近日,故宮博物院文??萍疾扛敝魅卫子率鼙本┐髮W(xué)考古文博學(xué)院邀請(qǐng),作題為“如何做好文物科學(xué)研究的選題”的學(xué)術(shù)講座。北京大學(xué)考古文博學(xué)院鄧振華老師主持了本次講座。
雷勇老師講解不同地區(qū)的唐三彩
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提高文物科技與考古科學(xué)論文撰寫(xiě)要求
如何寫(xiě)一篇好的論文?如何展開(kāi)一項(xiàng)科學(xué)的選題?
1. 選題時(shí),需查閱大量的文獻(xiàn),尋找文獻(xiàn)中研究較少的或者有疑問(wèn)的部分;閱讀原始研究報(bào)告,從中尋找沒(méi)有解決的問(wèn)題,可以作為研究方向。
2. 選擇期刊,按論文的類型(綜述或研究論文等)進(jìn)行選擇,并對(duì)一些英文期刊進(jìn)行介紹。
Archaeometry 由牛津大學(xué)發(fā)行,是歷史較為悠久、且知名度較高的一本科技考古期刊,案例式的研究性文章在該雜志中可能會(huì)篇幅受限。Journal of Archaeological SCIENCE 主要目的是將科學(xué)技術(shù)和方法的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用推廣到考古學(xué)各個(gè)領(lǐng)域。因?yàn)殚_(kāi)有副刊,較少對(duì)文章的圖表等內(nèi)容設(shè)限。Archaeological and Anthropological Sciences 是新近受到關(guān)注的期刊。這三本期刊均屬于科技考古領(lǐng)域,在科學(xué)論文投稿時(shí)可以考慮。國(guó)內(nèi)的中文雜志中,理工科類的雜志由于對(duì)文物知識(shí)缺乏了解,可能會(huì)存在拒稿較多的情況。
3. 在開(kāi)始研究之前,提前計(jì)劃好思路,避免論文中出現(xiàn)數(shù)據(jù)的堆積。
4. 論文要邏輯思維清晰,讓其他領(lǐng)域的學(xué)者可以看得懂;英文論文尤其要注重邏輯思維,邏輯思維習(xí)慣比英文本身的形式更為重要。
5. 注意如何將所學(xué)的考古學(xué)知識(shí)運(yùn)用到科技考古或文物保護(hù)的研究中,主要是年代學(xué)、類型學(xué)和地層學(xué)的運(yùn)用。
具體方法的應(yīng)用通過(guò)案例一、三進(jìn)行介紹。
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考驗(yàn)?zāi)土?/p>
國(guó)內(nèi)的文物科學(xué)研究對(duì)數(shù)據(jù)的解析能力參差不齊,大量的文章閱讀和資料查閱可以幫助我們收獲更多成果。案例二中通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)及雜書(shū)等資料的重新解讀和研究,得出新的研究結(jié)果。
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基礎(chǔ)研究方法不可替代
如今越來(lái)越多的研究者注重對(duì)樣品進(jìn)行掃描電鏡、X射線衍射、拉曼光譜、氣質(zhì)聯(lián)用、X熒光光譜等分析,而很少用普通光學(xué)顯微鏡對(duì)樣品進(jìn)行觀察。但是有些時(shí)候光學(xué)顯微鏡就可以解決很多問(wèn)題,在案例二、三中均有應(yīng)用。
案例一:唐三彩的產(chǎn)地研究
研究方法:
首先,按年代學(xué)方法采集不同時(shí)期的樣品;其次,按照類型學(xué)方法對(duì)樣品進(jìn)行分類,將器皿和陶俑分開(kāi)研究,粉彩俑和釉陶俑分開(kāi)研究;再次,地理和時(shí)代的變化都要兼顧,長(zhǎng)安和洛陽(yáng)或許存在產(chǎn)品交流的可能。
結(jié)論:
綜合考古資料、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)處理結(jié)果,可將唐三彩在盛唐時(shí)期的發(fā)展歷程劃分為兩個(gè)階段,大約以公元705年(武則天退位)為界。前一階段的唐三彩屬于白胎類型,制作中心集中在洛陽(yáng)地區(qū),唐三彩器主要由黃冶窯制造,大型唐三彩俑由洛陽(yáng)地區(qū)(包括黃冶窯附近)未被發(fā)現(xiàn)的窯場(chǎng)制作;在第二階段唐三彩的制作中心向長(zhǎng)安地區(qū)偏移,長(zhǎng)安地區(qū)成為另一個(gè)唐三彩的制作中心,該中心的重要產(chǎn)品是紅胎唐三彩,同時(shí)采用外來(lái)的原料制作白胎唐三彩,洛陽(yáng)地區(qū)作為唐三彩的另一個(gè)制作中心同時(shí)存在。揚(yáng)州唐城遺址出土的唐三彩與黃冶窯唐三彩成分接近,印證了唐三彩從黃冶經(jīng)由水路,運(yùn)輸?shù)綋P(yáng)州港,用于出口運(yùn)輸?shù)穆肪€。
雷勇老師特別提到樣品采集的重要性。樣品最好可以自己到現(xiàn)場(chǎng)采集,首先到現(xiàn)場(chǎng)了解一下情況并采集所需要分析的樣品,帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析;經(jīng)過(guò)分析,會(huì)發(fā)現(xiàn)有些樣品需要再次分析,這時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)再次取樣帶回分析。在樣品采集過(guò)程中,要注意原始位置的記錄,用相機(jī)對(duì)取樣位置進(jìn)行拍照,并標(biāo)明具體的取樣點(diǎn)。如果自己不能到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行取樣,則要提醒取樣人需注意的問(wèn)題。
案例二:氯銅礦的研究
疑問(wèn):古代的青綠山水是否是由石青(Azurite)和石綠(Malachite)混合而來(lái)呢?
研究方法:①古文獻(xiàn)的科學(xué)再解釋:《神仙養(yǎng)生秘術(shù)》、《天工開(kāi)物》、《墨娥小錄》等;②對(duì)已發(fā)表數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋;③對(duì)樣品科學(xué)分析,如:偏光顯微鏡分析(PLM)、顯微激光拉曼光譜分析(Raman)和掃描電子顯微鏡分析 (SEM)。
氯銅礦使用的兩個(gè)不同階段:
(1)天然氯銅礦的使用和獲得。在五代以前主要使用天然氯銅礦,莫高窟壁畫(huà)中五代以前、榆林窟壁畫(huà)宋以前的綠色顏料主要是氯銅礦,也有氯銅礦與石綠混和使用的情況。而天然氯銅礦可能與石綠共生。
對(duì)SIM-SIM石窟壁畫(huà)中的綠色顏料進(jìn)行拉曼分析,發(fā)現(xiàn)其為氯銅礦和石綠的混合物。此外,北京科技大學(xué)李延祥教授在甘肅調(diào)查時(shí),獲得的大青山的綠色礦石(圖a),經(jīng)過(guò)偏光(圖b)和X射線衍射分析也證明是天然氯銅礦。另外,在新疆的龜茲地區(qū)和鄯善地區(qū)發(fā)現(xiàn)天然氯銅礦。
(2)人造氯銅礦的發(fā)明和大量使用。發(fā)現(xiàn)莫高窟壁畫(huà)中(含)五代以后、榆林窟壁畫(huà)(含)宋以后的綠色顏料主要是較純的氯銅礦。
根據(jù)王進(jìn)玉老師查閱的道教和醫(yī)學(xué)古籍以及相關(guān)雜書(shū),可以發(fā)現(xiàn)人造氯銅礦的技術(shù)可能出現(xiàn)較早,在唐代的文獻(xiàn)中就出現(xiàn)了一種沒(méi)有詳述的“造銅青法”。之后包括《新修本草》、《海藥本草》、《本草綱目》、《神仙養(yǎng)生秘錄》、《墨娥小錄》、《天工開(kāi)物》等書(shū)籍則都有先關(guān)的制作方法描述。
歷史文獻(xiàn)記載的氯銅礦制作工藝中涉及的原料有醋、食鹽,使用了加熱等工藝。這類材料實(shí)際上可以同時(shí)合成氯銅礦和醋酸銅兩種綠色顏料。但中國(guó)目前主要發(fā)現(xiàn)的綠色顏料是氯銅礦,未看到較早時(shí)期的醋酸銅發(fā)現(xiàn)的報(bào)道。
美國(guó)學(xué)者大衛(wèi)總結(jié)出氯銅礦產(chǎn)生的條件,需要在一定的酸性環(huán)境中(pH=3.5 - 4),原料中的糠、草板等材料可以幫助保持濕潤(rùn)的弱酸環(huán)境。古文獻(xiàn)記載的加熱醋酸,不讓醋酸浸泡青銅板,也都是控制青銅材料表面酸度的方法。
此外《天工開(kāi)物》中記載的黃銅板并非我們現(xiàn)在所說(shuō)的鋅銅,而僅是顏色,這與青銅材料剛制作好的顏色對(duì)應(yīng)。而且根據(jù)大衛(wèi)的總結(jié),青銅器容易首先發(fā)生錫、鉛的腐蝕,從而進(jìn)一步加速周邊區(qū)域的腐蝕,這種腐蝕速率遠(yuǎn)高于純銅材料。古代人工制作氯銅礦的原料主要是青銅材料。在一些元代和明代氯銅礦顏料中也發(fā)現(xiàn)了錫、鉛、砷的殘留,也證明了這個(gè)論點(diǎn)的合理性。
壁畫(huà)和彩塑中人造氯銅礦的證據(jù):
通過(guò)對(duì)《熾盛光佛佛會(huì)圖》、《七佛說(shuō)法圖》、《彌勒說(shuō)法圖》、甘肅永登明代壁畫(huà)、北京故宮清代建筑彩畫(huà)等壁畫(huà)和彩塑的調(diào)查,用偏光顯微鏡分析發(fā)現(xiàn),其中氯銅礦均為人造。
結(jié)論:根據(jù)最新發(fā)表的石窟和寺觀壁畫(huà)、彩繪雕塑和故宮建筑彩畫(huà)的分析結(jié)果,并參考相關(guān)歷史文獻(xiàn),不難發(fā)現(xiàn)北魏到清中期,壁畫(huà)和建筑彩畫(huà)中最流行和使用最多的綠色顏料是氯銅礦,而不是以往認(rèn)為的石綠。
人工合成的氯銅礦顏料于五代或者宋代開(kāi)始大量使用,主要采用醋酸和鹵鹽,通過(guò)加熱和相關(guān)工藝控制酸度,人工腐蝕青銅板來(lái)合成氯銅礦,大大降低了繪畫(huà)時(shí)綠色顏料的成本。
案例三:西周料珠的科學(xué)分析與研究
費(fèi)昂斯(Faience)由石英砂和其表面的一層富含NaO的玻璃釉組成。它最早出現(xiàn)在公元前4千年的埃及和近東地區(qū),一直持續(xù)到羅馬時(shí)期(公元前31年開(kāi)始由羅馬帝國(guó)統(tǒng)治)。美國(guó)的Vandiver女士,英國(guó)的Tite先生等學(xué)者發(fā)表了多篇費(fèi)昂斯工藝研究的文章;英國(guó)的Th. Rehren教授總結(jié)了堿金屬和堿土金屬對(duì)費(fèi)昂斯制作工藝的影響。
類似費(fèi)昂斯的串珠在中國(guó)西周至春秋時(shí)期的墓葬中經(jīng)常出現(xiàn),被稱為釉砂或歸為料珠制品,這里就稱之為西周料珠。根據(jù)馬清林老師的統(tǒng)計(jì),在陜西、河南、山西、甘肅等地都出現(xiàn)了這種料珠。這些料珠形狀主要有管狀、菱形與算珠狀等幾種形狀,表面多呈藍(lán)綠色,而且多玉瑪瑙、玉石等組合成串飾。但由于保存狀況都不好,這些料珠經(jīng)常出現(xiàn)表面釉層剝落,內(nèi)部沙粒部分裸露,略顯白色的狀況。
目前,埃及費(fèi)昂斯與中國(guó)西周料珠的關(guān)系仍不清晰。為什么多數(shù)中國(guó)的西周料珠與埃及費(fèi)昂斯樣式接近,而成分存在明顯差別呢?這成為困擾西周料珠研究的主要問(wèn)題。
以往的料珠研究缺乏顯微鏡下的類型觀察,忽略了成分變化與形狀改變可能存在的聯(lián)系。本項(xiàng)研究針對(duì)多數(shù)分析樣品也進(jìn)行了顯微鏡觀察,這從另一個(gè)角度提供了一些新的視角和依據(jù)。
以往的料珠分析也缺乏其它同時(shí)出土器物信息的參照,特別是根據(jù)青銅器和銘文進(jìn)行的墓葬排序。而料珠的成分和工藝變化或許與時(shí)代存在聯(lián)系,這就需要我們盡量參考其它出土器物提供的信息。
自上世紀(jì)70年代,在中國(guó)北方發(fā)現(xiàn)了相當(dāng)數(shù)量的西周地方諸侯國(guó)君的墓葬,本項(xiàng)研究涉及的主要有陜西寶雞的(弓魚(yú))國(guó)墓地、山西曲沃的晉侯墓地(包括羊舌西周墓地)、山西絳縣橫水的倗國(guó)墓地、陜西韓城梁帶村的芮國(guó)墓地、甘肅于家灣周墓。(弓魚(yú))國(guó)墓地M5屬于西周中期偏早,于家灣M94屬于西周中期墓葬,羊舌最大的兩個(gè)墓M1、M2被認(rèn)為晚于天馬-曲村的M93,絳縣橫水倗國(guó)墓地最大的兩個(gè)墓M1、M2時(shí)代與天馬-曲村的M33, M32, M91, M92時(shí)代接近,韓城梁帶村芮國(guó)墓地的M26被認(rèn)為與天馬-曲村的M93時(shí)代接近。
研究方法:主要根據(jù)西周料珠的成分和顯微結(jié)構(gòu)分析,結(jié)合料珠形貌觀察和墓葬的時(shí)代信息進(jìn)行西周料珠的工藝和產(chǎn)地研究。
分析方法:采用掃描電子顯微鏡(FEI Quanta 200 FEG)研究樣品的形貌特點(diǎn),借助能譜分析樣品的元素含量,主要是研究石英顆粒間的玻璃相。多數(shù)樣品發(fā)生風(fēng)化,很多鈉和鉀元素發(fā)生了流失,存在著很難檢測(cè)鈉和鉀元素的情況。分析檢測(cè)前后分別利用康寧A標(biāo)準(zhǔn)樣品復(fù)核分析的可靠性。對(duì)于SiO2、Na2O、MgO、Al2O3、K2O、CaO、Fe2O3、CuO八類氧化物,相對(duì)偏差小于15%。由于K、Na元素容易流失,因此Na2O、K2O的分析結(jié)果波動(dòng)較大,這是樣品保存狀況差導(dǎo)致的。盡管能譜X熒光分析的結(jié)果比波譜要差一些,但該研究主要討論是否高鉀或者高鈉間隙玻璃相,所以能譜的分析精度可以滿足本研究的需要。
分析結(jié)果:
(1)成分與工藝研究
在描述料珠在掃描電鏡下的顯微結(jié)構(gòu)時(shí),間隙玻璃,即分布在石英周?chē)牟A嗟难芯渴种匾?。但往往由于保存條件惡劣,間隙玻璃中的鈉與鉀元素已經(jīng)大量流失,含量低于1%。那些保存下來(lái)的玻璃相也有兩種:一種是高鈉玻璃相,一種是高鉀玻璃相。前者Na2O/K2O 比值>3,后者比值<>
多數(shù)高鉀玻璃料珠,特別是藍(lán)色的料珠內(nèi)部有大片連續(xù)分布的間隙玻璃相,而高鈉料珠內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松,玻璃相較少。另外藍(lán)綠顏色的差別是由于銅的含量差別,藍(lán)色料珠中間隙玻璃內(nèi)CuO含量>8%。
(2)產(chǎn)地與時(shí)代研究
(i)受埃及工藝影響的產(chǎn)品
與Tite教授的分析結(jié)果比較,天馬-曲村M113,M13,于家灣M94的高鈉玻璃料珠的Na2O/K2O含量比值接近3,這與埃及Middle Kingdom-Second Intermediate Period時(shí)期 Abydos 和 Amarna出土的費(fèi)昂斯成分接近,采用的制作方法是風(fēng)干法。
我們可以做一個(gè)大膽的猜想,或許中國(guó)與古埃及在三千年前,即西周早期有著物質(zhì)、技術(shù)或者文化交流,這些物質(zhì)就包括埃及費(fèi)昂斯。
(ii)美索不達(dá)米亞文化的影響
盡管很多西周墓葬都出土有菱形(算)珠,但前面提到的三個(gè)墓葬中的高鈉玻璃料珠沒(méi)有這種形制。菱形料珠受到美索不達(dá)米亞文化的影響也可能是西周料珠產(chǎn)地和工藝發(fā)生改變的證據(jù)。
本項(xiàng)研究中(竹園溝M5,天馬曲村M92、M32、M63,絳縣橫水M1,曲沃羊舌M1、M2,梁帶村M26)出土都是高鉀助熔玻璃。根據(jù)羅森夫人的觀點(diǎn),菱形(算)珠可能受到美索不達(dá)米亞文明的影響。因此,西周高鉀玻璃料珠有可能是受到埃及費(fèi)昂斯制作工藝和美索不達(dá)米亞文化影響的產(chǎn)品。中國(guó)古代的高鉀玻璃制品流行了一段時(shí)間,尤其是東周時(shí)期的鉀玻璃很多,依據(jù)風(fēng)格和裝飾應(yīng)當(dāng)大量出自本土。這些高鉀的玻璃又恰巧與西周的高鉀玻璃料珠的時(shí)間接近,因此,盡管存在中原文化圈以外生產(chǎn)的可能,但主講人傾向于認(rèn)為西周的高鉀玻璃料珠是中國(guó)本土制造的,并與東周的高鉀玻璃制品有工藝上的聯(lián)系。
此外,由于間隙高鉀玻璃中Mg的含量很低,不似采用草木灰,而可能采用硝石做原料,這與多年前趙匡華提出的結(jié)論類似。由于料珠有被傳承利用的可能,尚無(wú)法精確確定這種高鉀料珠在中國(guó)北方開(kāi)始流行的時(shí)間。大致可以認(rèn)為是公元前10世紀(jì)左右,即天馬-曲村M31的時(shí)代。
結(jié)論:
(1)西周料珠按年代、成分和產(chǎn)地將其分為兩類,第一類是產(chǎn)于埃及或其他地區(qū)的料珠,然后流入中國(guó),即大約3000年前,在中國(guó)中部地區(qū)料珠的原料技術(shù)受埃及影響或者起源于埃及,它跨越了西周早期(公元前11世紀(jì)至公元前10世紀(jì)),甚至更晚;第二類是高鉀玻璃料珠,硝石作為助熔劑,是中國(guó)料珠制作的獨(dú)特技術(shù),持續(xù)時(shí)間從西周到東周,在此期間,還有另一種預(yù)燒陶瓷坯體技術(shù),但均是中國(guó)本土技術(shù)。
(2)無(wú)論鈉或者鉀流失與否,通過(guò)分析西周料珠內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以大致推測(cè)性質(zhì)為高鉀還是高鈉玻璃料珠。一般來(lái)說(shuō)致密的內(nèi)部玻璃相與石英結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)高鉀玻璃料珠,疏松的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)高鈉玻璃料珠。
(3)高鉀玻璃料珠的保存狀況要好于高鈉玻璃料珠,這是鈉鹽相較鉀鹽難于在料珠內(nèi)部富集的特點(diǎn)造成的,即高鉀料珠內(nèi)部較致密,高鈉料珠內(nèi)部較疏松。
另外,雷勇老師概括性地分析了新技術(shù)在文物分析中的應(yīng)用,主要有:
1. 表面增強(qiáng)激光拉曼技術(shù)——國(guó)內(nèi)幾乎沒(méi)有研究;
2. 同步輻射裝置——利用多種光譜進(jìn)行科學(xué)分析;
3. 有機(jī)分析——有機(jī)材料(紡織品、荒帷等)的分析近幾年研究逐漸變多;
4. 文物材料老化過(guò)程研究(光老化、熱老化)。
最后,雷勇老師簡(jiǎn)要介紹了彩繪研究工作,其基本方法是顯微考古。考古學(xué)基本方法有地層學(xué)(stratigraphy)和類型學(xué)(typology),這兩種方法在彩繪分析時(shí)經(jīng)常會(huì)用到。比如,地層學(xué)中有打破和疊壓關(guān)系,而在彩繪分析時(shí)則經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)兩種顏料的疊壓等。在彩繪研究時(shí),光學(xué)顯微鏡應(yīng)用較多,直觀易懂且容易得出結(jié)論。例如,天然氯銅礦和人造氯銅礦在顯微鏡下顆粒大小不同,晶體形狀不同,可以很容易區(qū)分開(kāi)。
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紀(jì)要整理:李艷紅
攝像:李艷紅
插圖由雷勇老師提供
編輯:李凱、商晨雯
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