本报讯 近日,中国科大科技考古实验室联合福建省考古研究院、云南省文物考古研究所及中山大学,提出了一套基于X射线荧光光谱(XRF)与激光拉曼光谱(Raman)的无损分析方法。研究团队首先系统测试了10种常见现代淡水与海水贝壳的元素组成、晶体结构与壳层结构;随后,通过与福建庵山、广西豹子头两处遗址出土的古代贝壳进行对比验证,明确了Mn、Sr元素含量及拉曼特征峰在判别贝壳水域来源中的适用性。该方法被进一步应用于云南白马口遗址出土的微型贝珠研究中,结果成功排除了其原料为淡水贝壳的可能性,确认其由珍珠层不发育的海洋双壳纲贝类制成。相关研究成果发表于《考古学》。

研究涉及遗址位置及白马口遗址出土微型贝珠
本研究表明,淡水与海洋贝壳在元素组成、晶体矿物组成及微观壳层结构上均存在规律性差异,且这种差异具有稳定的物质学基础与环境指示意义。
XRF分析结果表明,海水中相对富集的Sr在海洋贝壳中也表现为高含量;而在淡水环境中更为丰富的Mn在淡水贝壳中也同样富集。因此,Mn与Sr可作为判断贝壳生长水域的关键指示元素:海洋贝壳富Sr而贫Mn,淡水贝壳则相反。
结构方面,淡水与海洋贝壳在晶体结构和微观层间结构方面存在显著差异。SEM分析显示,海洋贝壳普遍存在由细小纤维状文石构成的棱柱层—珍珠层过渡带,部分腹足纲贝壳由于壳层较薄,该结构不明显。珍珠层发育的海洋贝壳棱柱层含方解石,而珍珠层则为文石结构。淡水贝壳的棱柱层和珍珠层均由文石构成,缺乏明显的过渡带。拉曼光谱分析与SEM分析结果相同。
基于上述分析结果,研究团队建立了涵盖14个种属的贝壳判别参数表,为考古贝壳制品来源分析提供了新路径,亦为探讨古代云南与周边地区的物质文化交流提供了新线索。
中国科大科技史与科技考古系博士研究生王弘毅为本文第一作者,范安川副教授为共同第一作者,王娟副研究员为通讯作者。本研究的合作者还包括福建省考古研究院吕锦燕副研究馆员,云南省文物考古研究所闵锐研究馆员,中山大学社会学与人类学学院余翀副教授,以及中国科大博士研究生张媛媛和蒙柳汶。
(科技史与科技考古系 科技考古实验室)