烏茲別克斯坦拜松市拉巴特墓地出土珠飾的分析研究

吳 晨 , 劉 松, 梁 云, 趙鳳燕, 李青會, 王建新

1. 西安市文物保護考古研究院, 陜西 西安 710068

2. 中國科學院上海光學精密機械研究所, 上海 201800

3. 西北大學文化遺產學院, 陜西 西安 710069

引 言

2017年—2018年度, 中烏聯合考古隊在烏茲別克斯坦拜松市拉巴特墓地發掘墓葬94座, 出土了種類豐富的文物, 其中珠飾文物極具代表性, 共出土1 500余件, 包括骨貝、 瑪瑙、 綠松石、 水晶、 玻璃、 青銅等材質, 集中于墓主頭部、 頸部、 手腕和腰間等部位[1-2]。 本文選取其中典型人造硅酸鹽質珠飾殘樣, 進行化學成分和結構分析, 結合工藝特點, 探討其產地來源, 以期為該地文化交流與傳播的研究提供相關依據。

1 實驗部分

1.1 樣品

本研究共選取珠飾文物樣品13件, 皆為考古現場采集的文物殘塊, 形制不完整, 但材質、 呈色代表了該墓地出土人造硅酸鹽珠飾的主要類型, 可初步反映該墓地人造硅酸鹽珠飾特點。 表1所列為本次分析樣品的編號、 呈色、 形貌等信息, 以及樣品原形制的參考標本; 這些參考標本皆和相應樣品出土于同一墓葬, 形貌和呈色與樣品相近。

表1 烏茲別克斯坦拜松市拉巴特墓地珠飾樣品基本信息

1.2 儀器及參數

1.2.1 超景深三維顯微系統(OM)

日本基恩士VHX-5000型超景深三維顯微系統, 在20×至1 000×倍率下觀察樣品表面結構及加工微痕等。

1.2.2 掃描電子顯微鏡-能譜分析(SEM-EDS)

日本日立公司S4800場發射掃描電子顯微鏡, 配備布魯克(BRUKER)能譜儀, 工作電壓20 kV、 電流10 μA。 采用無標樣的ZAF法對樣品進行定量分析。

1.2.3 能量色散型X射線熒光光譜儀(EDXRF)

日本OURSTEX公司100FA型能量色散型X射線熒光光譜儀。 Pd靶, 電壓40 kV, 最大功率50 W, 束斑直徑為2.5 mm; 配備低真空樣品腔, 測試時腔體壓力400～600 Pa。 由于樣品表層多有風化現象, 為盡量減少風化產物對分析結果準確性的影響, EDXRF分析測試點皆為樣品靠中心、 顏色均勻部位。

1.2.4 激光拉曼光譜儀(Raman)

法國Horiba公司LabRAM XploRA型激光共焦拉曼光譜儀。 激光波長532 nm; 激光功率25 mW, 拉曼頻移范圍為70～8 000 cm-1, 100×物鏡。

2 結果與討論

2.1 材質屬性分析

受風化作用影響, 玻璃基體中的主要助熔劑(Na2O、 K2O)有不同程度的流失, 使玻璃中的Al2O3、 MgO、 Fe2O3等組分的百分含量有一定程度的增加[3], 對玻璃體系的判定造成了一定的困難。 本文綜合考慮了Na2O、 K2O、 MgO、 CaO、 Al2O3、 PbO, 及微量元素Zr、 Sr等組分含量, 對所分析玻璃樣品所歸屬可能的玻璃體系進行了初步判定。 根據化學成分(表2)和物相結構分析結果, 13件樣品材質可分為費昂斯和玻璃兩大類。

表2 烏茲別克斯坦拜松市拉巴特墓地珠飾樣品化學成分定量分析結果

2.1.1 費昂斯

樣品2017RBTM23： S3的EDXRF分析結果顯示, 其SiO2含量高達89.95%, 而助熔劑Na2O(2.27%)、 K2O(0.21 %)、 CaO(0.59%)和Al2O3(2.64%)含量較低, 是典型的費昂斯成分特征[4]。 從樣品的拉曼圖譜(圖1)也可以看出, 樣品拉曼特征峰主要位于124、 200、 461和1 156 cm-1等附近位置, 與石英的拉曼特征峰一致, 說明樣品中主要晶體為石英, 這與費昂斯制品中SiO2含量高是相吻合的。 樣品截面呈現淡綠色, 化學成分含有Fe2O3(0.74%)和CuO(1.67%), Cu、 Fe可能為此件費昂斯制品的主要呈色元素。

圖1 樣品2017RBTM23： S3特征拉曼圖譜

為進一步了解該費昂斯樣品的原料和結構信息, 使用SEM-EDS對樣品2017RBTM23： S3剖面進行分析。 從掃描電鏡背散射圖像(圖2)看, 該樣品整體結構以石英顆粒為主, 可見較多隙間玻璃相(IPG)。 樣品剖面未見明顯釉層, 也無連續玻璃相, 雖與樣品風化有一定關系, 但剖面較多隙間玻璃相的分布, 推測該樣品風干法制作的可能性較大[5]。

圖2 樣品2017RBTM23： S3 背散射電子像

對隙間玻璃相(IPG)(圖3)進行EDS成分分析, 多點測量取平均值, 分析結果如表3所示。 EDS成分分析顯示, 該樣品的玻璃相SiO2含量為69.0%。 樣品主要助熔劑Na2O含量在16.7%, K2O含量在2.2%, Na2O/K2O比值7.59, 為富鈉類型助熔劑[6]。 3%的CuO和0.9%的Fe2O3, 說明該費昂斯主要的呈色元素為Cu和Fe。

圖3 樣品2017RBTM23： S3 能譜分析區域

表3 樣品2017RBTM23： S3 SEM-EDS成分分析(wt%)

結合樣品化學成分和剖面結構, 該費昂斯制品在成形過程中可能使用風干法, 一些含銅的著色劑原料可能與有機粘合劑(如樹膠等)一起添加到胎體混合料中, 并且在成形過程中添加了堿水助熔劑[7]。

2.1.2 玻璃

根據化學成分分析結果, 玻璃可分為鈉鈣硅酸鹽玻璃(簡稱鈉鈣玻璃)、 鈉鋁硅酸鹽玻璃(簡稱鈉鋁玻璃)、 鉀硅酸鹽玻璃(簡稱鉀玻璃)等三種主要種類。 其中, 根據助熔劑不同, 鈉鈣玻璃又可分為泡堿型鈉鈣玻璃、 植物灰型鈉鈣玻璃和高鎂鈉鈣玻璃; 鈉鋁玻璃分為植物灰型鈉鋁玻璃和礦物堿型鈉鋁玻璃。

樣品中2017RBTM38： S1的Na2O含量為9.01%, CaO的含量為7.00%, MgO和K2O的含量極低, 與泡堿型鈉鈣玻璃成分特征一致[8-9]; 推測樣品2017RBTM38： S1為泡堿型鈉鈣玻璃。 該樣品Zr含量僅47 μg·g-1, Sr含量達到366 μg·g-1, 很可能使用了沿海地區的沙子作為原料, 沙子中的貝殼為玻璃提供了鈣源[10-12]。

樣品2018RBTM71： S1中CaO、 MgO、 K2O的含量分別為7.63%、 2.49%和5.86%, 有植物灰型鈉鈣玻璃的特征; 但該樣品中K2O和Al2O3含量均較高, 分別達到5.86%和4.16%, 為高鉀高鋁植物灰型鈉鈣玻璃。

圖4給出了所分析的鈉鈣玻璃部分組分和微量元素的二維分布圖, 樣品2017RBTM17： S2、 2017RBTM19： S1、 2017RBTM23： S2、 2017RBTM30： S1、 2018RBTM81： S1中MgO的含量水平較高, 含量范圍在4.37%～12.13%; 同時其Sr、 Zr的含量水平較高, 含量范圍分別為740～1 518和149～388 μg·g-1, 在化學成分特征方面具有明顯共性特征, 同屬于高鎂鈉鈣玻璃[13]。 此類高鎂鈉鈣玻璃樣品中K2O的含量均較低, 其含量范圍為0～0.53%, 表明其助熔劑主要來源應該為礦物堿。

圖4 鈉鈣玻璃組分散點圖

樣品2017RBTM23： S4、 2017RBTM38： S3、 2018RBTM84： S1 CaO含量范圍為4.77%～6.25%, 同時其Al2O3的含量水平較高, 含量范圍為4.74%～10.74%, 這與南亞地區的富鋁型鈉鈣玻璃較為相似[14]。 樣品2017RBTM38： S3中MgO和K2O的含量分別為4.00%、 1.85%, 表明其助熔劑主要來自于植物灰, 為植物灰型鈉鋁玻璃; 而另外兩件樣品(2017RBTM23： S4、 2018RBTM84： S1)與礦物堿型鈉鋁玻璃的成分較為相似, 主要助熔劑來自于礦物堿, 為礦物堿型鈉鋁玻璃。

鉀硅酸鹽玻璃, 簡稱鉀玻璃, 玻璃基體的主要助熔劑為K2O。 通常來說, K2O含量不低于10%, 但風化作用也會導致K2O大量流失, 故而玻璃器樣品中檢測到K2O的含量可能會低于10%[15]。 分析樣品2017RBTM17： S1、 2017RBTM38： S2其化學組成中SiO2含量為77.88%、 66.27%, K2O含量為13.01%、 7.66%; CaO含量為1.76%、 2.09%, Al2O3的含量為2.63%、 1.68%, 符合鉀玻璃的化學組成, 依據鉀玻璃中CaO和Al2O3含量劃分鉀玻璃亞類, 兩件樣品皆為中等鈣鋁型鉀玻璃[16]。

2.2 產地來源探討

2.2.1 費昂斯及玻璃化學成分體系所反映的產地來源

拉巴特墓地出土了大量費昂斯珠飾, 在器型上包括瓜棱形、 草莓形、 魚形、 玉米形、 瓶型、 拳頭形等, 這些類型的費昂斯珠飾在西亞地區較為流行[17]; 其中具有雌性頭部形象的斯芬克斯形象和代表酒神崇拜[18]的陰莖形墜飾, 則表明了拉巴特墓地所在地區的文化受到了希臘文化的影響。 而從已分析2017RBTM23： S3費昂斯樣品化學成分來看, 使用了富鈉類型的助熔劑, 為西亞地區常用的助熔劑類型。 該墓群費昂斯制品與西亞地區有關, 但由于僅分析了一件樣品, 費昂斯是否有多種來源, 還需進一步分析討論。

鈉鈣玻璃通常被認為是西方玻璃的主要類型, 本次分析樣品中7件都屬于這一體系。 根據助熔劑不同, 拉巴特墓地的鈉鈣玻璃樣品可分為泡堿型鈉鈣玻璃、 植物灰型鈉鈣玻璃和高鎂鈉鈣玻璃三個亞類。 在同歷史時期, 泡堿型鈉鈣玻璃是地中海東岸以及埃及地區的典型玻璃體系[11]。 植物灰型鈉鈣玻璃, Brill等[19-21]研究認為K2O含量可用于區分中亞和西亞的植物灰型鈉鈣玻璃, 富鉀型鈉鈣玻璃(K2O>4%)主要發現于中亞地區, 尤其阿富汗地區較為常見, 樣品2018RBTM71： S1與文獻公布中亞類型玻璃成分一致, 推測可能與中亞地區聯系緊密。 目前對于高鎂鈉鈣玻璃的報道較少, 高鎂鈉鈣玻璃產地、 來源的進一步判斷尚無太多研究資料支撐, 還需后期進一步分析和討論。 參考相關文獻[22], 在此僅提出該類型玻璃可能是利用西亞技術采用本地原料進行制作的推測。

本次分析樣品鈉鋁玻璃可分為植物灰型鈉鋁玻璃和礦物堿型鈉鋁玻璃兩大類。 植物灰型鈉鋁玻璃[14]目前發現有三種亞類。 第一種亞類為玻璃飾品, 發現于巴基斯坦、 印度北部、 中國新疆、 孟加拉共和國。 此種類型的玻璃產地可能為Bara(巴基斯坦), 年代集中在公元前2世紀至公元2世紀。 另外兩種亞類的鈉鋁玻璃出現時間較晚, 為公元9世紀之后。 另兩個亞類中, 其中一個亞類的鈉鋁玻璃僅用于制作珠子, 發現于非洲的Sub-Saharan; 而另外一種則主要用于器皿制作, 發現于Sumatra島和Kenya。 上述兩種亞類的鈉鋁玻璃的產地目前尚不清楚。 從遺址時代和所處地理位置分析, 本次分析的拉巴特墓地植物灰型鈉鋁玻璃多與第一種亞類有關, 很有可能與巴基斯坦及印度北部該類型玻璃產區有關。 相較于植物灰型鈉鋁玻璃, 礦物堿型鈉鋁玻璃[14]在空間和時間上有著廣泛分布, 在印度、 非洲、 中國、 韓國、 日本、 東南亞等地均有發現。 此種類型玻璃體系大致可分為5個亞類, 其中亞類1(Al2O3含量5%～16%, CaO 含量1%～9%, MgO含量0.15%～4%)與本次分析所發現的礦物堿型鈉鋁玻璃聯系較為密切。 此亞類玻璃出現時間較早, 為公元前4世紀至公元5世紀, 地點集中在印度南部和斯里蘭卡; 在部分東南亞地區也發現有大量的此種類型的玻璃。

鉀玻璃是印度、 東南亞和我國華南、 西南等地區特有的一種玻璃體系。 鉀玻璃的生產制作存在多個中心, 漢代交州刺史部(今越南北部地區)是當時的中心之一, 東南亞、 印度地區也存在制作中心。 根據現已發表的鉀玻璃數據, 在印度、 東南亞和中國等地區, 低鋁型鉀玻璃數量較少, 其比例低于5%, 低鈣型鉀玻璃和中等鈣鋁型鉀玻璃數量比例則高達41%和49%。 中等鈣鋁型鉀玻璃是分布最廣泛的一類, 在中國、 印度、 泰國、 緬甸、 柬埔寨等地區均有發現。 低鋁型鉀玻璃主要來自泰國, 在緬甸也有少量發現; 低鈣型鉀玻璃則主要來自我國廣西、 越南北部、 緬甸, 泰國和柬埔寨有少量發現[23]。 本文檢測的兩件鉀玻璃均為中等鈣鋁型鉀玻璃, 該遺址位置中亞腹地, 與印度通道較為順暢, 推測可能與印度地區存在一定聯系。 其中, 樣品2017RBTM38： S2呈橘紅色, 含Na2O 3.35%, K2O 7.66%, CuO 14.22%, 與文獻報道印度北部出土的一種混合堿玻璃外觀、 成分上非常相似[24]; 我國西藏洛布措環湖遺址也有相似玻璃珠飾出土[25]。 印度很有可能為拉巴特墓地鉀玻璃的來源之一。

2.2.2 玻璃珠飾工藝所反映的產地來源

M84墓葬中出土了38件完整夾金玻璃珠及多個殘塊。 夾金玻璃珠是指兩層玻璃之間, 利用一層金箔作為裝飾的玻璃珠或玻璃器, 起初其功能是替代貴重金質珠飾, 隨后逐漸發展成一種特殊的珠飾風格[26]。 本次測試分析了夾金玻璃珠殘樣(樣品2018RBTM84： S1), 圖5為珠飾表面殘留金箔微觀形貌, 通過化學成分分析, 可以確定表層金屬箔含金質(見表2)。 關于夾金珠的起源, 埃及通常被認為是其制作工藝的起源地, 而且是早期夾金珠/器皿重要的生產制作中心。 從考古發現來看, 埃及、 黑海南部沿岸地區都有大量夾金珠/器皿發現, 希臘羅得島(Rhodes)還發現了地中海地區唯一的早期夾金珠制作產地; 印度地區也被認為可能是夾金珠的制作產地之一; 早在羅馬時代夾金珠的制作及使用已擴散至地中海地區、 歐洲及亞洲局部。 本次所檢測的夾金珠玻璃體系為礦物堿型鈉鋁玻璃, 可能與南亞次大陸的關系較為密切。

圖5 夾金玻璃珠金箔微觀形貌

絞胎紋玻璃珠, 是拉巴特墓地較為典型的玻璃珠飾, 其制作產地可能與貴霜玻璃生產和加工中心Bara有關(位于今巴基斯坦)。 藍色玻璃基體上裝飾有黃色或白色絞胎紋玻璃珠是Bara地區所制作的一種固定樣品的玻璃珠飾, M46出土的藍色玻璃基體上裝飾有黃色絞胎紋(圖6), 符合Bara玻璃制品器形的典型特征。 此外, 拉巴特墓地另出土了多件黃色四棱雙錐玻璃珠(圖7), 與尼雅遺址出土Bara同類玻璃形制、 呈色近似; 本次分析的樣品2018RBTM71： S1呈圓形, 但與黃色四棱雙錐玻璃珠呈色、 質地一致, 化學成分分析表明為植物灰型鈉鈣玻璃, 化學組成也與Bara類型玻璃的特征一致。 結合以上幾方面對比, 推測Bara很有可能為拉巴特墓地出土玻璃珠的來源之一。 Bara遺址年代大致在公元前2世紀到公元2世紀, 與拉巴特墓地的年代基本一致。

圖6 拉巴特墓地出土黃色絞胎紋藍色玻璃珠

圖7 拉巴特墓地出土黃色四棱雙錐玻璃珠

3 結 論

(1) 對拉巴特墓地出土的一件費昂斯串珠樣品分析表明, 該樣品為富鈉型費昂斯, 銅、 鐵為著色劑, 可能由風干法制成。 化學成分體系結合該墓葬出土其他費昂斯珠飾的器型特征, 推測拉巴特墓地出土費昂斯制品與西亞地區有關,且受到希臘文化的影響。

(2) 玻璃樣品成分分析結果表明, 拉巴特墓地出土玻璃體系包括泡堿型鈉鈣玻璃、 植物灰型鈉鈣玻璃、 高鎂鈉鈣玻璃、 礦物堿型鈉鋁玻璃、 植物灰型鈉鋁玻璃和鉀玻璃等六類, 玻璃串珠存在多個來源, 與中亞、 西亞、 印度及地中海東岸都有一定關聯。

(3) 拉巴特墓葬出土較典型玻璃珠飾的工藝特征表明, 夾金玻璃珠與南亞次大陸存在關聯, 絞胎紋玻璃珠及黃色四棱雙錐玻璃珠則可能來自于貴霜玻璃生產和加工中心Bara。

(4) 拉巴特墓地地處西天山以南、 鐵門關以東、 阿姆河以北, 是南北、 東西的重要通道, 向南可延伸至印度地區, 向西可至伊朗平原、 地中海地區, 該墓地出土串飾涉及到多地的工藝和材質特征, 從一個角度說明了該地在公元前2世紀末期到公元2世紀, 與地中海、 西亞、 南亞等地經濟貿易往來頻繁、 文化互動豐富; 其中也有相當數量的串珠形制和成分與我國新疆尼雅遺址、 山普拉遺址[27]等多個遺址出土玻璃珠近似。 由于本次分析樣本數量有限且樣品風化較為嚴重, 僅反映了拉巴特墓地出土人造硅酸鹽珠飾材質的基本特征和部分工藝特征, 系統性分析研究還有待深入, 為相關學術研究提供更多實物例證。