1、北票喇嘛洞出土铅器的化学成分及矿源研究 李瑞亮 安徽博物院文物科技保护中心 摘 要： 现在越来越多的化学分析测试手段应用在考古研究领域, 将科技考古和传统考古结合起来可以获得更多古人活动的信息, 如矿石开采、选矿技术、冶炼技术等方面的信息。本文采用扫描电子显微镜及能谱仪、铅同位素示踪方法对 2 件北票喇嘛洞墓地出土的三燕时期 (公元 35世纪) 铅器的化学成分及矿料来源进行了测试分析。实验结果显示出土的铅器材质为纯铅, 其铅料很可能来自辽宁八家子和关门山铅锌矿。关键词： 北票喇嘛洞; 铅器; 化学成分分析; 铅同位素分析; 作者简介：李瑞亮 (1984-) , 男, 河北武安人, 安徽博物院馆
2、员, 硕士, 主要研究方向:金属文物保护和修复。收稿日期：2017-04-20基金：安徽博物院院级课题 (AB2015034) Study on Chemical Components and Ore Source of Lead Artifacts from Lamadong Site of BeipiaoLI Ruiliang Cultural Conservation Center, Anhui Museum; Abstract： Now more and more chemical analysis and testing methods are used in the field o
3、f archaeological research.Combination of the archaeometry with the traditional archeology can get more information about the activities of the ancients, such as ore mining, mineral processing technology, smelting technology.The element compositions and the lead isotope ratios of the lead artifacts f
4、rom Lamadong Site of Beipiao in the Three-Yan period were analyzed by using scanning electron microscopy spectroscopy and thermal ionization mass spectrometry.The result shows the alloys of the lead artifacts is pure lead.Lead isotope ratio indicates that the lead resources of the lead artifacts com
5、e from Guanmenshan lead-zinc deposit and Bajiazi lead-zinc deposit.Keyword： Lamadong Site of Beipiao; lead artifacts; chemical composition analysis; lead isotope analysis; Received： 2017-04-201 引言北票喇嘛洞墓地位于辽西丘陵地区大凌河谷地, 其年代约为公元三世纪末至四世纪中叶, 是迄今为止我国北方地区发现的最大的以三燕文化为主体的墓葬群。自 1992 年以来该墓地先后进行了 5 次发掘, 共发掘清理了
6、400 多座鲜卑族墓葬1, 出土了大批珍贵文物, 为研究辽西地区三燕文化提供了大量的实物资料。喇嘛洞三燕文化墓葬中最具特色的现象是:大墓必置铜卧鹿形饰, 一般墓葬多置铅鹿首形饰。从铅器出土的位置可以看出器物的重要性, 鹿 (首) 形饰一般皆置于人骨的胸或腰部, 当属死者所看重之物2。铅器的作用和地位虽然不及青铜器和铁器, 但铅器的出现仍然具有重要的历史意义。对出土的铅器进行研究能够很好的了解当时的习俗及合金技术。扫描电镜能谱仪 (SEM-EDS) 是应用比较广泛的材料微观结构和成分分析的手段。它具有样品需求量少、快速、简单、同时分析多种元素等优势。铅是一种重金属, 其同位素组成不会因为后期的处
7、理而发生变化, 能够很好的保留原产地的信息。所以铅同位素示踪法可以示踪相关金属资源的矿料产地或区域范围, 为研究铅器文化、社会习俗和技术交流等提供信息参考3。本文采用 SEM-EDS 分析出土铅器的成分, 用铅同位素比值示踪法分析其矿料来源, 获得了一批重要科学数据, 为三燕时期文化、习俗、冶金技术的研究提供数据参考。2 实验方法2.1 实验样品实验所取的样品是北票喇嘛洞墓出土的铅鹿角、铅鹿形饰, 出土编号分别为98BLIIM212:2、98BLIIM319:8, 我们记为样品 1 和样品 2。2.2 元素分析样品的成分采用 SEM-EDS 无标样定量分析法进行分析, 所用仪器为日本SHIMA
8、DZU 公司的 SSX-550 型扫描电子显微镜和 SEDX-550 型能谱仪。实验条件为:激发电压为 20kV, 计数时间为 3 分钟。实验过程:每个样品选取 23 个区域进行面扫分析, 取平均值作为该样品的成分。2.3 铅同位素比值分析样品用硝酸溶解后, 在酸性溶液中, 采用电离沉积法提取铅, 然后经原子吸收光谱法测定铅浓度, 取约 200ng 铅用硅-磷酸法滴于铼带上, 采用表面电离型固体质谱仪测定其铅同位素比值。仪器型号为英国 GV 公司的 ISOPROBE-T。实验中穿插测定 NBS-981, 以使数据标准化。铅同位素比值误差以 2 计, Pb/Pb和 Pb/Pb 的分析误差小于 0
9、.001, Pb/Pb 的分析误差小于 0.003, 其中, Pb/Pb、Pb/Pb 和 Pb/Pb 为测定值, Pb/Pb 和 Pb/Pb 为计算值。3 结果和讨论3.1 元素分析结果元素分析结果如表 1 所示, 可以看出样品含有硫、氧、碳等成分, 表明这两件样品均有不同程度的腐蚀。此外, 样品 1 和 2 均未测出其他金属成分, 说明两者的材质均为纯铅。3.2 铅同位素比值分析样品的铅同位素比值测定结果如表 2 所示。表 1 样品的元素成分 下载原表 表 2 样品的铅同位素比值 下载原表 将测得的铅同位素比值以 Pb/Pb 为横坐标分别以 Pb/Pb、Pb/Pb 为纵坐标作图。北票临近地区
10、有很多处大中型铅锌矿, 本文将这 2 件铅器的铅同位素比值结果与文献报道的相关数据进行对比分析。图 1 为铅器与东北部分铅矿的铅同位素比值比较图。具体讨论如下:图 1 铅器与东北部分铅矿的铅同位素比值比较图 下载原图内蒙古孟恩陶勒铅锌矿和林西大井多金属矿床位于黄岗甘珠尔庙成矿带, 与辽西地区接壤, 是我国重要的多金属的成矿带得布尔干成矿带的组成部分4, 其中林西大井是带内大型 Cu-Sn-Ag-Zn-Pb 矿床5。由图 1a 和图 1b 可以看出, 林西大井和内蒙古孟恩陶勒铅锌矿6的铅同位素比值部分数据分布在同一区域, 而与这两件铅器的铅同位素数据明显不在同一区域, 这表明这批铅器的铅料并非来
11、自内蒙古林西大井多金属矿床和孟恩陶勒铅锌矿。辽宁东胜铅锌矿的 Pb/Pb、Pb/Pb、Pb/Pb 变化范围分别为 15.878-18.315、15.361-15.657、35.153-38.342, 变化范围比较大7。从图 1a 和图1b 中所列的东胜铅锌矿数据可以看出, 东胜铅锌矿的绝大部分铅同位素比值数据与 2 件铅器的数据不在同一区域, 只有 2 个数据与铅鹿形饰和铅鹿角接近, 但并未重叠, 且分布特征也不相同。因此, 这 2 件铅器的铅料来自辽宁东胜铅锌矿的可能性很小。辽宁青城子铅锌矿是我国北方重要的铅锌产地之一, 其矿石铅均属正常铅范围, Pb/Pb、Pb/Pb、Pb/Pb 变化范围
12、分别为17.4018.37、15.1716.21、36.7038.948。由图 1a 和图 1b 中可知, 这 2件铅器与青城子铅锌矿的铅同位素比值分布范围不在同一区域。因此, 就数据而言, 铅器的铅料来自青城子铅锌矿的可能性很小。另外, 图中恒仁铅锌矿9的铅同位素比值分布与 2 件铅器明显不在同一区域, 因此铅料也并不来自于恒仁铅锌矿。图 2 铅器与辽宁部分铅矿的铅同位素比值比较图 下载原图金正耀把中国矿铅的同位素分为最高值组、中间值组和最低值组, 并指出中国大部分矿铅的 Pb/Pb 分布在中间组, 只有少数地区的个别矿山分别分布在最高值组和最低值组3。如表 2 所示, 铅鹿角 (样品 1)
13、 的 Pb/Pb 比值为 0.993, 亦属于最高值组。本文与文献报道中有最高组的铅矿数据进行对比分析, 发现铅鹿角的铅同位素比值与辽宁关门山铅锌矿10的数据相似, 由图 2a 和图 2b可以看出, 两者的数据互相重合, 且分布在同一区域, 表明铅鹿角的铅料来自于关门山铅锌矿的可能性极大。由图 2a 和图 2b 可见, 铅鹿形饰 (样品 2) 的铅同位素比值与辽宁八家子铅锌矿11的数据在同一区域, 且互相重叠。由此可以推断, 铅鹿形饰的铅料很可能来自辽宁八家子铅锌矿。4 结论从样品出土位置来看, 鹿 (首) 形饰一般皆置于人骨的胸或腰部, 当属死者所看重之物。从元素分析结果来看, 两件样品均有
14、不同程度的腐蚀, 且铅鹿角和铅鹿形饰未测出其他金属成分, 两者的材质均为纯铅。从铅同位素比值数据对比结果来看, 铅鹿形饰及铅鹿角的铅料很可能分别来自辽宁八家子铅锌矿和关门山铅锌矿。铅料来自于就近铅矿, 为辽宁八家子铅锌矿和关门山铅锌矿开采历史的研究提供数据支持。参考文献1万欣.辽宁北票喇嘛洞墓地 1998 年发掘报告J.考古学报, 2004, (02) :209-242+249-262. 2张克举, 赵志伟.剽悍独特的骑马民族文化辽宁北票喇嘛洞鲜卑墓地出土文物略述J.文物天地, 2000, (02) :11-14. 3金正耀.中国铅同位素考古M.中国科学技术大学出版社, 合肥, 2008. 4
15、王淼, 范继璋, 王忠文等.内蒙古黄岗甘珠尔庙成矿带铅锌矿综合信息找矿模型J.地学前缘, 2009, 16, (06) :318-324. 5储雪蕾, 张巽.内蒙古林西县大井铜多金属矿床的硫、碳和铅同位素及成矿物质来源J.岩石学报, 2002, (04) :566-574. 6张乾, 战新志, 裘愉卓, 等.内蒙古孟恩陶勒盖银铅锌铟矿床的铅同位素组成及矿石铅的来源探讨J.地球化学, 2002, (03) :253-258. 7张丽华, 刁乃昌.辽宁岫岩东胜铅矿铅同位素数据处理及物质来源的讨论J.河北地质学院学报, 1987, (01) :57-63. 8蒋少涌.辽宁青城子铅锌矿床的铅同位素组成及其地质特征J.北京大学学报 (自然科学版) , 1987, (04) :112-119. 9张乾.辽宁桓仁多金属矿床的铅同位素组成显生宙单阶段幔源铅的证据J.地球化学, 1994, (S1) :32-38. 10张国武.凡河元古宙坳拉谷关门山铅锌矿床铅同位素研究J.辽宁地质, 1993, (01) :24-37. 11蒋少涌, 丁悌平, 魏菊英, 等.辽宁八家子铅-锌矿床的铅同位素研究J.地质论评, 1992, (02) :120-130.
