用戶文章 | Bruker無損元素成像揭示楚墓織錦中的朱砂紋飾與石膏質(zhì)鹽害

文章題目：長沙左家塘楚墓出土織錦的科技分析及石膏質(zhì)鹽害的識(shí)別

發(fā)表期刊：絲綢 / Journal of Silk

研究單位：科技考古與文物保護(hù)利用湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、湖南省博物館、上海市文物保護(hù)研究中心

發(fā)表時(shí)間：2026年

研究技術(shù)：Bruker微區(qū) X 射線熒光光譜成像系統(tǒng)（MA-XRF）

樣本類型：長沙左家塘楚墓出土戰(zhàn)國時(shí)期織錦殘片

DOI: 10.3969/j.issn.1001-7003.2026.05.005

【摘要】

     長沙左家塘楚墓出土的織錦，是楚國絲織工藝、審美與技術(shù)水平的重要實(shí)物材料。但出土絲織品本身極其脆弱，長期埋藏、地下水活動(dòng)、礦物沉積和出土后保存環(huán)境變化，都可能帶來褪色、纖維硬化、板結(jié)甚至斷裂等問題。

     這篇論文要回答的，不只是“紅色紋飾用了什么顏料”，而是進(jìn)一步追問：

     這些元素分布在哪里？

     它們和紋飾有沒有對應(yīng)關(guān)系？

     織物表面的礦物附著物，是原始工藝的一部分，還是后期形成的病害？

     在這條證據(jù)鏈里，Bruker微區(qū) X 射線熒光光譜成像系統(tǒng)承擔(dān)了核心角色：它不是取一個(gè)點(diǎn)來判斷，而是在不破壞織錦整體的前提下，把 Hg、S、Fe、Ca 等元素在文物表面的空間分布直接“畫”出來。

     也正是這些元素地圖，讓紅色朱砂紋飾、鐵質(zhì)污染和石膏質(zhì)鹽害之間的關(guān)系，變得可視化、可比較、可復(fù)核。

脆弱織錦，為什么不能只做“點(diǎn)分析”？

     左家塘楚墓出土的織錦殘片，具有紅色條帶與暗花紋樣，是研究戰(zhàn)國時(shí)期絲織工藝的重要材料。但這類出土絲織品往往狀態(tài)復(fù)雜：纖維已經(jīng)老化，表面附著物、污染物和礦物結(jié)晶可能同時(shí)存在。

     如果只取一個(gè)點(diǎn)分析，很容易遇到兩個(gè)問題：

     ● 這個(gè)點(diǎn)是否能代表整件文物？

     ● 顏料、污染和鹽害是否在空間上存在對應(yīng)關(guān)系？

     所以，對這類脆弱文物來說，真正重要的不只是“測出什么元素”，而是： 這些元素分布在哪里。

     這正是 MA-XRF 的價(jià)值所在。

圖1：長沙左家塘楚墓棺槨及棺內(nèi)器物

把文物表面元素關(guān)系“鋪開看”

     論文中，研究團(tuán)隊(duì)使用 Bruker微區(qū) X 射線熒光光譜成像系統(tǒng)，對兩件織錦樣品進(jìn)行 MA-XRF 元素分布成像。原文明確指出，XRF mapping 已被證明是古代紡織品等脆弱文物非侵入式表征的有效手段。

     這一步的意義很直接：

     它不需要先從文物上大量取樣，也不是只給出幾個(gè)孤立點(diǎn)位的成分?jǐn)?shù)據(jù)，而是把文物表面的元素分布轉(zhuǎn)化為一組圖像。

     在這篇論文中，微區(qū) X 射線熒光光譜成像系統(tǒng)重點(diǎn)呈現(xiàn)了：

     ● Hg

     ● S

     ● Fe

     ● Ca

     四類元素在織錦表面的分布情況。

     這些圖像，成為后續(xù)判斷朱砂顏料、鐵質(zhì)污染和石膏質(zhì)鹽害的重要基礎(chǔ)。

圖2：文物1中 Hg、S、Fe、Ca 的MA-XRF 元素分布圖

圖3： 文物2中 Hg、S、Fe、Ca 的MA-XRF 元素分布圖

紅色條帶為什么能指向朱砂？

     微區(qū) X 射線熒光光譜成像系統(tǒng)給出的一組關(guān)鍵信息，是 Hg 與紅色條帶的高度對應(yīng)。

     原文圖5、圖6顯示，Hg 元素分布較均勻，并且與文物中的朱紅色染色區(qū)域高度吻合；S 元素在兩件樣品中也普遍存在，并且在朱紅色條帶區(qū)域含量更高。

     這意味著，紅色紋飾區(qū)域很可能與含汞、含硫的顏料有關(guān)。

     后續(xù) Raman 分析進(jìn)一步確認(rèn)，紅色條帶的特征峰與朱砂，也就是 α-HgS 相符。論文據(jù)此判斷，織錦紅色條帶采用朱砂顏料，以“石染”工藝染制而成。

     這里微區(qū) X 射線熒光光譜成像系統(tǒng)的作用非常關(guān)鍵：

     它先告訴我們：紅色在哪里，Hg 和 S 集中在哪里。

     也就是說，在真正進(jìn)入微區(qū)物相確認(rèn)之前，微區(qū) X 射線熒光光譜成像系統(tǒng) 已經(jīng)把“朱砂可能分布區(qū)域”清楚標(biāo)出來了。

Fe 的分布：提示污染，而不是紋飾

     微區(qū) X 射線熒光光譜成像系統(tǒng)給出的第二組信息，是 Fe 元素的異常分布。

     論文指出，兩件文物表面的 Fe 信號分布明顯不均，在圖像中呈現(xiàn)團(tuán)塊狀、浸染狀或彌散狀分布，并且與文物紋飾沒有明顯相關(guān)性。原文據(jù)此認(rèn)為，鐵離子可能源自墓葬中含鐵器物的腐朽，或是潛水層、等極淺層地質(zhì)環(huán)境中 Fe 的遷移作用。

     這一步非常適合用微區(qū) X 射線熒光光譜成像系統(tǒng)來講。

     因?yàn)槿绻豢淳植奎c(diǎn)位，很難判斷 Fe 是不是某種工藝殘留。但當(dāng) Fe 的分布被完整鋪開后，就能看到它并不跟著紋樣走。

     這說明它更像是后期污染或環(huán)境遷移帶來的結(jié)果，而不是織錦原始紋飾系統(tǒng)的一部分。

     換句話說，微區(qū) X 射線熒光光譜成像系統(tǒng)在這里不僅是在“測元素”，而是在幫助研究者區(qū)分：

     什么屬于原始工藝，什么更可能屬于后期污染。

Ca 和 S：把問題引向石膏質(zhì)鹽害

     微區(qū) X 射線熒光光譜成像系統(tǒng)的第三個(gè)價(jià)值，是把 Ca、S 的空間分布也納入同一張證據(jù)網(wǎng)中。

     論文顯示，S 元素在兩件樣品中普遍存在，且在朱紅色條帶區(qū)域含量更高；Ca 信號整體分布較為均勻且廣泛，但在朱紅色區(qū)域相對減弱。原文認(rèn)為，Ca 信號減弱可能與 Hg 對 X 射線激發(fā)和熒光發(fā)射過程的吸收或屏蔽作用有關(guān)。

     隨后，研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合微區(qū)觀察與 Raman 分析，確認(rèn)絲纖維表面及縫隙中存在微米級次生石膏晶體，也就是 CaSO?·2H?O。論文認(rèn)為，這些附著物更可能是在墓葬埋藏或出土后保存過程中，由地下水滲入、有機(jī)質(zhì)降解、微生物活動(dòng)等因素共同作用形成的自生礦物，而非絲綢染色或紡織工藝來源。

     這一步里，微區(qū) X 射線熒光光譜成像系統(tǒng)提供的是全局線索：

     Ca 和 S 的分布，讓研究者意識(shí)到問題不只在顏料，還可能涉及鹽害。

     而鹽害對絲織品的影響，并不是“表面有點(diǎn)附著物”這么簡單。它可能導(dǎo)致纖維局部硬化、板結(jié)、斷裂，甚至在保存環(huán)境變化中繼續(xù)發(fā)生遷移和重結(jié)晶。

圖4：絲纖維表面石膏晶體及 EDS 檢測點(diǎn)示意

結(jié)論與技術(shù)展望

     這篇《絲綢》論文的價(jià)值，在于它用MA-XRF 把一件脆弱織錦上的復(fù)雜問題先“看清楚”了：

     Hg / S 對應(yīng)朱砂紅色條帶；

     Fe 呈現(xiàn)非紋飾相關(guān)的污染分布；

     Ca / S 進(jìn)一步提示石膏質(zhì)鹽害風(fēng)險(xiǎn)。

     后續(xù) Raman 和 SEM-EDS 的作用，是對微區(qū) X 射線熒光光譜成像系統(tǒng)提供的元素分布線索進(jìn)行驗(yàn)證和深化。 整條技術(shù)鏈路可以概括為：

     大面積無損元素成像 → 鎖定關(guān)鍵區(qū)域 → 微區(qū)驗(yàn)證 → 顏料與鹽害機(jī)制判斷。

     其中，微區(qū) X 射線熒光光譜成像系統(tǒng)提供的是更適合公眾號重點(diǎn)表達(dá)的“面證據(jù)”。

     對于出土絲織品這類脆弱文物來說，它的意義不只是“檢測元素”，而是幫助研究者在盡量減少干預(yù)的前提下，回答更關(guān)鍵的問題：

     元素在哪里？

     是否與紋飾有關(guān)？

     是否提示污染？

     是否對應(yīng)潛在病害？

     這正是 Bruker微區(qū) X 射線熒光光譜成像系統(tǒng)在文物科技分析中的核心價(jià)值。

       參考文獻(xiàn)：劉琦，申國輝，袁儀夢，王帥，王卉，喻燕姣。長沙左家塘楚墓出土織錦的科技分析及石膏質(zhì)鹽害的識(shí)別。《絲綢》，2026，63(5)：38-45。DOI：10.3969/j.issn.1001-7003.2026.05.005。

圖6：Bruker 微區(qū) X 射線熒光光譜成像系統(tǒng)