2021年，在對三星堆遺址3號祭祀坑進行考古發(fā)掘時，考古工作者發(fā)現(xiàn)了又一個令人著迷的三星堆之謎：在青銅器上發(fā)現(xiàn)了一抹嫩黃。這讓來自故宮博物院和四川省文物考古研究院的一眾文物保護專家心跳加速。
故宮博物院與四川省文物考古研究院有多年的合作基礎(chǔ)。三星堆新一輪考古發(fā)掘工作開啟前，故宮博物院與三星堆的合作就已開始，所以也在第一時間參與到三星堆新發(fā)現(xiàn)文物保護工作中。
2021年10月23日，中國—希臘文物保護技術(shù)“一帶一路”聯(lián)合實驗室三星堆工作站（以下簡稱“工作站”）在三星堆祭祀?yún)^(qū)發(fā)掘現(xiàn)場揭牌成立，這是依托中國—希臘文物保護技術(shù)“一帶一路”聯(lián)合實驗室在三星堆設(shè)立的一家文物保護工作站。時任故宮博物院副院長、中國—希臘文物保護技術(shù)“一帶一路”聯(lián)合實驗室主任趙國英與四川省文物考古研究院院長唐飛共同為工作站揭牌。出席揭牌儀式的故宮博物院院長王旭東作了有關(guān)中華文化包容互鑒的學術(shù)講座并部署了工作站的工作，他將工作站比作“打開古蜀文明的科技鑰匙”。
故宮博物院與四川省文物考古研究院聯(lián)合國內(nèi)外科研團隊，廣泛開展古巴蜀及南絲綢之路起點地區(qū)出土青銅器物的科學認知與保護技術(shù)研究及示范工作，通過同步輻射、電化學監(jiān)測、CT掃描等科學技術(shù)，解析古蜀文明的物質(zhì)基因，逐步揭開有關(guān)三星堆青銅文明一系列跨時空謎題的面紗。
鉛錫黃“穿越”了？
“3號坑內(nèi)露出土層的青銅殘片上的一抹黃色，讓現(xiàn)場目擊的所有考古工作者都備感意外和困惑?！惫蕦m博物院文保標準部副研究館員劉瀚文對《中國報道》記者說，2021年在三星堆出土的部分青銅殘片，表面局部呈嫩黃色，十分鮮亮，在顯微鏡下，藍、綠、黃等多種顏色層次分明，宛如通透的玉石。
青銅器在長期埋藏過程中形成的銹蝕產(chǎn)物會呈現(xiàn)出不同的顏色，以藍綠色系為主，但這種黃色物質(zhì)以往從來沒有發(fā)現(xiàn)過。經(jīng)過第一次樣品檢測后，考古工作者發(fā)現(xiàn)這種罕見的化合物成分尤為特殊。
為了確保檢測結(jié)果的準確性，故宮博物院文物保護專家緊急趕往考古發(fā)掘現(xiàn)場，除對青銅文物上的銹蝕再次取樣外，還將周圍的泥土等一并帶回故宮博物院。通過調(diào)用拉曼光譜分析、X射線衍射光譜分析等多種檢測手段，最終確定三星堆青銅器上黃色銹蝕物的主要成分為鉛錫黃Ⅱ型，這種物質(zhì)此前在文藝復(fù)興早期的歐洲畫作中，以及一些彩陶和琺瑯器上發(fā)現(xiàn)過，是一種人工合成的顏料。在距今3000多年前的三星堆遺址出土青銅器上出現(xiàn)類似物質(zhì)，讓人匪夷所思。
“經(jīng)過我們的分析研究，三星堆青銅器表面的鉛錫黃很可能是自然形成的銹蝕物，而不是人工合成的物質(zhì)。現(xiàn)場還發(fā)現(xiàn)了粉末狀的淺藍白色銹蝕產(chǎn)物，我們判斷其形成與埋藏環(huán)境中存在的焚燒情況以及埋藏的大量象牙有關(guān)?！惫ぷ髡狙芯咳藛T告訴記者，“部分粉末狀銹蝕產(chǎn)物對器物結(jié)構(gòu)和強度有一定的損傷，后續(xù)保護過程中應(yīng)進行封護?！?/span>
據(jù)介紹，工作站先后對100余件三星堆青銅器表面銹蝕產(chǎn)物的種類與分層結(jié)構(gòu)進行了全面分析，對青銅器的金屬基體、銹蝕產(chǎn)物、附著物的組成與成分進行了科學揭示。
繪制“腐蝕時鐘”建立“健康檔案”
考古發(fā)掘現(xiàn)場文物保存狀況難以監(jiān)測，是行業(yè)的“老大難”問題。
為破解這一難題，自2022年起，故宮博物院與北京科技大學組成聯(lián)合團隊，利用電化學監(jiān)測設(shè)備測量環(huán)境腐蝕性等級及材料腐蝕速率，建立實時在線監(jiān)測系統(tǒng)，繪制不同環(huán)境中青銅器的“腐蝕時鐘”。
結(jié)果顯示，半埋環(huán)境下幾乎始終處于高腐蝕速率，全埋入土壤腐蝕速率次之，暴露于空氣環(huán)境下腐蝕程度較低，庫房環(huán)境下腐蝕速率最低，不發(fā)生腐蝕。從這一指標來看，半埋入土壤環(huán)境最不利于青銅器的保存。
針對三星堆青銅器的復(fù)雜病害，自2022年4月起，故宮博物院團隊在考古挖掘現(xiàn)場開始記錄器物的保存狀況信息，針對器物的宏觀病害進行評估與記錄，繪制病害分布圖，并建立了首個量化評估體系?！拔覀兘o每件文物建立了‘健康檔案’，就像人做體檢一樣。”劉瀚文在電腦上演示評估結(jié)果，屏幕上實時顯示8號祭祀坑青銅器的病害熱力圖，“不同類型的器物病害存在一定的分布規(guī)律，容器類器物變形較為嚴重，太陽形器及神樹沒有完整器物，殘缺斷裂嚴重，眼形器由于器壁較薄礦化嚴重?！?/span>
三星堆青銅器在發(fā)掘過程中長時間暴露于空氣中，顏色發(fā)生了明顯變化。在這一過程中，器物是否受損、銹蝕物成分是否發(fā)生了不可逆的轉(zhuǎn)變呢？工作站研究人員利用色度計，對祭祀坑發(fā)掘現(xiàn)場環(huán)境中青銅器物的顏色改變進行監(jiān)測，并根據(jù)相關(guān)記錄數(shù)據(jù)開展研究。
“我們選取7號祭祀坑和8號祭祀坑中的典型青銅器物進行監(jiān)測，大部分監(jiān)測點數(shù)據(jù)都反映出器物表面亮度與色差呈正相關(guān)關(guān)系，同時發(fā)現(xiàn)環(huán)境濕度對于器物表面顏色的變化也有影響，溫度對于顏色的影響較小。據(jù)此推斷，器物出土后顏色改變，很大可能是由于器物表面水分的散失造成的?！彼拇ㄊ∥奈锟脊叛芯吭吼^員李思凡表示。
為了進一步驗證，劉瀚文和同事設(shè)計了一系列針對三星堆青銅器的模擬失水實驗。發(fā)現(xiàn)不同種類的銹蝕產(chǎn)物在失水過程中顏色變化均呈現(xiàn)相同的規(guī)律，即顏色逐漸變淺變白，色差逐漸增大并且亮度逐漸增高，最終達到穩(wěn)定值。他們還利用拉曼光譜儀，對不同銹蝕產(chǎn)物在失水過程的不同階段進行檢測，結(jié)果證明，在快速失水顏色變化的過程中，銹蝕物的組成并未發(fā)生改變，器物顏色的變化主要是由于失水造成的。
最早使用的芯骨和條形芯撐技術(shù)
三星堆青銅器究竟是如何鑄造的？鑄造工藝如何？產(chǎn)地在哪里？這始終是外界關(guān)注的“三星堆之謎”，一直眾說紛紜。
“由于三星堆鑄銅作坊目前尚未發(fā)現(xiàn)，我們只能從青銅器本身‘反向突破’，近期有了突破性的成果。”四川省文物考古研究院副研究館員郭建波告訴《中國報道》記者，故宮博物院聯(lián)合北京科技大學、四川省文物考古研究院使用多種方法對三星堆青銅器進行顯微觀察與科學檢測分析，通過工業(yè)CT掃描，從部分三星堆青銅器內(nèi)部發(fā)現(xiàn)了芯骨和條形芯撐。
芯骨指的是在制作泥芯時加入有機質(zhì)或金屬質(zhì)條狀物，起到加固和支撐泥芯的作用，類似于現(xiàn)代建筑中的“鋼筋”。條形芯撐橫向貫穿包括器表、器壁和泥質(zhì)內(nèi)芯的整個器物，起到固定內(nèi)芯位置的作用。三星堆青銅器中發(fā)現(xiàn)的芯骨為有機質(zhì)和銅質(zhì)，條形芯撐為銅質(zhì)。
“在青銅神樹樹干、銅龍、青銅小立人等的制作中，普遍采用了芯骨和條形芯撐技術(shù)，這是目前國內(nèi)發(fā)現(xiàn)的最早使用芯骨和條形芯撐技術(shù)的實例。”郭建波介紹說，“我們認為，當時鑄造青銅器的工匠為了達到其造型的特殊需求，使用了這種技術(shù)，是三星堆自身的文化土壤催生了青銅器技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。此前，國內(nèi)發(fā)現(xiàn)的芯骨最早見于秦始皇陵出土青銅水禽的脖頸中，公元前4—5世紀的意大利和希臘的青銅器中也曾出現(xiàn)過類似的芯骨?！?/span>
在郭建波看來，正因為三星堆器物的獨特造型導(dǎo)致鑄造過程中產(chǎn)生的泥芯無法取出，這些保留下來的泥芯便成為接下來破解三星堆青銅鑄造地的關(guān)鍵“密碼”。
數(shù)字化虛擬修復(fù)賦予文物“新生”
三星堆青銅器大多存在變形、缺失、碎塊的現(xiàn)象，為重現(xiàn)青銅器的歷史風貌，故宮博物院與四川省文物考古研究院聯(lián)合北京理工大學、中兵勘察設(shè)計研究院有限公司，利用傳統(tǒng)方法結(jié)合三維重建和激光掃描技術(shù)，對10余件三星堆遺址出土的青銅器進行數(shù)字化采集與研究，基于數(shù)字化模型，使用次世代建模技術(shù)，對4件出土青銅器進行了數(shù)字修復(fù)，并產(chǎn)出了高品質(zhì)、多精度的青銅器數(shù)字修復(fù)三維模型，以滿足文物修復(fù)與博物館展陳的實際需要。
國家社科基金重大項目“三星堆文化與中國文明研究”首席專家、四川大學考古文博學院教授黎海超告訴《中國報道》記者，如何跨越人文科學與自然科學的界限，將考古與科技有機融合是學科面臨的難點。走出三星堆，以多學科視角系統(tǒng)化復(fù)原各類高等級遺存的來源脈絡(luò)，將為解決三星堆之謎提供全新視角，為探索中華文明多元一體格局、中華文明與世界文明跨時空對話，貢獻堅實的理論與實證支撐。
故宮博物院與三星堆的這場科技奇緣，從銹蝕物研究到繪制“腐蝕時鐘”，從芯骨反推鑄造工藝與產(chǎn)地到數(shù)字化虛擬修復(fù)，文物保護專家們正在改寫考古學的敘事方式，重塑考古學的邊界，用數(shù)字智慧解碼失落的文明密碼。
當三星堆青銅器“鉛錫黃”的成因逐漸明晰，鑄造工坊的謎團逐漸揭開，科技考古的力量正在打開理解古蜀文明的新維度。
撰文：《中國報道》記者王哲
本文鏈接：http://www.enbeike.cn/news-3-1102-0.html“科技之光”打開理解古蜀文明的新維度
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