原创《古代玉器的科技分析方法综述》
本文是分析方法类有关开题报告范文与玉器和综述和分析方法类本科论文怎么写。
摘 要：人们对玉器的喜好古已有之,对于玉器最想了解的是玉器的真伪、所属年代、来源之类的问题,解决这些问题的途径主要是两个方面,一方面是凭经验用肉眼判断,另一方面是现在使用越来越多的各种科学技术分析手段.
关键词：玉器：科技分析：综述
中图分类号：K876
文献标识码：A
文章编号：1673- 259~ 2017) 11- 00064- 03
人们对玉器的喜好古已有之,从最初作为实用的工具,到成为人们所关注和崇拜的与古人宗教信仰相结合的神器,而后又被历朝历代的上至王公贵族、下至平民百姓当作财富的象征,玉器可以说是从未离开过人们的生活.及至当代,无论是出于对古代器物的收藏兴趣,还是作为研究者要了解它们所反映的古代人类社会的生活情况,玉器同样都扮演着重要的角色.然而不管出于什么目的,人们对于玉器最想了解的无非是玉器的真伪、所属年代、来源之类的问题,解决这些问题的途径主要是两个方面,一方面是凭经验用肉眼判断,另一方面就是现在使用越来越多的各种科学技术分析手段.
一、玉石料种类的分析方法
古代玉器所用的材料种类比较多,判断玉器的真伪和来源地可以凭经验用肉眼观察的方法,但是很多玉器在干百年的埋藏过程中会发生如沁色等变化,会影响对石质的判断,这就需要借助一些现代的科学仪器进行检测了.现代一般采用矿物岩石学名称,如透闪石玉、蛇纹石玉来命名不同结构和组成的玉料,并用现代科学技术手段鉴定玉器的材质.史前玉器的数量很多,达几十万件,按照矿物岩石学的概念归纳其材质,主要有透闪石、蛇纹石、绿松石、玛瑙、玉髓、萤石、煤精、石英岩、大理石等,例如经过检测发现,凌家滩出土的600多件玉器的质料有透闪石、蛇纹石、玛瑙、水晶等,其中主要是透闪石.分析这些玉器所使用的玉料,尽管有一些无损测试的方法,但是很多手段都需要采样测试,会不同程度的对玉器造成损伤,这就给玉器材质的分析工作带来了不便.
对玉石原料品种的分析一般可以采用岩石学的方法,需要将石料制成切片,观察其显微特征：而对于有重要价值的古玉器为了不破坏其完整性,则大多采用无损分析方法,如红外吸收光谱反射法、X射线衍射法、激光拉曼光谱等方法,将获得的谱线与标准谱线进行对比,确定玉石的矿物成分,但是这些分析的结果会受到玉器抛光程度与玉质结构的影响.目前对玉器的分析多采用各种手段相结合的方式,如对凌家滩出土部分玉器所用玉料种类的分析,首先是根据颜色、光泽、透明度、硬度、结构等特征进行了肉眼鉴定,可以看出多数是呈不透明状、鸡骨白色、半玻璃光泽的透闪石玉,其次还有石英岩玉、水晶、玛瑙、煤精等材质.同时借助放大镜、聚光电筒、摩氏硬度笔等工具对石质进行细致观察,对结果的统计分析发现人们制作不同的玉器会选择不同的玉料.造型复杂、精美的玉器多选用透闪石料制作,普通的玉饰品选用石英岩、玛瑙等白净透明的玉料,制作工具则用那些不透明的火山碎屑岩和沉积岩类[1].这是从科技分析角度对古玉鉴定的一次有效尝试.
使用科技手段对玉器材料的鉴定主要是检测它的矿物成分以及观察显微结构,玉矿的形成是中酸性岩浆热液与白云岩地层相互接触换质的结果,不同地区的玉矿都有自己独特的化学成分、微量元素、结构组织等特征,通过这些特征的分析和分辨可以区分玉料的来源.一般用矿物学理论和方法分辨玉石料,通过科学检测和技术分析确定其化学成分和矿物成分.常用的分析方法中有利用分子振动模式与频率特征的室温红外吸收光谱或者是X光粉晶照相,这两种分析方法的特点是对矿物的分辨能力较强,而且用量较小,只需要1毫克,其他光谱和化学分析方法的用量可达百毫克：用扫描电子显微镜可以观察玉器样品的微观结构,也需要很少的样品量即可,虽然精度不如高分辨透射显微镜,但是前者的费用低、用量少.
对玉器材质的检测还可以使用其他方法,如使用偏光仪观察消光情况,从而判断器物是均质体、非均质体或晶质集合体,通过调节仪器,如果看到的器物始终是明亮的,则为晶质体,如软玉和翡翠,如果器物有明暗变化,则为非均质体,如水晶.还可以用分光镜判断玉器的品种,因为不同的玉材对可见光谱的吸收是不同的[3].红外光谱分析则需要把测试物制成粉末状样品,不过用量非常少,只要1毫克以下,用这种方法还可以判断是否经过人工处理,因为作伪的玉器在人工处理过程中或多或少会使用一些有机或无机化学试剂,这些微量成分能在红外光谱上反映出来.
以上检测方法无论是通过观察显微结构还是分析玉料的成分,都具有很好的应用前景,但是在具体操作过程中,为了更好的获取分析结果,常常采用多种分析手段相结合的方法.如为了较快的检测出玉料的矿物种类和物相特征,可以采用能量色散型X射线荧光光谱仪(XRF)与拉曼光谱仪组合分析,会降低测试环境的干扰.如需深入了解玉料材质信息,可以采用光学相干层折成像系统(OCT)结合共焦激光拉曼光谱仪来进行,可以对玉器材料中的包裹体等伴生矿物进行很好的检测[4].
二、玉料使用年代的研究
除了鉴定玉料的种类以及出产地外,玉器的真伪也是古玩爱好者们倍加关注的问题,因此人们也在不断寻找有效的鉴定手段.传统的鉴定方法是根据玉器的质地、工艺、器形等几方面来判断年代、用途和真伪,这需要有极其丰富的实践经验和对古文化知识的了解,在作伪技术越来越高超的今天,仅靠经验是很难准确判断一件玉器的真实身份的.对于蕴含深厚文化底蕴的中国传统器物——玉器来说,我们更加关注的是它所反映的古代社会的加工技术以及使用情况诸方面的信息,因此对一件有着特定造型与工艺的器物,判断其准确年代对了解当时的社会情况有着重要意义,这就需要有更加准确的断代方法,所以现在有更多的技术手段在进行这方面的工作.
玉器在埋藏过程中物理性质会发生不同程度的变化,如硬度和透明度降低,质地变得疏松,不再具有光滑的手感等等,通过扫描电子显微镜(SEM)能观察到这些区别,成为一种科学地判断玉器用料和是否经多年埋藏的方法.还有一种利用科学技术手段研究古玉料的方法,即雷射氩氩( 40Ar/39Ar)同位素定年法（简称氩氩定年法）.这种方法是运用地壳物质所含的钾元素及其子同位素氩之间的衰变关系,探测同位素的年代,来对比得到地壳物质的绝对生成年代.由于玉料和周围的矿石在生成时,会将钾元素封存在矿物体内,运用这种方法,辅助同位素对比作图法可以探测出玉料的生成年代,从而探寻其与所属产地的关系.但是运用这种方法得到的古玉料的氩同位素图谱与现代矿脉的会有所区别,这是因为古玉在琢磨过程及埋藏过程中会影响到K-Ar同位素系统,这也正可以作为区分古玉料与现代玉料的方法[5].
玉料在雕琢成器后一直到流传至现在的漫长过程中由于内部结构和外部条件的共同原因会发生不同程度的变化,就是俗称的受沁.质量越好的玉料受沁程度会越小,受沁后玉器的显微结构会变得疏松,体现在外观上的透明度、光泽、颜色也会发生变化.玉器在埋藏中发生的变化会有多种情况,例如很多出土或传世的玉器都有鸡骨白现象,这是在非正常条件下受沁的结果,这种情况的玉器很难判断它们的玉质为哪类,对于这样的玉器可以经过如下几个步骤,首先肉眼观察玉器的光泽和透明度等特征,再用偏光显微镜观察微观结构：为了使结果更加准确,要用红外吸收光谱、X射线衍射和激光拉曼光谱测试样品的矿物相,进而确定玉器的材质是透闪石、蛇纹石亦或是其他.
另外,各种因素导致玉器受沁的情况不同,形成机理也较为复杂,就需要运用多种手段进行综合性检测.如扫描电镜、X射线衍射分析、显微红外光谱分析、激光拉曼光谱分析等,同时利用查尔斯滤色镜、紫外灯、偏光仪等珠宝玉石的常规检测设备以获取更全面的信息[6].
三、玉料产地的分析方法
古玉料的来源也是研究的一个重点,虽然我国玉矿贮量很丰富,但是在古代人们发现和开采矿藏的能力都有限,实际上被古人利用的玉矿数量并不是很多.我国境内的很多史前时期的跨越中都发现了数量不等的玉器,这些玉器来自何方,是由当地的矿料雕琢而成,还是自其他地方输入而来,它们又来自哪里,是通过何种方式,和平贸易亦或是战争掠夺？种种问题都使我们困惑不解,因此对玉器原料产地的研究还可以帮助判断玉器的真假、工艺、文化交流等方面的情况.判断一件玉器是来自当地的制作传统还是吸收了其他人群的经验,从纹饰特征、工艺特征上可以知其一二,然而所用材料来自何地,却需要借助一定的技术手段进行分析,研究方法主要是分析观察玉料的物理特征、矿物成分、化学成分、显微结构等.不同的地质环境导致玉石料的微观结构和成分都有所区别,通过这两方面的分析有助于找到玉矿的出处.软玉的产地基本有两种情况,一种是产于镁质大理岩,另一种是蛇纹石化超基性岩,不同地质条件下出产的软玉石各方面的特征都存在差异.我们可以使用仪器对这些特征进行观察,然后进行比较,所用的方法有：目测及采用比重液、密度测定仪硬度计等仪器测定玉料的颜色、光泽、透明度、比重硬度等物理特征：通过偏光显微镜、室温红外光谱分析、电子探针分析、X射线粉晶衍射分析等仪器测定矿物成分：运用偏光显微镜、扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜观察玉料的显微结构[8].
还有一种常用的分析玉石成分的方法是同位素分析法,这是因为大部分元素都有两种或两种以上的同位素,分为放射性同位素和稳定性同位素,各种同位素的种类和含量是与它们的产地相对应的,这样就能判断制作玉器所用的原料来源.放射性同位素的方法主要用来测定地质体的形成年代,对透闪石类玉常用的是钾一氩法和氩一氩法,用这两种方法分别测定了和田玉和岫岩玉的生成年代,可以找到矿产地与之对应：用稳定同位素的方法探讨地质作用的演化历史和物质来源,对古玉材料的测定主要使用氢、氧、硅、铅的几种稳定同位素数据,结合起来应用可以找到玉料的来源地[9].
研究古代玉器的玉料产地问题可以从其矿物成分、物理特征、化学特征、组织结构、同位素组成几方面进行综合分析.如对辽宁岫岩透闪石玉和新疆和田透闪石玉的对比分析,两者的主要矿物成分都为透闪石,含量均在95%以上,次要矿物成分也都很相似：两地透闪石玉的化学成分基本相同,只是锌(Zn)元素的含量差别较大,稀土成分也不能作为对比的指标；两地玉石的光泽、透明度、硬度、密度等物理性质差别不大,在色调上有明显不同,岫岩透闪石玉的主色调为黄白色、黄绿色和绿色,和田透闪石玉的主色调则为白色、青白色和青色：两地透闪石玉的结构均为隐晶质的纤维交织结构和斑状结构,均为典型的毛毡状结构,构造也都是呈块状：但是两地玉料的放射性同位素年代不同,也就是两地玉矿的生成年代不同[10].这样就可以在一定程度上区分出外观相似的不同玉种,也是分析古玉器玉料的一个重要途径.
随着科技技术的发展以及不同学科领域的合作,目前对玉石材料的分析手段也日趋多样化,分析的准确程度也在不断提高.对古代器物的材质、工艺等信息采取多学科交叉合作的研究方式,已经成为科技考古学的一个主要发展趋势.参考文献：[1]蔡文静,张敬国,朱勤文,吴沫．凌家滩出土部分古 玉器玉质成分特征U]．东南文化,2002,(11)：80～ 83．[2]闻广．辨玉U]．文物,1992,(7):75～80．[3]冯敏．古玉器的无损检测体系U]．东南文化, 2001,(9)：79～82．[4]王凯,董俊卿,等．应用多种光学分析技术对一批 河南出土三代玉器的无损分析U]．光谱学与光 谱分析,2015,(9)：2492～2499．[5]周述蓉,罗清华,张敬国．氩氩定年法在玉器文化 考古研究之应用[C]．／／杨伯达．中国玉文化玉学 论丛三编·下．北京：紫禁城出版社,2005.669～ 683．[6]万文君．浅论古代玉器皮色、沁色和染色的鉴定 方法U]．岩石矿物学杂志,2016,(12)：25～30．[7]闻广．中国古玉的研究U]．中国非金属矿工业导 刊,1990,(5)：2～10．[8]员雪梅,蔡克勤,陈宝国．中国史前玉器原料产地 研究现状及相关问题探讨[C]／／杨伯达．中国玉 文化玉学论丛四编·下．北京：紫禁城出版社, 2006.897～928．[9]王时麒,员雪梅．论同位素方法在判别古玉器玉 料产地来源中的应用．首届“地球科学与文化” 学术研讨会暨地质学史专业委员会第17届学 术年会论文集,2005.222～230．[10]王时麒,于洗,员雪梅．论古玉器原料产地探源
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（责任编辑王文江）
分析方法论文参考资料：
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