基于羟基磷灰石材料的风化脆弱骨质文物加固保护研究

考古发掘出土的风化骨质文物通常疏松多孔、力学强度低、质地脆弱,易出现翘曲、开裂、酥粉化等现象,亟需探索脆弱骨质文物加固保护的新方法。本研究采用羟基磷灰石前驱材料氧化钙–磷酸氢钙的醇分散液渗入脆弱骨质内部,再用蒸馏水渗入引发氧化钙与磷酸氢钙反应而生成羟基磷灰石连续相。该连续相能填充脆弱骨内部的孔隙和裂缝,并通过桥连黏接而加固骨质。利用电镜、能谱、XRD、色差、质量、孔隙率、密度和断面强度等研究考察了悬浮分散液中氧化钙与磷酸氢钙的质量配比(1:1、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7)和施加方式(刷涂、滴渗和浸泡)对加固效果的影响,结果表明,悬浮分散液中氧化钙和磷酸氢钙的质量配比为1:3,且施加方式为刷涂时,加固处理效果最佳。经加固处理后,脆弱骨的孔隙率下降了17.3%,质量、密度和表面强度分别提高了38.39%、34.49%和16.32%,且其色差ΔE也小于3.0,符合文物保护要求。本研究为脆弱骨质文物的加固保护提供了新的有效方法。

文物研究与保护中的无损分析技术

文物信息的提取与研究对于揭示古代遗物内涵的人类社会、文化等历史信息有着举足轻重的作用。一方面可以了解古代的工艺技术特征,探寻文物制作技术起源及其发展历程;另一方面可以进行病害调查分析,为保护文物提供有效信息。由于文物不可再生的珍贵性,探索和应用现代无损分析技术进行文物研究和保护尤为重要。该文细致梳理了目前主要在文物研究与保护中的无损分析方法及其应用现状:用于文物内部和表面影像分析的X光照相技术、红外成像技术、CT技术、多光谱成像技术和三维激光扫描技术;用于文物表面微观形貌观察和显微结构分析的光学显微镜和电子显微镜;用于文物化学组成分析的X射线荧光光谱和激光剥蚀等离子体质谱分析技术;用于文物物质结构分析的微区XRD、反射式红外光谱和显微激光拉曼光谱分析技术。同时,对这些无损分析技术的优势和局限性进行了初步分析,预期随着科技研究水平的不断提高,这些无损分析技术未来将向着小型化、自动化和便携化的方向发展,在文物研究和保护中有着十分广阔的应用前景。

陕西神木市北宋高世忠墓出土人骨研究

神木市地处陕、晋、蒙边界,素称要塞,其独特的地理位置决定了该地区是人群往来与交融的关键之地。神木市小庙M7是一座北宋时期双人合葬墓,埋葬方式为土葬与火葬并存。墓中出土一方碑石,显示墓主为北宋时期的爱国将领高世忠。本文对墓中的女性土葬个体进行了颅面部形态测量,结果表明该颅骨以东亚类型因素为主,同时包含部分北亚类型的因素。此外,对属于高世忠骨骼的火葬个体进行了形态观察。通过M7人骨的考察,结合碑石志文所蕴含的信息,折射出北宋边地汉人与党项人的交流、融合,共同创造多元一体的中华民族与中华文明的历史进程。

被动式红外热像法研究古代建筑壁画裂隙病害动态成因

红外热像法是文物保护领域广泛应用的无损检测方法之一。在目前的文物保护工作中,常利用主动式红外热像法对文物本体的病害状况和结构缺陷进行评估,而对被动式红外热像法的重视程度不足,且极少直接考察文物与赋存环境之间的动态作用关系。以辽宁义县奉国寺元代建筑壁画裂隙病害为例,探索被动式红外热像法研究“文物本体-赋存环境”交联耦合作用的可行性。在拍摄壁画表面红外热像照片从而获得更全面檐墙结构信息的基础上,分别对东、西墙中部纵向长裂隙以及北墙N1壁画整体开展连续红外热成像监测,并对裂隙、普通墙体表面和木骨处墙体表面进行温度测量;采用累积距平法和小波分析法对这些特征位置温度的变化趋势和周期波动性进行分析,从传热学角度对监测和分析结果进行定性讨论,区分壁画不同位置的传热影响模式,并结合裂隙产状特征对其形成过程进行初步判断。结果表明,壁画属多层不均匀结构,存在传热通路和结构强度上的差异;东、西墙的温度变化趋势具有相似性,而在波动信号及波动能量方面存在明显不同;裂隙的总体波动能量大于墙体,并与发育程度呈正相关;第一主周期的波动能量来源于气温的日变化,而次级主周期的波动能量可能与传热过程中的随机扰动有关,白天及日落后一段时间内的能量波动在传热影响中起到了关键作用;木骨与裂隙处的传热过程更快,随时间推移形成高温中心与横向传热趋势。裂隙病害的产生是材料对温度机械应变差异的结果,而传热影响途径有二:一是以檐墙为媒介的导热,二是通过檐柱处空气通道的对流换热;前者主要诱导生成间口内上下平行若干层的横向短裂隙组,后者则促进檐柱处纵向长裂隙的产生。该研究可为评估其他类型文物在复杂环境下的传热影响过程提供参考。

明代永宣时期景德镇御窑青花瓷“铁锈斑”的显微结构研究

“铁锈斑”,是青花瓷线条色彩浓重处凝聚成的黑色、褐色或带有金属锡光的斑点。作为早期青花瓷器一种典型的鉴定特征,长久以来被认为与使用高铁低锰的进口钴料有关。多年来虽有零星报道,但受到亚微级晶体尺寸、釉熔体不均一性以及元素掺杂、晶体偏析等因素影响,其形态及结构并未得到充分研究,从而导致“铁锈斑”呈色机理不明,其作为进口钴料鉴定标准的观点也遭到质疑。结合前人研究,发现拉曼光谱与扫描电镜能谱仪在古陶瓷微晶结构解析方面极具优势,为系统阐明“铁锈斑”成分结构特征与呈色机理,使用超景深三维视频显微镜、扫描电镜与能谱仪(SEM-EDS)、拉曼光谱仪(Raman)对五件景德镇御窑永宣时期青花瓷器样品中“铁锈斑”处晶体的显微形貌与结构进行解析,并利用激光剥蚀电感耦合等离子体发射光谱(LA-ICP-AES)分别测试样品白釉区域、蓝彩区域与“铁锈斑”区域的成分。显微观察结果表明,不同样品“铁锈斑”区域析晶形态及分布的多样性是造成“铁锈斑”呈现众多视感的主要原因,且同一斑点的析晶区域内伴生有多种形态的晶体。显微结构表明,永乐时期“铁锈斑”枝晶主要以CoFe_(2)O_(4)-Fe_(3)O_(4)固溶体为主,宣德时期“铁锈斑”的晶体则以掺杂了Mg^(2+)和Co^(2+)的MnFe_(2)O_(4)-Mn_(3)O_(4)固溶体为主,并伴生有网状钙长石析晶。结果表明,使用进口钴料或国产钴料烧制的青花瓷器上均可形成“铁锈斑”,由于其形成的主要晶体均属于立方晶系反尖晶石结构,在宏观形态上具有一定相似性,因而造成了以往对“铁锈斑”认知的误解。该研究实现了对明代永宣时期御窑青花瓷“铁锈斑”显微结构与成分特征的解析,凸显了拉曼光谱与扫描电镜能谱联用在古陶瓷复杂微晶结构解析方面的应用前景,首次揭示了“锡光”物理结构色呈色机理,为景德镇御窑青花瓷器的鉴定提供一定科学依据。

新疆天湖东遗址出产绿松石的矿物学特征及原产地溯源研究

新疆天湖东遗址是目前西北地区发现的年代最早的绿松石采矿遗址,它的发现为研究我国西北地区古代绿松石来源提供了直接的考古学证据。开展天湖东绿松石矿物学特征研究,可为判断该遗址出产绿松石的产源特点和流布提供基础科学数据。鉴于此,采用偏光显微镜、扫描电子显微镜、X射线粉末衍射、电子探针、拉曼光谱等测试方法开展绿松石样品的表面微形貌、矿物组成、化学成分、拉曼光谱等矿物学和谱学特征的研究。结果表明,新疆天湖东绿松石样品多呈微晶鳞片状及微晶纤维状结构,主要以长柱状、针状、板状相互交织结晶生长,杂质可见石英与黑云母,且出产少见的磷灰石。天湖东绿松石与黑山岭绿松石的拉曼光谱测试结果无明显区别,但电子探针检测的主量化学成分结果显示,天湖东绿松石的Al 2 O 3、P 2 O 5的含量均低于标准值,而黑山岭绿松石却均高于标准值,二者在此存在明显差异。

凝胶材料在文物表面污渍去除中的研究进展

凝胶材料因在文物表面污渍去除方面清洁效果良好备受保护修复工作者关注。本文比较分析了文物表面污渍传统清洁方法,概括性阐述经典凝胶材料、凝胶材料研究进展和当前存在的问题、创新凝胶的研发及其未来发展趋势。得出了限制凝胶材料在绘画、壁画和油画等类型文物清洁中广泛应用的主要原因,即种类不足、性能和应用效果长期性监测的缺乏,以及清洁效率和深度不佳。为凝胶材料今后在文物保护中的研究发展和推广应用提供重要参考。

文物产地与矿料来源研究新进展

文物产地与矿料来源是科技考古学中重要的研究内容之一,经过百余年的发展,尤其是近些年学者们的积极努力,取得了丰硕的研究成果。从研究现状、目前运用的研究方法和未来发展前景几个方面,对21世纪以来我国的文物产地与矿料来源研究的新进展进行总结,以期为今后的研究有所促进。

陕西省几座唐墓壁画白灰层的特性研究

为了研究唐墓壁画白灰层的特性,本研究以乾陵等7座陕西唐墓壁画的白灰层为研究对象,使用超景深显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、热分析仪和万能材料试验机测试了样品的显微结构、物相、无机物和有机物含量以及力学强度,并探讨了影响白灰层疏松程度、强度的因素。实验结果表明白灰层主要由无机物组成,包括碳酸钙、二氧化硅和锰白云石,平均含量88.71%,有机物平均含量9.33%。白灰层厚度一般为3~5mm,平均孔径约1.77μm,总孔数大致为7920个/mm2,平均抗折强度约0.96MPa。无机物与有机物含量比与疏松程度呈反相关性;疏松程度与强度基本上呈反相关性。小孔径、低含水率、锰白云石可能会增大白灰层的强度。该工作深化了唐墓壁画白灰层的研究,为后期寻找更合适的渗透加固材料、工艺奠定了科学基础。

陕西潼关南寨子遗址出土人骨研究

2010年陕西省考古研究院在南寨子遗址半坡文化墓葬M2、M3、M4和M5中采集了一批人骨。因骨骼保存状况较差,头骨大多破成碎片,多数骨骼只能进行性别、年龄的推断,无法进行系统的种族人类学的研究。

陕西泾阳蒋刘遗址炭化植物遗存及相关问题分析

陕西泾阳蒋刘遗址是一处仰韶晚期聚落遗址。2021年,陕西省考古研究院对该遗址开展了抢救性发掘,出土遗物丰富,遗迹尤以袋状灰坑最为显著。本研究对该遗址植物考古浮选样品进行分类、鉴定和统计,发现炭化农作物主要以粟和黍为主,并有少量稻米,同时还有适生于湿地和盐碱地的杂草。本文分析了袋状灰坑的功能和埋藏过程,并通过伴生农田杂草遗存种类、环境状况、历史记载等方面讨论了关中地区史前时期稻米种植的可行性和局限性。

瓜州锁阳城遗址植物群落特征及与土遗址保护间关系

世界文化遗产瓜州锁阳城遗址的保存受到风沙和降水侵蚀、植物损害等多种因素的威胁。该研究采用样线法和样方法相结合,对遗址区植物多样性进行研究。共调查样方22个,划分为2个植被型组、2个植被型、2个植被亚型和4个群系,其中温带荒漠植被型样方16个,温带灌丛植被型样方6个,同时对植物与土遗址保护间关系进行了探讨。结果表明,锁阳城植物物种单一,多样性低,优势种主导了植物群落,样方内平均物种数为2.7种,平均香农威纳指数为0.52,平均物种均匀度指数为0.51;遗址区共有种子植物16科35属40种,中国特有物种2种,国家重点保护野生植物1种,木本植物16种,草本植物24种,苋科(Amaranthaceae)物种最多,有10属12种;植物区系以地中海-西亚至中亚分布为代表的温带成分为主;骆驼刺(Alhagi sparsifolia)群系和白刺(Nitraria tangutorum)群系为常见群落,骆驼刺大量分布在遗址本体上,引发了裂隙、划伤及根系周边盐碱化等病害,白刺主要分布在遗址周边,可防风固沙,对遗址有保护作用。通过综合量化评估植被的生物学和生态学特征,判断植物与土遗址保护间关系,制定科学的植被管理和遗址保护对策。

反相高效液相色谱负峰测定法研究以及酮类的测定

研究了反相液相色谱中负峰现象及产生的原理,应用计量置换作用原理解释了样品在色谱柱中的计量置换保留行为;应用负峰法测试了甲基脂肪酮各组分的含量。本研究采用AgilentC18色谱柱(150mm×4.6mm,5μm),流动相为V(甲醇)∶V(水,含0.01mmol/L磺基水杨酸)=60∶40,紫外检测器(λsig=310nm,λref=275nm)。本方法简便,线性相关系数r均大于0.9993;甲基酮的定量下限为0.041μg;相对标准偏差为0.52%～0.80%。

辽代陶瓷考古研究综述

本文在广泛收集整理辽瓷考古出土资料的基础上,对辽瓷研究成果进行了梳理。纵观近百年来的辽瓷研究成果,鸡冠壶研究较为成熟,学者们依据鸡冠壶的穿孔数量、腹部形状、提梁与管状口之间的距离、圈足、仿皮条凸棱装饰等探讨了鸡冠壶的分型分式、演变序列、功能用途等问题,鸡冠壶的发展演变序列不仅是辽瓷编年分期的重要线索,也是辽墓分期断代的参考点。此外,辽三彩、辽瓷分期、窑址及区域问题、“输入瓷器”等研究也都取得了显著成就。21世纪以后,工艺美术学、设计学、美学、文化遗产学等学科的参与,拓宽了辽瓷研究视野。

无机材料在骨质文物加固保护中的应用

传统上,合成高分子树脂是骨质文物加固保护中常用的材料,但长期的应用实践表明此类材料存在耐候性不良、与骨质文物兼容性差等问题。近年来,耐候性优良且与骨质文物兼容性好的无机保护材料的研究逐渐兴起,也引起了越来越多文物保护工作者的关注。本文就骨质文物无机加固保护材料及其作用机理和应用研究现状进行了系统的介绍与评述。

陕西周原遗址出土西周原始瓷工艺特征的初步研究

南方地区原始瓷出土数量较多且出土地点较为集中,从而对它的工艺和产地研究较为深入;而北方原始瓷因出土地点分布零散和数量的限制,对它的科技分析比较少。随着陕西周原遗址出土了大量原始瓷,有必要对该遗址出土的原始瓷做一个整体分析。为了探讨陕西周原遗址出土西周时期原始瓷的工艺特征,采用超景深三维视频显微系统和能量色散X射线荧光光谱分别对原始瓷胎釉微观结构和化学元素组成进行了观察与测试。显微观察可见：原始瓷胎质粗糙,胎中未熔颗粒、孔隙较多;施釉不均,釉层较为浑浊,分布较多气泡。化学组成测试结果显示：胎中Al_2O_3含量集中在11.8%~17.21%,SiO_2含量分布在75%~80.5%,K_2O含量分布在3%~7.85%;釉中CaO含量分布在11.08%~23.94%,P_2O_5含量分布在1%~3.18%、MnO含量分布在0.24%~1%,而釉中P_2O_5,MnO,K_2O含量较胎相对提高。结果分析表明：原始瓷胎料可能选用含较高钾的瓷石;釉应是添加了草木灰的钙釉;周原遗址的原始瓷工艺尚处于制瓷技术初级阶段。

光稳定剂在有机高分子文物保护材料改性中的应用

有机高分子材料是一类重要的文物保护材料,但由于自身稳定性的限制,在紫外线照射下常发生光老化现象。因此,利用光稳定剂对其进行改性,对高性能文物保护材料的研制具有重要意义。综述了有机高分子文物保护材料的光老化机理和紫外线吸收剂、受阻胺、纳米光屏蔽剂3类常用稳定剂的稳定机理,并阐述了其在文物保护材料改性中的应用。

沣西遗址出土西周原始瓷胎釉特征的初步研究

原始瓷是中国乃至世界出现最早且初步具有瓷器特征的一种器物,研究其工艺特征具有重要的意义。为了探讨陕西沣西遗址出土西周时期原始瓷的胎釉工艺特征,本文采用现代分析手段对原始瓷胎釉微观结构、化学元素组成、吸水率和显气孔率进行了观察与测试。通过实验得到以下结果:1.沣西遗址原始瓷胎质粗糙;2.沣西遗址原始瓷胎中Al_2O_3含量集中在16.7～23.66%之间,SiO_2的含量变化范围为67.36～76.01%,K_2O含量在1.55～2.11%之间;3.沣西遗址原始瓷釉中P_2O_5、MnO、K_2O含量较高于胎;4.沣西遗址原始瓷吸水率都低于1%,显气孔率都低于2%。对实验结果进行分析得出:沣西遗址原始瓷胎料可能选用含钾较高的高岭土;釉料是添加了草木灰的钙釉;原始瓷制作工艺尚处于制瓷技术的初级水平。

甘谷毛家坪遗址秦人骨的碳氮同位素研究

以甘肃甘谷县毛家坪遗址沟东墓葬区出土的秦人骨为研究对象,通过骨化学分析揭示该地区早期秦先民的饮食结构,探索其生产方式、经济模式等历史信息。采用碳氮稳定同位素分析方法,通过研究发现人骨样品的δ13 C值、δ15 N值分别分布在-15.4‰^-7.6‰及8.1‰~13.2‰范围内。由此可得出所分析的甘肃毛家坪遗址人骨中约2/3的先民食物结构中肉类食物占较大比例,约1/3的先民以植物性食物为主并辅以肉食。结合遗址考古发掘出土的动植物遗存,肉类的获取主要来源于驯养的家畜和部分狩猎物、植物性食物主要来源于C 4类作物,这与其生活的环境及以农牧兼营的经济模式密切相关。研究结果也为早期秦文化的深入研究提供更多资料和证据。

仿生超疏水材料及其在文物保护中的应用综述

新型文物材料的研发是文物保护科学研究的重要内容之一。一种合格的文物保护材料不仅能够维持文物理化性能的完整性,而且能够保留其原真性,最大程度地保留文物的艺术价值和美学特征。目前,借鉴和“移植”材料学领域成熟的研究方法及材料是文物保护材料研发的常用手段。仿生超疏水材料是人们受到自然界许多生物表面的特殊浸润现象的启发而研发出来的一类材料的统称,作为近年来材料学研究的热点之一,它们也逐渐开始受到文物保护工作者的关注。究其根本,液态水是多种文物劣变的直接或间接原因。因此,以此类材料为文物表面进行疏水封护处理尤为适合。由于具有优异的疏水性,仿生超疏水材料能够有效地阻止液态水的附着、渗透和水蒸气的凝结,进而避免了文物表面甚至内部一系列由水引起的病变。更重要的是,当水接触角大于150°且接触角滞后值小于10°时,超疏水材料便具备了自清洁功能,即无需人为干预,表面流动的液态水(例如自然降雨)就能够在该材料处理过的文物表面自发地带走附着的污物。这种特殊的性能对文物,尤其是露天文物的保护具有重要意义。本文在分析仿生超疏水材料基本原理的基础上,总结了这类材料在文物保护领域最常用的几种制备方法,然后概括性地阐述了现阶段该类材料在石质文物、金属文物、木质文物和纺织品等多种文物疏水处理、自清洁保护中的具体实例和应用前景及独特优势;同时针对性地指出了目前仿生超疏水材料在文物保护应用中未能广泛应用的主要问题,即材料种类的不足和材料性能长期性监测的缺乏。最后,对此类材料今后的研究发展方向进行了展望。