考古学是依据古代物质遗留以了解古代人类行为与当时社会文化的学问，分析研究古代遗迹，获取其丰富的潜在信息，探索古代人类社会历史以及人类与自然的相互关系。

“科技考古”是20世纪中期出现的一个新的考古学派,利用自然科学和考古学的理论、方法和手段,分析研究古代实物遗存,获取丰富的“潜”信息,以探索人与自然的关系以及古代人类社会历史的科学。

 

一、科技考古——X荧光光谱分析

在考古研究中,X射线荧光光谱分析属于无损分析，主要是测定古物中的成分,从而达到各种分析目的,进而推断和判断当时的人类社会文化。

尼通（Niton）XL3t 手持式分析仪对古物中的元素进行检测

 

 

       X荧光光谱分析可以对固体，甚至液体、气体中元素做快速定性定量的分析，对各材质的绝大多数文物如金属、合金、陶瓷、玻璃、玉石珠宝甚至书画、颜料、油画中的元素或微量元素含量做定性识别和定量分析。因此，X射线荧光光谱分析在考古学中主要应用在鉴定古物的年代、真伪、产地、制作工艺等方面。

 

二、X荧光光谱分析在考古中的应用

应用一：文物的鉴定

1.材质鉴定

      有些文物用肉眼就可以分辨是陶器还是青铜器；有些文物用肉眼就不好分辨,考古学家们有时为一件文物是什么材质争论不休。

 

      【汉代白金三品】有人认为汉代白金三品是银的,有人认为是锡铅合金,有人还从合金的组成上推断是锡,经X射线荧光光谱仪的分析,结果是铅。

汉代白金三品

      【蚁鼻钱】蚁鼻钱是先秦楚国的货币,又叫鬼脸钱,由于是春秋战国时期的,很多考古学家就理所当然地认为是青铜器,经过X射线荧光光谱仪的分析,虽然也是铜锡铅合金,但有的含铅量达70%～80%,有的含锡量达68%,含铜量超过50%的,17个样品中只有3枚,这说明蚁鼻钱的配料没有统一的规定,将它归纳到青铜类显然是不妥的。

蚁鼻钱

 

2.真伪鉴定

      乱世黄金，盛世古董。超高的利益驱使造假高手技术越来越高。真的与假的,虽然在外表上一样,但在成分上存在着很大的区别。

 

      【汝官瓷与仿汝瓷】虽然现代仿汝瓷可以以假乱真,但成分上有区别,X射线荧光光谱图是不一样的,有的仿汝瓷含锌量高,有的仿汝瓷含锶量高,古代的成分含量现代人是烧不出来的。

 

汝官瓷

 

      【古画】古代用的颜料与现代的是不一样的,美国曾对迭戈在1658年画的奥地利的玛丽安娜皇后的油画进行鉴定,用X射线荧光分析了画中的白色颜料,用的是铅白和石膏,证明此画是真的,因为1870年以后油画的白色颜料只用钛白。

 

古画

 

应用二：文物断代的鉴定

      同一类型的古物,各朝代在制作工艺和配料上是不一样的,反映到成分上是有区别的,可以利用X射线荧光分析进行文物的断代鉴定。

 

      【铜镜】汉代普遍使用高锡含铅的青铜镜,唐代在青铜镜中大量加入铅,宋代青铜镜中含铅量极高,达30%以上,并开始加入锌,元以后大量使用白铜镜,明中期后使用黄铜镜,通过X射线荧光分析就可以推断它们的年代。

铜镜

 

 

      【骨骼】在恒定的自然环境中,实物自身的变化如果是有规律的,也可以作为时代的标尺。骨骼中的铀(U)含量是随时间的增长而增加,用X射线荧光测定骸骨中的含铀量,就可以确定其时代。

 

古人骸骨

 

应用三：文物产地及其矿料来源分析

      文物通过X射线荧光分析可知其成分,经聚类分析和其他方法的旁证,可确定其产地及其矿料来源。这可为研究先民迁移路线和各种文化之间的关系,提供有意义的信息。

 

      【尼罗河流域的古陶器】德国的拉德肯(Rathgen)实验室用X射线荧光光谱分析了尼罗河流域的古陶器,发现一般低质产品各地都有出产,而高质量产品,则来自位于尼罗河中部地底比斯几个中心产地。

尼罗河流域的古陶器

 

应用四：制作工艺的研究

      通过对文物的X 射线荧光光谱分析, 可得到文物的成分,从成分上推断当时的制作工艺。

 

      【隋朝敦煌莫高窟佛像上的涂金粉】经X射线荧光分析,发现铅(Pb)的含量是金(Au)的4倍多,而表面呈金色,涂层极薄。从而推测,在佛像上先涂铅粉再涂金粉,这样可以节省金的用量。

 

隋朝敦煌莫高窟佛像

 

应用五：文物保护

      文物保护离不开X射线荧光分析,首先要分析文物的成分,确定文物的材质；在查明文物损坏的过程和机理时,要分析文物材料质变产物的成分；保护得如何,也要通过X射线荧光分析来观察文物的成分有无变化。在研究文物在地下埋葬环境时,地下水和文物周围的土壤的成分也要靠X射线荧光分析来确定。在研究文物保护的环境时,要用X射线荧光技术分析文物周围大气中的气溶胶和化学污染物。因此,X射线荧光分析是文物保护工作的“眼睛”。

 

 

三、科技考古的意义

      利用科技检测仪器，会改善当下国内文物艺术品鉴定市场“十个、九个意见”、“鉴定证书漫天飞”的混乱状况，使文物艺术品鉴定行业进一步得到规范，有助于我国文化产业的繁荣与发展。