第四届中国考古学大会新兴技术考古专业委员会分会场讨论纪要
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2023-11-15 16:55 来源:中国社会科学院考古研究
2023年10月23日上午，第四届中国考古学大会在陕西西安开幕。23日下午和24日上午，新兴技术考古专业委员会分会场讨论在陕西大会堂3-12会议室举行。来自中国社科院考古所、中国科学院自然科学史研究所、中国原子能科学研究院、山东省文物考古研究院、郑州市文物考古研究院、洛阳市考古研究院以及北京大学、厦门大学、中国科学技术大学、北京科技大学、西北大学、南京大学、武汉大学等科研院所和高等院校的25名学者代表出席，50余名专家、学生、媒体和公众参加报告和讨论。
讨论会现场
新兴技术考古专业委员会分会场共组织了22个主题报告，由北京科技大学陈坤龙教授、西北大学温睿教授和中国科学技术大学范安川副教授主持。会议报告的主题丰富：从科学技术角度，涵盖了碳十四和释光测年技术、中子成像技术、探地雷达勘探技术、有机残留物分析技术、青铜器的合金成分和铅同位素溯源技术等多种技术研究；从新兴技术在考古研究中的具体应用角度，研究的主题包括了考古材料的受热历史、古代高温釉起源、三星堆祭祀活动、古代失蜡铸造方法、商周青铜器合金成分与矿料来源、汉代墓砖生产方式、明代冶铁工业等诸多领域。代表们围绕“新兴技术与考古应用”这一主题，展开讨论、进行交流，充分展示了各自领域的前沿研究方法和多学科交叉融合成果等，深入探讨了新兴技术考古研究面临的问题和未来发展趋势,有效地促进了考古学与科学技术各分支领域的交流与合作。
10月23日上半场主题报告由西北大学温睿教授主持。新兴技术专业委员会执行主任金正耀教授开场致辞，围绕“新兴科学技术如何更好地助力中国考古”这一科技考古研究中的核心问题，从文化寻根的角度探讨了科技考古的责任和担当。中国有着超百万年的文化根系和上万年的文明起步。对于文明起源的中国方案，金正耀教授认为这个方案具有丰富的内涵，期待从这次中国考古学会开始，中国的考古研究学者能够在新的领导班子的带领下推动中国方案的发展。随后，金正耀教授强调了科技考古在文化寻根中的作用不应该仅局限于早期阶段，而应该在整个历史长河中的各个时代的研究中都发挥重要的作用。金正耀教授以三星堆青铜器的研究举例说明，科技考古学者在解释实验室测试所得的数据时候一定要有宽厚历史和考古学的思维。对于科技与考古“两张皮”这一问题，鼓励讨论以促进科技考古领域的人才培养和发展。科技与考古实际上一直是相向而行，其核心目标都是解答考古学问题，推动考古学发展。
北京大学考古文博学院的宝文博工程师汇报了R语言环境下碳十四测年树轮校正的实现。他首先简要介绍了目前可用的碳十四校正软件并强调了使用R语言的优势，随后详细描述了在R语言环境中进行碳十四树轮校正的步骤，涵盖了导出数据报告、高概率区间信息及自定义选项，希望能帮助研究人员进行碳十四测年的树轮校正工作。
武汉大学长江文明考古研究院的李洋副教授汇报了激光诱导击穿光谱技术（Laser-induced breakdown spectroscopy，LIBS）在古代炉渣检测中的应用成果。他首先介绍了LIBS技术的原理特点，指出其在文物上的应用可能导致微小的损伤和灼烧点并强调LIBS技术在文物鉴定分类和定量分析方面的价值，特别是在不同种类的样品分类方面。这项研究的一个关键目标是使用LIBS技术快速准确地对古代炉渣进行分类，包括不同冶炼金属种类和不同冶炼工艺技术下的炉渣。这一方法的潜力在于能够迅速找到特殊炉渣样品，从而降低实验时间和成本。他提到进一步的研究方向包括增加炉渣样品的种类和数量，以及进一步优化算法。李洋副教授最后还提到，将LIBS技术与大数据结合后在文物研究中的潜在应用前景，有望为文化遗产保护和古代文明研究做出贡献。
2022年郧县人3号头骨化石的重大发现举世瞩目。武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室的牛文渊汇报了这一发掘过程中的考古发掘动态记录。基于多源数据融合的研究方法包括建立多级别的控制网、多元数据融合、云端建模以及坐标精度评价，他在报告中详细介绍了研究的背景，包括郧县人三号头骨的发现过程和遗址情况，强调了研究的目标，即通过多元数据融合实现考古发掘的动态记录。通过在郧县人地点的实际应用，证明这一方法具有低成本、高可靠性和高可行性的优势。
浙江大学地球科学学院赵文轲副教授汇报了探地雷达技术及其在考古领域的应用。报告的核心部分涵盖了探地雷达属性技术可视化以及其智能识别与分类。这种技术可以应用于多种考古场景，包括水体、土壤和岩体等材质。他还介绍了雷达属性的提取和分析，包括振幅、到达时间、频率、相干性等，强调通过对这些属性的深入理解和处理，可以更准确地识别和分类不同的考古目标体。报告中举出了三个具体的应用案例：意大利北部阿奎莱亚考古公园的三维数据体生成、良渚遗址的物性数据分析以及茅山遗址史前独木舟的成像，展示了探地雷达技术在实际应用中的效果和价值，揭示了探地雷达技术在考古领域的广泛应用前景，以及其对于提高考古勘探准确性和效率的重要作用。
中国科学技术大学科技史与科技考古系张睿文汇报了在铜陵金牛洞古采矿遗址的勘探工作。金牛洞古采矿遗址具有复杂的井巷结构和丰富的采矿遗存，传统调查方法受限。为了克服这些限制，中国科学技术大学的移动考古勘探平台团队与铜陵市博物馆合作，采用探地雷达和被动源地震面波法进行金牛洞古采矿遗址的调查。由于采矿遗址内存在电磁干扰物，探地雷达产生了多处电磁干扰引起的弧形绕射，使得难以去除干扰并分辨有效地质信息。相比之下，被动源地震面波法在电磁干扰环境下能够有效采集数据，且成像结果显示出较好的地下采矿井巷对应关系，能够反映地下矿井的埋藏情况。被动源地震面波法在探测古采矿遗址方面具有明显的优势，它能够高效、无损地探测古采矿遗址，具有强大的抗干扰能力和高探测精度，特别适用于小型采矿井巷的调查，弥补了传统人员实地勘测的不足，适用于我国大多数古代采矿遗址的调查与研究。
中国原子能科学研究院的武梅梅研究员汇报了CARR中子成像技术及其在考古中的应用。她首先简要介绍了中子活化技术和成像技术在青铜器、陶瓷、油画等文物研究中的广泛应用。中子活化技术为考古研究提供了重要的工具，有助于比较不同产地和时代的考古样品，揭示它们之间的化学差异，从而深入了解历史和文化。核技术在考古研究中有着多重的应用，在揭示绘画作品的细节、检测赝品时不会对研究对象造成损害，同时射线辐照技术还可以用于保护文物免受微生物和害虫的侵害。最后，武梅梅研究员强调这些技术的发展需要跨学科和跨部门的合作，将核分析技术与非核分析技术结合起来，以实现更全面的考古研究，为考古学提供更多科学支持。
10月23日下半场主题报告及讨论由北京科技大学科技史与文化遗产研究院陈坤龙教授主持。中国科学技术大学科技史与科技考古系范安川副教授首先汇报了中国科学技术大学科技考古团队在考古受热材料释光测年技术领域的系列进展与考古应用。中国科大科技考古实验室现有的释光仪器搭载了光谱仪，率先实现了释光信号测量中的光谱分辨，对于陶片等受热粘土材料的释光性质及测年技术的研究具有不可替代的作用。报告详细探讨了释光测年技术适用的受热材料，包括陶器、红烧土、青铜器等，并介绍了它们的年代上下限和精度。此外还讨论了在考古研究中面临的一些复杂问题，特别强调了如何处理样品送样和复杂的埋藏环境的剂量率计算等问题。最后，范安川分享了未来的研究方向，包括将释光测年技术应用于高温受热材料，并邀请其他研究者合作共同解决这些具有挑战性的问题。
中国科学技术大学科技史与科技考古系吴又进副研究员汇报了烧土制品的经热历史研究的最新进展。通过对多个史前遗址中的烧土样品进行分析，他探讨了这些烧土的受热过程和受热温度，揭示了史前建筑和陶器制作的制作工艺和特点。他强调烧土的受热历史研究对于理解考古学性质的重要性。通过科技手段研究烧土制品的过火温度，有助于科学分析烧土建筑的成因，探讨与之相关的建筑工艺，为史前建筑史研究提供丰富的信息。他还介绍了磁学研究在受热土壤和沉积物中的应用，以确定过火温度。实验室内分析受热黏土的磁化率随再加热温度的变化特征，可反映烧土制品的过火温度。研究结果表明，烧土制品经过有意识的人为烘烤处理，以满足其作为建筑材料的特性需求。这些成果在考古资料中的陶器烧制设施、红烧土面以及陶器烧成痕迹的科学鉴定中具有重要应用价值。
浙大城市学院艺术与考古学院周雪琪博士汇报了中国古代高温釉的起源与早期发展过程的研究成果，指出高温釉在陶瓷工艺学中的重要性。高温釉是判断陶瓷器物是否为原始瓷的关键因素之一，研究方向包括柴烧、落灰、人工配釉等过程。她通过实验模拟了高温釉的起源和发展过程，并揭示了高温釉技术对原始瓷和成熟青瓷的发展的影响。实验结果表明，高温釉可能起源于落灰。无论使用何种配方，在一定温度下，高温釉的成分只能位于低共熔区，因此，落灰成釉或使用不同的配方都在一定范围内形成高温钙釉的成分。研究还表明中国古代高温釉的早期发展经历了三个主要阶段。这项研究不仅提供了对高温釉起源和发展的新见解，还为理解中国古代陶瓷工艺的发展提供了重要的科技证据。
山东省文物考古研究院李程浩馆员汇报了墓葬建材的最新研究成果。中国古代墓葬的建筑材料在汉代完成了以木材为主到以砖为主的变化。到了东汉时期，特别是在大型墓葬中，木材已经基本被砖替代。高级贵族们是如何看待砖这种便宜易得但能够搭建起复杂建筑结构的墓葬建筑材料的？此外，这些高级贵族的墓葬墓穴体量巨大，贵族们及其建设者是如何综合考虑设计、施工、验收这一长链条过程中砖的生产、供应、质量控制、运输及使用的？围绕这些问题，他以山东定陶灵圣湖汉墓为例分析了墓葬建设材料的变化。采用便携式X射线荧光光谱、岩相学、扫描电镜-能谱、热膨胀、拉曼光谱等分析手段，并结合砖铭及历史文献等对这些文字青砖的生产、供应和使用进行了综合研究。研究发现，相较于墓葬核心的木材，这些青砖仍扮演了次要角色，这决定了砖的供应方式、质量水平、被用的位置及物勒工名制度实践的严格程度等。
西北大学温睿教授汇报了三星堆遗址祭祀坑的有机残留物研究的最新成果。三星堆遗址K1-K8被普遍认为是距今3000年前的一处大型祭祀遗址，坑内遗物基本为祭祀过程中使用后遭毁弃的祭器。但是因为高温、高湿、时间久远等原因，有机物无法保存，发掘过程中并没有发现祭品，因此也有学者对是否为祭祀坑存有异议。西北大学团队对于2021年3月进驻三星堆祭祀坑发掘现场，配合考古发掘工作并聚焦祭祀坑内可能存在的有机残留物的分析与研究。经过有机残留物的提取和分析检测，实现了有机残留物发掘现场第一时间提取保存和实验室精细分析的有效对接，初步建立了一套从无机到有机、从宏观到微观、从非靶向到靶向的有机残留物分析体系。团队成功通过脂肪酸分析和蛋白质组学确认了祭祀坑中存在野猪（家猪）、黄牛蛋白质降解产物，由此推断，野猪（家猪）、黄牛可能作为祭祀牺牲。三星堆祭牲选用反映出其祭祀体系和中原祭祀体系的紧密联系，可以看做是中原祭祀体系的一部分。研究从有机残留物视角实证了中华文明多元一体的发展历程。这一发现有助于丰富我们对古代蜀国社会文化的认识，也为今后的考古研究提供了宝贵的线索。
厦门大学历史与文化遗产学院葛威副教授汇报了河姆渡先民食物资源多样性的最新研究。他们通过对出土的陶釜残留物的详细分析，发现其中包含有稻米、淀粉粒、植硅体、小麦族淀粉粒、坚果属淀粉粒、豆科豇豆薯的淀粉粒和根茎类等。这些成分表明，河姆渡先民的饮食非常丰富多样，他们不仅种植水稻，还种植其他谷物和蔬菜。此外，研究人员还对淀粉粒的残留物进行了分析，并进行了同位素分析。碳氮稳定同位素分析进一步证实，这些残留物主要由C3植物组成，而动物成分相对较少。食物残留物的直接放射性碳测年显示出明显的淡水效应，因此提示食物中含有水生动物成分。这表明河姆渡先民的饮食结构已经相当丰富，他们不仅能够充分利用自然资源，还能够通过狩猎和捕捞获得动物性食物。报告为我们揭示了河姆渡先民丰富的饮食文化和高度发达的农业生产技术，反映了早期聚落的低水平食物生产和采集经济相结合的生存策略，还为陶釜的烹饪功能提供了新的证据。
10月24日主题报告及讨论由中国科学技术大学科技史与科技考古系范安川副教授主持。安徽大学历史学院魏国锋教授汇报了团队对新砦遗址近年出土铜器的科技研究，包括铜器的合金成分、制造工艺、杂质元素成分以及铅同位素比值等。研究发现，新砦遗址的铜器主要为红铜材质，大多含有少量的铁、砷、铅、锡、银等杂质元素，铜器的成型工艺以铸造为主，没有发现明显的锻造痕迹。该地点在龙山时期出土铜器的铜料来源单一。新砦期铜器的铜料来源增加了就近取材的豫西的两类铜料，其中一种一直沿用到二里头时期。通过与周边地区早期铜器的比较，新砦遗址出土铜器的铅同位素比值与西北地区的齐家文化、四坝文化等具有一定的相似性。结合考古学研究，这可能表明西北地区与中原地区存在一条自西北向东发展，经陕北、晋南，从而影响中原夏文化核心区的金属之路。
北京科技大学科技史与文化遗产研究院陈坤龙教授汇报了团队在古代失蜡铸造熔模材料辨识方法上的新探索。失蜡法的历史非常悠久，在组合陶范铸造为主流的中国青铜时代，失蜡法的使用和发展情况还存在诸多争议。研究采用有机残留物的分析方法和研究思路，考察了蜡在排蜡过程中被吸收和在两次热事件（烘范和浇铸）的影响下发生的变化。结果显示，在蜡模排出过程中，大量液态蜡被多孔粘土芯吸收。烘范和浇注的高温过程，对吸附蜡料产生了较大影响。在模拟实验的条件下，烘范温度低于100℃时，土范芯中的残留物含量较高且保留了蜂蜡的特征标志物。当烘范温度低于300℃时，吸附残留的含量仍较为显著，并可通过特征分解产物判断蜡料的存在。当烘范温度超过400℃时，泥芯中的吸附蜡料已分解（燃烧）殆尽，脂质含量甚至低于未经处理的粘土。浇注过程对蜡料也存在较大影响，但吸附脂质的总量和构成仍可支撑蜡料的判断。陈坤龙教授及其团队通过研究古代失蜡铸造熔模材料的辨识方法，旨在更深入地了解古代铸造技术的演变和发展历程。此外，这项研究还有助于揭示不同古代文明之间的技术交流和相互影响，以及各地区在技术领域的发展互动。
中国科学技术大学科技史与科技考古系罗喆博士后汇报了安徽储台墓地出土战国青铜容器的科技分析。研究通过金相组织分析、化学组成分析和铅同位素比值分析，揭示了出土青铜容器的制作工艺和金属矿料来源。研究发现，2件铜鼎是通过铸造制成的，而2件铜盒和2件铜敦则是通过热锻后冷加工而成的。这两类由不同工艺制作而成的青铜容器具有明显不同的合金配比和矿料来源。此外，用于焊接青铜容器的3件焊料均为纯锡材质，它们的金属原料应来自中国南方的锡矿分布密集区。这项研究对于了解皖北地区先秦时期的多元青铜文化交汇和广域金属资源流通具有重要意义，同时也为楚文化地区的东周时期锡焊料的使用提供了新的证据。
洛阳市考古研究院袁晓红副研究馆员汇报了洛阳林校车马坑出土铜器的科技分析与研究。洛阳林校车马坑是洛阳地区发现的西周早期遗存，出土了大量造型精美的铜兵器及车马器，她选取有代表性的13件铜器标本进行了金相学、合金成分分析、铅同位素比值分析，结果显示合金材质是红铜和锡青铜，锡青铜为主体。金相分析显示铜器均为铸造组织。洛阳林校车马坑铜器至少存在两处铜料来源，其中一处为殷墟第四期以来一直开采、利用的金属资源产地，一处与殷墟二、三期铜器使用了相同的铜料来源，却不同于殷墟二期铜器使用的高放射性成因铅，应为新开发的金属资源产地。并且洛阳林校西周车马坑出土青铜器更多地使用了锡青铜，这是一个极其特殊的现象，表明了西周早期成周王都对铜矿、锡矿金属资源的控制与大量使用。报告从资源、技术、文化因素的角度进一步揭示了成周铜器与殷墟铜器之间的密切联系，对车马器进行了探讨，为研究西周礼制地创新、发展提供了新的视角。
郑州市文物考古研究院李曼副研究馆员汇报了郑州商城书院街商代贵族墓地2号墓出土金属器科技分析。她使用便携式X光探伤机、便携式XRF分析仪、台式XRF分析仪、超景深三维视频显微镜、台式扫描电镜能谱仪等分析方法对郑州商城书院街商代贵族墓地2号墓出土金属器进行科学分析，探究中商时期青铜器及金器的合金配比、制作工艺、丧葬仪式等相关问题。研究结果表明，这些出土的青铜器主要采用块范法铸造，大量使用了铜芯撑的技术。青铜器的主要合金类型为锡青铜和铅锡青铜，两者占比相当，且暂未发现器型用途与合金配比之间的明显对应关系。金器的制作工艺显示出多道工序，包括打磨、抛光、剪裁、磨压卷边等。这项研究有助于深入了解古代社会的金属工艺和丧葬仪式，为历史研究提供了宝贵的信息。
山东大学文化遗产研究院高军博士汇报了新疆哈密盆地出土铜器的来源研究，介绍了新疆和甘肃地区的考古发现以及在河西走廊的铜矿和冶炼中心。他详细讨论了哈密盆地出土铜器的地点，包括天山北麓文化和焉布拉克文化以及这两个文化的发展和影响。高军分析了天山北麓墓地和五堡墓地的文化来源，认为它们受到了河西走廊的不同文化的影响。他还对两个墓地的铜器进行了成分分析，发现它们在砷含量、红铜含量等方面存在差异。通过铅同位素比值分析将哈密盆地铜器分为三个组，提出这些铜器可能主要来自河池走廊地区，但早期可能有来自南阿尔泰地区的影响。结合现有资料，较为全面地探讨了哈密盆地与南阿尔泰山地区、河西走廊和西天山地区的可能存在的金属资源流通网络，论证了哈密盆地在这个网络中所扮演的文化通道角色。这一观点为全面理解新疆地区的青铜时代文化提供了新的见解。
江西师范大学历史文化与旅游学院黄梅博士汇报了云南个旧黑蚂井出土金属器的铅同位素分析。报告详细介绍了在黑蚂井墓地出土的青铜器，包括它们的种类、特点以及与中原地区的关联。黄梅对黑蚂井墓地出土和采集的55件金属样本进行了合金成分分析和铅同位素分析。研究结果显示，这些金属器物和冶金遗物大多来自当地矿产，而只有少数钱币和青铜容器使用了外地矿产。结合黑蚂井墓地周边存在一处大规模冶炼遗址，她认为个旧很可能是汉代一处大型金属资源供应地。汉式器物以当地生产制作的青铜器为主，少数为人群迁徙或贸易交换而来。至迟西汉晚期，个旧矿产资源采冶经济活动吸引了大批岭南汉移民的进入，他们不仅向岭南地区输送原料，还可能同时生产金属锭、青铜成品，这些金属资源甚至可能已经流通至东南亚地区。这一研究有助于更好地理解该地区的历史和文化联系，以及古代金属冶炼和交流的情况。
中国科学院自然科学史研究所黄兴研究员汇报了基于《铁冶志》对明代钢铁冶炼技术的最新研究。《铁冶志》是世界第一部关于冶铁业的专著，由明代傅浚将遵化冶铁厂冶铁、炼钢和经营等活动编成(1513-1514)。原书在国内未见流传。近年有学者在俄罗斯圣彼得堡大学发现《铁冶志》清代抄本。将该书与田野考察、实验室分析相结合，取得了一系列突破性发现，如遵化铁厂使用的冶铁竖炉的水平截面接近长方形，继承了燕山地带辽金时期竖炉技术。同时，遵化铁厂还使用反射炉脱碳，采用抹钢技术，接近于近代苏钢工艺。此外，学者们还计算出了矿石产铁比、单位炉容产铁量、吨铁消耗木炭量、生铁炼熟铁比等数据。这些定性和定量研究结果表明，在15-16世纪，遵化铁厂的钢铁技术、大规模冶金活动的管理和运营能力在全球范围内仍然保持领先。然而，由于燃料危机的限制，遵化铁厂的钢铁技术和产量未能进一步发展。此外，钢铁生产受限于农业社会的知识体系、社会生产体系和市场体系，未能形成突破性发展，从而带动社会生产力全局进步。这反映了明清时期传统技术与工业革命错失交臂的一个缩影，同时对现代社会工业体系的形成和发展过程研究提供了重要参考。
专委会合影
讨论会的专题报告和自由讨论后，新兴技术专业委员会秘书、中国科学技术大学范安川副教授做了总结发言。范安川首先代表新兴技术专委会对各位正式代表、列席代表和旁听的专家、媒体代表和同学们表示诚挚的感谢。本次分会场汇集了众多专家学者分享研究成果和交流创新思想。22个报告和讨论充分地体现了近年来科技考古研究的发展趋势，反映了科技和考古领域之间的密切关系。科技在考古研究中的引入是不可避免的，科技考古并不是一个独立的学科，其本质就是考古。随着中国考古学的不断发展，新兴科学技术在解决考古学问题、面向考古学需求、助力考古学发展等方面起到日益重要的作用。最后，范安川强调了新兴技术考古专委会的重要作用，即搭建考古界与科技界的高效交流平台，促进与深化考古学与其他自然科学在田野发掘、文物保护和考古研究全过程中的交叉融合。新兴技术考古将继续运用生物学、物理学、化学、地学等前沿学科的最新技术分析古代遗存，从中尽可能多地提取和保存和传承遗存里的重要信息，不断拓展对中国百万年人类史、一万年文化史、五千多年文明史的认知，助力中国考古学的发展，为国家重大文化战略做出贡献。
