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陶瓷核分析数据子库简介及若干应用实例
张红梅 冯向前 冯松林 雷勇 于传松 中国科学院高能物理研究所 100049 核分析数据子库也叫中国古陶瓷标本数据库，是“高能物理及相关学科数据库”的子库之一，由高能所计算中心和核分析室共同承担建设。它的主要内容包括中国各典型窑口的不同历史时期的古陶瓷标本图片，标本背景信息，胎和釉中常量和微量元素含量的中子活化分析(NAA)、常规X射线荧光(XRF)、质子激发X射线荧光(PIXE)和同步辐射X射线荧光(SRXRF)的分析数据以及显微结构，物理化学参数等（见图1）。数据库开发了简要检索和高级检索功能，以及图片和数据两种输出方式。目前已有数据量约1500MB，计划今后每年递增750MB。本数据子库旨在为各省的考古单位、文博系统、古陶瓷收藏家及各类业余爱好者的研究和收藏提供参考和借鉴。 图1 核分析数据子库查询首页画面 应用这个数据库，可以帮助解决中国古陶瓷研究和收藏中的若干疑难问题，下面试举几例。 1 墓葬和遗址出土的唐三彩的产地判定 唐三彩是盛行于唐代的铅釉陶器的总称，它因器物上光亮的黄、绿和白为主的釉彩而得名。全国的墓葬和遗址中出土的唐三彩器物很多，它们的产地认定是研究唐三彩起源和发展的一项重要内容，但许多唐三彩的产地归属仍是一个尚未解决的重要考古难题。我们收集了全国3个主要唐三彩窑址的200多件标本进行成分分析，并将分析数据录入数据库。利用数据库中的分析数据，可以方便地解决这一考古学难题。具体作法是将墓葬和遗址中出土的唐三彩器物在与标本相同的实验条件下进行分析，然后将分析结果与数据库中的数据进行统计分析（聚类分析、判别分析、因子分析），从统计分析的结果就基本上能判定它的产地归属了。 例如1995年在西安附近的唐秋官尚书李晦墓中出土了一批精美的唐三彩制品，其中的唐三彩俑使这个墓葬成为迄今为止有唐三彩俑的年代最早的纪年唐墓，它对唐三彩俑起源的研究具有十分重要的参考价值，但是与多数墓葬出土的唐三彩一样，这批唐三彩器物烧制地点的认定仍没有定论。为了研究李晦墓唐三彩的烧制地点和窑址，我们采用同步辐射X射线荧光分析技术（SRXRF）对李晦墓出土的唐三彩进行了微量元素分析，将分析结果与数据库中调出的3个窑址（分别为西安西郊机场窑址, 铜川黄堡窑址,河南黄冶窑址）的微量元素数据进行因子分析（图2）。因子分析结果表明李晦墓唐三彩胎与铜川黄堡窑唐三彩胎的成分存在明显差异，与河南黄冶窑出土的唐三彩胎的成分接近。据此我们认为李晦墓唐三彩使用了与黄冶窑唐三彩成分比较接近的高岭土做为制胎原料，如果不存在元素组成相近的其他窑址，可以断定李晦墓中的唐三彩是河南黄冶窑烧制的。 2 河北邢窑、定窑、井陉窑白瓷的界定标准研究 在河北省的四大历史名窑即邢窑、定窑、井陉窑和磁州窑中，前三个窑口都是以烧制白瓷为主。这三个窑口由于地理位置相距不远，在烧造过程中往往互相借鉴、模仿，致使所生产的白瓷产品在胎釉颜色、造型、纹饰方面有很多雷同或相似之处，尤其是精细白瓷更是用肉眼和经验难以判断，使得许多精美的传世品无法确定其确切的产地，留下了不少考古学上的“悬案”。在这样的背景下，考古学家和文物鉴定专家期盼与自然科学工作者密切合作，用无损分析方法测定其化学成分，通过多元统计分析寻找差异，建立起这三个窑口的精细白瓷的界定的科学标准。 从数据库中随机抽取邢窑、定窑、井陉窑白瓷胎和釉的SRXRF分析数据各10组进行聚类分析，分析结果示于图3和4。从图3和4可以看出这3个窑口的白瓷胎和釉由于元素组成不同，可以清楚的区分开。 图3 邢、定、井陉窑白瓷胎的聚类树形图 图4邢、定、井陉窑白瓷釉的聚类树形图 3 定窑白瓷壶的鉴定 某博物馆欲高价收购一批精美的定窑瓷器以充实和丰富馆藏，但是这批瓷器经几个陶瓷鉴定专家过目后对其是真是假争论很大，谁也说服不了谁，一直形成不了统一的鉴定意见，致使收购行动陷入僵局。为了打破僵局，有人提议用X射线荧光分析技术测量这些瓷器胎釉的微量元素含量，并与数据库中定窑各历史时期的瓷片的数据进行比较就能得出令人信服的结论。分析结果如表1所示。 从表中可以看出，定窑各时期的瓷片的釉中Zn/Fe的峰面积计数比在0.01-0.04范围内变化，Ti/Fe比约为0.02-0.05，Mn/Fe约为0.03-0.15；而未知器的器壁釉中Zn/Fe比约为1.1-1.2，远远高于定窑瓷片，Ti/Fe比约为0.06-0.08，比定窑瓷片略高，Mn/Fe比为0.01左右，低于定窑瓷片。另外，未知器釉中元素Sr（锶）的含量也远高于定窑瓷片。综上，基本可以断定，该未知器不是定窑唐宋金时期所生产的，从而终止了这起收购行动，避免了损失。 表1 定窑各时期白釉瓷片和某未知白釉执壶的XRF分析结果（峰面积计数及计数比） 样品 Ti Mn Fe Zn Sr Zn/Fe比 Mn/Fe比 Ti/Fe比 定窑北宋瓷片釉 2743 2266 73759 859 3568 0.0116 0.0307 0.037 定窑北宋瓷片釉 2487 2092 73236 934 3330 0.0128 0.0286 0.034 定窑北宋瓷片釉 2339 2231 80246 750 4423 0.0093 0.0278 0.029 定窑北宋瓷片釉 2842 2152 80179 725 4515 0.0090 0.0268 0.035 定窑北宋瓷片釉 1846 3139 55803 1813 2385 0.0325 0.0563 0.033 定窑北宋瓷片釉 2552 2881 54219 2045 2268 0.0377 0.0531 0.047 定窑北宋瓷片釉 1510 2534 74014 2148 3316 0.0290 0.0342 0.020 定窑北宋瓷片釉 1619 2415 72847 2119 3234 0.0291 0.0332 0.022 定窑北宋瓷片釉 1299 2293 51990 868 1611 0.0167 0.0441 0.025 定窑北宋瓷片釉 969 1919 43107 915 1991 0.0212 0.0445 0.022 定窑北宋瓷片釉 845 2022 41362 918 2120 0.0222 0.0489 0.020 定窑北宋瓷片釉 870 1684 42013 1045 2307 0.0249 0.0401 0.021 定窑北宋瓷片釉 1922 1616 45635 832 2142 0.0182 0.0354 0.042 定窑金代瓷片釉 1259 3297 51717 486 2804 0.0094 0.0638 0.042 定窑金代瓷片釉 722 3140 39242 538 2703 0.0137 0.0800 0.018 定窑唐代瓷片釉 496 3495 22789 439 4600 0.0193 0.1534 0.022 定窑唐代瓷片釉 593 3836 25985 400 5907 0.0154 0.1476 0.023 未知器壁釉（测量点1） 7599 1060 102979 127347 19280 1.2366 0.0103 0.074 未知器壁釉（测量点2） 6887 1008 92683 111633 17696 1.2045 0.0109 0.074 未知器壁釉（测量点3） 4111 685 61816 69353 12781 1.1219 0.0111 0.067 未知器壁釉（测量点4） 4721 597 57633 62815 12737 1.0899 0.0104 0.082 未知器底釉（测量点1） 4082 206 34676 4325 7618 0.1247 0.0059 0.118 未知器底釉（测量点2） 3628 409 38468 6619 9525 0.1721 0.0106 0.094 |
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