“南海Ⅰ号”沉船木材的微束XRF面扫描分析

“南海Ⅰ号”是一艘南宋时期的木质商船,沉没于我国广东省阳江市东平港以南约20海里处,发现于1987年,经多次水下考古调查后,于2007年严格按照水下考古规范,成功地将其整体打捞出水,迄今为止中国境内发现的年代最早、船体最大、保存最完整的古沉船。由于在海底埋藏达800年之久,因此船体和及其所承载的木质文物,在海水中盐份以及各种微生物的协同作用下,发生了严重的物理化学和生物降解作用,使得原有的木材成分大量降解流失,木质纤维间的支撑力减少,导致强度降低,结构糟朽。硫铁化合物是海洋出水木材的重要病害来源,因此铁、硫元素的含量、分布以及赋存状态,对海底出水有机质材料的研究和保护具有重要的学术价值。由于制样和传统方法限制,难以对出水木材中的铁和硫进行原位无损分析,同时分析速度和测量成本亦是难以克服的困难。微束X射线荧光技术,特别是基于常规X光管的微聚焦技术,为该问题提供了便捷、快速、可靠、无损和低成本的解决方案。基于此,选择“南海Ⅰ号”出水船体为研究对象,应用最新的多导毛细管微聚焦X射线荧光光谱技术,并结合拉曼光谱分析,对出水木材中的铁、硫含量和分布进行了面扫描分析。结果指出,样品中的铁、硫元素分布不均,存在多种赋存形态,揭示了元素分布特点和规律为研究水木材中硫、铁的来源、富集以及耦合关系等提供了线索。研究表明,微束XRF技术可有效分析不规则、不均匀的饱水木材中不同部位铁、硫丰度,在二维尺度上揭示元素的分布情况以及其相关性。研究结果可为探讨海洋出水木材中的硫、铁及其化合物的沉积和循环机制以及相关文物保护和修复工作,提供重要的科学支持和有益借鉴。