红外光谱于考古实际应用——曾侯乙墓中的玉器材质分析

曾侯乙墓位于湖北省随州市城关西郊擂鼓墩附近东方团坡上，距离随州市中心约2km，于1978年发掘，下葬年代为公元前433年或稍后(即战国早期)该墓分为东室、西室及北室，其中东室为主墓室，西室和北室为陪葬墓室。共出土文物15404件，包括九鼎八簋、青铜双银编钟、二十八宿衣箱、四龙曾徽、尊盘、鹿角立鹤等珍贵文物，其材质涵盖青铜器、黄金、丝麻织品、木制品、玉质、石质等。

作为目前记载曾国文化历史资料最完整的墓葬，曾侯乙墓受到了研究者的广泛关注，特别是青铜器、漆器、竹简、音乐等都有较为系统的研究。与之相比，关于曾侯乙墓出土玉器的研究还相对较少，主要集中在工艺、纹饰、形制、功能等几个方向。统计已有发掘资料，曾侯乙墓出土的玉、石器共535件(组)，其中，玉器(包括透闪石玉、大理岩、石英质玉、云母质玉等)有319件。

近年来，科技手段在出土玉器研究中的应用日益广泛，能量色散型X射线荧光光谱、拉曼光谱、X射线衍射和质子激发X射线荧光光谱等无损技术可以快速鉴定样品的材质，并对其成分进行半定量分析。通过曾侯乙墓319件出土玉器进行科技分析利用红外光谱、X射线荧光光谱等快速无损地对出土玉器材质进行鉴定，可以探讨战国时期曾国的用玉水平，同时辅以部分特征样品的表观特征对曾侯乙墓出土透闪石质玉器的玉料来源进行初步分析。319件玉器研究对象，均出自曾侯乙墓室内，由湖北省博物馆提供。器型丰富，大致可分为玉璧(环)、玉璜(珩)、玉佩、玉玦、玉管、玉饰等。

　　出于对文物安全的考虑及测试仪器对样品形貌的要求，选取311件玉器进行红外光谱测试并鉴定出土玉器的矿物相及化学成分。红外光谱测试利用中国地质大学(武汉)珠宝学院的Bruker TENSOR27红外光谱仪完成。具体的测试条件：采用反射法，通过K-K转换图谱，测量范围是400〜4000cm-1,分辨率为4cm-1,扫描时间是32s,扫描次数为32次。

通过常规宝石学测试、红外光谱及XRF测试结果分析，319件曾侯乙墓出土玉器样品的矿物种类可以分为六种类型，分别为透闪石、大理岩、云母、石英岩、萤石、水晶。

透闪石共有264件透闪石质玉器，占曾侯乙墓出土玉器的82.8%,是曾侯乙墓出土玉器的主要材质。红外光谱检测与标准透闪石吸收峰位基本符合(表2)。

大理岩共有43件大理岩质类玉器，大理岩类玉器多为石璧（表1）。部分石璧表面留有打磨痕迹，可见大量平行抛光纹。红外光谱与白云石吸收峰接近,在892和726cm^-1附近有吸收峰（表2）。

 云母共有8件云母质玉器，质地较细腻，部分玉器表面有大刮痕。吸收峰1037cm^-1为Si—O—Si的伸缩振动，748cm^-1附近的吸收与四次配位Al_Ⅳ有关，属面内Si—O—Al_Ⅳ振动，谱带强度随Al_Ⅳ数目减少而降低。

石英岩只有1件是石英岩质玉器，为玉孔芯，表面起伏不平，没有经过精细打磨抛光。石英质玉器主要化学成分均为SiO₂。具有1090cm^-1附近的Si—O—Si反对称伸缩振动峰,800cm^-1附近和470cm^-1附近的Si—O键对称伸缩振动峰（表2）。

萤石萤石（CaF₂）是无水卤化物，具有聚合性很强的离子结构，其红外光谱通常形成极宽的强吸收谱，在260cm^-1横向（TO）和470cm^-1纵向（LO）频率定义的频率极限值之间伸展。因仪器测试范围为400〜4000cm^-1，萤石的吸收谱带不能完整显示出来，仅能在400cm^-1附近观察到部分谱带。

水晶共有2件水晶类玉器，一件伴有绿色杂质，另一件的裂隙中充斥有黑色杂质。水晶主要化学成分为SiO₂，红外谱峰及化学成分与石英岩基本相同（表2）,与石英岩相比SiO₂含量达98%。

通过红外光谱及XRF测试分析，结合宝石学基本特征，可以将曾侯乙墓出土的319件玉器分为透闪石、大理岩、云母、石英岩玉、萤石、水晶六大类。

红外光谱能保证在较短时间，同时对玉器有一定的保护条件下，对玉器进行技术检测，根据玉器分子结构的不同，形成不同波长的红外光谱图。因此红外光谱能为研究人员提供准确的官能团信息，明确玉器中的分子类型和基本结构模式。更重要的是红外光谱测量时间短，也不会对样品造成破坏，特征性非常强烈，有很大的辅助和补充价值。

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