金属文物的分析过程

金铜文物的材质分析，用图像分析编辑工具，对镀金层与内部组织进行观察，用荧X射线分析机，对各部分的成分实施分析。如下是对感恩寺遗址东三层石塔（国宝）出土的舍利盒文物实施的遗物细部摄影结果。

舍利瓶盖子细部状态摄影

舍利瓶盖钮细部状态扩大摄影

金粒使用技术的日常化

风铃整理状况

金粒的内部组织状态

金粒焊接技术的奥秘

用焊接技术（加10%银的合金焊接）使0.3毫米大的小型金粒紧紧地相贴在一起。纯金、风铃（金94%）与加10%银的黄金焊接的熔融温度分别为1063℃、1055℃和1046℃。银的含量不同，熔融温度就不同。基于此，古代人实施了焊接。这证明，新罗匠人的冶金技术达到高峰。

不同青铜器的组成分布

如下是三大类青铜文物的主要成分分布图。青铜勺子及用具类1不含有铅，以约550℃温度，进行了锻造和水淬火。主要用作生活用具中的餐具类。青铜用具类2及青铜剑添加了适当量的铅，提高了铸造性，便于制造。此类青铜用具类多数用作餐具与祭祀用具等。以青铜剑为例，添加了少量的锡与铅，略微提高了硬度和韧性。

青铜文物的细微组织

对青铜文物的成分与细微组织进行分析，会发现其制作方法，如铸造还是锻造。铸造品呈像树枝那样的枝晶结构（dendrite）；以锻造品为例，由于热处理，呈整齐的晶粒结构。但是，虽然是铸造品，加热时间过长，枝晶结构就消失，变为晶粒。铅与铜、锡不太混合，大部分呈圆形，以凝固状态分散在枝晶间（偏析），其含量若10%以上则呈共沉积特征（α+δ）。

青铜勺子

武具类

青铜剑

高丽梵钟是1999年11月日本人高原日美子赠予我国的文物。它是属71CM，下口直径50CM的中型梵钟。如下表是捐赠梵钟及其他高丽梵钟的成分分析结果。

铁的性质由铁含碳（C）量所决定。碳含量为零——纯铁的熔点为1538℃。Fe-Fe3C状态图中的固体类型大约有4种包括：α铁素体（ferrite）、奥氏体（austenite）、渗碳体（cementite）和δ铁素体。以碳含量1%的铁为例，如果铁从液体状态L降温到1430℃就产生奥氏体γ的晶粒，再到1360℃变为γ。温度到810℃就产生渗碳体（Fe3C）的析出相后，其量日益增多。温度再到727℃，γ完全消失就产生α铁素体和渗碳体。但是，实际上，若碳含量为0.8%，就产生珠光体，在其上面析出渗碳体。珠光体是α铁素体与渗碳体（Fe3C）重叠而成的析出物。尤其，若碳含量为4.3%，不会产生晶粒，到1130℃就凝固。因此，这用来进行铸造。

铁种

铁的碳含量越多，硬度就越增加，难以锻造。因此，铁种类的区分，就按照碳含量来进行。
1.锻铁（wrought iron）：又称纯铁，其碳含量为0.1%以下。它非常软，能用手折弯。锻造处理后，会制成餐具之类，而其硬度太低，不适合用来制作刀和斧等利器。
2.钢铁（steel）：碳含量为0.1~1.7%。其硬度和韧性大，锻造处理后，会制成各种物 品，予以广泛使用。在韩国国内，从铁器时代初期开始广泛使用。
3.铸铁（cast iron）：也称为生铁。其碳含量为1.7~4.5%以上。硬度过高，不能锻造，只用铸造方法。在韩国铁器时代，用该方法制造了斧子等。

铁制文物的细微组织

铸造品

锻造品

陶器分析过程

陶器分析目的

陶器是指，烤粘土而制的用具。按照粘土质量、制作方法和装饰，其质量和形态有很大变化。陶器反映出生活文化，在任何堆积环境，都不会发生腐蚀，维持良好的保存状态，作为考古文物，为考古学研究提供了基础资料。然而，现有陶器研究以形态分类和年表为主，只注重分析形态与纹样等外观因素。而近来，积极采用自然科学方法，把握住关于陶器的更多信息。陶器的科学分析，主要目的有二：第一，对制作方法与制作技术的研究；第二，推断产地。陶器制作技术，对矿物组成、化学组成、烧制温度以及结构角度上的组织进行分析，予以把握。此外，根据陶器原料采集地区的地质特性，对其微量元素进行分析，推断其产地。基于此，会表明古代交易及交流关系，以及生产地和消费地之间的政治、经济与文化关系，并会观察当时社会生产样式与阶层化问题。

陶器分析方法

粘土为陶器原料之一，含有Si、Fe、Al、Mg、Ca、Na等元素。将之含有的矿物种类及含量影响着粘土的性质。因此，粘土矿物及这些次要矿物种类、结构与相互关系研究，需要采用自然科学方法进行分析。陶器科学分析方法大约有矿物学分析、化学分析与热分析三种：矿物学分析方法主要使用偏光显微镜、扫描电子显微镜之类；化学分析方法主要用X射线折射分析、原子吸收分析、X射线荧火分析、中子激活探测分析与电感耦合等离子发射光谱分析等；热分析方法用示差热分析、热重量分析与热膨胀分析等，推断陶器的烧制温度。

用陶器的产地分类

陶器用粘土制成，粘土的采集集中在地质学角度上的一个地区——粘土层。该粘土是从地质学或地球化学角度看的产物，经过岩石的风化过程而产生。岩石即使遭到风化变为粘土，也具有岩石的化学特性。因此，粘土会反映出该地区地盘中岩石的化学特性。这表明，陶器粘土的化学特性反映出地区特性。粘土成分主要有Si、Al、Fe、Ca、K、Na、Mg等。在每个产地采集粘土后，进行成分分析，有不少含量分布范围相互重叠。按照产地对粘土进行分类是不太适合的。因此，陶器产地的推断，与主要成分相比，微量成分的分析效果还要大。而用微量成分含量对产地进行分类，哪个元素最为有效，无法作出先验性判断。因此，需要对多数微量成分进行定量分析，并进行产地分类。尤其是，陶器呈非均质性，受添加剂影响，其微量成分的浓度发生变化。其解决方法之一是，对多数元素进行分析。多数元素中可用于产地推断的元素是，在算出平均数、标准偏差与变异系数（标准偏差/平均数×100%）时，样本间平均差大、变异系数小的元素。

庆尚南道陶器陶窑址的产地分类

用统计分析对庆尚南道5处陶器陶窑址实施产地分类，结果产生了4个分类组合。这表明，从地质学的角度看，这些陶窑址之间没有多大关系。

我国古代对颜料的使用缘自对高句丽古墓壁画的采色。当时，主要是使用从自然界采集到的矿物性无机颜料。目前，购入天然无机颜料已经相当困难，即使能买到，价值也非常高昂。因此，目前主要是使用采购容易、价格低廉的人工合成颜料来代替天然无机颜料。

对西三陵英祖王女胎土颜料的分析

对古代颜料的材质分析是通过使用荧光X射线分析机，对各种颜色进行精确分析后，再用细微部位X射线折射分析仪出各种颜色的矿物质。下面是西三陵英祖王女红色胎土的分析结果。

对凤停寺极乐殿壁画的断面摄影

用影像分析仪对壁画的断面进行观察，以研究壁画的制作工艺。

1. 土壤学中土壤指的是什么?

土壤学中的土壤是，当地气候、动植物、母岩结构及组织、地形、年龄（时间）等土壤生成因素活动的产物，也是生成在地表的历史自然体。

2. 遗址中的堆积层指的是什么？

堆积层包含文物或遗址空间，还表示遗址的形成过程与当时的环境。这可以说是一种考古学资料，为了遗址的解读而必须观察的对象，要用各种分析方法（粘土矿物分析、粒度分析、pH值分析、有机质分析等），最大限度地提取当时的环境资料。

堆积层内有无机物质提供的资料

1.复原当时环境的资料
2.与人类生活经济有关的资料
3.相对年代资料
4.人类行动方式、技术水平（食料的获取、加工及利用）与营养状况资料

韩国事例

新昌洞沼泽遗址的花粉及寄生虫卵分析
金原正子、金原正明（1997），国立光州博物馆，《光州新昌洞沼泽遗址Ⅰ》

日本事例

• 通过分析土壤脂肪酸，表明遗迹特性。
  • 中野益男，1984，[残存脂肪分析的现状]《历史公论》第10卷第6号
• 过分析黑曜石和陶器胎土中微量元素的构成比， 表明产地、生产地与消费地的关系，即交易、流通等。
  • 中野益男，1985，特刊[黑曜石研究的现状]，《考古学期刊》第244号
• 在8世纪土矿内堆积土壤中，检出了蛔虫等寄生虫卵。
  • 同时出土了大量被称为筹木（相当于现在的卫生纸）的木片，为厕所的考古学研究提供了很好的资料。
• 金原正子、金原正明（1995）日本文化财科学会第12次大会研究发表要旨集

西方的事例

• 通过分析5β-stanols，进行厕所遗址及饮食生活研究
• 通过分析碳稳定同位素，进行古代人的饮食生活研究
• 通过分析氮稳定同位素，进行遗址用途及古代农耕史研究
• 通过分析胆汁酸（Bile acids），进行粪便污染源种类与生活史研究
• 通过分析生物分子（蛋白质、地质、饮食中的残留物质），进行古代生活活动倾向研究。

采取试料

采取试料时的注意事项

1.采集土壤试料时不能对周边文物进行损坏（建议和文物发掘专家共同进行）
2.采集时要戴乳胶手套（将污染减少到最小化）
3.采集时，可使用花铲和凿子（必须使用清洗过的工具）
4.最少要采集五处（从文物表面的高度、宽度及色彩考虑）
5.将表面土除去5CM后进行采集（以防采到被污染的土壤）
6.周围的对照土壤也要采集（至少五处）
7.建议容器可选用玻璃瓶或铝箔（在现场也可以用塑料袋）
8.在容器上要贴好土壤试料采集记录（包括发掘地点、位置、时间、采集者姓名等）
9.试料要在低温、阴凉处保管（阴凉的储藏库或4摄氏度冷藏）

※遗址发掘土壤调查观察记录事项

发掘地、发掘日期、负责人员、海拔高度（海水距离）、土地用途（现在状态，如耕地、田地等）、气候、土性及土层的区分（黏性、颜色、粒子厚度等）、土层厚度（发掘地土层的基础资料）、干燥状态（干燥、多湿）、岩石的有无及种类（花岗岩、砂岩、大理岩等大致的岩石种类）、谷物的有无及种类、骨片的有无及种类（鱼骨、人骨等大致内容）、植物体的有无及种类（稻草等大致内容）

古代土壤的基础特性研究

-无机物含量、有机物含量等土性研究
-居住在古代遗址的人类饮食生活及居住文化研究

遗址遗迹的特性研究

-通过分析脂肪酸（TLC、GC/MS等），表明土壤成分的定量及定性
-古代厕所遗址、家畜饲养等遗迹的各种用途。

古代人类的疾病研究

-对微生物、寄生虫等进行形态学和分子生物学研究
-通过分析土壤污染情况，表明居住在古代遗址的人类疾病等生活史。

遗址周边的古环境研究

-对花粉、树叶、植根等进行形态学研究
-表明遗址周边古环境及古植被特性

古生物特性研究

-对土壤内残存古生物进行遗传学、分子生物学研究。
-对古生物进行形态分类以及遗传学分析，进行种的分类。
-与现存生物做基因比较，建立韩半岛古生物数据库。

1. 分析目的

通过分析遗址土壤中的古生物及有机成分，对古代土壤进行科学研究，如古代人类的饮食生活史、古环境、疾病的有无、古生物的种类区分与基因研究等。

2. 分析对象

全罗北道益山市王宫里遗址（史迹）
西北侧地区大型竖穴遗迹内部土壤5地点（发掘机构：扶余文化遗产研究所）

3. 分析期间

2004年6月~2004年11月（6个月）

4. 负责部门

国立文化遗产研究院保存科学研究室

5. 分析过程

2003年11月，扶余文化遗产研究所对益山王宫里有机土壤进行了发掘（Fig. 1）
-长10.5m、宽1.7m、深3.6m的大型竖穴遗迹

2004年3月，扶余文化遗产研究所确保了出土土壤样本（Fig. 2）
-按照不同深度和颜色，确保了5个地点（A、B、C、D、E）的土壤样本（Table 1）： A（240～250cm）、B（280cm）、C（326cm）、D（350cm）E（360cm）
-将土壤样本放在实验室内冰箱，保持4℃以下温度。

粒状特性（Texture，Soil Class）及土色（Soil Color）分析
-跟粒状特征土壤鉴定区分法（郭宗吉，1995）做比较，表明土性。
-用孟塞尔色彩图表（Munsell Color Chart）区分土壤颜色。

总有机物含量（Total Organic Compound Content）分析
-用灼烧减量法（Loss On Ignition，LOI；Carter，1993），进行有机物含量分析。
-用高热干燥炉（Furnace Type 47900，USA），在灼烧温度550℃上，进行1个半小时的减量。

pH测定
-用土壤pH测定方法（赵成真等，2002），将土壤样本与蒸馏水以1：5的比率混合后进行 测定。
-用pH计（Hanna Madel Hi9024C, USA）校正为pH值4.01和7.01。

寄生虫卵检测
-用0.5% Sodium Phosphate Tribasic 40ml，实施寄生虫卵漂浮法检验。
-用偏光显微镜（Zeiss Axioplan2 Polarize Microscope，Germany），实施寄生虫卵检测。

6. 分析结果

粒状特性及土壤色彩分析
-用色彩会对土层之间的界线进行区分（Fig. 2）：呈不规则平结构
-总体上，各层面上的土壤，可推测为暗黑色的腐殖粘土：A样本为暗黑褐色腐殖粘土、B样本为暗灰色腐殖粘土、C样本为黑色腐殖粘土、 D样本为黑灰色腐殖粘土、E样本为暗灰色微砂质粘土（Table 1）。
-尤其是，在A样本土壤的有机物中，检测出了大量的种子和谷物之类。（Fig. 3）

总有机物含量分析
- 用灼烧减量法（LOI），进行土壤样本有机物分析：
据分析，土壤样本A、B、C、D、E的有机物含量分别为22.124%、7.670%、6.909%、 8.086%和8.295%（Table 2、Fig. 4）
-尤其是，A土壤样本的有机物含量（22.124%）高于一般土壤，可推测为腐殖土（humus）。（Table 3）

pH测定
- 据测定，益山王宫里土壤样本均为酸性土壤（Acidic soil）：
据分析，土壤样本A、B、C、D、E的pH值分别为2.86、5.95、4.77、3.67、4.18。
- 结果显示，A、D、E样本为极酸性土壤（Extremely acid），B样本为中酸性土壤（Medium acid），C样本为极强酸性土壤（Very strongly acid）。（Table 4）

寄生虫卵检测
- 在每个土壤样本A、B、C、D、E层中均检出了鞭虫（Trichuris trichiura）虫卵。（Fig. 5）

7. 摘要与考察

总体上，各层土壤均为黑色腐殖粘土：
A样本为暗黑褐色腐殖粘土、B样本为暗灰色腐殖粘土、C样本为黑色腐殖粘土、
D样本为黑灰色腐殖粘土、E样本为暗灰色微砂质粘土。

灼烧减量法（LOI）分析结果显示，A样本的有机物含量为22.124%，可推测为腐殖土（humus）。

据分析，益山王宫里土壤样本为酸性土壤（acidic soil）。
-这种土壤特性是，土壤内有机物经过长时间的腐蚀而形成的，证明竖穴遗迹内存在大量 有机物。今后要用有机物分析仪（GC/MS）和红外线分光分析仪（FT-IR）等高科技仪 器，对有机物进行定性、定量分析，确认其特性。

在寄生虫卵检测中，均检出了鞭虫（Trichuris trichiura）虫卵。
-鞭虫为人体器官内的寄生虫。据推测，当时人被鞭虫感染后，通过排便予以排出。 将要通过分子生物学分析方法，绘制鞭虫的基因信息及生物学系统图。

8. 今后计划

对于全罗北道益山王宫里遗址出土的古代土壤，制订第2次有机质分析试验计划。
-2005年1月～2005年11月

提取并精制土壤内全部地质。
-用超声波提取法（Ultrasonic extraction）和薄层层析（TLC，Thin-Layer Chromatography），提取并精制土壤地质。
-用TLC对地质进行分离提取。

用有机质分析仪，对古代土壤内有机物成分进行定量•定性分析
-第1：对Coprostanol进行定性分析，表明遗址用途；
-第2：对Coprostanol/5β-Stanols进行定量分析，表明属于食草动物还是杂食动物；
-第3：对Bile acids进行定性•定量分析，区分杂食动物种系；
-表明古代人的饮食生活与生活文化。

确保古代遗址土壤的生物化学研究资料
-确保多处遗址及若干年代土壤的生物化学研究资料。
-为了复原韩半岛地区的各种环境与古代饮食生活，建立相关数据库。

Reference

郭宗吉，1995，[关于冲积地遗址土壤的检测•记载•分析方法]，
《古文化》第47期第3~26页
赵盛镇、严大益等8人，2002，《四订土壤学》，乡文社

用另一种Longin方法（脱矿化、凝胶化、冻结干燥过程）来提取胶原蛋白 （van Klinken and Hedges，1998，Radiocarbon，第40页，第51-56页）。

对古生物一体稳定同位素组成比的分析，用装有CN元素分析仪的连续流程型稳定同位素比例质谱仪（continuous-flow stable isotope ratio mass spectrometer with elemental analyzer，Delta V，Thermo Fisher Scientific（Bremen））来进行。

碳（C）和氮（N）的稳定同位素比例（δ13C、δ15N）分别与同位素的标准样本（VPDB、AIR）做比较后，在分析最后阶段，算出各样本的C/N比例。