白灰面-草拌泥地坪——西头遗址新石器时代复合建筑材料科学研究

西头遗址位于陕西省咸阳市旬邑县,是一处包含了自新石器时代到明清时期丰富遗存的人类文化遗迹。在该遗址的上西头村和南头村发掘点中发现了许多新石器时代的窑洞式房址,且部分房址的地坪为“白灰面-草拌泥”复合建筑材料,保存较为完整。本文首先采用了体视显微镜、偏光显微镜、超景深显微镜和扫描电子显微镜(SEM)对“白灰面-草拌泥”地坪的结构进行了显微观察,为进一步解决样品的制作材料、制作工艺分析和技术原理等问题,又利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、热重差热分析仪(TGA-DSC)、能谱仪(EDS)等多种分析手段对“白灰面”、草拌泥以及“白灰面-草拌泥”交界面进行了成分的分析检测。研究结果表明:“白灰面”主要成分是二氧化硅和由料礓石烧制后经过碳酸化反应生成的碳酸钙;“白灰面”有三层,应是经过三次涂抹叠加而成,每层白灰面厚度都基本一致且均不超过1 mm;“白灰面”的基底是草拌泥,其中的秸秆纤维起加筋强化和抑制开裂作用;涂抹“白灰面”时,石灰水渗入草拌泥中而氢氧化钙发生碳酸化反应产生了碳酸钙,有助于草拌泥结构的稳定性和强度;“白灰面”和草拌泥两种建筑材料至今仍结合紧密,两者之间仅有10~20μm的间距,说明至少在新石器时代晚期中国先民已经广泛掌握了“白灰面-草拌泥”这种复合建筑材料及其施工工艺。该研究对于了解中国远古先民对于天然材料的认识、利用以及梳理传统建筑科技文明的发展脉络具有重要意义。

对上庙墓地出土西周早期纺织遗痕的红外光谱和显微分析

为研究陕西省旬邑县西头遗址上庙墓地出土的西周早期铜泡和铜镜上的三处纺织遗痕P1﹑J1和J2,使用红外光谱仪﹑三维视频显微系统和扫描电子显微镜对其进行了结构分析和种类鉴别。从红外吸收光谱图中发现这三处遗痕都存在纤维素与木质素中的CH2弯曲振动产生的1434 cm^(-1)波数附近、纤维素中葡萄糖环中C—O醚键伸缩振动产生的1080和1033 cm^(-1)波数附近的强峰;在1645~1610 cm^(-1)区域内出现吸收峰,该峰代表的是木质素中共轭羰基和CC的伸缩振动;且J1﹑J2在纤维素中β-D-葡萄糖苷键的特征吸收振动谱带898 cm^(-1)波数附近存在强峰;这些特征峰都与天然麻类纤维的红外吸收光谱图吻合,可推测这三处纺织遗痕为麻类纺织品。显微观察发现其纤维表面较为粗糙,径向呈圆筒状或扁平的袋状,截面呈三角形和椭圆形,与麻类中的大麻显微结构相似,故推测其为大麻制品。测量其纺织密度可知,铜泡上的纺织品较为细密为23×25根·cm^(-2);铜镜上的纺织品较为疏松,分别为13×6和13×14根·cm^(-2)。使用独立样本T检验发现,三处纺织品的经纬线直径数据存在显著性差异,应是区别使用经纬线纺织而成的。根据以上分析结果得出由于墓葬规格的差异,铜泡上纺织物比铜镜更细密,且铜镜上两种纺织品编织密度差异较大,根据其附着的不同位置可推测铜镜上的纺织物J2为包裹物,J1为在埋藏时垫衬在铜镜下方的纺织物,且铜镜在下葬时正面朝下放置。从出土物可知,在商周时期已经能利用大麻作物进行纺织,并且纺织水平发展成熟;铜离子的抑菌作用使墓葬中的纺织品保存至今,这得益于古人使用纺织物包裹青铜器埋葬的习惯。