【大学课件】考古分析-

考古分析2022/12/24docin/sundae_meng考古分析2022/12/16docin/sundae_men1安阳县安丰乡西高穴村甲字形，坐西向东是一座带斜坡墓道的双室砖墓，规模宏大，结构复杂，主要由墓道前后室和四个侧室构成。斜坡墓道长39.5米，宽9.8米，最深处距离地表大概是15米，墓平面略呈梯形，东边宽22米，西边宽19.5米，东西长18米，大墓占地面积740多平方米2022/12/24docin/sundae_meng安阳县安丰乡西高穴村甲字形，坐西向东是一座带斜坡墓道的双室砖2公元220年正月，洛阳，曹操叱咤风云的一生在66岁这年走到尽头。“我死后，要葬在邺城西面靠近西门豹祠(就在今天的安阳县安丰乡丰乐镇)的山冈上，后事要从简，要薄葬，用普通的衣服装殓，墓里不要放金玉珠宝。”

他叮嘱家人说：“你们以后要经常登上邺城的铜雀台，向西望，那里就是我的墓。”在遗嘱中交代，墓地要选择在地势较高，土壤贫瘠，无法耕种的地块，而不要占用良田。墓上不堆土，不树碑，不留地面标志。曹操的墓地在他身后很长一段时间是公开的。后来，墓上的所有地面标记毁于漳河洪水，随着时间流逝，他的长眠之处逐渐成谜。六大证据：规模、方位、器物、薄葬、石牌石枕、遗骨墓地方位相吻合：西高穴村，就在西门豹祠以西刻有“魏武王”铭文的石牌和石枕：曹操生前封“魏王”，死后谥号“武王”墓室中发现的男性遗骨，据鉴定年龄在60岁左右，也与曹操终年66岁吻合曹操和其夫人卞氏的印章没有找到2022/12/24docin/sundae_meng公元220年正月，洛阳，曹操叱咤风云的一生在66岁这年走到尽3应用各种技术对古物进行分析鉴定是研究和复原古代人类物质文化生活面貌不可缺少的手段。①确切地区分古物。例如古代的铜有纯铜，有铜锡、铜铅或铜锡铅等合金，凭直观难以区分。又例如古代铁器有的是陨铁制的，易与人工炼制的铁制品混淆。然而陨铁中含镍量高，使用分析鉴定技术很容易鉴别。中国河北藁城台西遗址出土的一件商代铜钺的铁刃，曾被误认为是人工冶炼的，经分析鉴定系人工锻打的陨铁。②研究古物的制造工艺。例如通过金相分析可以究明金属的制造工艺。用此方法确证了中国早在汉代以前就掌握了炒钢、百炼钢、铸铁脱碳钢等卓越的制钢工艺。③探明物质的来源。确定遗址中出土物或其原料的来源，可以说明古代交通运输、贸易往来、生产水平等许多问题。通过成分分析尤其是对照特征元素谱，可为确定物质的来源提供重要线索。例如中国唐宋以前的玻璃含铅量很高，而埃及和欧洲的古玻璃基本上是不含铅的，因此如在中国发现了不含铅的古玻璃器，一般可以考虑是外来品。④检验真伪。长期以来区分古物的真伪都是凭人们的经验，对古物的形象、风格进行观察，并结合历史文献加以判断。现代分析技术的发展使区分古物的真伪有了可靠的科学依据。例如使用钛白是1920年以后的事，如果在古画的颜料中检验出钛白，则此画就不可能是真品。又如有的仿古陶瓷制品，真假难辨，但若使用热释光方法判别，古陶器会有明显的热释光现象，而现代制品则极少。例如1940～1950年，有一批被认为是中国河南辉县出土的战国陶俑，出现在欧洲古董市场，真假难分。1972年英国牛津实验室对其中的22件器物做了热释光鉴定，结果证明全部是近代制品。2022/12/24docin/sundae_meng应用各种技术对古物进行分析鉴定是研究和复原古代人类物质文化生4考古中分析考察技术的应用范围极广，几乎每一种新型的分析技术都能发挥作用。对样品的光学观察已从一般的显微镜发展到各种专用的金相、矿相显微镜，以及最现代化的电子扫描显微镜，利用射线照相技术还可以更清楚地了解样品深部的结构。传统的湿化学分析，原则上可以分析各种物质的所有元素及其含量。它精确度高，适用于主要成份的分析，但取样量多，操作繁琐，过程较长。然而湿化学分析方法仍然具有重要性，各种分析方法的校准，大多要以湿化学分析的结果为基准。采用物理方法作化学成份分析，取样量少，分析速度快，操作过程和数据处理利用计算机技术自动化程度高，在现代分析工作中占有相当大的比重。2022/12/24docin/sundae_meng考古中分析考察技术的应用范围极广，几乎每一种新型的分析技术都5

发射光谱分析：适用于无机物质如金属、燧石、陶器、玻璃等的定性和半定量分析（精确度约3～5％）。它取样少，仅需几毫克。同时灵敏度较高，还常用于定性分析和微量元素的分析。原子吸收光谱分析：适用于分析金属，非金属等无机制品。取样少，仅1～10毫克;精确度是仪器分析方法中较高的，可达1％。可以测物质中大量（57Fe的穆氏谱，研究陶器中铁心型矿物，推定陶器的烧制火候和窑的类型等。热分析。在把样品从室温加热到1000℃的过程中，可以观察到各种各样的物理化学变化。具体分析方法有差热分析、热重量分析和热膨胀分析等。考古上常用来分析陶器中的矿物及其结构的变化以及陶器烧制时的温度等。同位素质谱分析。用于物质中稳定同位素比的分析。如分析贝壳、骨头中的氧的稳定同位素18O/16O比，可以了解它们的生存环境；分析碳的稳定同位素14C/12C比，可以了解大理石的产地、古代人类和动物的食谱及以植被等；通过铅同位素分析，则可以了解铅的来源等。断代技术应用于考古的年代测定方法，包括：古地磁断代、放射性碳素断代、热释光断代、骨化石含氟量断代、钾-氩法断代、裂变径迹法断代、树木年轮断代、氨基酸外消旋法断代、黑曜岩水合法断代、铀系法断代等。其中应用最广泛的是放射性碳素断代，其次有热释光断代，古地磁断代，钾-氩法断代等。而树木年轮断代在距今数千年内是最精确的测年方法，定出的年代几乎没有误差，可以与日历年相对应，但不能普遍应用。近30年来由于年代测定方法的发展和应用，为第四纪以来人类的发展史提供了绝对年代依据，为建立旧石器时代晚期和新石器时代以来的世界史前年代学体系奠定了比较可靠的基础。2022/12/24docin/sundae_meng发射光谱分析：适用于无机物质如金属、燧石、陶器、玻璃等的定6碳14断代法1950年，美国芝加哥大学教授W·F·Libby创立了14C断代法，被视为史前考古学中一场划时代的革命，并因创立该法而获得了诺贝尔化学奖。在探寻中国新石器时代早期的文化遗存，进行夏文化的探索和先商、先周文化的研究方面，放射性碳素断代也有重要的推动作用。其他几种断代方法，例如热释光断代、古地磁断代、钾-氩法断代、骨化石含氟量断代、铀系法断代等，都已陆续采用。14C法建立在活的有机体中14C/12C之比保持恒定（1.3×10-12），而死的有机体中14C的含量由于衰变而逐渐减少这一基础上，

2022/12/24docin/sundae_meng碳14断代法1950年，美国芝加哥大学教授W·F·Libby7自然界中14C/12C之比保持恒定（1.3×10-12），C12：C13：C14是98.9：1.1：10-10。碳C14放射β粒子后蜕变为N14，半衰期为5730±40年,反应式为:C14→N14+β源泉：大气高空层宇宙射线中子和大气中氮核起核反应产生碳-14:n+7N14→6C14+1H1与氧结合生成C14O2分子，必然与原有CO2混合参加自然界碳的交换循环运动2022/12/24docin/sundae_meng自然界中14C/12C之比保持恒定（1.3×10-12），8植物通过光合作用将CO2结合成植物组织,动物依植物为生,这就使生物界都混入了C14.动物通过排泄、死亡,植物通过腐烂、沉积,进入表层土壤而使C14进入土壤,大气与广大海面接触,CO2又与海水中溶解的碳酸盐和CO2进行交换,因此海水、海生物及海底沉积物中都含有C14。所以，凡是和大气中的CO2进行过直接或间接交换的含碳物质都包含C14。处于与大气互相交换的各种物质在名地的C14水平基本上是一致的。2022/12/24docin/sundae_meng植物通过光合作用将CO2结合成植物组织,动物依植物为生,这就9陆地生物、海洋生物在生命过程中由于同大气经常交换，衰变掉的C14经常能得到补充，但一旦停止了交换（如死亡、沉积），其C14就再得不到补充，C14水平因衰变而降低，每5730年降为原有水平的一半值。因此测量标本现存的C14放射性水平和它原始放射性水平相比较，就可以算出死亡或停止交换的年代，当然，几千年或几万年前处于交换状态的动植物的放射性水平是无法测知的，但若假定这种产生C14的自然现象几万年来都没有什么变化，就可以用现在世界各地处于交换平衡状态的动植物放射性水平，作为标本的原始放射性水平，即所谓“现代碳”放射性标准。2022/12/24docin/sundae_meng陆地生物、海洋生物在生命过程中由于同大气经常交换，衰变掉的C10我国文物考古工作者应用14C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，原来认为其活动年代为5万年或5万年以上，但应用14C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l4C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。14C的半衰期=5730年2022/12/24docin/sundae_meng我国文物考古工作者应用14C断代法，取得了许多重大成就，其中11考古学上是利用14C的放射性进行考古断代的如何计算出文物的年代？m=（1/2）n

×m0n=tt1/2t时的量衰变次数初始量距今时间半衰期5730年lg=nlg0.5=t/5730lg0.5mm02022/12/24docin/sundae_meng考古学上是利用14C的放射性进行考古断代的如何计算出文物的年12案例例：古莲子测得C14残余量与原始含量的比为87.9%，则古莲子是多少年前的遗物？（lg0.879=lg0.5×t/5730）t=1066年1923和1951年在中国辽宁省约200呎深泥层中发现3000年以上的古莲子。1951年日本千叶县发现2000多年前的古莲子,並由研究者大贺一郎培植成功,命名为「大贺莲」2022/12/24docin/sundae_meng案例例：古莲子测得C14残余量与原始含量的比为87.9%，则13由于这一方法所依据的是原子核的变化。这种变化不受周围环境的物理、化学条件的影响，而C14半衰期（5730年）正适用于对几千年到几万年的标本进行断代。另外，一些含碳的物质，如木、草、骨、贝壳等动植物遗骸在古代遗址中普遍存在，因此，C14法自1950年建立起，就成为有力的断代手段而广泛应用于史前考古学和第四纪晚地质学，为建立旧石器时代晚期和新石器时代以来的世界史前年代学体系奠定了比较可靠的基础。（why不能更早？）

2022/12/24docin/sundae_meng由于这一方法所依据的是原子核的变化。这种变化不受周围环境的物14

理论上放射性元素的原子只有经历无限长时间才变为零，实际上，经历7个半衰期原子数就变为原来的（1/2）7

一般可以忽略。地球上的交换碳近数万年来基本恒定，但19世纪后半叶工业活动的增加，20世纪原子弹的爆炸形成的工业效应、原子弹效应，已减少了大气中14C的含量

1850—1950年间的样品因工业化过程释放的CO2

使得14C测年数据稍偏老（用树木年轮法校正

）

2022/12/24docin/sundae_meng理论上放射性元素的原子只有经历无限长时间才变为零15加速器质谱碳十四测年方法（

AMS——AcceleratorMassSpectrometry

）：是加速器技术、质谱技术和探测鉴别技术的综合。

以对碳14原子计数代替对β粒子的计数取样量少：20-50μg；误差不超过0.3%±18年；测定年代扩展到7.5-10万年；不受环境影响，不象β计数要考虑宇宙光体。2022/12/24docin/sundae_meng加速器质谱碳十四测年方法（AMS——Accelerato16铀系法断代利用铀系、钍系子体放射性在样品中的不平衡性测定年代的技术的总称。铀-238、铀-235、钍-232等长寿命放射性同位素在自然界分布广泛（矿石），它们各自经过一系列的衰变，最后分别变成稳定的铅-206，铅-207，铅-208。实验上是将样品用酸溶解，然后用离子交换萃取等方法将铀、钍、镤分离，并用电沉积方法制成放射源，用α能谱仪进行探测和分析，最后计算出年代。镤-231的半衰期是32500年，可利用来断代的范围为5千至15万年，钍-230的半衰期是75200年，可利用来断代的范围为1万至40万年，铀-238的半衰期是45亿年。2022/12/24docin/sundae_meng铀系法断代利用铀系、钍系子体放射性在样品中的不平衡性测定年17热释光（Thermoluminescence）断代

是指固体在受辐射作用后积蓄的能量在加热过程中以光的形成释放出来的一种物理现象。这种现象是一次性的，也就是固体在受辐射作用后，只有第一次被加热时才会有光被释放出来。在以后的加热过程中，除非重新再接受辐射作用，否则将不会有发光现象。（与离子晶体缺陷有关）它与一般的炽热发光不同，是放射性能量储存的标志，释放后又因继续受放射性照射而重新积累。绝对断代法（有损检测方法，一次性）2022/12/24docin/sundae_meng热释光（Thermoluminescence）断代是指18陶瓷断代一件元代青花“鬼谷子下山”罐在纽约拍出近2.3亿人民币。对于陶瓷来讲，其中含有大量的矿物晶体，如石英、长石和方解石等，这些晶体长期受到核辐射（如α、β和γ）的作用，积累了相当的能量，因此若把陶瓷加热，将可观察热释光现象，热释光的强度与它所接受的核辐照的多少成正比。由于陶瓷所受的核辐射是来自于自然环境和陶瓷本身所含的微少的放射性杂质（如铀、钍和钾40等）。其放射性剂量相对恒定，因此热释光的强度便和受辐时间的长短成正比。在陶瓷的烧制过程中原始的热释光能量都会因高温（900~1300℃）而全部释放掉，就象是把[TL时钟]重新拔至零点。此后陶瓷重新积累TL信号，所以最后所测量得到的TL信号，是与陶瓷的烧制年代成正比，这就是热释光断代的基本原理。石英晶体具有最强的热释光效应。2022/12/24docin/sundae_meng陶瓷断代一件元代青花“鬼谷子下山”罐在纽约拍出近2.3亿人民19年份较远的陶瓷，光的强度较强.相对年份较近的陶瓷器(如明清瓷为100~600年，有效剂量是0.5~3Gy)，它的光强会很弱，测试难度也相应地提高常规热释光测定方法对于唐代以前的高古陶瓷器断代是十分准确的，但对宋代以后的器物，特别是明清瓷，由于历史上累积的辐射当量较低，所以热释光的反应及灵敏度就变得相当低，它存在较大的误差。2022/12/24docin/sundae_meng年份较远的陶瓷，光的强度较强.相对年份较近的陶瓷器(如明清瓷20测量方法是先用辐射剂量照射陶瓷样品，计算出能够引发同量的天然热释光所需的辐射剂量，此剂量就是天然热释光的“辐射当量”.将测得的陶瓷每年接受的辐射剂量代入下列简单公式中就能计算出它的年龄:年龄=辐射当量/年剂量.必需对光强度以及年剂量两个参数进行精确测量2022/12/24docin/sundae_meng测量方法是先用辐射剂量照射陶瓷样品，计算出能够引发同量的天然21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，受粘土中少量长寿命天然放射性物质如238U、232Th、40K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)成正比，因此，测量古陶样品的热释光强度，就可以计算出古陶烧成的年代。2022/12/24docin/sundae_meng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22在文物考证上的应用我国出土古代玻璃（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Na2O-PbO-BaO-SiO2系统玻璃，而西方和印度古代玻璃属于钠钙玻璃类。2022/12/24docin/sundae_meng在文物考证上的应用我国出土古代玻璃（琉璃)的地区已遍及二十23玉石一般来说，凡硬度在7度以上，色泽美丽，受大气及药品作用不起化学变化，产量稀少，极为宝贵的矿物统称为宝石。摩氏硬度：由十种矿物组成，按它们的硬度从小到大分为10级：滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、长石、石英、黄玉、刚石、金刚石。指甲的硬度约为2～2.5；铜钥匙的硬度约为3；小钢刀的硬度约为5～5.5；玻璃的硬度约为6

2022/12/24docin/sundae_meng玉石一般来说，凡硬度在7度以上，色泽美丽，受大气及药品作用不24金刚石：

亦名金刚，俗称金刚钻、钻石或水钻，成分为C,是碳元素的一种同素异形体，常为无色透明，硬度为10，是矿物中最硬的。刚玉：

透明晶体，硬度为9，仅次于金刚石，主要成分为Al2O3，有无色、红色、蓝色、星彩的。无色透明的也叫白玉；含Ti(IV)或Fe(II)、Fe(III)呈蓝色的叫青玉，也叫蓝宝石；含Cr(III)呈红色的叫红玉，也叫红宝石；面现星彩的又叫星彩宝石。绿柱石：

亦称绿玉、绿宝石，透明至半透明晶体，硬度为7，多为翠绿、淡绿、亦有无色或蓝、黄、白、粉红色者，主要成分为3BeO·Al2O3·6SiO2。其中，含CrO3呈翠绿者叫绿柱玉，又叫翠玉或祖母绿；含铁呈透明蓝色的叫海蓝宝石；含铯呈玫瑰色者叫玫魂绿柱石。玉：（1）软玉的成分为Ca(Mg,Fe)3(SiO3)4，硬度为5.5～6；（2）硬玉：成分为NaAl(SiO3)2,结晶或致密块状,有浓绿、淡绿或白色,绿色者常名翡翠，略透明，硬度为6.5～7,较软玉难溶解。孔雀石：成分为Cu2(OH)2CO3，由含铜矿物受碳酸及水的作用而形成，光泽似金刚石，色翠绿，间有呈孔雀尾之彩纹。水晶

：

六方柱状纯石英晶体（SiO2），无色透明。含锰和铁者称紫水晶；含铁者(呈金黄色或柠檬色)称黄水晶；含锰和钛呈玫瑰色者称蔷薇石英，即粉水晶；烟色者称烟水晶；褐色者称茶晶；黑色透明者称为墨晶（当二氧化硅结晶完美时就是水晶；二氧化硅胶化脱水后就是玛瑙；二氧化硅含水的胶体凝固后就成为蛋白石；二氧化硅晶粒小于几微米时，就组成玉髓、燧石、次生石英岩）琥珀

成分为碳氢化合物（C10H16O），非晶体,透明至半透明，有赤褐等色，硬度为2～2.5，摩擦能生电。

2022/12/24docin/sundae_meng金刚石：

亦名金刚，俗称金刚钻、钻石或水钻，成分为C,是碳25热分析根据物质在不同温度下所发生的脱水、分解、氧化等热效应特征的一种仪器分析方法。它包括热重分析和差热分析等。热重分析：是测定矿物在加热过程中的重量变化。由于大多数矿物（软玉矿物、岫玉矿物、孔雀石等）在加热时脱水，因而失去一部分重量，故又称失重分析或脱水实验。通常采用热天平测定矿物在不同温度下所失去的重量而获得热重曲线。曲线的形式决定于水在矿物中的存在形式和在晶体结构中的位置，组成玉石的矿物不同，脱水曲线也不同，由此来鉴别玉石。2022/12/24docin/sundae_meng热分析根据物质在不同温度下所发生的脱水、分解、氧化等热效应特26案例河北省满城汉墓出土的金缕玉衣分析：二氧化硅（SiO2）55.11％～55.60％，氧化铝（Al2O3）0.62％～1.24％，氧化亚铁（FeO）5.13～5.12％，氧化镁（MgO）22.02％～23.02％，氧化钙（CaO）12.15％，氧化纳（Na2O）0.35％，氧化钾（K2O）0.25％，结晶水（H2O+）0.57～0.62％，吸附水（H2O-）0.18～0.47％。换算成矿物晶体化学式后发现，玉衣的玉石组成矿物是透闪石--阳起石矿物。断定：玉衣的玉质不是岫玉（岫玉由蛇纹石矿物组成），而是软玉。当进一步把化学分析结果同已知产地的软玉比较时，又发现很像新疆和田玉，由此推测玉材可能来源于新疆和田玉，为考古工作者探索古玉来源地提出了科学鉴定依据。

2022/12/24docin/sundae_meng案例河北省满城汉墓出土的金缕玉衣分析：二氧化硅（SiO2）527文物保护如苯三氮唑(BTA)是铜及铜合金优良的缓蚀剂，而BTA被借鉴用于青铜器的保护，也取得了良好的效果。一般出士的漆木文物都饱含水分，易发生干缩、变形、弯曲、脱皮、干裂、因而必须脱水定形。明矾[KAl(SO4)2·12H2O]法就是漆木文物脱水定形的常用方法之一。这种方法主要是利用了明矾在不同温度下水溶性差别大的特点,先将饱含水分的漆木文物在浓的明矾溶液中煮沸数小时，这一过程使明矾充分渗入文物内部，然后趁热拿出，冷却时明矾溶解度减小凝结在木质内部而将其中的多余水分排出。这样既排除了漆木文物中的多余水分，还对文物有加固作用。壁画颜料中的铅白[Pb2(OH)2CO3]由于受空气中硫化氢气体的作用而变成黑色的硫化铅，影响画面的色泽，当用过氧化氢处理时，就可使黑色的硫化铅氧化成白色的硫酸铅。19世纪初期照相定影技术比较原始，许多保留下来的照片已经褪色，而将褪色照片经反应堆中子照射使银活化，把照片紧贴在照相胶片上使之感光，原像就会再现出来2022/12/24docin/sundae_meng文物保护如苯三氮唑(BTA)是铜及铜合金优良的缓蚀剂，而B28具有精细花纹的金属工艺品，表面常常锈蚀得不能看清，强行除锈就可能造成损坏。若用X射线照相，往往可以清晰地显现出原来的花纹，然后再除锈并复原或复制就比较稳妥可靠。对于腐朽的木质艺术品，可放在真空封闭室内，填以塑料单体分子，用γ源照射使之聚合，以形成木头和塑料的复合体。这样不但保持了原物的式样，还增加了强度，不怕风吹日晒，不受干湿环境影响，可以长久保存。2022/12/24docin/sundae_meng具有精细花纹的金属工艺品，表面常常锈蚀得不能看清，强行除锈就29中子活化分析通过鉴别和测量试样因中子辐照感生的放射性核素的特征辐射，来进行元素和核素分析的方法。中子是电中性的，所以当用中子辐照试样时，中子与靶核之间不存在库仑斥力，一般通过核力与核发生相互作用。核力是一种短程力，作用距离为10-13厘米，表现为极强的吸引力。中子接近靶核至10-13厘米时，由于核力作用，被靶核俘获，形成复合核。复合核一般处于激发态（用*表示）,寿命为10-12～10-16秒，退激发。若靶核俘获中子形成复合核后放出光子（γ射线），则被称为中子俘获反应。高灵敏度、多元素的非破坏分析、无损分析方法中子活化分析的样品日趋复杂,例如，环境科学中的大气颗粒物，生命科学中的生物组织，地球化学中的陨石，考古学中的陶、瓷器等，都要求同时提供数百个样品中的几十种元素的含量。

2022/12/24docin/sundae_meng中子活化分析通过鉴别和测量试样因中子辐照感生的放射性核素的特30光绪之死1908年11月14日傍晚，光绪帝驾崩（37岁）；第二天，慈禧太后断气（74岁）。慈禧派人毒死说（不愿光绪重新掌权）；袁世凯贿赂太监（戊戌变法出卖光绪怕慈禧死后光绪报复）下毒说；太监李莲英下毒说（得悉光绪帝日记中说慈禧死后将诛杀袁世凯和李莲英）；生病自然死亡说。死因百年无定论，近代史上的一桩疑案。2022/12/24docin/sundae_meng光绪之死1908年11月14日傍晚，光绪帝驾崩（37岁）；第31崇陵（光绪陵墓）1938年秋被盗，棺椁中残留的光绪和隆裕皇后头发、遗骨、衣物等其他物品。测定砷含量（分段,采用中子活化分析）：两缕头发均含有大量的砷（第1缕最大值2404微克/克，第二缕最大值362.7微克/克），同时比对测试：当代人：0.14~0.59微克/克；隆裕皇后：9.20微克/克，清末某干尸头发：18.2微克/克。同时提取光绪遗骨及衣物样品测定：骨骼、衣物胃区部分均高含量的砷；内层衣物大大高于外层，再对棺椁、墓内其他随葬品和陵墓周围水土测定（排除环境污染）。结论：砒霜急性中毒。谁是凶手（慈禧？）2022/12/24docin/sundae_meng崇陵（光绪陵墓）1938年秋被盗，棺椁中残留的光绪和隆裕皇后32『考古中的分析化学』我国历史悠久，文物品种众多，文物数量庞大，除了历代流传下来的传世品，地下出土物亦层出不穷。然而文物在漫长的自然和历史的发展变化过程中，会发生这样那样的变化，甚至出现难识庐山真面目，造成难于识别其年代与价值。怎样才能在不破坏文物的情况下得到更多的信息，成为一个大难题！！！怎么办？嘿嘿！幸亏科学技发展了，现代分析仪器来帮忙！尤其是X射线光谱分析仪，真是文物无损分析的好帮手！2022/12/24docin/sundae_meng『考古中的分析化学』然而文物在漫长的自然和历史的发展变化过程33X射线是一种波长短、能量高的电磁波(波长0.001～50nm)。当用X射线照射物质时，除发生散射和吸收现象外，还会造成原子内的电子发生电离，内层轨道的电子脱离原子，形成一个空位，使原子处于激发态，外层电子自动向内层跳去填补这个空位，从而发射出一定能量的X射线。它的波长和能量与原来照射的X射线不同，所以将其称为次级X射线，又叫X射线荧光。X射线荧光的波长往往取决于物质中元素的种类，每一种元素，都有其特定的X射线荧光的能量和波长，于是可以分辨出该物质中所含元素的种类。同时，根据物质被激发的X射线荧光的强度，能测出其中所含元素的含量。

不同元素具有自己的特征谱线——定性基础。2022/12/24docin/sundae_mengX射线是一种波长短、能量高的电磁波(波长0.001～50nm34X射线荧光分析仪主要由激发、色散（波长和能量色散）、探测、记录和测量以及数据处理等部分组成。X射线荧光分析法可用于冶金、地质、化工、机械、石油、建材等工业部门，以及物理、化学、生物、地学、环境科学、考古学等。还可用于测定涂层和金属薄膜的厚度和组成以及动态分析等。2022/12/24docin/sundae_mengX射线荧光分析仪主要由激发、色散（波长和能量色散）、探测、记35X射线光谱分析在考古中的应用鉴定古物的年代鉴定古物的真伪鉴定古物的材质2022/12/24docin/sundae_mengX射线光谱分析在考古中的应用2022/12/16docin/361965年在湖北楚墓中出土的越王勾践剑，应用X-射线荧光分析方法，由于不同元素具有不同的特征x-射线荧光，且其强度反映了元素含量，因而人们推测该剑身为铜锡金，并经过了硫化处理。应用化学方法，考古工作者研究考证了文物的制作工艺。2022/12/24docin/sundae_meng1965年在湖北楚墓中出土的越王勾践剑，应用X-射线荧光分37

对书画的鉴定除了鉴定纸张的年代外，最重要的就是鉴定书画上墨迹和颜料的成分和年代，近年来，考古家运用X射线分析技术分析了古代墨的成分，找出其中的规律，进而判断古字画的创作年代。比如使用松烟墨表明是宋代时期的画，使用油烟墨，则表明是明清时期的画。

2022/12/24docin/sundae_meng对书画的鉴定除了鉴定纸张的年代外，2022/12/16d38

骨骼中的铀含量是随时间的增长而增加，用X射线荧光测定骸骨中的含铀量，就可以确定其时代。楼兰美女3800年后展欢颜2022/12/24docin/sundae_meng

骨骼中的铀含量是随时间的增长而增加，用X射线荧光测定骸39鉴定古物的材质

蚁鼻钱，是先秦楚国的货币，又叫鬼脸钱，由于是春秋、战国时期的，很多考古学家理所当就地认为是青铜器，经x射线荧光分析，虽然也是铜锡铅合金，但有的含铅量却高达70%～80%，所以将它归纳到青铜类显然是不妥的。2022/12/24docin/sundae_meng鉴定古物的材质蚁鼻钱，是先秦楚国的货币，又叫鬼脸钱，由40习题一在美国出土的三叶虫化石中，其铀238与铅206的比例为93:7（U238最终衰变产物是Pb206），请估算其形成年代（铀-238的半衰期是45亿年），地质年代应是？

2022/12/24docin/sundae_meng习题一在美国出土的三叶虫化石中，其铀238与铅206的比例为41习题二在都灵发现一块映有裸体男人影像的裹尸布，据说曾经是包裹过基督耶稣的葬尸布。1988年不同实验室分别利用C-14断代法进行了测定，不确定度在±50年（95%置信度）。若其中一个实验室测得这块裹尸布每克每分钟C-14放射性计数为13.2次，而相同材质当代布料的每克每分钟C-14放射性计数平均为15.5次。（C-14的半衰期取5720年）请计算这块裹尸布距测定年代的时间。你认为会否是包裹过基督耶稣的葬尸布？2022/12/24docin/sundae_meng习题二在都灵发现一块映有裸体男人影像的裹尸布，据说曾经是包裹42地质年代宙，代，纪，世：描述生物在不同地质时空的发展程度，一般以首先研究它们时期岩石的地点来命名。宙

显生宙

-----现代生物存在的时期。元古宙

-----久远的原始生物的时期。太古宙

-----初始生物的时期。冥古宙

-----生命现象一始的时期。代

新生代

-----现代生物的时期。中生代

-----中等进化生物的时期。古生代

-----古代生物的时期。2022/12/24docin/sundae_meng地质年代宙，代，纪，世：描述生物在不同地质时空的发展程度，43纪

寒武纪

(Cambrian)-----取名于拉丁文Cambria,即威尔士。奥陶纪

(Ordovician)----名称来自大不列颠的古老部落

(奥陶部落)。志留纪

(Silurian)----名称来自大不列颠的古老部落

(志留部落)。泥盆纪

(Devonian)----名称来自英国德文郡

(Devonshire)。石炭纪

(Carboniferous)----名称自来大不列颠群岛的含煤的岩石。二叠纪

(Permian)----取名于俄罗斯的彼尔武省(Perm)。三叠纪

(Triassic)----来自拉丁文

"三"(Trias)。侏罗纪

(Jurassic)----取名于法国与瑞士之间的汝拉山

(JuraMountain)。白垩纪

(Cretaceous)----取自拉丁文

Creta,意指白垩。第三纪

(Tertiary)----第三个衍生物。第四纪

(Quaternary)----第四个衍生物。2022/12/24docin/sundae_meng纪2022/12/16docin/sundae_meng44世古新世始新世渐新世中新世上新世更新世全新世：11,430±130年前开始(即公元前9560-9300年左右)直到现在，全新世之后段(6000~现在)称为人类世2022/12/24docin/sundae_meng世2022/12/16docin/sundae_meng45宙|宙代纪世年代开始百万年前主要事件显生宙新生代新近纪全新世0.011430±0.00013[2]人类繁荣更新世1.806±0.005冰河时期，大量大型哺乳动物灭绝

人类进化到现代状态上新世5.332±0.005人类的人猿祖先出现中新世23.03±0.05古近纪渐新世33.9±0.1大部份哺乳动物目崛起始新世55.8±0.2古新世65.5±0.3中生代白垩纪145.5±4恐龙的繁荣和灭绝，白垩纪-第三纪灭绝事件，地球上45%生物灭绝，有胎盘的哺乳动物出现侏罗纪199.6±0.6有袋类哺乳动物出现，鸟类出现，裸子植物繁荣，被子植物出现三叠纪251.0±0.7恐龙出现，卵生哺乳动物出现古生代二叠纪299.0±0.8二叠纪灭绝事件，地球上95%生物灭绝，盘古大陆形成石炭纪359.2±2.5昆虫繁荣，爬行动物出现，煤炭森林，裸子植物出现泥盆纪416.0±2.8鱼类繁荣，两栖动物出现，昆虫出现，种子植物出现，石松和木贼出现志留纪443.7±1.5陆生的裸蕨植物出现奥陶纪488.3±1.7鱼类出现；海生藻类繁盛寒武纪542.0±1.0寒武纪生命大爆炸2022/12/24docin/sundae_meng宙|宙代纪世年代开始百万年前主要事件显生宙新生代新近纪全新世46元古宙新元古代埃迪卡拉纪630+5/-30多细胞生物出现成冰纪850发生雪球事件拉伸纪1000罗迪尼亚古陆形成中元古代狭带纪1200延展纪1400盖层纪1600古元古代固结纪1800造山纪2050层侵纪2300成铁纪25002022/12/24docin/sundae_meng元古宙新元古代埃迪卡拉纪630+5/-30多细胞生物出现成47太古宙新太古代2800第一次冰河期中太古代3200古太古代3600蓝绿藻出现始太古代3800冥古宙早雨海代3850地球上出现第一个生物---细菌酒神代3950古细菌出现原生代4150地球上出现海洋隐生代4570地球出现2022/12/24docin/sundae_meng太古宙新太古代2800第一次冰河期中太古代3200古太古代348如果把地球诞生到现在的大约45亿年缩小到12个月:前寒武时代显生宙冥古宙(Hadean)太古宙(Archean)元古宙古生代1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月古生代中生代新生代寒武纪奥陶纪志留纪泥盆纪石炭纪二叠纪三畳纪侏罗纪白垩纪古近纪新近纪11月中旬3012/1510152012/31古近纪新近纪第四纪古新世始新世渐新世中新世上新世更新世全新世0:002:004:006:008:0010:0012:0014:0016:0018:0020:0024:002022/12/24docin/sundae_meng如果把地球诞生到现在的大约45亿年缩小到12个月:前寒武时代49考古分析2022/12/24docin/sundae_meng考古分析2022/12/16docin/sundae_men50安阳县安丰乡西高穴村甲字形，坐西向东是一座带斜坡墓道的双室砖墓，规模宏大，结构复杂，主要由墓道前后室和四个侧室构成。斜坡墓道长39.5米，宽9.8米，最深处距离地表大概是15米，墓平面略呈梯形，东边宽22米，西边宽19.5米，东西长18米，大墓占地面积740多平方米2022/12/24docin/sundae_meng安阳县安丰乡西高穴村甲字形，坐西向东是一座带斜坡墓道的双室砖51公元220年正月，洛阳，曹操叱咤风云的一生在66岁这年走到尽头。“我死后，要葬在邺城西面靠近西门豹祠(就在今天的安阳县安丰乡丰乐镇)的山冈上，后事要从简，要薄葬，用普通的衣服装殓，墓里不要放金玉珠宝。”

他叮嘱家人说：“你们以后要经常登上邺城的铜雀台，向西望，那里就是我的墓。”在遗嘱中交代，墓地要选择在地势较高，土壤贫瘠，无法耕种的地块，而不要占用良田。墓上不堆土，不树碑，不留地面标志。曹操的墓地在他身后很长一段时间是公开的。后来，墓上的所有地面标记毁于漳河洪水，随着时间流逝，他的长眠之处逐渐成谜。六大证据：规模、方位、器物、薄葬、石牌石枕、遗骨墓地方位相吻合：西高穴村，就在西门豹祠以西刻有“魏武王”铭文的石牌和石枕：曹操生前封“魏王”，死后谥号“武王”墓室中发现的男性遗骨，据鉴定年龄在60岁左右，也与曹操终年66岁吻合曹操和其夫人卞氏的印章没有找到2022/12/24docin/sundae_meng公元220年正月，洛阳，曹操叱咤风云的一生在66岁这年走到尽52应用各种技术对古物进行分析鉴定是研究和复原古代人类物质文化生活面貌不可缺少的手段。①确切地区分古物。例如古代的铜有纯铜，有铜锡、铜铅或铜锡铅等合金，凭直观难以区分。又例如古代铁器有的是陨铁制的，易与人工炼制的铁制品混淆。然而陨铁中含镍量高，使用分析鉴定技术很容易鉴别。中国河北藁城台西遗址出土的一件商代铜钺的铁刃，曾被误认为是人工冶炼的，经分析鉴定系人工锻打的陨铁。②研究古物的制造工艺。例如通过金相分析可以究明金属的制造工艺。用此方法确证了中国早在汉代以前就掌握了炒钢、百炼钢、铸铁脱碳钢等卓越的制钢工艺。③探明物质的来源。确定遗址中出土物或其原料的来源，可以说明古代交通运输、贸易往来、生产水平等许多问题。通过成分分析尤其是对照特征元素谱，可为确定物质的来源提供重要线索。例如中国唐宋以前的玻璃含铅量很高，而埃及和欧洲的古玻璃基本上是不含铅的，因此如在中国发现了不含铅的古玻璃器，一般可以考虑是外来品。④检验真伪。长期以来区分古物的真伪都是凭人们的经验，对古物的形象、风格进行观察，并结合历史文献加以判断。现代分析技术的发展使区分古物的真伪有了可靠的科学依据。例如使用钛白是1920年以后的事，如果在古画的颜料中检验出钛白，则此画就不可能是真品。又如有的仿古陶瓷制品，真假难辨，但若使用热释光方法判别，古陶器会有明显的热释光现象，而现代制品则极少。例如1940～1950年，有一批被认为是中国河南辉县出土的战国陶俑，出现在欧洲古董市场，真假难分。1972年英国牛津实验室对其中的22件器物做了热释光鉴定，结果证明全部是近代制品。2022/12/24docin/sundae_meng应用各种技术对古物进行分析鉴定是研究和复原古代人类物质文化生53考古中分析考察技术的应用范围极广，几乎每一种新型的分析技术都能发挥作用。对样品的光学观察已从一般的显微镜发展到各种专用的金相、矿相显微镜，以及最现代化的电子扫描显微镜，利用射线照相技术还可以更清楚地了解样品深部的结构。传统的湿化学分析，原则上可以分析各种物质的所有元素及其含量。它精确度高，适用于主要成份的分析，但取样量多，操作繁琐，过程较长。然而湿化学分析方法仍然具有重要性，各种分析方法的校准，大多要以湿化学分析的结果为基准。采用物理方法作化学成份分析，取样量少，分析速度快，操作过程和数据处理利用计算机技术自动化程度高，在现代分析工作中占有相当大的比重。2022/12/24docin/sundae_meng考古中分析考察技术的应用范围极广，几乎每一种新型的分析技术都54

发射光谱分析：适用于无机物质如金属、燧石、陶器、玻璃等的定性和半定量分析（精确度约3～5％）。它取样少，仅需几毫克。同时灵敏度较高，还常用于定性分析和微量元素的分析。原子吸收光谱分析：适用于分析金属，非金属等无机制品。取样少，仅1～10毫克;精确度是仪器分析方法中较高的，可达1％。可以测物质中大量（57Fe的穆氏谱，研究陶器中铁心型矿物，推定陶器的烧制火候和窑的类型等。热分析。在把样品从室温加热到1000℃的过程中，可以观察到各种各样的物理化学变化。具体分析方法有差热分析、热重量分析和热膨胀分析等。考古上常用来分析陶器中的矿物及其结构的变化以及陶器烧制时的温度等。同位素质谱分析。用于物质中稳定同位素比的分析。如分析贝壳、骨头中的氧的稳定同位素18O/16O比，可以了解它们的生存环境；分析碳的稳定同位素14C/12C比，可以了解大理石的产地、古代人类和动物的食谱及以植被等；通过铅同位素分析，则可以了解铅的来源等。断代技术应用于考古的年代测定方法，包括：古地磁断代、放射性碳素断代、热释光断代、骨化石含氟量断代、钾-氩法断代、裂变径迹法断代、树木年轮断代、氨基酸外消旋法断代、黑曜岩水合法断代、铀系法断代等。其中应用最广泛的是放射性碳素断代，其次有热释光断代，古地磁断代，钾-氩法断代等。而树木年轮断代在距今数千年内是最精确的测年方法，定出的年代几乎没有误差，可以与日历年相对应，但不能普遍应用。近30年来由于年代测定方法的发展和应用，为第四纪以来人类的发展史提供了绝对年代依据，为建立旧石器时代晚期和新石器时代以来的世界史前年代学体系奠定了比较可靠的基础。2022/12/24docin/sundae_meng发射光谱分析：适用于无机物质如金属、燧石、陶器、玻璃等的定55碳14断代法1950年，美国芝加哥大学教授W·F·Libby创立了14C断代法，被视为史前考古学中一场划时代的革命，并因创立该法而获得了诺贝尔化学奖。在探寻中国新石器时代早期的文化遗存，进行夏文化的探索和先商、先周文化的研究方面，放射性碳素断代也有重要的推动作用。其他几种断代方法，例如热释光断代、古地磁断代、钾-氩法断代、骨化石含氟量断代、铀系法断代等，都已陆续采用。14C法建立在活的有机体中14C/12C之比保持恒定（1.3×10-12），而死的有机体中14C的含量由于衰变而逐渐减少这一基础上，

2022/12/24docin/sundae_meng碳14断代法1950年，美国芝加哥大学教授W·F·Libby56自然界中14C/12C之比保持恒定（1.3×10-12），C12：C13：C14是98.9：1.1：10-10。碳C14放射β粒子后蜕变为N14，半衰期为5730±40年,反应式为:C14→N14+β源泉：大气高空层宇宙射线中子和大气中氮核起核反应产生碳-14:n+7N14→6C14+1H1与氧结合生成C14O2分子，必然与原有CO2混合参加自然界碳的交换循环运动2022/12/24docin/sundae_meng自然界中14C/12C之比保持恒定（1.3×10-12），57植物通过光合作用将CO2结合成植物组织,动物依植物为生,这就使生物界都混入了C14.动物通过排泄、死亡,植物通过腐烂、沉积,进入表层土壤而使C14进入土壤,大气与广大海面接触,CO2又与海水中溶解的碳酸盐和CO2进行交换,因此海水、海生物及海底沉积物中都含有C14。所以，凡是和大气中的CO2进行过直接或间接交换的含碳物质都包含C14。处于与大气互相交换的各种物质在名地的C14水平基本上是一致的。2022/12/24docin/sundae_meng植物通过光合作用将CO2结合成植物组织,动物依植物为生,这就58陆地生物、海洋生物在生命过程中由于同大气经常交换，衰变掉的C14经常能得到补充，但一旦停止了交换（如死亡、沉积），其C14就再得不到补充，C14水平因衰变而降低，每5730年降为原有水平的一半值。因此测量标本现存的C14放射性水平和它原始放射性水平相比较，就可以算出死亡或停止交换的年代，当然，几千年或几万年前处于交换状态的动植物的放射性水平是无法测知的，但若假定这种产生C14的自然现象几万年来都没有什么变化，就可以用现在世界各地处于交换平衡状态的动植物放射性水平，作为标本的原始放射性水平，即所谓“现代碳”放射性标准。2022/12/24docin/sundae_meng陆地生物、海洋生物在生命过程中由于同大气经常交换，衰变掉的C59我国文物考古工作者应用14C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，原来认为其活动年代为5万年或5万年以上，但应用14C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l4C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。14C的半衰期=5730年2022/12/24docin/sundae_meng我国文物考古工作者应用14C断代法，取得了许多重大成就，其中60考古学上是利用14C的放射性进行考古断代的如何计算出文物的年代？m=（1/2）n

×m0n=tt1/2t时的量衰变次数初始量距今时间半衰期5730年lg=nlg0.5=t/5730lg0.5mm02022/12/24docin/sundae_meng考古学上是利用14C的放射性进行考古断代的如何计算出文物的年61案例例：古莲子测得C14残余量与原始含量的比为87.9%，则古莲子是多少年前的遗物？（lg0.879=lg0.5×t/5730）t=1066年1923和1951年在中国辽宁省约200呎深泥层中发现3000年以上的古莲子。1951年日本千叶县发现2000多年前的古莲子,並由研究者大贺一郎培植成功,命名为「大贺莲」2022/12/24docin/sundae_meng案例例：古莲子测得C14残余量与原始含量的比为87.9%，则62由于这一方法所依据的是原子核的变化。这种变化不受周围环境的物理、化学条件的影响，而C14半衰期（5730年）正适用于对几千年到几万年的标本进行断代。另外，一些含碳的物质，如木、草、骨、贝壳等动植物遗骸在古代遗址中普遍存在，因此，C14法自1950年建立起，就成为有力的断代手段而广泛应用于史前考古学和第四纪晚地质学，为建立旧石器时代晚期和新石器时代以来的世界史前年代学体系奠定了比较可靠的基础。（why不能更早？）

2022/12/24docin/sundae_meng由于这一方法所依据的是原子核的变化。这种变化不受周围环境的物63

理论上放射性元素的原子只有经历无限长时间才变为零，实际上，经历7个半衰期原子数就变为原来的（1/2）7

一般可以忽略。地球上的交换碳近数万年来基本恒定，但19世纪后半叶工业活动的增加，20世纪原子弹的爆炸形成的工业效应、原子弹效应，已减少了大气中14C的含量

1850—1950年间的样品因工业化过程释放的CO2

使得14C测年数据稍偏老（用树木年轮法校正

）

2022/12/24docin/sundae_meng理论上放射性元素的原子只有经历无限长时间才变为零64加速器质谱碳十四测年方法（

AMS——AcceleratorMassSpectrometry

）：是加速器技术、质谱技术和探测鉴别技术的综合。

以对碳14原子计数代替对β粒子的计数取样量少：20-50μg；误差不超过0.3%±18年；测定年代扩展到7.5-10万年；不受环境影响，不象β计数要考虑宇宙光体。2022/12/24docin/sundae_meng加速器质谱碳十四测年方法（AMS——Accelerato65铀系法断代利用铀系、钍系子体放射性在样品中的不平衡性测定年代的技术的总称。铀-238、铀-235、钍-232等长寿命放射性同位素在自然界分布广泛（矿石），它们各自经过一系列的衰变，最后分别变成稳定的铅-206，铅-207，铅-208。实验上是将样品用酸溶解，然后用离子交换萃取等方法将铀、钍、镤分离，并用电沉积方法制成放射源，用α能谱仪进行探测和分析，最后计算出年代。镤-231的半衰期是32500年，可利用来断代的范围为5千至15万年，钍-230的半衰期是75200年，可利用来断代的范围为1万至40万年，铀-238的半衰期是45亿年。2022/12/24docin/sundae_meng铀系法断代利用铀系、钍系子体放射性在样品中的不平衡性测定年66热释光（Thermoluminescence）断代

是指固体在受辐射作用后积蓄的能量在加热过程中以光的形成释放出来的一种物理现象。这种现象是一次性的，也就是固体在受辐射作用后，只有第一次被加热时才会有光被释放出来。在以后的加热过程中，除非重新再接受辐射作用，否则将不会有发光现象。（与离子晶体缺陷有关）它与一般的炽热发光不同，是放射性能量储存的标志，释放后又因继续受放射性照射而重新积累。绝对断代法（有损检测方法，一次性）2022/12/24docin/sundae_meng热释光（Thermoluminescence）断代是指67陶瓷断代一件元代青花“鬼谷子下山”罐在纽约拍出近2.3亿人民币。对于陶瓷来讲，其中含有大量的矿物晶体，如石英、长石和方解石等，这些晶体长期受到核辐射（如α、β和γ）的作用，积累了相当的能量，因此若把陶瓷加热，将可观察热释光现象，热释光的强度与它所接受的核辐照的多少成正比。由于陶瓷所受的核辐射是来自于自然环境和陶瓷本身所含的微少的放射性杂质（如铀、钍和钾40等）。其放射性剂量相对恒定，因此热释光的强度便和受辐时间的长短成正比。在陶瓷的烧制过程中原始的热释光能量都会因高温（900~1300℃）而全部释放掉，就象是把[TL时钟]重新拔至零点。此后陶瓷重新积累TL信号，所以最后所测量得到的TL信号，是与陶瓷的烧制年代成正比，这就是热释光断代的基本原理。石英晶体具有最强的热释光效应。2022/12/24docin/sundae_meng陶瓷断代一件元代青花“鬼谷子下山”罐在纽约拍出近2.3亿人民68年份较远的陶瓷，光的强度较强.相对年份较近的陶瓷器(如明清瓷为100~600年，有效剂量是0.5~3Gy)，它的光强会很弱，测试难度也相应地提高常规热释光测定方法对于唐代以前的高古陶瓷器断代是十分准确的，但对宋代以后的器物，特别是明清瓷，由于历史上累积的辐射当量较低，所以热释光的反应及灵敏度就变得相当低，它存在较大的误差。2022/12/24docin/sundae_meng年份较远的陶瓷，光的强度较强.相对年份较近的陶瓷器(如明清瓷69测量方法是先用辐射剂量照射陶瓷样品，计算出能够引发同量的天然热释光所需的辐射剂量，此剂量就是天然热释光的“辐射当量”.将测得的陶瓷每年接受的辐射剂量代入下列简单公式中就能计算出它的年龄:年龄=辐射当量/年剂量.必需对光强度以及年剂量两个参数进行精确测量2022/12/24docin/sundae_meng测量方法是先用辐射剂量照射陶瓷样品，计算出能够引发同量的天然70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，受粘土中少量长寿命天然放射性物质如238U、232Th、40K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)成正比，因此，测量古陶样品的热释光强度，就可以计算出古陶烧成的年代。2022/12/24docin/sundae_meng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71在文物考证上的应用我国出土古代玻璃（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Na2O-PbO-BaO-SiO2系统玻璃，而西方和印度古代玻璃属于钠钙玻璃类。2022/12/24docin/sundae_meng在文物考证上的应用我国出土古代玻璃（琉璃)的地区已遍及二十72玉石一般来说，凡硬度在7度以上，色泽美丽，受大气及药品作用不起化学变化，产量稀少，极为宝贵的矿物统称为宝石。摩氏硬度：由十种矿物组成，按它们的硬度从小到大分为10级：滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、长石、石英、黄玉、刚石、金刚石。指甲的硬度约为2～2.5；铜钥匙的硬度约为3；小钢刀的硬度约为5～5.5；玻璃的硬度约为6

2022/12/24docin/sundae_meng玉石一般来说，凡硬度在7度以上，色泽美丽，受大气及药品作用不73金刚石：

亦名金刚，俗称金刚钻、钻石或水钻，成分为C,是碳元素的一种同素异形体，常为无色透明，硬度为10，是矿物中最硬的。刚玉：

透明晶体，硬度为9，仅次于金刚石，主要成分为Al2O3，有无色、红色、蓝色、星彩的。无色透明的也叫白玉；含Ti(IV)或Fe(II)、Fe(III)呈蓝色的叫青玉，也叫蓝宝石；含Cr(III)呈红色的叫红玉，也叫红宝石；面现星彩的又叫星彩宝石。绿柱石：

亦称绿玉、绿宝石，透明至半透明晶体，硬度为7，多为翠绿、淡绿、亦有无色或蓝、黄、白、粉红色者，主要成分为3BeO·Al2O3·6SiO2。其中，含CrO3呈翠绿者叫绿柱玉，又叫翠玉或祖母绿；含铁呈透明蓝色的叫海蓝宝石；含铯呈玫瑰色者叫玫魂绿柱石。玉：（1）软玉的成分为Ca(Mg,Fe)3(SiO3)4，硬度为5.5～6；（2）硬玉：成分为NaAl(SiO3)2,结晶或致密块状,有浓绿、淡绿或白色,绿色者常名翡翠，略透明，硬度为6.5～7,较软玉难溶解。孔雀石：成分为Cu2(OH)2CO3，由含铜矿物受碳酸及水的作用而形成，光泽似金刚石，色翠绿，间有呈孔雀尾之彩纹。水晶

：

六方柱状纯石英晶体（SiO2），无色透明。含锰和铁者称紫水晶；含铁者(呈金黄色或柠檬色)称黄水晶；含锰和钛呈玫瑰色者称蔷薇石英，即粉水晶；烟色者称烟水晶；褐色者称茶晶；黑色透明者称为墨晶（当二氧化硅结晶完美时就是水晶；二氧化硅胶化脱水后就是玛瑙；二氧化硅含水的胶体凝固后就成为蛋白石；二氧化硅晶粒小于几微米时，就组成玉髓、燧石、次生石英岩）琥珀

成分为碳氢化合物（C10H16O），非晶体,透明至半透明，有赤褐等色，硬度为2～2.5，摩擦能生电。

2022/12/24docin/sundae_meng金刚石：

亦名金刚，俗称金刚钻、钻石或水钻，成分为C,是碳74热分析根据物质在不同温度下所发生的脱水、分解、氧化等热效应特征的一种仪器分析方法。它包括热重分析和差热分析等。热重分析：是测定矿物在加热过程中的重量变化。由于大多数矿物（软玉矿物、岫玉矿物、孔雀石等）在加热时脱水，因而失去一部分重量，故又称失重分析或脱水实验。通常采用热天平测定矿物在不同温度下所失去的重量而获得热重曲线。曲线的形式决定于水在矿物中的存在形式和在晶体结构中的位置，组成玉石的矿物不同，脱水曲线也不同，由此来鉴别玉石。2022/12/24docin/sundae_meng热分析根据物质在不同温度下所发生的脱水、分解、氧化等热效应特75案例河北省满城汉墓出土的金缕玉衣分析：二氧化硅（SiO2）55.11％～55.60％，氧化铝（Al2O3）0.62％～1.24％，氧化亚铁（FeO）5.13～5.12％，氧化镁（MgO）22.02％～23.02％，氧化钙（CaO）12.15％，氧化纳（Na2O）0.35％，氧化钾（K2O）0.25％，结晶水（H2O+）0.57～0.62％，吸附水（H2O-）0.18～0.47％。换算成矿物晶体化学式后发现，玉衣的玉石组成矿物是透闪石--阳起石矿物。断定：玉衣的玉质不是岫玉（岫玉由蛇纹石矿物组成），而是软玉。当进一步把化学分析结果同已知产地的软玉比较时，又发现很像新疆和田玉，由此推测玉材可能来源于新疆和田玉，为考古工作者探索古玉来源地提出了科学鉴定依据。

2022/12/24docin/sundae_meng案例河北省满城汉墓出土的金缕玉衣分析：二氧化硅（SiO2）576文物保护如苯三氮唑(BTA)是铜及铜合金优良的缓蚀剂，而BTA被借鉴用于青铜器的保护，也取得了良好的效果。一般出士的漆木文物都饱含水分，易发生干缩、变形、弯曲、脱皮、干裂、因而必须脱水定形。明矾[KAl(SO4)2·12H2O]法就是漆木文物脱水定形的常用方法之一。这种方法主要是利用了明矾在不同温度下水溶性差别大的特点,先将饱含水分的漆木文物在浓的明矾溶液中煮沸数小时，这一过程使明矾充分渗入文物内部，然后趁热拿出，冷却时明矾溶解度减小凝结在木质内部而将其中的多余水分排出。这样既排除了漆木文物中的多余水分，还对文物有加固作用。壁画颜料中的铅白[Pb2(OH)2CO3]由于受空气中硫化氢气体的作用而变成黑色的硫化铅，影响画面的色泽，当用过氧化氢处理时，就可使黑色的硫化铅氧化成白色的硫酸铅。19世纪初期照相定影技术比较原始，许多保留下来的照片已经褪色，而将褪色照片经反应堆中子照射使银活化，把照片紧贴在照相胶片上使之感光，原像就会再现出来2022/12/24docin/sundae_meng文物保护如苯三氮唑(BTA)是铜及铜合金优良的缓蚀剂，而B77具有精细花纹的金属工艺品，表面常常锈蚀得不能看清，强行除锈就可能造成损坏。若用X射线照相，往往可以清晰地显现出原来的花纹，然后再除锈并复原或复制就比较稳妥可靠。对于腐朽的木质艺术品，可放在真空封闭室内，填以塑料单体分子，用γ源照射使之聚合，以形成木头和塑料的复合体。这样不但保持了原物的式样，还增加了强度，不怕风吹日晒，不受干湿环境影响，可以长久保存。2022/12/24docin/sundae_meng具有精细花纹的金属工艺品，表面常常锈蚀得不能看清，强行除锈就78中子活化分析通过鉴别和测量试样因中子辐照感生的放射性核素的特征辐射，来进行元素和核素分析的方法。中子是电中性的，所以当用中子辐照试样时，中子与靶核之间不存在库仑斥力，一般通过核力与核发生相互作用。核力是一种短程力，作用距离为10-13厘米，表现为极强的吸引力。中子接近靶核至10-13厘米时，由于核力作用，被靶核俘获，形成复合核。复合核一般处于激发态（用*表示）,寿命为10-12～10-16秒，退激发。若靶核俘获中子形成复合核后放出光子（γ射线），则被称为中子俘获反应。高灵敏度、多元素的非破坏分析、无损分析方法中子活化分析的样品日趋复杂,例如，环境科学中的大气颗粒物，生命科学中的生物组织，地球化学中的陨石，考古学中的陶、瓷器等，都要求同时提供数百个样品中的几十种元素的含量。

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