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广西“大铜鼓”铅同位素研究

发布时间:2020-04-01 点击:10210次

  广西是铜鼓之乡。这里有最齐全的铜鼓类型、最丰富的铜鼓收藏,还有最热火朝天的铜鼓研究。引入现代科技分析手段是开展考古和文物研究的热点和趋势,自然科学的分析手段将会为探讨和解决社会科学问题提供新的视角。那么,在进入本题之前,我们先来了解一下什么是铅同位素,以及铅同位素的分析能为广西“大铜鼓”的研究提供什么样的新思路。
  我们知道,14C测年和铅同位素质谱分析是20世纪对考古学做出巨大贡献的两项技术,14C测年解决了考古学中“何时”的问题,而铅同位素则解决“何地”的问题。铅同位素示踪是指运用同位素质谱分析方法研究古代含铅器物的铅同位素组成,追溯矿料来源的方法。铅同位素示踪不仅仅为了探讨该种器物的产地、矿料的流通,其最终目的是为了阐释地区间的政治、经济互动等历史和文化问题[1]。
  矿料的“指纹”
  地球上的所有矿物都含有铅。自然界中的铅有四种天然同位素,即208Pb、207Pb、206Pb和204Pb。其中,只有204Pb是非放射性成因的,它保持着地球形成之初时的丰度,不随时间改变;而208Pb、207Pb、206Pb都是放射性成因铅,它们分别是232Th、235U、238U放射性衰变的最终产物。这三种放射性成因铅同位素比值(208Pb/204Pb、 207Pb/204Pb、206Pb/204Pb)增加的程度取决于母岩中铀钍的含量和成矿的年代,成矿后,这三种铅同位素比值将不再发生变化[2]。地球上绝大多数蕴藏的铅矿属普通铅,普通铅是指岩石或矿物形成时从周围介质中获得的铅,其同位素组成主要取决于它们的成矿年代。对于普通铅,同一个矿体内不同种类的矿石间以及矿体不同部位的矿石间,具有非常相近的铅同位素比值。与普通铅相比,高放射性成因铅是很少见的,所以也被称为异常铅。异常铅铅矿内同位素组成差异要比普通铅大,其同位素组成与普通铅有显著区别。因此铅同位素比值就像是矿床的“指纹”一样,可以追溯矿料的产地[3]。


(图片引自崔剑峰,吴小红著. 铅同位素考古研究,2008)

  广西“大铜鼓”
  众所周知,广西出土和分布着万家坝、石寨山、冷水冲、北流、灵山、遵义、西盟、麻江等八类型铜鼓,其中,冷水冲、北流、灵山三型铜鼓以广西出土标准器的地名来命名,而且体型巨大,面径通常在50cm以上,有别于其他五型铜鼓。且这三型铜鼓流行年代和地区互有重叠,渊源颇深,发展脉络不十分清晰,更适合作为一个铜鼓文化集合体进行研究,因此在本题中将此三型铜鼓称为“大铜鼓”。广西是全世界出土和收藏“大铜鼓”数量最多的地区。“大铜鼓”主要流行于汉至唐,集中分布于邕江流域和黔-浔-郁江流域。

图1 八大类型铜鼓比例图
注:A 万家坝型B石寨山型 C冷水冲型D北流型 E灵山型 F遵义型 G麻江型 H西盟型



图2 八大类型铜鼓大致流行年代图(深蓝色为冷水冲型、北流型、灵山型)
  “大铜鼓”的铅同位素研究
  铅同位素分析需要运用同位素质谱仪。一般使用热电离质谱仪(TIMS)和电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测量青铜样品中铅的四种稳定同位素的丰度值。传统研究方法是利用这四种同位素的比值来表征该样品的铅同位素特征,并与矿山的铅同位素比值进行比较,来确定其矿源。在广西铅同位素示踪法研究开展得较早。20世纪80年代末90年代初,著名学者万辅彬教授将铅同位素比值法应用于广西铜鼓矿料来源研究,他采集了17份北流型、17份灵山型铜鼓以及19份北流铜石岭一带的矿山样品进行铅同位素比值检测,实验证明广西北流型、灵山型铜鼓的矿料来源于北流铜石岭,这两型铜鼓是地道的“广西制造”,而且推测铜石岭一带也曾经是这两型铜鼓的铸造地[4]。
  2017-2019年,笔者在前人的研究基础上,对50份“大铜鼓”样品进行了金相分析、化学成份分析和铅同位素分析,通过综合对比已发表的铜鼓铅同位素比值数据,来分析汉至唐代广西的青铅铸造工业和铜鼓的矿料来源规律,并探讨当时社会历史条件下的文化、经济交流。

  从铅同位素比值图我们可以发现,广西“大铜鼓”是由本地族群运用本地矿料和技术铸造的青铜器,是广西古代青铜文明瑰宝。


图3大铜鼓样品铜锡铅含量分布图

图4 “大铜鼓”的金相分析图,典型的Cu-Sn-Pb三元合金

图5 八大类型铜鼓含铅量对比

图6 冷水冲型、北流型、灵山型三型“大铜鼓”铅同位素比值图。从上图可以看出,冷水冲型比值明显分为两个不同的聚落,暗示了两处不同的矿料来源;而北流型和灵山型比值具有相随性,暗示着相近的矿料来源。

图7 云南、广西、贵州、越南出土铜鼓以及云、桂、贵三省铅矿铅同位素比值图(样品Pb>2%)。从图中可以看出,云、桂、贵出土铜鼓矿源接近,几个地区之间存在矿料或铜鼓之间的交流。

图8云南、广西、贵州、越南出土铜鼓以及云、桂、贵三省铜矿铅同位素比值图(样品Pb<2%)。与上图规律相同。
参考文献
[1]金正耀. 中国铅同位素考古[M]. 合肥:中国科学技术大学出版社,2008:222.
[2]赵丛苍主编. 科技考古学概论[M]. 北京:高等教育出版社,2006:306-307.
[3]陈铁梅编著. 科技考古学[M]. 北京:北京大学出版社,2008:126-127.

[4]万辅彬等著. 中国古代铜鼓科学研究[M].南宁:广西民族出版社,1992:53-70.


供稿人:陆秋燕

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