中国出土早期天河石研究

天河石作为一种蓝绿色宝石,在中国有着较长的使用历史。本文通过梳理中国早期天河石制品的发现地点、分布范围、器类、使用与功能等方面的信息,对现有考古发现中天河石制品进行系统整理研究,发现中国对天河石的使用始于东北,在东北地区集中出土且长期存在,是一种典型的东北区域宝石品种,中国先秦时期天河石存在由东北向西、向南传播的趋势,该研究为探讨东北地区的玉文化内涵,并通过天河石文物窥视不同地区与东北地区考古学文化的交流提供帮助。

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。

中国新石器时代储粮窖穴分析

本文梳理了中国新石器时代粮食储存窖穴的分布、形制特点和储存粮食种类,并以汉代单位体积内粮食重量数据为蓝本估算了史前粮食储存量,进而分析了史前储粮窖穴的发展规律。研究结果显示,新石器时代储粮窖穴以圆形袋状坑为主,存储粮食的种类主要为粟、黍及稻等农作物,还包括了藜、橡子等非农作物;储粮窖穴尺寸和容积随着时代发展呈现出增大的趋势,并与聚落级别以及用途等因素密切相关。

人类颅骨筛状眶与多孔性骨肥厚研究回顾

筛状眶(Cribra orbitalia)和多孔性骨肥厚(Porotic hyperostosis)是考古出土人类骨骼遗存上最常见的两种病理改变,主要表现为颅骨穹窿和眼眶部位骨骼表面的多孔性损伤、板障增厚和皮质层变薄。在过去的一个多世纪里,众多学者对这两种现象有着广泛而深入的研究,认为筛状眶和多孔性骨肥厚与贫血、坏血病、传染性疾病、创伤、文化行为等因素密切相关,可以反映古代人群的饮食结构、生业经济模式、营养健康状况、医疗卫生条件等方面的信息。国内对筛状眶和多孔性骨肥厚的关注相对较晚,专题研究较少,但我国人骨遗存出土数量多,年代跨度大,地域分布广,为进一步广泛深入研究筛状眶、多孔性骨肥厚以及其他病理现象提供了良好的基础条件。本文在已有研究成果的基础上,回顾筛状眶和多孔性骨肥厚的发现与命名、诊断和分级、病因和发病机制,以及这两种病理现象之间的关系,希望能对相关主题的后续研究有所助益。

基于便携式地物高光谱仪的文物材料分析研究进展

文物承载着灿烂文明,传承着历史文化,是全人类的宝贵遗产。由于文物不可再生的珍贵性,以及最少干预的文物保护基本原则,无损分析技术始终是文物制作工艺研究、劣化机理及保护修复研究中材料分析的最主要技术手段。因此,研发、应用新型无损分析技术是文物保护利用的重要研究方向。近年来,源于遥感领域的便携式地物高光谱仪在文物材料分析中展现出强大应用潜力,并且已在石质古建筑、绘画等文物修复中成功应用。作为一种无需采样的非侵入式光谱技术,便携式地物高光谱仪可在极短时间获取一个涵盖可见光-近红外-短波红外波段(350~2500 nm)的全波段、高分辨率反射光谱。同时,其便携程度很高,对工作环境、光源等无特殊要求,可在野外文物或遗址现场原位使用。此外,在采集光谱数据的同时还可通过遥感技术实现数据的远程传输和分析。上述技术特点使其在文物材料分析中具有独特的应用优势。以光谱技术的基本原理为基础,首先介绍了目前文物材料分析中常用便携式地物高光谱仪的设备型号及其性能指标;其次细致梳理了近十年来其在有机质/无机质文物材料定性和定量分析、文物保护材料分析,以及文物修复原位、实时监测等方面的应用现状;之后深入探讨了谱图预处理的规范和建立标准波谱库等两个影响该技术应用效果的关键问题;最后展望了该技术的发展趋势,预期在脆弱有机质文物分析、多种分析技术联合应用和定量分析研究方面前景广阔。

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。

徐州土山二号汉墓中白灰材料的科学研究

徐州土山二号墓是近年来发掘的一座重要的东汉早期诸侯王级墓葬,并成功入选2020年度全国十大考古新发现。该墓葬属于砖室墓,墓葬中多处、大量使用白灰的情况为同时期墓葬中所罕见,代表着当时高度发达的白灰生产和应用的工艺水平。白灰是中国古代应用最为广泛的胶凝材料之一,但目前针对它的科学研究仍存在着较大的空白。为深入探究土山二号白灰的成分和功用,对该墓中白灰的使用情况进行了调查,并利用X射线衍射分析(XRD)、傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)、热重-差示扫描量热分析(TG-DSC)、扫描电镜显微观察(SEM)、碘淀粉实验和多孔材密度、孔隙率、吸水率测试、X射线荧光光谱分析(XRF)等多种技术手段对各类白灰样品进行了分析测试。研究结果显示,土山二号墓中的所有白灰样品均由天然石灰石经人工煅烧后生成,且没有添加骨料成分,反映出汉代时古人烧制石灰的工艺已经十分纯熟;白灰的原材料都来源于利用徐州本地青石类高钙天然材料烧制的石灰,碳酸钙含量到达了85%以上,说明当时在煅烧石灰时已经具有优选原材料的意识;石灰在墓中具有多种用途,包括墓室砖石墙体的砌筑灰浆、墓室踢脚线和顶券的装饰抹灰及棺内墓主尸身下防腐吸潮的衬灰等,说明当时人们已经对石灰的性质有了相当的了解并能够将之善加利用;样品由于与外界自然环境接触,发生了明显的侵蚀和风化,亟需进行加固保护处理。该研究对于了解中国东汉时期古人对石灰性能的认识及其在生产生活中的应用等科技文明发展状况具有重要意义,也为后续相关文物的保护提供了科学的参考。

太平天国侍王府壁画制作材料的光谱学分析

金华侍王府壁画是我国南方殿堂壁画的典型代表,也是太平天国时期保存最完整、绘画最多的壁画遗存。由于地处南方潮湿地区,侍王府壁画在环境因素的影响下,出现了多种病害,保存状况不容乐观。为了保护好这一重要壁画遗存,需要对壁画的制作材料进行科学研究。利用手持式X射线荧光光谱仪(pXRF)和便携式拉曼光谱仪(Raman)在现场开展原位无损分析,初步查明壁画红色颜料使用了朱砂(HgS)和铁红(Fe_(2)O_(3)),白色颜料主要为方解石(CaCO_(3)),其他颜料受分析条件的限制,未能检测出显色成分。通过微损取样获得颜料样品和地仗样品若干,在实验室利用显微红外光谱(μ-FTIR)、X射线衍射(XRD)、显微拉曼光谱(μ-Raman)、热裂解气相色谱质谱联用(Py-GC/MS)等光谱分析技术对蓝绿色颜料、地仗成分、胶结材料类型、纤维种类等开展分析研究,结果表明:蓝色颜料为乾隆中后期传入中国并大量使用的第一个现代合成颜料普鲁士蓝(Fe_(4)[Fe(CN)_(6)]_(3)),绿色颜料有三种,包括人造氯铜矿[Cu_(2)Cl(OH)_(3)],巴黎绿颜料的变色产物氯砷钠铜石[NaCaCu_(5)(AsO_(4))_(4)Cl·5H_(2)O],还有首次在我国发现的锥绿铅铜矿[Pb_(21)Cu_(2)0Cl_(42)(OH)_(40)·6H_(2)O],但目前的研究还未见锥绿铅铜矿作为颜料使用的案例,我国境内也未见此类矿物的报道,认为侍王府壁画中发现的锥绿铅铜矿是其他含铜颜料变色的产物。Py-GC/MS研究结果表明,侍王府壁画颜料层中存在脯氨酸和羟脯氨酸,这是动物胶的主要成分,故侍王府壁画胶结材料使用了动物胶。通过计算壁画泥质地仗和石灰地仗样品中纤维的红外光谱特征峰比值R1(I_(1595)/I_(1105))和R^(2)(I_(1595)/I_(2900)),得出壁画泥质地仗中的纤维为苎麻纤维,石灰地仗中的纤维为棉花纤维。该研究为太平天国侍王府壁画颜料鉴定、修复材料选择及保护提供了科学依据。

张家窑林场出土玛瑙的谱学特征与加工工艺研究

张家窑林场出土了四个玛瑙管珠文物,为研究出土玛瑙的特征以及加工工艺,使用激光显微拉曼光谱、超景深显微镜、X射线荧光光谱、X射线探伤等技术观察并分析了张家窑林场辽墓出土的玛瑙串饰,并对其原料来源、加工工艺和保存状况进行了讨论。结果表明,样品的主要组成为α-石英和斜硅石,致色矿物为针铁矿、赤铁矿和六方纤铁矿,样品的拉曼谱带的积分比为4.18,根据函数曲线估算样品的斜硅石相对含量约为20%,斜硅石与α-石英特征峰面积之比(A_(501)/A_(462))约为0.22~0.3,推测玛瑙为可能为北红玛瑙。X射线探伤结果表明,管珠的加工工艺为对向钻孔,加工工具可能为实心钻具加少量解玉砂,样品表面受沁情况比较严重,对张家窑1号棺棺内土壤进行研究后发现木棺内土壤为中性土,对管珠的影响较小,结合目前对玉器老化的相关研究,推测玛瑙的受沁情况与原料质量以及样品风化有关。

青海都兰夏尔雅玛可布遗址调查报告

2019年,西北大学与青海省文物考古研究所联合对青海省都兰县夏尔雅玛可布遗址进行考古调查,重点记录了石墙、土坯墙、墓葬等遗迹现象,采集到陶片、石制品等遗物,明确了该遗址是一处由居址区和墓葬区组成的大规模诺木洪文化聚落,并发现居址区防御体系是由双重或三重石墙构成。碳十四测年结果显示该遗址距今3400~3000年。作为目前规模最大、功能齐全的诺木洪文化遗址,对夏尔雅玛可布的进一步研究将为揭示诺木洪文化内涵、探索青铜时代青藏高原东北缘与周邻地区的人群交往和文化融合等议题提供重要资料。

北白鹅墓地出土席状编织物的鉴别与研究

墓葬中出土的植物编织物属于有机质文物,通常保存状况极为不佳,通过有机残留物分析确定其材质是后续保护与价值认知的基础。本研究以北白鹅墓地M1020青铜簋上附着的席状编织物为对象,通过纤维显微观察、植硅体分析、液相色谱质谱联用分析等三种方法进行检测分析,结果表明考古样品的生物来源为芦苇。将其与《礼记·丧大记》和《仪礼·既夕礼》等历史文献相对应,并与考古发掘现场的实际情况相结合,推断出该考古样品的性质是用于丧葬场合的苇席,代表着墓主人“士”阶级的身份,且处于椁盖板下棺盖板上作抵御尘土的抗席之用,在整个下葬过程中扮演过重要角色。研究结果提供了春秋早期丧葬用席的实物证据,有助于了解当时的丧葬制度,也为周王朝东迁后社会景观的复原提供了一个切入点。

沉船饱水考古木材内外部位降解特征研究

为探究沉船考古木材内外部位的降解特征,选择“小白礁Ⅰ号”沉船遗址出水的一件饱水考古木材样品,通过分区取样获得其剖面“外层”与“内核”部位的样品。经鉴定样品为龙脑香属(Dipterocarpus sp.)木材,并进一步采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、衰减全反射傅里叶变换红外(ATR-FTIR)和动态水蒸气吸附(DVS)等方法综合分析考古木材内外部位的降解差异。结果表明,外层木材最大含水率(MWC)高达687%,内核木材MWC为246%。外层木材所有类型细胞均降解,而内核木材部分木纤维细胞保存完好,呈现被侵蚀细菌降解的模式。SEM形貌分析显示外层木材细胞壁具多孔“海绵”结构。FTIR确定了外层木材细胞壁残余化学组分主要为木质素,而内核木材保留了部分纤维素,结合主成分分析(PCA)表明纤维素是判别外层与内核木材降解差异的特征化学组分,层次聚类分析(HCA)判定样品剖面存在降解过渡区。DVS分析发现外层木材吸湿平衡含水率高于内核木材,借助H-H模型拟合吸附等温曲线,进一步揭示外层与内核木材的水分吸附性能差异与细胞壁化学组分及孔隙结构有关。综合分析方法阐释了“小白礁Ⅰ号”沉船饱水考古木材非均一性降解特征,实现了木材内外部位保存状况的准确判定,为饱水木质文物的保护及利用积累了科学基础数据。

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。

彩绘文物中蛋白类混合胶料的相互作用与稳定性研究

皮胶、蛋类和奶类作为彩绘文物中常见的胶结材料,在我国古代存在混合使用的工艺。为探究这类混合胶料体系内部各组分的相互作用与其在光热老化条件下的稳定性,深入了解彩绘文物的劣化机理,使用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪以及热重-差示扫描量热仪等分析方法,对鸡蛋-皮胶、牛奶-皮胶与牛奶-鸡蛋三种混合胶料的稳定性与蛋白质二级结构进行了表征。结果表明,以上胶料经过混合后,热稳定性与光稳定性相较单一胶料均显著升高。红外光谱显示,样品经过老化之后谱峰加宽,波数范围位于1600~1700 cm^(-1)之间的蛋白质特征谱带酰胺Ⅰ带向低波数方向移动。酰胺Ⅰ带高斯拟合结果显示,随着混合比例的变化,混合胶料中有序结构的含量呈现出先升后降的趋势,在有序结构含量最高的样品中,无规卷曲结构含量也达到较低的水平。同时,鸡蛋-皮胶的混合比例介于1∶1~1∶2之间时,有序结构的含量高于任意单一胶料,最高可达64.87%,其稳定性最强。经过老化的胶料蛋白质二级结构含量均发生变化,有序的α-螺旋结构整体呈现下降趋势,无规卷曲结构则明显上升,而几种混合胶料α-螺旋结构的含量依旧高于单一胶料,可见混合胶料具有更强的稳定性。热重分析结果同样表明,老化前后混合胶料的热稳定性均高于单一胶料,推测是因为混合体系中蛋白质与蛋类、奶类中的脂质相结合,蛋白质与脂质的相互作用进一步促进了蛋白质结构稳定性的提升。本研究从稳定性的角度分析了彩绘文物中的混合胶料,为研究古代胶料的老化机理和保护方法提供了参考。

土遗址病害公众观感接受度的分析研究

土遗址是我国古代社会变迁、文化演进的重要实物资料,然而公众对土遗址的认知程度和保护意识还比较匮乏,现阶段公众对土遗址发育病害及展示利用效果的相关研究还较少。通过发放调查问卷,向非专业公众展示我国土遗址主要病害发育特征,揭示公众对不同病害的观感接受度。结果表明,公众对土遗址病害的观感具有明显的趋同性及认知的统一性,对直接导致遗址表面颜色变化、外形缺失的病害更加敏感,认为微生物植物生长,坍塌等病害是影响遗址展示效果的主要发育病害。研究结果给出了我国非专业公众对土遗址病害的认知结果,填补了遗址保护人士与社会公众对土遗址保护理念的差异,对我国土遗址保护加固及展示利用的设计和实施具有显著的指导价值。

丝路文明交往的缩影:凤首壶渊源追溯及发展流布探析

凤首壶是中国古代具有异域风格的典型器物之一,根据凤首装饰位置的差异可将其分为A、B两类。通过与国内外类似器物进行对比,本文认为凤首壶的源头可追溯至古代地中海及西亚的“格里芬”造型器皿。北朝晚期,该器物通过陆上丝绸之路从西方传入中国,并在唐代前期得到广泛传播,其形制结构和装饰工艺也逐渐本土化;唐代中期至辽宋时期,凤首壶的本土化程度进一步加深,并开始向区域化和多样化发展;随着该阶段海上丝绸之路的兴起,其作为外销商品输出到东南亚和西亚,对当地产生了一定的影响。凤首壶的发展流布历程,是古代东西方文明依托丝绸之路密切交往的缩影。

先秦“不封不树”葬仪的考古学辨析

“不封不树”与“墓而不坟”的史籍记载,一直制约着墓上设施乃至丧葬礼仪研究,并对墓葬发掘理念及方法产生了直接影响。该文从考古学立场出发,把过程主义贯穿于考古发现与史籍记载矛盾现象的分析。认为“不封不树”葬仪限于三年丧期,其后则可形成“丘封之度与其树数”;而“丘封之度”的涵盖范围并不限于墓葬坟丘,也应包括屋宇类墓上建筑;史籍所谓“县封”既不限于庶人,也非悬下棺之意,可能是指丧期之内棚架封闭墓穴。这些认识既有助于深化丧葬礼仪研究,也有助于提升墓葬的发掘理念和方法。

传统水硬性灰浆性能的影响因素综述

水硬性灰浆是性能优良的传统建筑材料,其相比于气硬性灰浆,有更好的防水性、透气性、耐冻性、耐盐结晶性和机械强度等,适合作为古建筑的修复材料。本研究对影响传统水硬性灰浆性能的因素进行归纳综述,探讨无机物(胶凝材料、骨料、水)、天然有机物(多糖类、蛋白质类、油脂类)、养护条件等对水硬性灰浆性能的影响。其中,无机物对水硬性灰浆的性能影响一方面取决于胶凝材料的特性,另一方面取决于灰浆中不同无机组分间的比例;在水硬性灰浆中加入多糖类有机物可提高灰浆力学性能,加入蛋白质类有机物可提高防水性和孔隙率,加入油脂类有机物可大幅提升防水性、耐久性;在高相对湿度条件下养护水硬性灰浆可提高其机械强度,而低湿度条件下养护的灰浆则更具耐久性。本研究成果可为认知、揭示传统水硬性灰浆的科学价值,研究、开发新型古建保护修复材料提供参考与启示。

汉代砖瓦窑的建造使用及数值模拟

春秋战国以来砖瓦窑业趋于繁荣成熟,建筑材料需求量的增多促使出现了大量砖瓦窑,汉代是砖瓦窑结构趋于成熟和稳定的重要时期,因此研究汉代砖瓦窑的功能结构变化关系对揭示中国古代窑炉结构的发展脉络具有重要的意义。本研究在前人对汉代砖瓦窑的结构变化研究基础上,使用计算流体软件FLUENT模拟砖瓦窑内流场和温度场,以河南省焦作市苏蔺村汉代窑址Y6和洛阳东周王城十一号窑为例分别进行数值模拟,从流体力学和热力学的角度分析汉代砖瓦窑内烟气的流动情况。结果表明多烟道窑较单烟道窑更具保温的优势,解释了汉代砖瓦窑结构变化的逻辑。

新疆阿勒泰地区早期铁器时代铜器的科学分析研究

阿勒泰地区位于新疆的最北端,与欧亚草原之间存在丰富的文化交流,而冶金技术的发展与人类文明紧密相关,为探究新疆阿勒泰地区的冶金发展情况,选取9件草原游牧文化的代表性器物--铜鍑和马具,使用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线能谱仪及双通道电感耦合等离子体发射光谱仪,对16个样品进行金相组织分析和成分分析,并探讨其制作技术特征。研究发现阿勒泰地区的早期铁器时代铜器普遍采用范铸工艺,其成分主要为红铜、砷铜、铅砷青铜。该分析结果为研究新疆阿勒泰地区的冶金发展提供了重要参考。