青海都兰吐蕃唐墓包金银饰的科学分析

吴海涛¹ 周双林¹

（1．青海省博物馆；2．北京大学考古文博学院）

1 引言

金银器是指以贵金属黄金和白银为基本原料加工制成的器皿、饰物等。金银是人类较早发现和利用的金属。世界上最早的黄金制品出现于公元前5000年的古埃及，最早的银器则出现在公元前4000年前的美索不达米亚。随后，希腊、罗马、波斯、萨珊朝等都开始了对金银器的使用。金银文化在中国的发展历程也可谓绵久而辉煌，早在商周遗址或墓葬就出土有金叶、金箔、金饰等。春秋战国时期，金银器皿开始出现。到唐朝时金银器的发展已到达极为繁盛的时期，工艺水平达到当时世界的最高水平。中国金银器在唐代的兴盛，与外来文明关系极为密切，北朝至初唐中西方文化和贸易交流不断扩大，当时唐朝与萨珊波斯、拜占庭等通使，许多中亚粟特人移民中国，而西方大量的金银器皿涌向中国，以粟特、萨珊、罗马—拜占庭为主的三个器物艺术系统对唐代产生了重要影响。[1]

图1 青海省博物馆馆藏部分包金银饰

1．粟特包金神祇人物连珠牌饰银丝腰带；2．粟特包金银饰片

Fig.1 Some silver ware covered by gold foil collected by Qinghai Museum

青海都兰位于古丝绸之路南道上，都兰吐蕃墓葬群出土了为数不少的隋唐时期金银器及饰物。2009年初青海省博物馆在都兰当地征集了部分金银器及饰物（图1），其中20件较为完整，经相关专家鉴定为隋唐时期墓葬出土的粟特器，我们对同时征集的5件丝织品做了科学检测，其结果证实了专家的断代。在这些唐墓金银饰物中有一件“粟特包金神祇人物连珠牌饰银丝腰带”保存非常完整，其牌饰上的人物具有典型的粟特特征，这对于研究中西方文化交流，有着极为重要的价值。通过对比观察，发现其他零散包金银饰片与腰带上的银包金神祇人物连珠牌饰有着相同工艺特点。包金银饰片大部分腐蚀严重，同批其他器物也有不同程度的病害，需要进行保护处理，同时需要进行相关的科学研究。为此，对包金银饰片进行取样分析。

2 都兰吐蕃墓

青海都兰的吐蕃墓葬，是我国最大的吐蕃墓葬群，有2200余座，属唐代早期大型吐蕃墓葬群，也是我国首次发掘的吐蕃墓葬，分布在长约7km的热水、扎玛日、沙尔塘、血渭4个自然村。1982年7月开始，青海省文物考古研究所在此进行了大规模抢救性发掘清理，当时大部分墓已被盗掘，但仍出土了大量的珍贵文物，被文化部列为“1996年全国十大考古新发现”之一，都兰吐蕃墓葬群也被公布为国家级文物保护单位。[2]

在都兰吐蕃墓葬中，集中发现了一批反映中西方文化交流方面的文物。“开元通宝”铜钱、宝花纹铜镜、漆杯、漆碗、漆盘等纯属中原汉地输入，丝织品中绝大多数为中原汉地所织造，少数为中亚、西亚所造，金银器及饰物有很多具有典型的粟特特征，在许新国《都兰吐蕃墓中镀金银器属粟特系统的推定》一文中，均归属于粟特系统，这都为探讨“丝绸之路—青海道”在中西方贸易、文化交流中的地位和作用提供了新的重要资料，对于研究藏汉关系以及中西方之间的文化交流，具有重要价值。

都兰热水乡位于柴达木盆地东缘，海拔约3200m，气候干旱，空气稀薄，太阳总辐射能量较高，年平均气温2℃左右，日夜温差较大，多风，降水量较少，属温凉干旱气候区；植被为草原荒漠植被，比较稀疏；土壤属棕钙土，有盐化现象，碱性反应，钙积位层高。[3]

为了了解墓葬土壤对文物的影响，这里采用文献[2]对99DRNM1土壤样品进行取样分析的结果：土壤含水量为13.6%，pH值为7.6，属偏碱性土壤；土壤中所含离子的分析，也得结果（表1）。

表1 土壤样品中离子分析结果

Table 1 Chemical analysis result of soil from the tomb

3 实验样品和分析方法

3.1 样品

样品为一件破碎的表面饰金器物，初步断定胎体为银（图2）。

器物本体腐蚀严重，破碎成小块，饰金表面堆积有大量黑褐色污染物且起翘卷曲严重，同银胎剥离，饰金下表面、银胎上表面及器物断面为黑褐色，样品底面为灰白色。尺寸最大处为0.7cm。

图2 样品照片

Fig.2 Sample Photos

3.2 分析方法

对于样品的分析，主要是要了解样品的微观形态以及组成，这样可了解器物制作工艺的信息，也可了解器物的腐蚀程度，为器物的保护修复提供依据。所采用的分析方法有扫描电镜配合能谱分析，以及X射线衍射分析。

3.2.1 扫描电镜（SEM）

扫描电镜分析的作用是观察样品的显微结构，特点是放大倍率高，可以达到几万倍，景深大，不需要平整的样品。配合能谱可以对样品局部进行元素分析，确定物质的组成元素进而推断成分。分析仪器：荷兰FEI公司的FEI Quanta 200 FEG环境电子扫描显微镜，工作电压12.5kV；工作距离10.4～12.6mm。

3.2.2 X射线衍射（XRD）

X-射线衍射分析的特点是对无机物质具有较好的定性分析能力，在采用标样的情况下还可以半定量确定混合物中各种物相的百分比。分析使用的仪器和实验条件：日本理学的DMX-Ⅱ/2000型X射线衍射仪，X射线：Cu靶（0.15418nm）；管电压：40kV；管电流：100mA；石墨弯晶单色器；扫描方式：θ/2θ扫描；扫描速度：8°（2θ）/min；采数步宽：0.02°（2θ）；环境温度：（25.0±1）℃；湿度：（65.0±5）%。

4 分析结果

4.1 扫描电镜

4.1.1 饰金层表面合金成分分析

银器饰金层的表面，部分颜色呈金黄色。对该部位进行了检测分析，发现表面平整，但是局部有圆形的空洞（图3），能谱分析结果显示，含有高含量的Au、Ag，同时还有少量C、O、Si、Cl等元素峰存在。对其中关注的合金元素Au、Ag进行了分析计算，质量比为77.02%∶22.98%（表2）。对饰金表面的另外一个金黄色位置进行测试，发现组成元素相同，Au、Ag的比例接近，质量比为77.69%∶22.31%（表3），说明表面饰金层为金银合金。

图3 饰金层表面扫描电镜二次电子像

Fig.3 SEM photo of the gold foil

表2 饰金层表面金银比例

Table 2 Composition of the gold foil

表3 饰金层表面金银比例

Table 3 Composition of the gold foil

对饰金层表面黑褐色污染部位（图4右侧较暗部位）进行检测分析，能谱显示主要元素为Ag和Cl，Au含量较少（图5），说明主要成分为AgCl，此部分表面凸洼不平，应是Ag的锈蚀物。

4.1.2 饰金层背面合金成分分析

对饰金层的背面部位进行了分析，位置为饰金层卷曲起来的地方。背面的形态为带裂纹的平面（图6），成分与上述两点不同，Au、Ag质量比为39.80%∶60.20%（表4），这个部位Ag比例明显高于饰金层表面，推测是饰金层中的Ag被溶蚀导致Au的富集或胎体的银腐蚀产物沾到饰金层背面造成的。饰金层背面还可见裂缝，这些裂缝是较厚的银腐蚀产物在饰金层卷曲时破裂形成的。

图4 饰金层表面扫描电镜二次电子像

Fig.4 SEM photo of gold foil

图5 饰金层表面污染部位能谱分析图

Fig.5 EDAX analysis of contaminated part of gold foil

图6 饰金层背面扫描电镜二次电子像

Fig.6 SEM photo of the back of gold foil

表4 饰金层背面的金银比例

Table 4 Composition of back part of gold foil

4.1.3 银胎体表面成分分析

对卷曲起来的饰金层下层表面，也就是器物银胎体表面的能谱分析，显示高的Ag含量，且有少量的Au，另外还有少量的金属元素K和Cu，说明原来器物胎体为Ag（图7），少量的Au可能为表面饰金层污染所致，K为土壤所带，Cu来源尚不明确。高的氯离子含量说明银腐蚀严重。

图7 银胎体表面能谱分析图

Fig.7 EDAX analysis of the sliver body

4.1.4 银胎体断面成分分析

对银胎体的断面进行了观察，拍摄了扫描电镜二次电子像和背散射图像（图8）。断面的能谱分析显示组成元素为Ag、Cl、Ca、O、C等（图9），推测主要物质为AgCl和CaCO₃。

4.1.5 饰金层厚度的测量

在扫描电镜下对饰金层的厚度进行了估算，厚度约为10μm（图10）。

图8 银胎体断面扫描电镜照片

Fig.8 SEM photo of section of the antique

图9 银胎体断面的能谱分析图

Fig.9 EDAX analysis of silver body

图10 饰金层断面扫描电镜照片

Fig.10 SEM photo of section part of gold foil

4.2 X射线衍射分析

依据JY/T009—1996转靶多晶体X射线衍射方法通则及PDF2粉末衍射数据库，对样品黑褐色部位掉落的微小颗粒进行了X射线衍射分析（图11），得出成分分析结果（表5）。

图11 X射线衍射半定量分析结果图

Fig.11 XRD result of the antique

表5 X射线衍射分析结果

Table 5 XRD analysis of the antique

5 讨论

在自然界中无论是沙金矿还是脉金矿，通常都含有一定的Ag（5%～45%）、少量的Cu（0.1%～5%）及其他杂质。[4]但由于黄金比较稀少，而白银储量相对丰富，加之银的延展性和其与金的互溶性较好，古代人们有时在金中加银，以降低金的用量。因此要断定此件器物的合金层是使用天然金冶炼的还是人为加银合成的，尚需对更多当地出土的类似金银器进行分析。

通过对墓葬地的气候条件和土壤成分分析，当地气候干燥，土壤的pH值在7.6，接近中性，利于文物的保存；土壤含水量为13.6%，有一定的湿度，含盐量较高，特别是氯化物和硫酸盐含量高，这种自然环境对金属文物腐蚀较大。这也是都兰吐蕃墓出土物中纺织品保存相对较好而部分金属类文物腐蚀严重的主要原因。

在此件器物的检测分析中，饰金层背面及银胎体表面均发现了少量的Cu，而其他各检测点并未发现Cu，其原因不明，还有待进一步检测确定。

6 结论

通过观察样品和比对分析检测数据，饰金层由边缘向中间卷曲，有一定厚度，且在SEM能谱图中未发现汞的存在，排除了贴金和鎏金的可能。

工艺采用传统的包金技术，即将合金捶打形成薄金片，然后采用机械方法包裹在胎体表面，薄金片的边缘卷曲到胎体内相应的位置起到包裹固定的作用，由于金及其合金具有良好的延展性，薄金片能紧密地附着在胎体凹凸的花纹上。包金技术的使用说明当时人们对所用金属性能和加工技术已有相当高的认识。

从检测分析结果看，胎体上包裹的合金层厚度约10μm，主要为Au、Ag，未发现Cu、Zn等金属；另外能谱分析显示合金层表面Cl含量很低，因此高的含Ag量不可能是腐蚀污染所致，推断表面饰金层是经过人工冶炼的金银合金的可能性较大。

由SEM线对胎体表面及断面进行的扫描分析，断面上未发现Au的存在，胎体应为银胎，其表面少量的Au应该是表面饰金层污染所致。

扫描电镜和X射线衍射分析显示，包金银饰上大面积黑褐色污染物基本为氯化银，说明腐蚀严重。对于金银合金而言，由于Au与Ag之间存在较大的电极电位差而形成了双电池，Ag易被腐蚀成AgCl，腐蚀形成的AgCl迁移到器物各处，甚至污染了表面。

2014年

参考文献

[1] 贺云翱，邵磊. 中国金银器[M]. 北京：中央编译出版社，2008.

He Yunao, Shao Lei. Chinese Gold Silverware[M]. Beijing: Central Compilation and Translation Press, 2008.

[2] 青海省文物考古研究所，北京大学考古文博学院. 都兰吐蕃墓[M]. 北京：科学出版社，2005.

Qinghai Province Cultural Relics and Archaeology Research Institute and School of Museology and Archaeology, Peking University. Tomb of Tubo at Dulan County[M]. Beijing: Science Press, 2005.

[3] 申元村，向理平. 青海省自然地理[M]. 北京：海洋出版社，1991.

Shen Yuancun, Xiang Liping. Qinghai Province Natural Geography[M]. Beijing: Ocean Press, 1991.

[4] Scott D. A., The Deterioration of Gold Alloys and Some Aspects of Their Conservation[J]. Stud Conserv, 1984, 28:194.

Abstract

Dulan is located on the Southern Route of the ancient Silk Road in Qinghai Province. A large number of silver and gold wares and ornaments of Sui and Tang Dynasties are excavated from the Tubo complex of tombs in the place. Among these ornaments, one Sogdian silver belt coated with a gold alloy characterized by ornamentation with a defined figure and roundels is of very important significance for the study on cultural exchange between the East and the West, since the figure has the typical features of the Sogdian. The belt is analyzed by scanning electron microscopy and x-radial diffraction, the results show that it is a silver ornament coated with gold, the coat being gold-silver alloy. The silver body is heavily eroded with silver oxide, which might due to the high salinity environment. The results provides theoretical support to the study on and conservation of the relics from the Tubo tombs.