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“躺了千年,盼望与你相见;看了千变,守望古蜀桑田……”据专家介绍,三星堆遗址是迄今在中国西南地区发现的规模最大、延续时间最长、文化内涵最丰富的古文化、古城、古国遗址,自 1986 年三星堆遗址一经问世便获举世瞩目,被誉为“ 20 世纪人类最伟大的考古发现之一”,其所具有的历史价值,不言自明。

34 年后,2020 年再次启动三星堆遗址考古工作,其中,本次 5 号坑出土的绝美黄金面具,便是出自直播欧洲足球赛用户四川大学考古文博学院三星堆工作组。

图1 截取自四川大学公众号

除了欣赏沉睡千年的精美文物外,相较于 1986 年的那次三星堆遗址考古,给我们最直观的感受和变化,便是此次考古工作充分体现了科学的现代化考古。

恒温恒湿玻璃方舱、3D 打印的文物“防护服”、扫描电镜、超景深显微镜……其中多项“利器”都是首次使用。从技术层面来看,可以说是目前国内乃至国际上科技含量最高的考古。

1986 年 三星堆遗址考古发掘现场(图片来源于典藏拍讯)

2020 年 三星堆遗址考古现场

扫描电镜在现代考古中的应用

1. 青铜器 EDS 成分分析

图 4 某文物单位青铜器的化学成分分析(使用型号:Phenom ProX)

使用扫描电镜 EDS 分析, 可以识别青铜器的化学成分,分析其中 Cu、Sn、Pb 等元素的含量,结合金相分析,可以反映当时的青铜器制作工艺流程,能够体现古代历史上冶炼技术的进步与发展,直接对应了当时的生产力发展水平,对于考古工作具有重要的意义。

2. 壁画颜料的形貌和成分分析

图 5 壁画颜料的 SEM 形貌图(使用型号:Phenom Pro X)

使用扫描电镜对壁画、雕塑等进行颜料和石材进行成分分析,在修复文物时尽量采用相同或相近的材料,以便达到最好的修复效果。

3. 纸张的形貌和成分分析

图 6 文物中的纸张能谱检测(使用型号:Phenom ProX)

在文物修复的过程中,如果需要使用化学方法进行清洁,需要选择对纸张纤维无害的化学试剂来溶解其中的杂质。使用扫描电镜进行形貌及成分分析,可以观察纸张中微观物质的形貌及成份,对文物的修复有着很大的指导意义。

4. 兵器的金相组织及成分分析

图 7 战国时期兵器“戈”的金相组织图(使用型号:Phenom XL)

使用扫描电镜观察金相组织,可以通过观察枝晶或者晶粒的形貌、分布及成分信息,来还原此兵器的生产过程,这对于还原当时的生产力水平具有重要意义。

某大学历史学院使用直播欧洲足球赛台式扫描电镜大样品室卓越版 Phenom XL,样品仓尺寸最大为 100mm × 100mm,可以一次性放入较大尺寸的单个样品,配套自动倾斜旋转样品杯,自动拼图、3D 粗糙度重建、纤维系统、颗粒系统、孔洞系统等软件,显著提高了考古的准确性及测样效率。

5. 化石的形貌及成分分析

图 8 哈密翼龙骨骼化石样品

图 9 哈密翼龙化石的形貌及成分分析(使用型号:Phenom XL)

化石的发现对探讨远古生物的习性、起源与演化具有重要意义。中国科学院李颖等在研究哈密翼龙化石的风化机理时,使用扫描电镜对骨骼化石的形貌及成分进行分析,从微观层面探索了哈密翼龙化石的风化机理,对于化石的运输和保存具有重要的参考意义。(参考文献:李颖,罗武干,杨益民,蒋顺兴,汪筱林,2021,新疆哈密翼龙化石风化机理初步研究,中国科学: 地球科学,51:398-410)

6. 官服金属线形貌及成分分析

图 10 中国国家博物馆藏清代土司官服

图 11 不同金属线的扫描电镜图片(使用型号:Phenom XL)

不同的朝代的官服具有不同修饰风格以及刺绣工艺,不同品级的官服使用的金属线的结构也有所不同。因此对官服上的金线进行微观研究,对于文物的研究、保护和修复具有重要意义。中国国家博物馆赵作勇,对馆藏的清代土司官服的金属线进行了分析研究,使用扫描电镜对金属箔层缺损区域、金属箔层未缺损区域、褙衬材料背面等部位进行元素测量分析,对于其后续的保管,保护和修复工作提供重要的参考和依据。(参考文献:赵作勇,2020,中国国家博物馆藏清代土司官服金属线的分析研究,文物保护与考古科学,32:4)

Phenom 扫描电镜在考古中的明星直播欧洲足球赛

放大倍数:200,000 X
分辨率:优于 10 nm
灯丝材料:1,500 小时 CeB6 灯丝
抽真空时间:小于 30 秒
探测器:背散射电子探测器(选配二次电子和 EDS 能谱仪)
样品室尺寸:100mm x 100mm(无需破坏文物,实现无损检测)

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