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化学与文物考古 梁宏斌 在人类社会发展的历史长河中，历代先民建造和使用过的具有历史、艺术或 科学价值的各种遗存实物形成了我们今天的文物。 我国是一个历史悠久的文明古国，文物更是枚不胜举，为了保护珍贵的文物， 学习一些文物保护知识是非常必要的。 作为一个基础化学教育工作者，如果要提到化学在文物考古中的应用，很容 14 易想到的可能是在无机化学中接触到的 C 断代法。该法建立在活的有机体中 14 12 14 C/ C 之比保持恒定，而死的有机体中 C 的含量由于衰变而逐渐减少这一基础 14 上，1950 年，美国芝加哥大学教授W ·F ·Libby 创立了 C 断代法，并因创立 该法而获得了诺贝尔化学桨。 14 我国文物考古工作者应用 C 断代法，取得了许多重大成就，其中有些成果 甚至改变了旧的观点。如河套人、峙峪人、资阳人和山顶洞人等，原来认为其活 14 动年代为5 万年或5 万年以上，但应用 C 断代法证明其均在4 万年以内，甚至 山顶洞人可晚到1 万多年，这一研究结果表明旧石器晚期文化变迁和进展速度比 考古工作者原先想象的要快。再如，在汉代冶铁遗址中曾发现有煤的使用，这一 l4 发现使一些考古工作者认为在汉代时就已把煤用于冶铁，但后来从铁器中 C 的 鉴定结果推断，我国在宋代才开始把煤炭用于冶铁，尽管汉代冶铁遗址中发现有 煤,但并末用于炼铁。 以上两个例子都表明了化学应用于考古学，对文物考古工作的重大影响，单 14 从对现代考古学具有重大推动作用的 C 断代法能够获得诺贝尔化学奖这一事 实，我们已不难想象化学对考古学的重大意义了。当然，化学在文物考古上 的 14 应用不会、也不可能仅限于 C 断代法，在文物考证、文物腐蚀损害过程和文物 保护等各方面，都涉及和应用着很多化学知识。 一、化学在文物考证上的应用 据义献报道，我国出土古代玻璃（琉璃) 的地区已遍及二十多个省市。那么这 些出土的玻璃究竟是国内烧制的还是出外国传入的呢?化 学在判定这些文物的 产地上显示了其价值—这可以通过测定玻璃中铅的含量而确定。原来，我国唐宋 以前的玻璃主要是铅钡玻璃, 其成分属Na O-PbO-BaO-SiO 系统玻璃，而西方和 2 2 印度古代玻璃属于钠钙玻璃类。 化学上的很多仪器分析方法都可应用于文物考证上, 从下面的两个例子就可 见一斑。 本世纪四五十年代,在欧洲古董市场, 曾有售价很高的“战国陶俑”出现，人 们难辨其真假, 后来，英国牛津实验室采用热释光技术—一种化学中的热分析方 法进行鉴定，结果证明是近代制作的赝品。其所以热释光方法能推断古陶的年代， 这是因为粘土中含有石英、长石、云母等固体结晶颗粒，受粘土中少量长 238 232 40 寿命天然放射性物质如 U 、 Th、 K 等及宇宙射线作用，一部分电子跃迁到 高能级上。当用粘土烧制陶器的时候，这些高能级上的电子以热释光的形式将能 量释放又回到低能级，而古陶从烧成时起，重新受其中放射性物质和宇宙射线作 用，低能级电子再一次向高能级跃迁，这样，陶器的烧成时间越长，年代愈久， 则 积累的能量也就越多，也就是说，古陶的热释光强度与本身受到辐射的时间 (即烧成时间)