陕西洛南辣子崖采矿遗址及周边绿松石产源特征研究

发布时间：2017-07-31 22:18

  本文关键词：陕西洛南辣子崖采矿遗址及周边绿松石产源特征研究

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【摘要】：绿松石早在新石器时代就已经开始被我国先民所青睐,它是一种具有较强文化认同感和历史传承性的宝玉石品种。作为一种珍稀资源,其原料“从何而来”一直被学者所关注,并为此开展了研究工作。总结并反思国内外现有研究,可以发现绿松石示踪研究最理想的路径是将具有较为明确时代信息的古代绿松石矿业遗址、出土绿松石文物和现代矿区采集绿松石样品三者检测数据进行衔接,依此开展产源示踪,如此不仅扩展了研究数据的覆盖范围,也更加符合考古学的研究思路。2010年,在陕西洛南洛河沿岸辣子崖发现一处古代绿松石采矿遗址,并于2012-2015年先后对其进行5次田野调查和发掘。阶段性成果表明该古矿出土遗物丰富、开采年代较早,规模较大。本文以辣子崖绿松石矿业遗址为研究对象,对遗址性质、年代、采矿工具和该矿所产的绿松石矿物特征进行研究,并与东秦岭地区四处其它绿松石矿相结合,采用多种检测方式,尝试建立我国不同产区绿松石的区分模型。期望研究成果可以用于我国绿松石文物的产源示踪,为考古学探讨先民对早期珍稀资源的利用、加工和流布提供一种科学方法。现将主要研究内容介绍如下：(1、)辣子崖洞穴群位于陕西洛南县洛河沿岸,洞群规模较大,出土遗物较为丰富,主要为陶片和一系列与采矿有关的石质工具。对洞穴内蓝色矿石定性分析,确认该种矿石为绿松石,进而初步判断该遗址为古代开采绿松石的矿业遗址。从发现的陶片以及碳十四测年两方面资料出发,判断其年代始于新石器时代晚期到青铜时代早期,延续到春秋时期,为我国目前发现年代最早的一处玉矿开采遗址。对该遗址的定性研究,即修正了以往学者将其纳入旧石器时代的观点,也为研究我国早期绿松石的来源提供了重要信息。(2、)该遗址所发现的亚腰形石锤困扰着学者对该遗址性质的判断,通过研究发现该处石锤实为古代开采绿松石的工具,而非旧石器时代遗物,所发现的磨石和石球,可能为加工石锤的配套工具。对比国内外资料可知青铜时代该类石锤基本发现于古矿址周边,应为采矿所用,因此采矿石锤可成为判断矿业遗址时代的直接证据,辣子崖石锤亦应基本属于青铜时代。与国内外其它矿业遗址出土的石锤相比,辣子崖石锤形体小巧窄长,应与所开采的绿松石矿脉的特性有关。(3、)便携式x荧光光谱仪(PXRF)在考古领域开展文物材料的产地研究具有一定的可行性。基于此,尝试采用PXRF检测辣子崖古代绿松石矿等东秦岭五个不同产地绿松石样品,观察所得数据发现不同矿点所产绿松石样品在某些元素含量方面存在差异。经主成分分析得3个主成分,其累计方差贡献率达86.374%。前两个主成分的方差贡献率为70.09%,故确定其所对应的Sn、Sb、Te、Sr、Ni、Ba、V、Mo、U为不同产地绿松石的特征元素,基本可以部分实现不同产地绿松石的鉴别。结果表明PXRF结合PCA分析,在一定程度上具有区分不同产地绿松石的功能。运用该模型对二里头出土的绿松石样品进行产地检测,初步判定辣子崖绿松石古矿可能是二里头遗址出土绿松石的矿源之一。(4、)采用激光剥蚀电感耦合等离子体光谱法(LA—ICP—AES)分析了东秦岭地区五个不同绿松石矿样的主、微量化学组成并采用主成分分析方法对数据进行处理。结果表明不同矿点所产绿松石样品的化学组成存在较大差异,利用化学分析可以较好的区分不同产地的绿松石。其中V2O5、NiO、B2O3、 SrO、BaO、CaO、ZrO、MnO2等组成成分可以作为产地区分的特征成分。此外,研究还发现某些元素之间存在某种正、负相关关系。这种相关性既可以用来作为产地特征,也可以对研究绿松石矿的成因提供一定的线索。(5、)运用热电离质谱仪测试各个产地绿松石的铅、锶同位素比值,观察207pb/208pb比值可以发现五个矿区绿松石可以以0.410为界划分为两个集团,陕西洛南、白河矿区绿松石样品处在0.410以下,其它产地绿松石样品处在0.410以上。五个矿区绿松石样品的87Sr/86Sr比值,若以0.7105为界可划分为两个集团,湖北竹山、河南淅川绿松石的87Sr/86Sr数值基本处在0.7105以下,而其它三个产地处在0.7105以上。结合208pb/206pb与87Sr/86Sr,207Pb/204Pb与87Sr/86Sr比值二元散点图对来自5个矿区绿松石样品产地进行数值坐标区分,发现铅、锶同位素基本上能到达不同产地绿松石区分的目的。综合上述四个实验结果,至此初步建立起不同产地绿松石的区分模型。
【关键词】：技术史 陕西洛南 辣子崖矿业遗址 绿松石 青铜时代 产源判别
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：K878
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-8
• Abstract8-24
• 1 引言24-27
• 2 国内外绿松石示踪技术研究综述27-69
• 2.1 美国古代绿松石示踪研究综述27-37
• 2.1.1 古绿松石矿的发现和调查研究27-29
• 2.1.2 微量元素分析阶段29-32
• 2.1.3 同位素示踪阶段32-37
• 2.2 国内绿松石自然科学研究综述37-49
• 2.2.1 绿松石的地质学研究37-38
• 2.2.2 绿松石矿物学的实验室研究38-43
• 2.2.3 绿松石文物的科技考古研究43-49
• 2.3 国内绿松石考古学等相关学科研究49-69
• 2.3.1 绿松石文物材质产地研究49-57
• 2.3.2 我国出土先秦时期绿松石制品统计与思考57-69
• 3 绿松石矿实地调查与取样69-112
• 3.1 辣子崖绿松石矿业遗址考古调查69-99
• 3.1.1 古矿洞简述69-71
• 3.1.2 第一单元矿洞群介绍71-76
• 3.1.3 第二单元矿洞群调查76-77
• 3.1.4 辣子崖坡体调查77-78
• 3.1.5 矿洞群出土文物介绍78-94
• 3.1.6 调查发掘总结94-95
• 3.1.7 古绿松石矿洞群周边文化生态调查95-99
• 3.2 辣子崖绿松石矿的年代判定99-104
• 3.2.1 石锤年代99-100
• 3.2.2 陶片年代100-103
• 3.2.3 碳十四测年103-104
• 3.3 东秦岭地区绿松石矿石采样104-112
• 3.3.1 淅川大石桥刘家坪矿点与采样106-108
• 3.3.2 白河冷水白龙洞矿点与采样108-109
• 3.3.3 郧县鲍峡云盖寺矿点与采样109-110
• 3.3.4 竹山麻家渡喇嘛山矿点与采样110-112
• 4 不同产地绿松石矿石样品的实验分析112-158
• 4.1 辣子崖地区绿松石宝石矿物学特征112-127
• 4.1.1 辣子崖绿松石宝石学特点112
• 4.1.2 扫描电镜及能谱仪分析112-118
• 4.1.3 辣子崖绿松石激光拉曼光谱分析118-125
• 4.1.4 岩相分析125-126
• 4.1.5 X射线衍射分析126
• 4.1.6 红外光谱特征126-127
• 4.2 四处产地的绿松石拉曼光谱分析127-140
• 4.2.1 竹山绿松石拉曼光谱分析127-132
• 4.2.2 郧县绿松石拉曼光谱分析132-133
• 4.2.3 淅川绿松石拉曼光谱分析133-136
• 4.2.4 白河绿松石拉曼光谱分析136-139
• 4.2.5 小结139-140
• 4.3 不同产地绿松石的PXRF无损检测分析140-150
• 4.3.1 便携式X荧光光谱分析在文物材料产地研究中的应用140-142
• 4.3.2 样品及实验142-144
• 4.3.3 实验结果144
• 4.3.4 小结144-150
• 4.4 LA—ICP—AES分析不同产地绿松石的化学成分150-151
• 4.4.1 样品及实验150-151
• 4.4.2 实验结果151
• 4.4.3 小结151
• 4.5 TI-MS测定不同产地绿松石的铅锶同位素151-158
• 4.5.1 样品及实验154-155
• 4.5.2 结果155-157
• 4.5.3 小结157-158
• 5 关于建立绿松石产地区分模型相关问题讨论158-191
• 5.1 辣子崖绿松石矿物学特征158-159
• 5.2 基于Raman光谱分析的产地判定159-162
• 5.3 基于PXRF分析的产地判定162-172
• 5.3.1 不同产地绿松石的元素含量差异163-164
• 5.3.2 主成分分析模型鉴别不同产地绿松石164-168
• 5.3.3 PCA鉴别模型载荷因子分析168
• 5.3.4 元素产生差异的原因分析168-170
• 5.3.5 二里头遗址出土绿松石的产地初步判断170-172
• 5.3.6 小结172
• 5.4 基于LA-ICP-AES分析的产地判定172-180
• 5.4.1 主成分分析模型鉴别不同产地绿松石172-176
• 5.4.2 PCA鉴别模型载荷因子分析176-177
• 5.4.3 化学成分的相关性研究177-179
• 5.4.4 小结179-180
• 5.5 基于铅锶同位素分析的产地判定180-187
• 5.5.1 基于铅同位素比值的产地判定180-184
• 5.5.2 基于锶同位素比值的产地判定184-186
• 5.5.3 小结186-187
• 5.6 五处绿松石矿区样品的产源特征和产地判定步骤187-191
• 5.6.1 五处绿松石矿区样品的产源特征187-188
• 5.6.2 判定绿松石产地的原则和程序188-190
• 5.6.3 注意事项190-191
• 6 结论191-195
• 6.1 主要研究结论191-193
• 6.2 创新点193
• 6.3 研究展望193-195
• 参考文献195-214
• 附表和图片214-227
• 附录A 辣子崖石锤的年代及特征227-237
• 附录B 辣子崖石锤的模拟复原实验237-261
• 作者简历在学研究成果261-262
• 学位论文数据集262

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本文编号：601368