“躺了千年,盼望與你相見;看了千變,守望古蜀桑田……”據(jù)專家介紹,三星堆遺址是迄今在中國西南地區(qū)發(fā)現(xiàn)的規(guī)模最大、延續(xù)時(shí)間最長、文化內(nèi)涵最豐富的古文化、古城、古國遺址,自 1986 年三星堆遺址一經(jīng)問世便獲舉世矚目,被譽(yù)為“ 20 世紀(jì)人類最偉大的考古發(fā)現(xiàn)之一”,其所具有的歷史價(jià)值,不言自明。
34 年后,2020 年再次啟動(dòng)三星堆遺址考古工作,其中,本次 5 號(hào)坑出土的絕美黃金面具,便是出自飛納用戶四川大學(xué)考古文博學(xué)院三星堆工作組。
圖1 截取自四川大學(xué)公眾號(hào)
除了欣賞沉睡千年的精美文物外,相較于 1986 年的那次三星堆遺址考古,給我們最直觀的感受和變化,便是此次考古工作充分體現(xiàn)了科學(xué)的現(xiàn)代化考古。
恒溫恒濕玻璃方艙、3D 打印的文物“防護(hù)服”、掃描電鏡、超景深顯微鏡……其中多項(xiàng)“利器”都是首次使用。從技術(shù)層面來看,可以說是目前國內(nèi)乃至國際上科技含量最高的考古。
1986 年 三星堆遺址考古發(fā)掘現(xiàn)場(圖片來源于典藏拍訊)
2020 年 三星堆遺址考古現(xiàn)場
掃描電鏡在現(xiàn)代考古中的應(yīng)用
1. 青銅器 EDS 成分分析
圖 4 某文物單位青銅器的化學(xué)成分分析(使用型號(hào):Phenom ProX)
使用掃描電鏡 EDS 分析, 可以識(shí)別青銅器的化學(xué)成分,分析其中 Cu、Sn、Pb 等元素的含量,結(jié)合金相分析,可以反映當(dāng)時(shí)的青銅器制作工藝流程,能夠體現(xiàn)古代歷史上冶煉技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展,直接對應(yīng)了當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)力發(fā)展水平,對于考古工作具有重要的意義。
2. 壁畫顏料的形貌和成分分析
圖 5 壁畫顏料的 SEM 形貌圖(使用型號(hào):Phenom Pro X)
使用掃描電鏡對壁畫、雕塑等進(jìn)行顏料和石材進(jìn)行成分分析,在修復(fù)文物時(shí)盡量采用相同或相近的材料,以便達(dá)到最好的修復(fù)效果。
3. 紙張的形貌和成分分析
圖 6 文物中的紙張能譜檢測(使用型號(hào):Phenom ProX)
在文物修復(fù)的過程中,如果需要使用化學(xué)方法進(jìn)行清潔,需要選擇對紙張纖維無害的化學(xué)試劑來溶解其中的雜質(zhì)。使用掃描電鏡進(jìn)行形貌及成分分析,可以觀察紙張中微觀物質(zhì)的形貌及成份,對文物的修復(fù)有著很大的指導(dǎo)意義。
4. 兵器的金相組織及成分分析
圖 7 戰(zhàn)國時(shí)期兵器“戈”的金相組織圖(使用型號(hào):Phenom XL)
使用掃描電鏡觀察金相組織,可以通過觀察枝晶或者晶粒的形貌、分布及成分信息,來還原此兵器的生產(chǎn)過程,這對于還原當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)力水平具有重要意義。
某大學(xué)歷史學(xué)院使用飛納臺(tái)式掃描電鏡大樣品室卓越版 Phenom XL,樣品倉尺寸最大為 100mm × 100mm,可以一次性放入較大尺寸的單個(gè)樣品,配套自動(dòng)傾斜旋轉(zhuǎn)樣品杯,自動(dòng)拼圖、3D 粗糙度重建、纖維系統(tǒng)、顆粒系統(tǒng)、孔洞系統(tǒng)等軟件,顯著提高了考古的準(zhǔn)確性及測樣效率。
5. 化石的形貌及成分分析
圖 8 哈密翼龍骨骼化石樣品
圖 9 哈密翼龍化石的形貌及成分分析(使用型號(hào):Phenom XL)
化石的發(fā)現(xiàn)對探討遠(yuǎn)古生物的習(xí)性、起源與演化具有重要意義。中國科學(xué)院李穎等在研究哈密翼龍化石的風(fēng)化機(jī)理時(shí),使用掃描電鏡對骨骼化石的形貌及成分進(jìn)行分析,從微觀層面探索了哈密翼龍化石的風(fēng)化機(jī)理,對于化石的運(yùn)輸和保存具有重要的參考意義。(參考文獻(xiàn):李穎,羅武干,楊益民,蔣順興,汪筱林,2021,新疆哈密翼龍化石風(fēng)化機(jī)理初步研究,中國科學(xué): 地球科學(xué),51:398-410)
6. 官服金屬線形貌及成分分析
圖 10 中國國家博物館藏清代土司官服
圖 11 不同金屬線的掃描電鏡圖片(使用型號(hào):Phenom XL)
不同的朝代的官服具有不同修飾風(fēng)格以及刺繡工藝,不同品級(jí)的官服使用的金屬線的結(jié)構(gòu)也有所不同。因此對官服上的金線進(jìn)行微觀研究,對于文物的研究、保護(hù)和修復(fù)具有重要意義。中國國家博物館趙作勇,對館藏的清代土司官服的金屬線進(jìn)行了分析研究,使用掃描電鏡對金屬箔層缺損區(qū)域、金屬箔層未缺損區(qū)域、褙襯材料背面等部位進(jìn)行元素測量分析,對于其后續(xù)的保管,保護(hù)和修復(fù)工作提供重要的參考和依據(jù)。(參考文獻(xiàn):趙作勇,2020,中國國家博物館藏清代土司官服金屬線的分析研究,文物保護(hù)與考古科學(xué),32:4)
Phenom 掃描電鏡在考古中的明星產(chǎn)品
放大倍數(shù):200,000 X
分辨率:優(yōu)于 10 nm
燈絲材料:1,500 小時(shí) CeB6 燈絲
抽真空時(shí)間:小于 30 秒
探測器:背散射電子探測器(選配二次電子和 EDS 能譜儀)
樣品室尺寸:100mm x 100mm(無需破壞文物,實(shí)現(xiàn)無損檢測)