.cn31-1652/k.20231103083
    [摘要](216) [HTML](0) [PDF 15.12 M](208)
    摘要:
    对纸质文物的科学认知是保护这类珍贵文化遗产的关键。本研究将热裂解气相色谱-质谱(Py-GC/MS)技术应用到中国传统的四类典型手工纸(竹纸、麻纸、桑皮纸和构皮纸)的分析中,结果表明竹纸中苯酚类物质含量较高,桑皮纸和构皮纸中含有大分子三萜类特征物(如β-香树脂醇、α-香树脂醇和豆甾-3,5-二烯等物质),而麻纸中则无此类特征物——利用这些特征化合物可以区分竹纸、麻纸和桑皮/构皮纸。将这一成果应用到一副清代蜡笺纸对联的分析中:确定了该书法用纸为皮纸(桑皮纸或构皮纸);检测出长链脂肪酸和醇类物质,表明蜡笺纸的制作使用了蜂蜡;检测出吡咯及其衍生物,表明该书法蜡笺纸装裱时所用的胶结材料为动物胶;另外检测到了生物碱类物质,表明该蜡笺纸使用了植物染料。综合以上研究表明,Py-GC/MS方法不仅能够确定中国传统纸质文物的纤维来源,同时可以确定纸质文物上蜡、胶结物及染料等信息;结合传统的赫兹伯格(Herzberg)染色法,进一步确定了皮纸的具体种类。蜡笺纸文物材料信息的检测识别可为文物保护与修复工作提供科学依据,此研究方法为纸质文物的科学认知提供新思路。
    6  利用FT-IR、Py-GC/MS和THM-Py-GC/MS微损分析技术探索油画文物复杂的有机基质组成
    张欣雨,赵丹丹,佘媛,郝锌颖,颜宇,陈静
    2024, 36(1):54-64. DOI: 10.16334/j.cnki.cn31-1652/k.20230802982
    [摘要](179) [HTML](0) [PDF 9.16 M](195)
    摘要:
    近现代油画有机基质组分复杂、难辨,其分析鉴定是当今文物保护科技研究的难点之一。利用微损分析技术研究油画文物复杂的基质结构、材料和技法,可以阐明油画特定层的性质和状况,对于专业保护人员制定修复决策至关重要——这对选择正确修复技术非常有用,关系到修复后油画的安全状态,因此已成为许多研究者关注的焦点。本研究利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热裂解气相色谱-质谱(Py-GC/MS)和热辅助水解甲基化-裂解气相色谱-质谱(THM-Py-GC/MS)等微损分析技术对一幅中国国家博物馆藏油画《德涅泊尔河的秋天》进行科技分析。研究发现,综合运用这些微损分析技术可以有效识别油画用的胶结介质和其中添加剂的种类,最大限度、准确、完整地提取样品中所蕴含的信息。结果表明,该油画的有机胶结材料为聚乙烯醋酸酯类材料和亚麻籽油,同时聚乙烯醋酸酯类材料中使用了邻苯二甲酸二丁酯作为增塑剂。裂解产物中不含光油树脂类成分,说明画作下部的光亮层并非作者有意上的光油层。此外,油画部分区域还添加了蜂蜡作为改性材料,起到增加颜料稠度、可塑性和减弱光泽的作用。
    7  大理岩石刻文物黑色结壳清洗研究
    王锋,韩化蕊,李迪,顾耀奇,魏书亚
    2024, 36(1):65-73. DOI: 10.16334/j.cnki.cn31-1652/k.20231103084
    [摘要](155) [HTML](0) [PDF 23.94 M](148)
    摘要:
    大理岩是古代石刻和建筑的主要石材之一。随着近现代工业发展,很多大理岩石刻文物表面出现了大量黑色结壳——不仅严重影响了文物外观审美,而且会不断吸附各种污染物,吸收更多的辐射热量,造成文物的进一步劣化,因此亟需清洗。在前期对北京地区石刻文物本体及黑色结壳科技分析的基础上,选用碳酸铵法、乙二胺四乙酸法、物理法进行清洗试验用于对比,并于北京不同区域的6处典型石刻上进行现场试验,根据实际情况做出优化改良。采用便携式X射线荧光光谱仪、分光测色仪、显微镜和离子色谱仪对清洗前后状态及可溶盐含量进行评估,结果表明碳酸铵法对大理岩石刻文物表面黑色结壳具有较好的清洗效果,清洗方案比较高效合理,有助于相关石质文物病害的清洗和保护。
    8  内蒙古巴林右旗地区兴隆洼、红山玉器的材质利用研究
    李一凡,曹布敦嘎,徐逸文,王荣
    2024, 36(1):74-88. DOI: 10.16334/j.cnki.cn31-1652/k.20231203110
    [摘要](121) [HTML](0) [PDF 21.10 M](153)
    摘要:
    内蒙古巴林右旗地区出土、采集到的兴隆洼、红山玉器较多,但长期以来缺乏针对当地玉器的系统性材质研究。本研究借助拉曼光谱仪和X射线荧光光谱仪等便携式仪器对当地的74件兴隆洼与红山玉器进行无损测试分析,确定了这批玉器的材质主要为闪石玉。根据X射线荧光光谱的峰值记数进行横向对比,这批玉器可被分为3个组别:兴隆洼时期的用材集中于B、C两组,颜色呈浅黄或浅绿色;红山时期玉器用材集中于A、B两组,颜色呈浅绿或深绿色。此外,这批玉器中也包含少量地开石、方解石、蛇纹石、云母、萤石材质。结合地质学相关信息,对玉器的产源地进行分析和探讨,可以推断闪石玉取材于辽宁岫岩地区,而其他材质多为就近取材,亦有部分取材于辽宁岫岩地区。
    9  郑州地区商代建筑夯土材料的科技分析与研究——以郑州商城和郑州小双桥遗址为例
    谷天旸,杨雪钦,师东辉,杨树刚,马玉鹏,郑晓旭,吴金旭,张玉修,宋国定
    2024, 36(1):89-100. DOI: 10.16334/j.cnki.cn31-1652/k.20231103064
    [摘要](112) [HTML](0) [PDF 20.65 M](132)
    摘要:
    本研究以郑州商城和小双桥遗址发现的不同建筑类型的夯土材料(城墙、高台基址、建筑基础、水井等)为对象,利用显微观察、拉曼光谱分析、粒度分析、磁化率测定、烧失量测定等科技方法,结合形貌特征比对开展综合研究。研究初步探析了郑州地区商代各类型夯土材料的结构、组成和物性特征。通过土壤微形态分析等方法有效识别了夯土的微观结构、组分和微构造,揭示了先民夯筑行为对原生土壤的改造现象,进而探讨了夯土在建造和使用时期的人地关系。
    10  汉晋时期河西走廊张掖地区的开发研究——以黑水国汉代墓葬为例
    王宁远,申冉冉,辛欣
    2024, 36(1):101-110. DOI: 10.16334/j.cnki.cn31-1652/k.20231103078
    [摘要](124) [HTML](0) [PDF 7.31 M](121)
    摘要:
    黑水国汉代墓葬出土的农具、动物骨骼、农作物遗存和人骨为人们了解河西走廊张掖地区汉晋时期生业经济和农业发展等问题提供了重要证据。通过动物骨骼、农作物遗存鉴定结果和人骨碳氮同位素检测结果,可以揭示汉晋时期黑水国人群的食物结构和生业模式特点。墓葬出土的农作物有粟、黍、稻,随葬动物有鸡、猪、绵羊、黄牛、狗、马,人骨骨胶原碳稳定同位素主要呈现C3和C4混合信号,部分呈现C3信号和C4信号,氮稳定同位素值相较牛羊等家养食草动物较高。综合研究说明汉晋时期河西走廊形成麦类、粟黍和豆类的混合农业模式,所以黑水国汉代先民摄取的粮食作物来源呈多样化。同时,河西走廊畜牧业发达,使当时人群摄取了大量的肉食资源,导致蛋白质摄入量较高。
    11  吉林农安左家山遗址2015年出土动物骨骼遗存研究
    陈普瑜,吕小红,班琳,王舒,董晗,王春雪
    2024, 36(1):111-119. DOI: 10.16334/j.cnki.cn31-1652/k.20231003041
    [摘要](94) [HTML](0) [PDF 4.90 M](115)
    摘要:
    左家山遗址位于吉林省农安县高家屯村西南500 m处。2015年因河水侵蚀,吉林大学边疆考古研究中心等单位对其进行了抢救性考古发掘,出土了猪、狗、羊、马等动物骨骼。通过对出土动物遗存的鉴定与研究,发现新石器时代左家山遗址为一处夏秋季节性居址,先民的生业模式以狩猎、捕捞和采集为主,同时饲养少量家畜。辽金时期该地区被称为“黄龙府”,通过对墓葬内出土动物遗存的分析,推测其与少数民族的“烧饭祭”“殉羊”“殉犬护送灵魂”“头蹄葬”等丧葬习俗密切相关,这为辽金时期北方少数民族文化的交流与融合提供了重要证据;随葬动物种属也在一定程度上反映了当时伊通河流域少数民族的生业模式为农牧结合,且伴有少量的渔猎活动。
    12  慈溪潮塘江元代沉船保存状态研究
    陈岳,徐宏鸣,杨慧慧,杨天有,杜靖
    2024, 36(1):120-129. DOI: 10.16334/j.cnki.cn31-1652/k.20231103076
    [摘要](101) [HTML](0) [PDF 24.60 M](120)
    摘要:
    慈溪潮塘江元代沉船是慈溪地区迄今发现并经科学发掘的第一艘古代沉船,船体结构保存较为完整,现存10道隔舱壁板。通过14C测年进一步确认沉船所属时代为元代(1271年—1368年)。在沉船船体70个监测点位采集样品,从树种类型、木材化学组分、硫铁元素含量以及微生物病害种类等多个角度开展检测研究,全面调查分析沉船病害情况。结果表明,慈溪潮塘江元代沉船木材样品整体保存状态较好,由于长期处于内河道埋藏环境,木材处于饱水状态,最大含水率主要集中分布于185%~400%之间,局部区域呈现变色、变形、扭曲、开裂现象,木材化学组分呈现低综纤维素、高灰分的特点,含有少量硫铁元素,属于中度腐蚀状态,亟待开展盐分脱除与填充加固等船体保护工作。
    13  湖北随州枣树林墓地青铜器表面纹饰的填彩分析
    高惠婷,郭长江,韩宾,徐思雯,杨益民
    2024, 36(1):130-136. DOI: 10.16334/j.cnki.cn31-1652/k.20231103075
    [摘要](147) [HTML](0) [PDF 8.69 M](143)
    摘要:
    春秋时期青铜器表面装饰技术发展迅速,装饰方法多样,纹样繁复,纹饰中多有填彩现象以凸显其表面图案的装饰性,但目前与此相关的科技分析较少——相关研究多围绕其艺术价值和文化含义展开,尤其是白色填彩的分析仍处于空白。湖北随州枣树林墓地是春秋时期诸侯国曾国的一处高等级贵族墓地,出土了大量的青铜器。本研究使用红外光谱、扫描电子显微镜-能谱、X射线衍射和热裂解气相色谱-质谱联用等手段,对该墓地出土青铜器表面纹饰阴线中的白色填充物质进行分析,结果表明其主要成分为石英和某种黏土矿物混合而成。该研究为东周时期青铜器表面纹饰的填彩工艺提供了新的证据,可为相关研究提供借鉴。
    14  以糯米灰浆为代表的中国传统有机-无机复合灰浆研究进展和新发现
    张秉坚,张梓芊,鲁晖,胡瑜兰
    2024, 36(1):137-148. DOI: 10.16334/j.cnki.cn31-1652/k.20231203112
    [摘要](148) [HTML](0) [PDF 17.72 M](176)
    摘要:
    在中国数千年的建筑实践中,已发现许多具有中国特色的创造,其中以糯米灰浆为代表的中国传统有机-无机复合灰浆就是其中的一类。本文综述了自2007年以来相关研究的进展,包括:针对传统灰浆中有机残留物的化学检测和免疫分析技术的创新发展;全国252处古建筑遗址的1149个灰浆样品的检测结果及解读;糯米灰浆和桐油灰浆等传统胶凝材料固化作用机理及效果的实验验证;糯米灰浆研究成果对世界的影响及在世界复合材料历史上的地位;最近在新石器时代“白灰面”中新发现的有机添加物及相关溯源;传统糯米灰浆的改良研究及在文物保护工程中的应用情况等。这一系列的探索性研究不仅可为古建筑保护提供材料和技术,也为弘扬中华文明提供了鲜活的案例。
    15  用于碳十四年代测定的古代灰浆样品分析与前处理方法述评
    王玥,宫玮,吴小红
    2024, 36(1):149-156. DOI: 10.16334/j.cnki.cn31-1652/k.20231103055
    [摘要](121) [HTML](0) [PDF 1.63 M](131)
    摘要:
    自新石器时代以来,灰浆常被用作建筑的建造和装饰材料,如房址白灰面、砖墙缝隙胶凝材料、壁画灰质地仗层等。灰浆是研究古代建筑建造、修葺和壁画制作年代的重要样品,因其固化过程与建筑的建造、修葺和壁画制作行为直接相关。灰浆受原料、制作工艺和保存状态影响,其组分复杂,其中无机质组分中可能含有不同年代生成的干扰组分,因此准确测定灰浆样品碳十四年代的难度较大。本研究梳理了国内外对灰浆样品碳十四年代测定的前处理和制备方法,以及近年来无机质组分形成机理的研究成果,归纳现有灰浆样品分析检测与前处理方法的优势与不足,并提出利用计算机模拟计算干扰组分影响、有机残留物提取测年等可能的未来研究方向。
    16  中美洲三大古文明地域出土玉器的玉料利用综述
    石晓薇,王荣
    2024, 36(1):157-169. DOI: 10.16334/j.cnki.cn31-1652/k.20231103071
    [摘要](116) [HTML](0) [PDF 12.69 M](139)
    摘要:
    玉器是中美洲三大古文明的重要载体,具有祭祀、礼仪和装饰等多重功能。通过引入科技考古视野,首先经眼学和谱学方法(如显微镜、红外光谱、拉曼光谱等)的分析结果可知,中美洲所用玉材至少有20种且以翡翠为主,进而分析了中美洲先民的玉材利用特点:体现在治玉方面,古典时代玛雅人在雕琢、钻孔、磨抛并标准化加工翡翠的过程中展现了高效而精湛的技艺;体现在性别方面,高等级男性贵族用玉以绿色翡翠器为尊,女性贵族使用各色且种类多样的玉器而很少拥有翡翠器;体现在等级方面,贵族常用大量象征性玉器,平民使用单件玉质工具;体现在历时性方面,翡翠受资源、文化等因素影响,阿兹特克古文明的先民们对翡翠的利用率下降。本文丰富了对中美洲独特且多元的玉器发展史和玉文化的认识。
    17  新石器时代广西地区橄榄属植物研究现状
    汪静怡,吴妍,谢光茂
    2024, 36(1):170-175. DOI: 10.16334/j.cnki.cn31-1652/k.20231203108
    [摘要](78) [HTML](0) [PDF 815.28 K](120)
    摘要:
    新石器时代先民对植物资源利用一直是学界研究的热点问题。橄榄属植物是广西地区重要植物资源,然而有关橄榄属的系统研究十分缺乏。本文系统综述了国内外所发现的橄榄属遗存及其研究方法,进一步强调了拓宽识别方法对橄榄属遗存研究的重要性。本文对橄榄属遗存及其研究方法的梳理,不仅有助于理解新石器时代广西地区先民对橄榄属植物的利用情况,也为解读橄榄属植物在这一地区的驯化史、环境史提供重要信息。
    18  中国科技考古的发展历程、研究方法和展望——以全国科技考古学术讨论会为例
    胡耀武
    2024, 36(1):176-181. DOI: 10.16334/j.cnki.cn31-1652/k.20240103147
    [摘要](143) [HTML](0) [PDF 740.87 K](149)
    摘要:
    如今,中国的科技考古正处于方兴未艾之势。然而,迄今为止,我国尚缺乏对国内外科技考古发展历程的系统梳理,对现阶段科技考古的特点、科技考古研究方法(或研究范式)也缺乏深入探讨。为此,本文以全国科技考古学术讨论会为主线,在回顾国内外科技考古发展历程的基础上,讨论中国现阶段科技考古的特点以及研究方法(或研究范式),最后对今后如何开展科技考古研究进行了思考。

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