近日，故宫博物院文保科技部副主任雷勇受北京大学考古文博学院邀请，作题为“如何做好文物科学研究的选题”的学术讲座。北京大学考古文博学院邓振华老师主持了本次讲座。

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　　提高文物科技与考古科学论文撰写要求

　　如何写一篇好的论文?如何展开一项科学的选题?

　　1. 选题时，需查阅大量的文献，寻找文献中研究较少的或者有疑问的部分;阅读原始研究报告，从中寻找没有解决的问题，可以作为研究方向。

　　2. 选择期刊，按论文的类型(综述或研究论文等)进行选择，并对一些英文期刊进行介绍。

　　Archaeometry 由牛津大学发行，是历史较为悠久、且知名度较高的一本科技考古期刊，案例式的研究性文章在该杂志中可能会篇幅受限。Journal of Archaeological SCIENCE 主要目的是将科学技术和方法的开发和应用推广到考古学各个领域。因为开有副刊，较少对文章的图表等内容设限。Archaeological and Anthropological Sciences 是新近受到关注的期刊。这三本期刊均属于科技考古领域，在科学论文投稿时可以考虑。国内的中文杂志中，理工科类的杂志由于对文物知识缺乏了解，可能会存在拒稿较多的情况。

　　3. 在开始研究之前，提前计划好思路，避免论文中出现数据的堆积。

　　4. 论文要逻辑思维清晰，让其他领域的学者可以看得懂;英文论文尤其要注重逻辑思维，逻辑思维习惯比英文本身的形式更为重要。

　　5. 注意如何将所学的考古学知识运用到科技考古或文物保护的研究中，主要是年代学、类型学和地层学的运用。

　　具体方法的应用通过案例一、三进行介绍。

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　　考验耐力

　　国内的文物科学研究对数据的解析能力参差不齐，大量的文章阅读和资料查阅可以帮助我们收获更多成果。案例二中通过对文献及杂书等资料的重新解读和研究，得出新的研究结果。

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　　基础研究方法不可替代

　　如今越来越多的研究者注重对样品进行扫描电镜、X射线衍射、拉曼光谱、气质联用、X荧光光谱等分析，而很少用普通光学显微镜对样品进行观察。但是有些时候光学显微镜就可以解决很多问题，在案例二、三中均有应用。

　　案例一：唐三彩的产地研究

　　研究方法：

　　首先，按年代学方法采集不同时期的样品;其次，按照类型学方法对样品进行分类，将器皿和陶俑分开研究，粉彩俑和釉陶俑分开研究;再次，地理和时代的变化都要兼顾，长安和洛阳或许存在产品交流的可能。

　　结论：

　　综合考古资料、实验数据的统计学处理结果，可将唐三彩在盛唐时期的发展历程划分为两个阶段，大约以公元705年(武则天退位)为界。前一阶段的唐三彩属于白胎类型，制作中心集中在洛阳地区，唐三彩器主要由黄冶窑制造，大型唐三彩俑由洛阳地区(包括黄冶窑附近)未被发现的窑场制作;在第二阶段唐三彩的制作中心向长安地区偏移，长安地区成为另一个唐三彩的制作中心，该中心的重要产品是红胎唐三彩，同时采用外来的原料制作白胎唐三彩，洛阳地区作为唐三彩的另一个制作中心同时存在。扬州唐城遗址出土的唐三彩与黄冶窑唐三彩成分接近，印证了唐三彩从黄冶经由水路，运输到扬州港，用于出口运输的路线。

　　雷勇老师特别提到样品采集的重要性。样品最好可以自己到现场采集，首先到现场了解一下情况并采集所需要分析的样品，带回实验室进行分析;经过分析，会发现有些样品需要再次分析，这时到现场再次取样带回分析。在样品采集过程中，要注意原始位置的记录，用相机对取样位置进行拍照，并标明具体的取样点。如果自己不能到现场进行取样，则要提醒取样人需注意的问题。

案例二：氯铜矿的研究

　　疑问：古代的青绿山水是否是由石青(Azurite)和石绿(Malachite)混合而来呢?

　　研究方法：①古文献的科学再解释：《神仙养生秘术》、《天工开物》、《墨娥小录》等;②对已发表数据进行解释;③对样品科学分析，如：偏光显微镜分析(PLM)、显微激光拉曼光谱分析(Raman)和扫描电子显微镜分析 (SEM)。

　　氯铜矿使用的两个不同阶段：

　　(1)天然氯铜矿的使用和获得。在五代以前主要使用天然氯铜矿，莫高窟壁画中五代以前、榆林窟壁画宋以前的绿色颜料主要是氯铜矿，也有氯铜矿与石绿混和使用的情况。而天然氯铜矿可能与石绿共生。

　　对SIM-SIM石窟壁画中的绿色颜料进行拉曼分析，发现其为氯铜矿和石绿的混合物。此外，北京科技大学李延祥教授在甘肃调查时，获得的大青山的绿色矿石(图a)，经过偏光(图b)和X射线衍射分析也证明是天然氯铜矿。另外，在新疆的龟兹地区和鄯善地区发现天然氯铜矿。

　　(2)人造氯铜矿的发明和大量使用。发现莫高窟壁画中(含)五代以后、榆林窟壁画(含)宋以后的绿色颜料主要是较纯的氯铜矿。

　　根据王进玉老师查阅的道教和医学古籍以及相关杂书，可以发现人造氯铜矿的技术可能出现较早，在唐代的文献中就出现了一种没有详述的“造铜青法”。之后包括《新修本草》、《海药本草》、《本草纲目》、《神仙养生秘录》、《墨娥小录》、《天工开物》等书籍则都有先关的制作方法描述。

　　历史文献记载的氯铜矿制作工艺中涉及的原料有醋、食盐，使用了加热等工艺。这类材料实际上可以同时合成氯铜矿和醋酸铜两种绿色颜料。但中国目前主要发现的绿色颜料是氯铜矿，未看到较早时期的醋酸铜发现的报道。

　　美国学者大卫总结出氯铜矿产生的条件，需要在一定的酸性环境中(pH=3.5 - 4)，原料中的糠、草板等材料可以帮助保持湿润的弱酸环境。古文献记载的加热醋酸，不让醋酸浸泡青铜板，也都是控制青铜材料表面酸度的方法。

　　此外《天工开物》中记载的黄铜板并非我们现在所说的锌铜，而仅是颜色，这与青铜材料刚制作好的颜色对应。而且根据大卫的总结，青铜器容易首先发生锡、铅的腐蚀，从而进一步加速周边区域的腐蚀，这种腐蚀速率远高于纯铜材料。古代人工制作氯铜矿的原料主要是青铜材料。在一些元代和明代氯铜矿颜料中也发现了锡、铅、砷的残留，也证明了这个论点的合理性。

　　壁画和彩塑中人造氯铜矿的证据：

　　通过对《炽盛光佛佛会图》、《七佛说法图》、《弥勒说法图》、甘肃永登明代壁画、北京故宫清代建筑彩画等壁画和彩塑的调查，用偏光显微镜分析发现，其中氯铜矿均为人造。

　　结论：根据最新发表的石窟和寺观壁画、彩绘雕塑和故宫建筑彩画的分析结果，并参考相关历史文献，不难发现北魏到清中期，壁画和建筑彩画中最流行和使用最多的绿色颜料是氯铜矿，而不是以往认为的石绿。

　　人工合成的氯铜矿颜料于五代或者宋代开始大量使用，主要采用醋酸和卤盐，通过加热和相关工艺控制酸度，人工腐蚀青铜板来合成氯铜矿，大大降低了绘画时绿色颜料的成本。

案例三：西周料珠的科学分析与研究

　　费昂斯(Faience)由石英砂和其表面的一层富含NaO的玻璃釉组成。它最早出现在公元前4千年的埃及和近东地区，一直持续到罗马时期(公元前31年开始由罗马帝国统治)。美国的Vandiver女士，英国的Tite先生等学者发表了多篇费昂斯工艺研究的文章;英国的Th. Rehren教授总结了碱金属和碱土金属对费昂斯制作工艺的影响。

　　类似费昂斯的串珠在中国西周至春秋时期的墓葬中经常出现，被称为釉砂或归为料珠制品，这里就称之为西周料珠。根据马清林老师的统计，在陕西、河南、山西、甘肃等地都出现了这种料珠。这些料珠形状主要有管状、菱形与算珠状等几种形状，表面多呈蓝绿色，而且多玉玛瑙、玉石等组合成串饰。但由于保存状况都不好，这些料珠经常出现表面釉层剥落，内部沙粒部分裸露，略显白色的状况。

　　目前，埃及费昂斯与中国西周料珠的关系仍不清晰。为什么多数中国的西周料珠与埃及费昂斯样式接近，而成分存在明显差别呢?这成为困扰西周料珠研究的主要问题。

　　以往的料珠研究缺乏显微镜下的类型观察，忽略了成分变化与形状改变可能存在的联系。本项研究针对多数分析样品也进行了显微镜观察，这从另一个角度提供了一些新的视角和依据。

　　以往的料珠分析也缺乏其它同时出土器物信息的参照，特别是根据青铜器和铭文进行的墓葬排序。而料珠的成分和工艺变化或许与时代存在联系，这就需要我们尽量参考其它出土器物提供的信息。

　　自上世纪70年代，在中国北方发现了相当数量的西周地方诸侯国君的墓葬，本项研究涉及的主要有陕西宝鸡的(弓鱼)国墓地、山西曲沃的晋侯墓地(包括羊舌西周墓地)、山西绛县横水的倗国墓地、陕西韩城梁带村的芮国墓地、甘肃于家湾周墓。(弓鱼)国墓地M5属于西周中期偏早，于家湾M94属于西周中期墓葬，羊舌最大的两个墓M1、M2被认为晚于天马-曲村的M93，绛县横水倗国墓地最大的两个墓M1、M2时代与天马-曲村的M33, M32, M91, M92时代接近，韩城梁带村芮国墓地的M26被认为与天马-曲村的M93时代接近。

　　研究方法：主要根据西周料珠的成分和显微结构分析，结合料珠形貌观察和墓葬的时代信息进行西周料珠的工艺和产地研究。

　　分析方法：采用扫描电子显微镜(FEI Quanta 200 FEG)研究样品的形貌特点，借助能谱分析样品的元素含量，主要是研究石英颗粒间的玻璃相。多数样品发生风化，很多钠和钾元素发生了流失，存在着很难检测钠和钾元素的情况。分析检测前后分别利用康宁A标准样品复核分析的可靠性。对于SiO2、Na2O、MgO、Al2O3、K2O、CaO、Fe2O3、CuO八类氧化物，相对偏差小于15%。由于K、Na元素容易流失，因此Na2O、K2O的分析结果波动较大，这是样品保存状况差导致的。尽管能谱X荧光分析的结果比波谱要差一些，但该研究主要讨论是否高钾或者高钠间隙玻璃相，所以能谱的分析精度可以满足本研究的需要。

　　分析结果：

　　(1)成分与工艺研究

　　在描述料珠在扫描电镜下的显微结构时，间隙玻璃，即分布在石英周围的玻璃相的研究十分重要。但往往由于保存条件恶劣，间隙玻璃中的钠与钾元素已经大量流失，含量低于1%。那些保存下来的玻璃相也有两种：一种是高钠玻璃相，一种是高钾玻璃相。前者Na2O/K2O 比值>3，后者比值<1。

　　多数高钾玻璃料珠，特别是蓝色的料珠内部有大片连续分布的间隙玻璃相，而高钠料珠内部结构疏松，玻璃相较少。另外蓝绿颜色的差别是由于铜的含量差别，蓝色料珠中间隙玻璃内CuO含量>8%。

　　(2)产地与时代研究

　　(i)受埃及工艺影响的产品

　　与Tite教授的分析结果比较，天马-曲村M113，M13，于家湾M94的高钠玻璃料珠的Na2O/K2O含量比值接近3，这与埃及Middle Kingdom-Second Intermediate Period时期 Abydos 和 Amarna出土的费昂斯成分接近，采用的制作方法是风干法。

　　我们可以做一个大胆的猜想，或许中国与古埃及在三千年前，即西周早期有着物质、技术或者文化交流，这些物质就包括埃及费昂斯。

　　(ii)美索不达米亚文化的影响

　　尽管很多西周墓葬都出土有菱形(算)珠，但前面提到的三个墓葬中的高钠玻璃料珠没有这种形制。菱形料珠受到美索不达米亚文化的影响也可能是西周料珠产地和工艺发生改变的证据。

　　本项研究中(竹园沟M5，天马曲村M92、M32、M63，绛县横水M1，曲沃羊舌M1、M2，梁带村M26)出土都是高钾助熔玻璃。根据罗森夫人的观点，菱形(算)珠可能受到美索不达米亚文明的影响。因此，西周高钾玻璃料珠有可能是受到埃及费昂斯制作工艺和美索不达米亚文化影响的产品。中国古代的高钾玻璃制品流行了一段时间，尤其是东周时期的钾玻璃很多，依据风格和装饰应当大量出自本土。这些高钾的玻璃又恰巧与西周的高钾玻璃料珠的时间接近，因此，尽管存在中原文化圈以外生产的可能，但主讲人倾向于认为西周的高钾玻璃料珠是中国本土制造的，并与东周的高钾玻璃制品有工艺上的联系。

　　此外，由于间隙高钾玻璃中Mg的含量很低，不似采用草木灰，而可能采用硝石做原料，这与多年前赵匡华提出的结论类似。由于料珠有被传承利用的可能，尚无法精确确定这种高钾料珠在中国北方开始流行的时间。大致可以认为是公元前10世纪左右，即天马-曲村M31的时代。

　　结论：

　　(1)西周料珠按年代、成分和产地将其分为两类，第一类是产于埃及或其他地区的料珠，然后流入中国，即大约3000年前，在中国中部地区料珠的原料技术受埃及影响或者起源于埃及，它跨越了西周早期(公元前11世纪至公元前10世纪)，甚至更晚;第二类是高钾玻璃料珠，硝石作为助熔剂，是中国料珠制作的独特技术，持续时间从西周到东周，在此期间，还有另一种预烧陶瓷坯体技术，但均是中国本土技术。

　　(2)无论钠或者钾流失与否，通过分析西周料珠内部结构可以大致推测性质为高钾还是高钠玻璃料珠。一般来说致密的内部玻璃相与石英结构对应高钾玻璃料珠，疏松的内部结构对应高钠玻璃料珠。

　　(3)高钾玻璃料珠的保存状况要好于高钠玻璃料珠，这是钠盐相较钾盐难于在料珠内部富集的特点造成的，即高钾料珠内部较致密，高钠料珠内部较疏松。

　　另外，雷勇老师概括性地分析了新技术在文物分析中的应用，主要有：

　　1. 表面增强激光拉曼技术——国内几乎没有研究;

　　2. 同步辐射装置——利用多种光谱进行科学分析;

　　3. 有机分析——有机材料(纺织品、荒帷等)的分析近几年研究逐渐变多;

　　4. 文物材料老化过程研究(光老化、热老化)。

　　最后，雷勇老师简要介绍了彩绘研究工作，其基本方法是显微考古。考古学基本方法有地层学(stratigraphy)和类型学(typology)，这两种方法在彩绘分析时经常会用到。比如，地层学中有打破和叠压关系，而在彩绘分析时则经常会出现两种颜料的叠压等。在彩绘研究时，光学显微镜应用较多，直观易懂且容易得出结论。例如，天然氯铜矿和人造氯铜矿在显微镜下颗粒大小不同，晶体形状不同，可以很容易区分开。

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