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山西三处先秦遗址出土绿松石制品产源特征探索

2018年04月17日 10:00   来源: 本站原创    作者: 李延祥 张登毅 何驽 郭智勇 郭银堂    【 收藏本文

    绿松石从新石器时代中期就被人们垂青,在人类装饰品历史上有着举足轻重的地位。本文以山西省襄汾陶寺、临汾下靳、定襄中霍三处遗址选取的22件绿松石制品为研究对象,通过对其铅锶同位素组成、物相结构等检测分析,以期解读其背后隐藏的产源特征信号,探索早期山西先民在不同时间、不同地点获取绿松石资源的方式。

一、样品特征和测试方法

    襄汾陶寺遗址位于山西临汾市襄汾县城东北,为龙山时期一处大规模的王权所在地[1]。有学者指出,襄汾陶寺遗址为“尧都平阳”所在,为中国最早的国家社会[2]。该遗址自发掘以来,出土了诸如镶嵌绿松石骨笄(图一)等大量绿松石器物,器形有绿松石管、绿松石片,使用方法多见镶嵌、单独串饰等。朱乃诚根据陶寺文化中出土较多的绿松石片镶嵌、贴附装饰工艺和绿松石珠状饰件,推测陶寺文化盛行腕部装饰的社会风气[3]。取自襄汾陶寺遗址的绿松石样品共8件(图三)。其中TS-1、2、3、4、5、6六件样品来自M3168,该墓级别为中型墓,年代为陶寺早期。TS-8来自M22,该墓级别为王墓,年代为陶寺中期。TS-9出土于H30,年代为陶寺中期。


图一陶寺遗址M2023出土镶嵌绿松石骨笄(图片摘自古方《中国玉器全集·3》,第40页,科学出版社,2005年)

图三襄汾陶寺遗址绿松石样品

    山西临汾下靳墓地位于山西临汾市西南10公里处,东南距陶寺遗址约25公里[4]。该墓地前后两次发掘共清理墓葬533座,其中6座墓葬出土绿松石制品(图二),这6座墓葬的整体面貌与陶寺遗址早期中小型墓基本相同,年代当与陶寺遗址早期墓葬相当,属临汾盆地庙底沟二期文化的晚期阶段,绝对年代距今约4500年。取自该遗址的绿松石样品共7件(图四)。其中XJ-1来自M136,XJ-2、3来自M28,XJ-4、5、6、7来自M30。

图二 临汾下靳M136出土镶嵌绿松石腕饰(图片由山西省博物院郭智勇提供)

图四  临汾下靳墓地部分绿松石样品
1.出自M1362、3.出自M28

    定襄中霍墓地位于山西忻州市定襄县西南9公里处,为一处春秋晚期以夫妻异穴合葬墓为主的墓地[5]。其中被鉴定为女性墓葬的M2出土绿松石制品1098枚,其形制可分为两类:
    一为柱状、球状的绿松石管、珠,中间穿孔,用以穿系;
    二为椭圆形绿松石片饰,两边穿孔,中间有凹槽[6]。取自该墓地的绿松石样品共7件(图五)。其中ZH-1、2、3、4为第一种类型,ZH-5、6、7为第二种类型。

图五定襄中霍墓地绿松石样品
(均出自M2)

    本研究中首先使用拉曼光谱仪对所取样品进行物相检测,以确定样品是否为绿松石;然后用TIMS对样品的铅、锶同位素比值进行检测,以解读样品的产源特征。

    拉曼光谱检测在中国文化遗产研究院激光拉曼光谱实验室完成,仪器为法国JY公司生产的Horiba型显微拉曼光谱仪,配备Olympus显微镜,激光器波长为638nm,激光能量约为12.5mw,曝光时间为30s,扫描次数为30次,扫描范围4000~100cm。

    铅、锶同位素检测在核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成,仪器为英国GV公司(原Micro-Mass公司)生产的Isoprobe热电离质谱仪。该设备配置17个接收器,包括9个法拉第杯、1个戴利检测器、1个电子倍增器和7个离子计数器,可以满足微量—超微量样品的高精度同位素分析测试。

二、检测分析结果

(一)拉曼光谱检测及物相判断

    对所取样品均作了拉曼光谱检测,检测结果见表二和图六、七。由表二可知,所取样品的拉曼峰位于3437cm-1、1038cm-1、813cm-1、642cm-1、415cm-1、232cm-1处;由图六、七可知,样品的强峰位于1038cm-1附近。经过与标准谱图(在线矿物谱库http://rruff.info/index.php)对比,所取样品的拉曼谱图与绿松石矿[Turquoise,分子式CuAl6(PO4)4(OH)8 5H2O]的标准谱图一致。

图六 陶寺遗址绿松石制品拉曼图谱

图七 临汾下靳绿松石制品拉曼图谱书

表二所取样品拉曼特征峰谱值

    根据RayL.Frost[7](2006)及陈全莉[8](2009)等学者的研究,4000~3400cm-1范围内出现的拉曼谱峰是绿松石中羟基单元中的氢氧根拉伸振动引起的;在3300~3000cm-1范围内的峰值是绿松石水单元中的氢氧根拉伸振动引起的;在1200~500cm-1内产生的峰是磷酸根基团振动所致,具体表现为:1159~976cm-1范围附近为v3(PO4)非对称伸缩振动,在641~548cm-1范围为v4(PO4)非对称弯曲振动,479~413cm-1范围为v2(PO4)对称弯曲振动。其中前一个峰值强度较高,为绿松石的主峰,后两个振动的峰都相对较小且强度低;330cm-1、235cm-1附近出现的峰是绿松石中ν(CuO)振动引起的。

    由以上检测及分析可知,所取样品均为绿松石。


表一  三处遗址所取样品形状及尺寸描述表单位


(二)TIMS检测及Pb同位素分析

    自然界中的铅存在四种稳定同位素,它们是208Pb、207Pb、206Pb和204Pb。铅同位素的组成在很大程度上反映了矿石成矿温度差异、矿化阶段及成矿物质来源[9]。因此其可以作为矿石的“指纹”指征矿石产源。铅同位素被广泛地应用在国内外考古领域,用于指征早期青铜器及绿松石制品[10]等的产源。

    本次将所有样品均作了铅同位素组分检测。检测结果见表三。

表三  三处遗址绿松石铅同位素数据

(三)TIMS检测及Sr同位素分析

    自然界中锶有四种稳定同位素,它们是84Sr、86Sr、87Sr和88Sr。其中87Sr是放射性同位素87Rb(半衰期约470亿年)的衰变产物,因此地球上87Sr的总量是随时间不断增加的。由于不同的矿物和岩石成矿年代不同以及母岩的铷、锶含量比不同,其锶同位素组成也是不同的。矿物学上一般用87Sr与86Sr的比值作为物质锶同位素组成的度量,对于大多数岩石和矿物,87Sr/86Sr比值高于0.7,有的矿物可达1.0以上。因此锶与铅相似,可以用于某些矿物文物的产地溯源。

图八  山西三处遗址绿松石制品与五处矿源绿松石样品铅锶同位素散点图

    本次将所有样品均作了锶同位素组分检测,检测结果见表四。

 

表四 三处遗址绿松石锶同位素数据

三、讨论

    将山西三处遗址绿松石制品与五处绿松石矿源样品[11]以207Pb/204Pb、87Sr/86Sr做散点图(图八)。

    由图八可知,临汾下靳4、5、6、7号样品,襄汾陶寺9号样品及定襄中霍2、5号样品落在竹山喇嘛洞矿石样品的分布范围内,临汾下靳2、3号样品及定襄中霍1、3、4、6号样品落在洛南辣子洞矿石样品的分布范围之内,而落在白河白龙洞的样品只有陶寺3号样品。除此之外,这三处遗址剩余的绿松石样品仍指向4处未知矿源。其中,襄汾陶寺遗址大多数样品指向3处未知矿源,临汾下靳和定襄中霍分别指向1处未知矿源(表五)。由此看来,襄汾陶寺的绿松石矿源指向较为特殊。

表五山西三处遗址绿松石样品矿源特征及考古背景对照表

    在已知的矿源之中,临汾下靳绿松石制品中来源于竹山喇嘛洞的占据多数,来源于洛南辣子洞的位居其次,不见来源于白河白龙洞的绿松石制品。绿松石制品中,来源于竹山喇嘛洞和洛南辣子洞的绿松石制品各占一半,襄汾陶寺的绝大部分绿松石制品矿源未知。定襄中霍墓地多数绿松石制品来源于洛南辣子洞,少量来源于竹山喇嘛洞。

 

四、结语

    通过对出土于襄汾陶寺遗址、临汾下靳墓地及定襄中霍墓地的22件绿松石样品进行物相及铅、锶同位素组成的检测,可以初步得出如下结论。

    第一,铅、锶同位素比值对绿松石制品矿源示踪结果显示:新石器时代晚期的临汾下靳墓地绿松石制品至少有3处不同的矿源,目前已知的矿源有竹山喇嘛洞和洛南辣子洞;新石器时代晚期的襄汾陶寺遗址出土绿松石制品矿源较为特殊,极少一部分有可能来源于竹山喇嘛洞和白河白龙洞,绝大部分样品矿源未知;春秋晚期的定襄中霍墓地绿松石制品至少有3处不同的矿源,其中可能的两处矿源为竹山喇嘛洞和洛南辣子洞地区。

    第二,在已知的矿源中,临汾下靳绿松石制品来源于竹山喇嘛洞的占多数,也有少部分来源于洛南辣子洞,而陶寺遗址绿松石制品则不见来源于洛南辣子洞的矿料,其大部分的矿源未知。到了春秋晚期的定襄中霍墓地,来源于洛南辣子洞和竹山喇嘛洞的占多数,表明这两处矿源在先秦时期的山西地区使用较为频繁。

    第三,陶寺出土绿松石制品矿源特征信号特殊且多样化,表明陶寺遗址同一时期可能在不同的矿源获取绿松石,这也说明陶寺遗址可能是一处公元前两千纪前后物资交流的集散地,这一点与陶寺遗址的等级是相符的。陶寺遗址绿松石制品来源的多样化,彰显其在以绿松石制品为代表的早期珍稀矿产资源交流中扮演的独特地位。

    第四,在庙底沟二期的晋南,等级较低的下靳遗址绿松石资源有可能来源于与陶寺遗址的交换或者贸易,也有可能为其单独开采或者与陶寺以外的其他遗址相互交流以获取绿松石资源。绿松石资源的获取,下靳遗址并未受到陶寺遗址的控制,由此观之,在社会复杂化的初级阶段,这两个不同等级的遗址之间既有联系,又相互独立。

    第五,本文的初步研究显示,洛南辣子洞、竹山喇嘛洞的绿松石出现在下靳墓地,表明这两处绿松石矿的开采年代可早至庙底沟二期。

    第六,3处遗址出现4处未知的矿源,尤其是陶寺遗址的大多数样品矿源未知,预示着除了已知的矿源外,还有多处绿松石矿在新石器时代晚期得到开采。

注释:
[1]中国社会科学院考古研究所山西队等《陶寺城址发现陶寺文化中期墓葬》,《考古》2003年第9期;山西大学科学技术哲学研究中心等《陶寺中期墓地被盗墓葬抢救性发掘纪要》,《中原文物》2006年第5期。
[2]何驽《尧都何在?——陶寺城址发现的考古指证》,《史志学刊》2015年第2期。
[3]朱乃诚《中原地区两批距今4000年前后的王室玉器及有关问题》,《中华之源与嵩山文明研究》,科学出版社,2015年。
[4]下靳考古队《山西临汾下靳墓地发掘简报》,《文物》1998年第12期;梁星彭等《山西临汾下靳村陶寺文化墓地发掘报告》,《考古学报》1999年第4期。
[5]李有成《定襄县中霍村东周墓发掘报告》,《文物》1997年第5期;郭银堂、李培林《定襄中霍村出土的一批青铜器》,《文物》2004年第12期。
[6]张登毅、李延祥《山西出土先秦绿松石制品初步研究》,《华夏考古》2015年第4期。
[7]Frost Ray L,Reddy B Jagannadha,Martens Wayde N,et al. Journal of Molecular Structure,2006,788:224.
[8]陈全莉《绿松石的激光拉曼光谱研究》,《光谱学与光谱分析》2009年第2期。
[9]地质部宜昌地质矿产研究所同位素地质研究室《铅同位素地质研究的基本问题》,第41~49页,地质出版社,1979年;金正耀《中国铅同位素考古》,第3~17页,中国科学技术大学出版社,2008年。
[10]Alyson M.Thibodeau,Joaquin Ruiz,John T.Chesley. Lead and Strontium Isotopes as Tracers of Turquoise [J].SAS Bulletin,2007(Summer):10-13;Alyson M. Thibodeau. Isotopic evidence for the provenance of turquoise, mineral paints,and metals in the southwestern United States [D].PH. D dissertations. The University of Arizona,2012.
[11]先怡衡《陕西洛南辣子洞采矿遗址及周边绿松石产源特征研究》,北京科技大学博士学位论文,2016年。

 

李延祥(北京科技大学科技史与文化遗产研究院 教授)
张登毅(北京联合大学应用文理学院历史文博系 讲师)
何驽(中国社会科学院考古研究所 研究员)
郭智勇(山西博物院 研究馆员)
郭银堂(忻州市文物管理处 研究馆员)


*本研究得到国家自然科学基金“陕西省洛南县辣子洞绿松石采矿遗址综合研究”项目(编号:51374030)及山西省留学回国人员科研资助项目“山西科技文化遗产保护与开发”(编号:2014-001)资助;本研究为山西省忻州市文物管理处研究性课题“山西忻州考古出土彩色宝石文物科学分析”及北京联合大学教研项目“中国古代冶金与文物”阶段性成果。*

(责任编辑:岑蔚)

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