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铅同位素考古:文物的指纹

2016年01月04日 10:00   来源: 《光明日报》    作者: 吴晓桐    【 收藏本文

    如果说碳十四测年技术解决了考古发现的“何时”问题,那么铅同位素考古方法解决了文物来自“何地”的问题。

  1966年美国学者Brill在美国考古学年会上宣读了他对来自世界各地的几十件铅玻璃、铅丹颜料以及铅青铜的铅同位素分析结果,宣告铅同位素考古的诞生。Brill的研究发现中国古代玻璃与希腊的古代铅矿,英国、意大利、土耳其的铅矿,西班牙、威尔斯、撒丁岛的铅,以及埃及的古代玻璃和釉上的铅完全不同,表明中国古代玻璃最有可能产自本地。

  铅同位素考古的原理是怎样的呢?铅有四种稳定同位素,分别为204Pb、206Pb、207Pb和208Pb,其中204Pb总量是不随时间变化的,206Pb、207Pb和208Pb分别是238U、235U和232Th三种放射性同位素的衰变产物,被称为放射成因铅。由于各地金属矿山在成矿过程中所处的地质环境中铀和钍含量不同,以及成矿的地质年代不同,所以其中放射成因铅的含量比率会有不同。这样,铅同位素组成可以作为各地铅矿石的“指纹”——指征矿石的来源。

  在古代很多文物的生产中,铅或多或少会成为原料之一,例如青铜器、玻璃、陶釉、颜料等。因此,铅同位素组成也是文物的“指纹”,是探究古代矿产开发、商品生产和贸易交流等课题的重要参考依据。从20世纪80年代开始,英国、德国、日本、美国和中国学者纷纷利用铅同位素方法探索青铜器矿料来源,并在世界范围内取得巨大的成功。

  英国牛津大学的Gale夫妇首次将该项技术应用于探索青铜时代地中海地区青铜工业的铜料来源。通过对比青铜制品和铜矿山的铅同位素数据,他们提出了古代地中海铜矿料的贸易路线。此项成果于1982年在国际学术期刊《科学》上正式发表。几乎同时,德国学者发表了他们对阿纳托利亚古代铜器的分析结果,提出锡青铜合金化技术与铜、锡矿料同时被引入安纳托利亚。


金正耀《中国铅同位素考古》


崔剑锋、吴晓红《铅同位素考古研究》

  在我国,铅同位素考古研究工作也取得了突破性进展。商周王朝辉煌的青铜器铸造技术独树一帜,青铜铸造业耗费了巨大的铜锡铅资源,但是作为青铜文化分布核心的中原地区恰恰是铜锡资源的匮乏区,铅同位素方法为解决商周青铜器矿料来源提供了重要的线索。20世纪80年代初期,中国科学技术大学的硕士研究生金正耀首次运用铅同位素方法测定了殷墟出土的12件晚商青铜器,并发现部分商代青铜器中含有高放射成因铅。在国内,这种罕见的异常铅仅发现于云南东北部的部分金属矿山,据此他提出了轰动学界的商代青铜器矿料来源“西南说”。此后三十年,金正耀团队对二里头、郑州商城、偃师商城、三星堆、金沙、盘龙城、大洋洲、天马-曲村、琉璃河、炭河里、周原、洛阳等地出土的商周青铜器进行了地毯式地全面测试,完善了中国青铜器铅同位素数据库,并明确提出了连接西南和中原之间的“青铜之路”。

  如今,铅同位素考古已经走过了近半个世纪,而各国学者的研究势头丝毫未减。铅同位素考古方法是自然科学与人文科学的完美结合,使它始终保持着旺盛的学术生命力。

(责任编辑:吉羽)

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