□梁萍 王岳

前言

文物在出土過程中，由于環(huán)境突變呈快速劣化趨勢，考古現(xiàn)場獲得的即時信息往往受到技術條件、時間和空間的限制，需要不斷引進新的技術手段來解決相關問題[1]。因此，利用現(xiàn)代分析技術對考古出土文物進行現(xiàn)場調(diào)查分析也是文物保護過程中十分重要的一步。

一、適合考古現(xiàn)場的分析技術

隨著科學技術的發(fā)展，各種新的檢測儀器層出不窮，但常規(guī)實驗室的文物調(diào)查和分析手段容易割裂文物當前狀態(tài)與出土狀態(tài)的聯(lián)系，在實際工作中存在許多不足。一方面文物一出土，受到周圍環(huán)境突變的影響，文物材料性質發(fā)生快速變化，導致原有信息發(fā)生改變或遺失；另一方面，文物的珍貴性也無法滿足以樣品消耗為代價的分析要求，文物的特殊屬性決定了即時、無損、便攜的調(diào)查和分析方式更適合考古現(xiàn)場的檢測分析[2-6]。

二、考古現(xiàn)場出土文物現(xiàn)狀及存在的問題

文物在考古發(fā)掘之前，長期處在一個無光、缺氧、濕度很大甚至長期浸泡在水中或溫濕度基本不變或變化不大的平衡體系中，發(fā)掘出土后環(huán)境突變，會使文物受到嚴重甚至是毀滅性的損害[7]。文物的劣化，是多種因素作用的結果，尤其是文物出土階段的劣化更是如此。除與文物出土前后的環(huán)境變化密切相關，也和文物本身的材料性質有直接關系，因此，除了對文物進行現(xiàn)場應急的穩(wěn)定性處理，考量文物的埋藏環(huán)境和認識文物出土時的材料特征也是綜合研究病害產(chǎn)生原因的前提，對文物保護有重要的意義。

三、無損檢測技術在考古現(xiàn)場的應用

1.埋藏環(huán)境

文物在出土之前，已與埋藏環(huán)境建立了平衡體系，考古發(fā)掘時平衡體系被打破，勢必造成文物的劣化，主要影響因素如下：

（1）含水量

水是影響出土文物劣化的重要因素之一。出土漆木器、象牙和骨質文物失水后，會發(fā)生嚴重的收縮、彎曲甚至斷裂；紙張、羊皮紙、皮革和紡織品，在失水情況下會發(fā)生脆化現(xiàn)象，失去韌性導致纖維的斷裂；水分也是金屬發(fā)生電化學腐蝕的主要因素之一。與之相反，在含水率較高的條件下，文物表面及周邊環(huán)境濕度較大，適宜霉菌和真菌的生長，可能造成生物病害的發(fā)生。大部分文物的保存狀態(tài)與其自身含水率或埋藏環(huán)境中的水分有直接關系，吸收水會發(fā)生膨脹，反之會發(fā)生收縮，這個過程材料的性質會發(fā)生很大變化。

（2）溫度

溫度對文物的影響是指通過文物分子之間的相互轉變和一定的化學反應而導致文物狀態(tài)出現(xiàn)變化的現(xiàn)象，其主要表現(xiàn)為溫度過高時，加速了各種物理化學變化，從而加速了文物的劣化；溫度過低也會造成文物的收縮變形等。而溫度的忽高忽低，如冷氣狀態(tài)和平常溫度狀態(tài)切換過快，會引起不同材料之間的熱脹冷縮現(xiàn)象，致使文物衰變。

（3）含氧量

氧氣對脆弱質文物的氧化蝕變和微生物的生長起著非常關鍵的作用。氧氣是氧化反應產(chǎn)生的主要條件，氧化作用造成文物材料的劣化現(xiàn)象，在金屬質和有機質文物上表現(xiàn)得最為明顯，氧氣也是微生物產(chǎn)生的重要條件，有機質文物受微生物劣化的影響最為明顯，表現(xiàn)為霉變、腐爛、腐朽等劣化現(xiàn)象。

（4）易溶鹽

相對濕度較高的條件下，易溶鹽會吸收空氣中的水分溶解，相對濕度降低時重新結晶。易溶鹽結晶發(fā)生在文物內(nèi)部的孔隙中，結晶作用會嚴重影響文物材料的強度，鹽結晶聚集于文物表面時，會對文物的表面造成損傷。

（5）PH值

酸度對地下文物的影響很大，如蛋白質容易受堿性的影響，而纖維素則容易受酸性的影響。一般來說土壤腐蝕速度隨著pH值的降低而增大，土壤酸度對有機質文物和鐵質文物的影響較大[8]。

（6）光照

光照會對文物造成嚴重的、不可挽回的損害。在考古發(fā)掘現(xiàn)場，原本處于黑暗環(huán)境中的文物遭到太陽光的照射，陽光中的紫外線可能對文物造成較大的損傷。有機質類文物對光很敏感，如果過多的暴露在光照條件下，會引起褪色和結構性損傷，而彩繪類文物在光照條件下也會引起褪色和變色現(xiàn)象，因此，考古發(fā)掘現(xiàn)場需要進行光強度的監(jiān)測工作，并做好應急處理預案[9]。

總之，考古現(xiàn)場中文物的埋藏環(huán)境和現(xiàn)場環(huán)境的信息尤為重要，需要及時記錄保存，不同檢測內(nèi)容對應的無損檢測技術總結如下：

檢測內(nèi)容 檢測儀器 對文物的影響 檢測對象溫濕度 便攜溫濕度計 引起文物熱脹冷縮、濕漲干縮，易霉變，金屬易銹蝕 周圍空氣光照 照度儀、紫外輻照儀 光照中的紫外線會引起文物的褪色、變色或結構性損傷 周圍空氣含水率 紅外水分測定儀 引起文物膨脹收縮，易霉變，金屬易銹蝕 埋藏土壤可溶鹽 便攜式離子色譜儀 易溶鹽結晶會影響文物材料強度，金屬易腐蝕 埋藏土壤微生物 便攜式顯微鏡 霉變、腐爛、腐朽 埋藏土壤酸度 PH計 土壤腐蝕隨PH值的降低而增大 周圍空氣、埋藏土壤

2.文物本體

現(xiàn)場出土文物要求調(diào)查分析方法原位、無損，同時要保證分析的時效性。我國文物類型多樣，文物本體的材料組成也非常豐富，為基本滿足對文物本體的科學認知，需要從不同角度、運用多種方法綜合分析文物形貌、元素特征、成分組成等信息。

目前，文物無損分析技術在考古現(xiàn)場主要用于文物的成分分析、微觀形貌、結構、影像等方面，常用檢測分析方法歸納如下：

檢測內(nèi)容元素成分分析物相形貌物理特性分析 結構色差其他檢測方法便攜X射線熒光光譜便攜紅外光譜、便攜拉曼光譜、高光譜、多光譜便攜式顯微鏡超聲波探傷儀、紅外熱像、探地雷達、X探傷、CT掃描便攜色差儀多光譜檢測目的 檢測對象用于檢查文物的元素組成，從元素特征上區(qū)分材質。用于檢測文物的材料組成，獲得更為準確的文物材質信息。用于文物微觀形貌的觀察和記錄，間或反應文物病害特征。用于調(diào)查文物內(nèi)部結構，通過獲得的圖像解讀文物材料結構、制作工藝和病害特征等信息。用于對物體的色度進行測量針對有機質明顯的熒光反應文物本體

（1）文物的物相分析

所謂物相分析是指對物質中各組成成分存在的狀態(tài)、形態(tài)、價態(tài)進行確定的分析方法。以顯微激光拉曼為例，馮澤陽等[10]對2000年以來拉曼光譜在考古中的應用進行了分類總結，這一技術在考古領域的使用為文物的年代推斷、真?zhèn)舞b定、產(chǎn)地判別、保護修復等都提供了科學依據(jù)。

（2）文物的元素組成分析

化學組成分析是指對樣品中所含元素種類及含量進行的一種定性和定量分析。文物研究中一方面要分析文物成分確定其材質，另一方面在分析文物材料損壞的過程和探討機理時也要了解其質變產(chǎn)物的成分，最后對于保護效果的評價也需要通過成分的變化與否來判斷。

以X射線熒光光譜為例，Kim等[11]對第19世紀韓國黃龍寺繪畫樣品的顏料進行了X射線熒光分析，通過各個顏色的特征元素指向相應的礦料來源。

（3）文物表面形貌觀察和顯微分析

在文物的結構和工藝研究中，顯微結構分析是一種不可或缺的方法和手段，可使人們直觀、細微地觀察文物表面和內(nèi)部結構。超景深顯微鏡是目前光學顯微鏡中性能最為優(yōu)越的一種顯微分析手段，主要優(yōu)勢在于可實現(xiàn)基于景深的非接觸三維測量，無需制樣，對樣品大小也無要求，可用于各類文物的立體形貌觀察與記錄。

（4）文物內(nèi)部和表面的影像分析

在文物研究和修復保護中，需要透過表面觀察文物內(nèi)部或表面的影像信息，越來越多的現(xiàn)代工業(yè)手段被引入文物的觀察環(huán)節(jié)。2004年，馬振智，[12]等人采用工業(yè)CT對陜西歷史博物館館藏古代棘輪進行了分析。2009年，楊益民采用顯微CT技術對古代石質文物鉆孔技術進行了研究[13]。

四、無損檢測技術存在的問題

無損檢測分析以其無損或低損傷，針對文物埋藏環(huán)境及文物本體在考古現(xiàn)場的研究有著極大的優(yōu)勢，但仍存在其自身的局限性及有待改進的問題。

1.儀器檢測數(shù)據(jù)的準確性問題

很多無損檢測技術是以縮小探頭的檢測范圍或者樣品用量為前提來成就儀器的便攜性能的，會導致儀器的精準性降低。

2.專用數(shù)據(jù)庫欠缺

考古現(xiàn)場文物組成相對復雜，沒有實驗室檢測前的樣品處理過程，所以針對便攜式儀器檢測專用的校準及其標準數(shù)據(jù)庫建設方面仍要進行大量基礎研究工作。

3.后期數(shù)據(jù)整理及其信息應用方面

無損分析技術對于諸多儀器采集提供的信息，如何科學規(guī)范的抽提可靠信息，指導文物保護實踐工作，還需不斷完善相關技術規(guī)范與應用標準。

[1]于宗仁《文物保護移動實驗室功能構建及其綜合分析方法應用》，蘭州：蘭州大學，2017年。

[2]羅曦蕓、葉菲、吳來明等《便攜式拉曼光譜用于文物及文物保護材料光老化作用的快速評價》，《文物保護與保存科學》2010年第9期，2046～2048頁。

[3]王麗琴、黨高潮、趙靜《光導纖維反射光譜技術在彩繪文物顏料無損分析鑒定中的應用》，《光譜學與光譜分析》2008年第 8期，1722～1726頁。

[4]徐文娟《無損光譜技術在紙質文物分析中的應用研究進展》，《文物保護與考古科學》2012年增刊1，41～44頁。

[5]韓煒師、王麗琴《光譜分析技術在彩繪文物顏料分析中的應用》，《文物保護與保存科學》2012年第12期，3394～3398 頁。

[6]魏璐、王麗琴、周鐵等《無損光譜技術在彩繪陶質文物分析中的應用進展》，《文物保護與保存科學》2012年第 2期，481～486頁。

[7]M C Ganorkar,based artifaets[J].V P Rao,P Gayathri,et al.AStudies in Conservation,1988,novel Method for conservation of copper-33:97-101.

[8]于群力、楊秋穎《文物病害與保存環(huán)境》，《文博》2005年第 1期，24～27頁。

[9]Fergus Read,羅曉東《光照對文物的影響以及預防性保護》，《藝術市場》2009年第 6期，56～59頁。

[10]FEND Ze-yang,ZHANU Wei-hong,ZHENU Ying,et al(馮澤陽，張衛(wèi)紅，鄭穎等).The Journal of Light Scattering(光散射學報).2016，28[C]:27.

[11]Kim Minjung,Lee Jihye,Doh Jung-Mann,et al.Surface and Interlace Analysis,2016，48.409.

[12]馬振智、張健、楊軍昌《陜西歷史博物館藏古代棘輪的工業(yè)CT檢查與分析》，《考古與文物》2004年第3期。

[13]YIMINYANG,MINYANG,YAOTINGXIE,Application of Micro-CT.A New Method for Stone Drilling Re-search[J].MICROSCOPY RESEARCH AND TECHNIQUE 72:343-346(2009).