湖北熊家冢墓地出土玉器的pXRF無損分析

內容摘要：本研究采用便攜式能量色散型X射線熒光光譜儀（pXRF）對湖北荊州熊家冢墓地出土的東周玉器進行了無損科技分析。結果表明：熊家冢墓地出土玉器的玉料具有多樣性，根據玉器的用途和出土地點的不同，在用料和制作精細程度上都有區別；通過與相應玉石的理論化學組成相比較并結合少數樣品的拉曼光譜分析結果，可以確定殉葬墓出土的裝飾用玉如璜、璧、珩、管、牌等大都采用透閃石為原料，個別玉珩是用石英質原料制作而成；而馬身上的玉飾片均以玉材質量相對較差的白云母為原料制作而成；此外還發現有水晶管、珠等器物。研究結果為深入認識熊家冢墓地出土玉器提供了基礎科學依據，也充分體現了便攜式分析設備在古代硅酸鹽質文物的科技研究與保護中的作用。

關鍵詞：pXRF；熊家冢墓地；玉器；原位無損分析

中圖分類號：K876.8 文獻標識碼：A 文章編號：1000-4106（2013）01-0067-06

一 引言

熊家冢墓地位于湖北省荊州市荊州區川店鎮張場村、宗北村與當陽市河溶鎮星火村交界處，這里分布著許多崗地，熊家冢墓地處在一條南北走向的西山崗上。墓地東南距楚故都紀南城遺址約26公里，距荊州古城約34公里，東距紀山古墓群約14公里，南距八嶺山古墓群約20公里，西北距沮漳河及趙家湖古墓群約4.5公里。墓地現存面積約15萬平方米。熊家冢墓地是東周楚國大型墓地之一，因多次被盜及20世紀60年代以來生產建設的影響，墓葬的埋藏環境遭到嚴重破壞。2005年11月，國家文物局正式批準對熊家冢墓地車馬坑和部分殉葬墓進行搶救性考古發掘。熊家冢墓地周邊尚有特大型古冢13座，大中型古冢數十座，小型古冢近百座，是東周楚國高等級墓葬集中分布區之一。2006-2007年共清理東周時期的殉葬墓36座、車馬坑2座、祭祀坑5座以及東周至近現代的灰坑18座、墓葬30余座。墓地由主墓、陪葬墓、殉葬墓、車馬坑、祭祀坑與附屬建筑等組成。熊家冢墓地隨葬器物豐富，主要有青銅器、玉器（包括水晶和瑪瑙）、陶器以及料珠和料管等，大部分玉器制作十分精美，主要有璧、環、珩、佩、牌、餅、管、含、墜、珠等，此外還有不少馬身上的玉飾品[1，2]。為探明熊家冢墓地出土玉器的材質和可能的原料來源，采用便攜式能量色散型X射線熒光分析儀（pXRF）對荊州博物館的部分典型玉器進行了原位無損分析。

二 樣品情況

此次分析的熊家冢墓地出土玉器主要出自殉葬坑、車馬坑等，器形以玉璜、玉璧、玉飾片為主，另有玉珩、玉珠、玉牌、玉方管以及水晶珠等，大部分樣品都比較完整，顏色有黃綠色、深黃色、灰色、白色等，個別樣品半透明，大部分樣品不透明。

三 分析方法

實驗采用中國科學院上海光學精密機械研究所科技考古中心的便攜式能量色散型X射線熒光光譜分析儀（pXRF），儀器型號為OURSTEX 100FA。該設備采用金屬鈀（Pd）為X射線源，X射線管的激發電壓最高可達40kV，最大功率為50W，輻照到樣品表面的X射線焦斑直徑約為2.5mm。設備主要由四個組成單元：探測器單元、供電單元（含高壓轉換器件）、樣品腔單元（低真空測量單元）和數據處理單元（PC）組成。其中，探測器單元包括低真空環境和大氣環境兩種不同的探測器。為了減少大氣對輕元素特征譜線的吸收，本臺譜儀還配備了真空泵，最低氣壓為400-600Pa，進一步改善了對輕元素的探測[3]。數據處理單元主要包括控制軟件及定性、定量分析軟件。

四 實驗結果

此次分析的玉器共34件，樣品詳情見表1。

根據pXRF化學成分分析結果（表2、表3）以及采用敦煌研究院的便攜式拉曼光譜儀（儀器型號：Ocean Optics QE65000 Scientific-grade Spectrometer，激發波長785 nm）對每類中部分樣品的物相分析（另文發表），所分析玉器的質地可以分為以下三類：

（1）以MgO、SiO2、CaO為主的透閃石玉器

該類樣品有PM9：1、PM9：11、PM9：15、PM9：21、PM10：1、PM10：15、PM11：8、PM11：12、PM11：28、PM18：2、RXM12：18、RXM12：7、RXM12：8、RXM12：36、RXM16：13、RXM16：20、RXM18：9、RXM18：13，其主要化學成分分布范圍為MgO 21.80%-23.95%、SiO2 59.83%-23.95%、CaO 21.80%-23.95%。上述樣品的主要成分與透閃石[tremolite，Ca2Mg5Si8O22（OH）2]的理論值（MgO 24.8%、SiO2 59.16%、CaO 13.8%）較為一致。其比值Mg2+/[Mg2++Fe2+（3+）]為0.96-0.99，均大于0.9，屬于透閃石。

pXRF微量元素分析結果表明，該類樣品的微量元素以Cr、Mn和Zn為主，大多都大于100ppm，除個別樣品的Ni和Cu略高外，大部分都低于50ppm，另外樣品中Sr和Pb的含量都比較低，在10ppm左右。根據以往對浙江[4]、河南[5]和安徽[6]等地透閃石玉石和玉器的微量元素分析，熊家冢墓地出土的透閃石型玉器應屬于由鎂質大理石與中酸性巖漿（花崗巖）接觸變化而成，與浙江余杭良渚遺址群、河南洛陽出土東周玉器、安陽殷墟新出土玉器及安徽蚌埠雙墩一號春秋墓出土玉器的透閃石玉料相似，屬于同一種地質成因類型。但河南出土的透閃石玉器中含有較高的Pb，這為探索透閃石型玉器的產地提供了線索，具體產地還有待于進一步研究。

（2）以SiO2為主的石英質玉器

該類樣品主要有PM9：19、PM9：20、PM10：22和PM10：32，其主要化學成分分布范圍為94.23%-97.23%，含有少量的Al2O3 （1.37%-2.11%）等，主要物相應屬于石英，結合器物本身特征認為樣品PM9：19和PM9：20為瑪瑙制品，PM10：22為水晶制品，PM10：32為紫水晶制品。

（3）以Al2O3、SiO2、K2O為主的白云母玉器

該類樣品有RXM12：50-1、RXM12：50-2、CHMK16：3-68、CHMK16：3-81、CHMK23：1-39、CHMK23：1-40、CHMK23：1-49、CHMK23：1-64、CHMK23：1-65、CHMK23：1-66、CHMK23：1-72和CHMK23：1-84，主要化學成分分布范圍為： Al2O3 30.73%-35.93%、SiO2 46.36%-53.90%、K2O 9.54%-13.08%，與白云母[muscovite，化學結構式為KAl2（Si3Al）O10（OH）2]的理論值（Al2O3 38.5%、SiO2 45.2%、K2O 11.8%、H2O 4.50%）非常接近。

五 結論

此次對熊家冢出土玉器的化學成分分析結果表明，該批玉器的材質主要有透閃石型、石英質（瑪瑙、水晶、紫水晶）和白云母。其中玉璜、玉璧以及玉牌、玉珩和玉管等裝飾用品，除兩件玉珩為石英質瑪瑙外均為透閃石，共計18件，占所檢測玉器的53%。車馬坑中馬身上所用的玉飾片14件均為白云母，占所檢測玉器的41%，與墓地發現的其他玉器的質地明顯不同。玉器表面微痕跡觀測結果表明，目前所分析玉器采用了線切割、對穿孔、表面拋光等制作工藝，部分玉器的圖案不是很工整、刻痕較淺、玉器表面不是十分平整，反映出玉器的使用規格可能與墓主人和使用對象有關。

此次對熊家冢出土玉器的原位無損分析，充分顯示出便攜式XRF在古代無機硅酸鹽質文物現場原位無損檢測中的作用，其便捷、準確等特性在以后的文化遺產研究和保護中將發揮更加有效的作用，值得進一步發展和完善。

參考文獻：

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