乌兹别克斯坦拜松市拉巴特墓地出土珠饰的分析研究

吴 晨 , 刘 松, 梁 云, 赵凤燕, 李青会, 王建新

1. 西安市文物保护考古研究院, 陕西 西安 710068

2. 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800

3. 西北大学文化遗产学院, 陕西 西安 710069

引 言

2017年—2018年度, 中乌联合考古队在乌兹别克斯坦拜松市拉巴特墓地发掘墓葬94座, 出土了种类丰富的文物, 其中珠饰文物极具代表性, 共出土1 500余件, 包括骨贝、 玛瑙、 绿松石、 水晶、 玻璃、 青铜等材质, 集中于墓主头部、 颈部、 手腕和腰间等部位[1-2]。 本文选取其中典型人造硅酸盐质珠饰残样, 进行化学成分和结构分析, 结合工艺特点, 探讨其产地来源, 以期为该地文化交流与传播的研究提供相关依据。

1 实验部分

1.1 样品

本研究共选取珠饰文物样品13件, 皆为考古现场采集的文物残块, 形制不完整, 但材质、 呈色代表了该墓地出土人造硅酸盐珠饰的主要类型, 可初步反映该墓地人造硅酸盐珠饰特点。 表1所列为本次分析样品的编号、 呈色、 形貌等信息, 以及样品原形制的参考标本; 这些参考标本皆和相应样品出土于同一墓葬, 形貌和呈色与样品相近。

表1 乌兹别克斯坦拜松市拉巴特墓地珠饰样品基本信息

1.2 仪器及参数

1.2.1 超景深三维显微系统(OM)

日本基恩士VHX-5000型超景深三维显微系统, 在20×至1 000×倍率下观察样品表面结构及加工微痕等。

1.2.2 扫描电子显微镜-能谱分析(SEM-EDS)

日本日立公司S4800场发射扫描电子显微镜, 配备布鲁克(BRUKER)能谱仪, 工作电压20 kV、 电流10 μA。 采用无标样的ZAF法对样品进行定量分析。

1.2.3 能量色散型X射线荧光光谱仪(EDXRF)

日本OURSTEX公司100FA型能量色散型X射线荧光光谱仪。 Pd靶, 电压40 kV, 最大功率50 W, 束斑直径为2.5 mm; 配备低真空样品腔, 测试时腔体压力400～600 Pa。 由于样品表层多有风化现象, 为尽量减少风化产物对分析结果准确性的影响, EDXRF分析测试点皆为样品靠中心、 颜色均匀部位。

1.2.4 激光拉曼光谱仪(Raman)

法国Horiba公司LabRAM XploRA型激光共焦拉曼光谱仪。 激光波长532 nm; 激光功率25 mW, 拉曼频移范围为70～8 000 cm-1, 100×物镜。

2 结果与讨论

2.1 材质属性分析

受风化作用影响, 玻璃基体中的主要助熔剂(Na2O、 K2O)有不同程度的流失, 使玻璃中的Al2O3、 MgO、 Fe2O3等组分的百分含量有一定程度的增加[3], 对玻璃体系的判定造成了一定的困难。 本文综合考虑了Na2O、 K2O、 MgO、 CaO、 Al2O3、 PbO, 及微量元素Zr、 Sr等组分含量, 对所分析玻璃样品所归属可能的玻璃体系进行了初步判定。 根据化学成分(表2)和物相结构分析结果, 13件样品材质可分为费昂斯和玻璃两大类。

表2 乌兹别克斯坦拜松市拉巴特墓地珠饰样品化学成分定量分析结果

2.1.1 费昂斯

样品2017RBTM23： S3的EDXRF分析结果显示, 其SiO2含量高达89.95%, 而助熔剂Na2O(2.27%)、 K2O(0.21 %)、 CaO(0.59%)和Al2O3(2.64%)含量较低, 是典型的费昂斯成分特征[4]。 从样品的拉曼图谱(图1)也可以看出, 样品拉曼特征峰主要位于124、 200、 461和1 156 cm-1等附近位置, 与石英的拉曼特征峰一致, 说明样品中主要晶体为石英, 这与费昂斯制品中SiO2含量高是相吻合的。 样品截面呈现淡绿色, 化学成分含有Fe2O3(0.74%)和CuO(1.67%), Cu、 Fe可能为此件费昂斯制品的主要呈色元素。

图1 样品2017RBTM23： S3特征拉曼图谱

为进一步了解该费昂斯样品的原料和结构信息, 使用SEM-EDS对样品2017RBTM23： S3剖面进行分析。 从扫描电镜背散射图像(图2)看, 该样品整体结构以石英颗粒为主, 可见较多隙间玻璃相(IPG)。 样品剖面未见明显釉层, 也无连续玻璃相, 虽与样品风化有一定关系, 但剖面较多隙间玻璃相的分布, 推测该样品风干法制作的可能性较大[5]。

图2 样品2017RBTM23： S3 背散射电子像

对隙间玻璃相(IPG)(图3)进行EDS成分分析, 多点测量取平均值, 分析结果如表3所示。 EDS成分分析显示, 该样品的玻璃相SiO2含量为69.0%。 样品主要助熔剂Na2O含量在16.7%, K2O含量在2.2%, Na2O/K2O比值7.59, 为富钠类型助熔剂[6]。 3%的CuO和0.9%的Fe2O3, 说明该费昂斯主要的呈色元素为Cu和Fe。

图3 样品2017RBTM23： S3 能谱分析区域

表3 样品2017RBTM23： S3 SEM-EDS成分分析(wt%)

结合样品化学成分和剖面结构, 该费昂斯制品在成形过程中可能使用风干法, 一些含铜的着色剂原料可能与有机粘合剂(如树胶等)一起添加到胎体混合料中, 并且在成形过程中添加了碱水助熔剂[7]。

2.1.2 玻璃

根据化学成分分析结果, 玻璃可分为钠钙硅酸盐玻璃(简称钠钙玻璃)、 钠铝硅酸盐玻璃(简称钠铝玻璃)、 钾硅酸盐玻璃(简称钾玻璃)等三种主要种类。 其中, 根据助熔剂不同, 钠钙玻璃又可分为泡碱型钠钙玻璃、 植物灰型钠钙玻璃和高镁钠钙玻璃; 钠铝玻璃分为植物灰型钠铝玻璃和矿物碱型钠铝玻璃。

样品中2017RBTM38： S1的Na2O含量为9.01%, CaO的含量为7.00%, MgO和K2O的含量极低, 与泡碱型钠钙玻璃成分特征一致[8-9]; 推测样品2017RBTM38： S1为泡碱型钠钙玻璃。 该样品Zr含量仅47 μg·g-1, Sr含量达到366 μg·g-1, 很可能使用了沿海地区的沙子作为原料, 沙子中的贝壳为玻璃提供了钙源[10-12]。

样品2018RBTM71： S1中CaO、 MgO、 K2O的含量分别为7.63%、 2.49%和5.86%, 有植物灰型钠钙玻璃的特征; 但该样品中K2O和Al2O3含量均较高, 分别达到5.86%和4.16%, 为高钾高铝植物灰型钠钙玻璃。

图4给出了所分析的钠钙玻璃部分组分和微量元素的二维分布图, 样品2017RBTM17： S2、 2017RBTM19： S1、 2017RBTM23： S2、 2017RBTM30： S1、 2018RBTM81： S1中MgO的含量水平较高, 含量范围在4.37%～12.13%; 同时其Sr、 Zr的含量水平较高, 含量范围分别为740～1 518和149～388 μg·g-1, 在化学成分特征方面具有明显共性特征, 同属于高镁钠钙玻璃[13]。 此类高镁钠钙玻璃样品中K2O的含量均较低, 其含量范围为0～0.53%, 表明其助熔剂主要来源应该为矿物碱。

图4 钠钙玻璃组分散点图

样品2017RBTM23： S4、 2017RBTM38： S3、 2018RBTM84： S1 CaO含量范围为4.77%～6.25%, 同时其Al2O3的含量水平较高, 含量范围为4.74%～10.74%, 这与南亚地区的富铝型钠钙玻璃较为相似[14]。 样品2017RBTM38： S3中MgO和K2O的含量分别为4.00%、 1.85%, 表明其助熔剂主要来自于植物灰, 为植物灰型钠铝玻璃; 而另外两件样品(2017RBTM23： S4、 2018RBTM84： S1)与矿物碱型钠铝玻璃的成分较为相似, 主要助熔剂来自于矿物碱, 为矿物碱型钠铝玻璃。

钾硅酸盐玻璃, 简称钾玻璃, 玻璃基体的主要助熔剂为K2O。 通常来说, K2O含量不低于10%, 但风化作用也会导致K2O大量流失, 故而玻璃器样品中检测到K2O的含量可能会低于10%[15]。 分析样品2017RBTM17： S1、 2017RBTM38： S2其化学组成中SiO2含量为77.88%、 66.27%, K2O含量为13.01%、 7.66%; CaO含量为1.76%、 2.09%, Al2O3的含量为2.63%、 1.68%, 符合钾玻璃的化学组成, 依据钾玻璃中CaO和Al2O3含量划分钾玻璃亚类, 两件样品皆为中等钙铝型钾玻璃[16]。

2.2 产地来源探讨

2.2.1 费昂斯及玻璃化学成分体系所反映的产地来源

拉巴特墓地出土了大量费昂斯珠饰, 在器型上包括瓜棱形、 草莓形、 鱼形、 玉米形、 瓶型、 拳头形等, 这些类型的费昂斯珠饰在西亚地区较为流行[17]; 其中具有雌性头部形象的斯芬克斯形象和代表酒神崇拜[18]的阴茎形坠饰, 则表明了拉巴特墓地所在地区的文化受到了希腊文化的影响。 而从已分析2017RBTM23： S3费昂斯样品化学成分来看, 使用了富钠类型的助熔剂, 为西亚地区常用的助熔剂类型。 该墓群费昂斯制品与西亚地区有关, 但由于仅分析了一件样品, 费昂斯是否有多种来源, 还需进一步分析讨论。

钠钙玻璃通常被认为是西方玻璃的主要类型, 本次分析样品中7件都属于这一体系。 根据助熔剂不同, 拉巴特墓地的钠钙玻璃样品可分为泡碱型钠钙玻璃、 植物灰型钠钙玻璃和高镁钠钙玻璃三个亚类。 在同历史时期, 泡碱型钠钙玻璃是地中海东岸以及埃及地区的典型玻璃体系[11]。 植物灰型钠钙玻璃, Brill等[19-21]研究认为K2O含量可用于区分中亚和西亚的植物灰型钠钙玻璃, 富钾型钠钙玻璃(K2O>4%)主要发现于中亚地区, 尤其阿富汗地区较为常见, 样品2018RBTM71： S1与文献公布中亚类型玻璃成分一致, 推测可能与中亚地区联系紧密。 目前对于高镁钠钙玻璃的报道较少, 高镁钠钙玻璃产地、 来源的进一步判断尚无太多研究资料支撑, 还需后期进一步分析和讨论。 参考相关文献[22], 在此仅提出该类型玻璃可能是利用西亚技术采用本地原料进行制作的推测。

本次分析样品钠铝玻璃可分为植物灰型钠铝玻璃和矿物碱型钠铝玻璃两大类。 植物灰型钠铝玻璃[14]目前发现有三种亚类。 第一种亚类为玻璃饰品, 发现于巴基斯坦、 印度北部、 中国新疆、 孟加拉共和国。 此种类型的玻璃产地可能为Bara(巴基斯坦), 年代集中在公元前2世纪至公元2世纪。 另外两种亚类的钠铝玻璃出现时间较晚, 为公元9世纪之后。 另两个亚类中, 其中一个亚类的钠铝玻璃仅用于制作珠子, 发现于非洲的Sub-Saharan; 而另外一种则主要用于器皿制作, 发现于Sumatra岛和Kenya。 上述两种亚类的钠铝玻璃的产地目前尚不清楚。 从遗址时代和所处地理位置分析, 本次分析的拉巴特墓地植物灰型钠铝玻璃多与第一种亚类有关, 很有可能与巴基斯坦及印度北部该类型玻璃产区有关。 相较于植物灰型钠铝玻璃, 矿物碱型钠铝玻璃[14]在空间和时间上有着广泛分布, 在印度、 非洲、 中国、 韩国、 日本、 东南亚等地均有发现。 此种类型玻璃体系大致可分为5个亚类, 其中亚类1(Al2O3含量5%～16%, CaO 含量1%～9%, MgO含量0.15%～4%)与本次分析所发现的矿物碱型钠铝玻璃联系较为密切。 此亚类玻璃出现时间较早, 为公元前4世纪至公元5世纪, 地点集中在印度南部和斯里兰卡; 在部分东南亚地区也发现有大量的此种类型的玻璃。

钾玻璃是印度、 东南亚和我国华南、 西南等地区特有的一种玻璃体系。 钾玻璃的生产制作存在多个中心, 汉代交州刺史部(今越南北部地区)是当时的中心之一, 东南亚、 印度地区也存在制作中心。 根据现已发表的钾玻璃数据, 在印度、 东南亚和中国等地区, 低铝型钾玻璃数量较少, 其比例低于5%, 低钙型钾玻璃和中等钙铝型钾玻璃数量比例则高达41%和49%。 中等钙铝型钾玻璃是分布最广泛的一类, 在中国、 印度、 泰国、 缅甸、 柬埔寨等地区均有发现。 低铝型钾玻璃主要来自泰国, 在缅甸也有少量发现; 低钙型钾玻璃则主要来自我国广西、 越南北部、 缅甸, 泰国和柬埔寨有少量发现[23]。 本文检测的两件钾玻璃均为中等钙铝型钾玻璃, 该遗址位置中亚腹地, 与印度通道较为顺畅, 推测可能与印度地区存在一定联系。 其中, 样品2017RBTM38： S2呈橘红色, 含Na2O 3.35%, K2O 7.66%, CuO 14.22%, 与文献报道印度北部出土的一种混合碱玻璃外观、 成分上非常相似[24]; 我国西藏洛布措环湖遗址也有相似玻璃珠饰出土[25]。 印度很有可能为拉巴特墓地钾玻璃的来源之一。

2.2.2 玻璃珠饰工艺所反映的产地来源

M84墓葬中出土了38件完整夹金玻璃珠及多个残块。 夹金玻璃珠是指两层玻璃之间, 利用一层金箔作为装饰的玻璃珠或玻璃器, 起初其功能是替代贵重金质珠饰, 随后逐渐发展成一种特殊的珠饰风格[26]。 本次测试分析了夹金玻璃珠残样(样品2018RBTM84： S1), 图5为珠饰表面残留金箔微观形貌, 通过化学成分分析, 可以确定表层金属箔含金质(见表2)。 关于夹金珠的起源, 埃及通常被认为是其制作工艺的起源地, 而且是早期夹金珠/器皿重要的生产制作中心。 从考古发现来看, 埃及、 黑海南部沿岸地区都有大量夹金珠/器皿发现, 希腊罗得岛(Rhodes)还发现了地中海地区唯一的早期夹金珠制作产地; 印度地区也被认为可能是夹金珠的制作产地之一; 早在罗马时代夹金珠的制作及使用已扩散至地中海地区、 欧洲及亚洲局部。 本次所检测的夹金珠玻璃体系为矿物碱型钠铝玻璃, 可能与南亚次大陆的关系较为密切。

图5 夹金玻璃珠金箔微观形貌

绞胎纹玻璃珠, 是拉巴特墓地较为典型的玻璃珠饰, 其制作产地可能与贵霜玻璃生产和加工中心Bara有关(位于今巴基斯坦)。 蓝色玻璃基体上装饰有黄色或白色绞胎纹玻璃珠是Bara地区所制作的一种固定样品的玻璃珠饰, M46出土的蓝色玻璃基体上装饰有黄色绞胎纹(图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黄色四棱双锥玻璃珠(图7), 与尼雅遗址出土Bara同类玻璃形制、 呈色近似; 本次分析的样品2018RBTM71： S1呈圆形, 但与黄色四棱双锥玻璃珠呈色、 质地一致, 化学成分分析表明为植物灰型钠钙玻璃, 化学组成也与Bara类型玻璃的特征一致。 结合以上几方面对比, 推测Bara很有可能为拉巴特墓地出土玻璃珠的来源之一。 Bara遗址年代大致在公元前2世纪到公元2世纪, 与拉巴特墓地的年代基本一致。

图6 拉巴特墓地出土黄色绞胎纹蓝色玻璃珠

图7 拉巴特墓地出土黄色四棱双锥玻璃珠

3 结 论

(1) 对拉巴特墓地出土的一件费昂斯串珠样品分析表明, 该样品为富钠型费昂斯, 铜、 铁为着色剂, 可能由风干法制成。 化学成分体系结合该墓葬出土其他费昂斯珠饰的器型特征, 推测拉巴特墓地出土费昂斯制品与西亚地区有关,且受到希腊文化的影响。

(2) 玻璃样品成分分析结果表明, 拉巴特墓地出土玻璃体系包括泡碱型钠钙玻璃、 植物灰型钠钙玻璃、 高镁钠钙玻璃、 矿物碱型钠铝玻璃、 植物灰型钠铝玻璃和钾玻璃等六类, 玻璃串珠存在多个来源, 与中亚、 西亚、 印度及地中海东岸都有一定关联。

(3) 拉巴特墓葬出土较典型玻璃珠饰的工艺特征表明, 夹金玻璃珠与南亚次大陆存在关联, 绞胎纹玻璃珠及黄色四棱双锥玻璃珠则可能来自于贵霜玻璃生产和加工中心Bara。

(4) 拉巴特墓地地处西天山以南、 铁门关以东、 阿姆河以北, 是南北、 东西的重要通道, 向南可延伸至印度地区, 向西可至伊朗平原、 地中海地区, 该墓地出土串饰涉及到多地的工艺和材质特征, 从一个角度说明了该地在公元前2世纪末期到公元2世纪, 与地中海、 西亚、 南亚等地经济贸易往来频繁、 文化互动丰富; 其中也有相当数量的串珠形制和成分与我国新疆尼雅遗址、 山普拉遗址[27]等多个遗址出土玻璃珠近似。 由于本次分析样本数量有限且样品风化较为严重, 仅反映了拉巴特墓地出土人造硅酸盐珠饰材质的基本特征和部分工艺特征, 系统性分析研究还有待深入, 为相关学术研究提供更多实物例证。