“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。在研究文物保护的最佳环境时,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“十个专家、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。