“黑科技”如何輔助古陶瓷鑒定

作為一家海內(nèi)外馳名的大型中國(guó)古代藝術(shù)博物館，上海博物館自1952年成立以來，一直堅(jiān)持以收藏、保護(hù)、研究中國(guó)古代藝術(shù)為己任，且尤重文物研究與保護(hù)的傳承，七十年傳承，文脈在茲。

《澎湃新聞·古代藝術(shù)》與上海博物館獨(dú)家合作推出的系列報(bào)道“70年看上博”，本期關(guān)注的是上海博物館的文物保護(hù)科技。

隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代科技在文物研究中的重要性愈加凸顯。在上海博物館就活躍著這樣一支專業(yè)團(tuán)隊(duì)，他們只用數(shù)據(jù)說話，借助先進(jìn)的科學(xué)儀器揭開文物身上隱含的信息，為人文研究提供有力支撐。從“熱釋光”、“X射線能量色散熒光儀”到“顯微分析技術(shù)”，澎湃新聞?dòng)浾咛矫厣喜┪谋？萍贾行牡墓盘沾蓹z測(cè)“拳頭”技術(shù)。

“灼爍重現(xiàn)：十五世紀(jì)中期景德鎮(zhèn)瓷器大展”展覽現(xiàn)場(chǎng)

行走在博物館展廳中，看到形形色色令人賞心悅目的展品，油然而生對(duì)文物的敬畏感：莊嚴(yán)厚重的青銅器，光潔透亮的瓷器，整潔平貼的書畫卷軸……博物館展示了文物“光彩奪目”的一面，其實(shí)它還有許多鮮為人知的另一面，比如這些文物同樣也會(huì)“生病”，需要文物醫(yī)生給它們“延年益壽”；文物身上還有許多隱含的信息，需要借助科技的“火眼金睛”才能更好地被釋讀……

上海博物館文物保護(hù)科技中心一角

那么，這些文物科研工作者具體是如何運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)儀器來進(jìn)行文物保護(hù)和研究的呢？澎湃新聞?dòng)浾邅淼缴虾２┪镳^文物保護(hù)科技中心，探索了古陶瓷科技研究中的檢測(cè)技術(shù)，見到了聲名遠(yuǎn)揚(yáng)的“熱釋光”“X射線能量色散熒光儀”等儀器設(shè)備。

運(yùn)用上述設(shè)備的正是文保中心的一支專業(yè)團(tuán)隊(duì)，他們既是有著人文情懷的文博人，又是科研工作者，他們只用數(shù)據(jù)說話，借助先進(jìn)的科學(xué)儀器揭開文物身上隱含的信息，為人文研究提供有力的支撐。

上海博物館的文?？萍脊ぷ髌鸩胶茉纾缭?958年和1960年，上海博物館就分別設(shè)立了文物修復(fù)工場(chǎng)和文物保護(hù)實(shí)驗(yàn)室。據(jù)該中心研究館員熊櫻菲介紹，正因?yàn)橛兄暗膭?chuàng)新意識(shí)，上博很早就開展了多個(gè)全國(guó)領(lǐng)先的科研項(xiàng)目，文物保護(hù)實(shí)驗(yàn)室也是國(guó)家層面最早成立的的實(shí)驗(yàn)室之一。上博在國(guó)內(nèi)最早引進(jìn)了“熱釋光”技術(shù)，1976年就可以實(shí)現(xiàn)古陶瓷熱釋光年代測(cè)定。目前，國(guó)家一級(jí)學(xué)會(huì)中國(guó)文物保護(hù)技術(shù)協(xié)會(huì)的文物檢測(cè)分析技術(shù)專委會(huì)也掛靠于上海博物館。

X射線斷層掃描油醋瓶的制作工藝

宋代建窯黑釉顯微結(jié)構(gòu)

上博文?？萍嫉陌l(fā)展離不開王維達(dá)、譚德睿等老一輩科研人員的辛勤耕耘?！巴蹙S達(dá)老師是我們的老主任，他是核物理專業(yè)出身，所以牽頭做了熱釋光測(cè)年；副主任譚德睿老師家學(xué)淵源，他父親就是著名的譚其驤先生，譚老師是鑄造專業(yè)出身，進(jìn)博物館后，很快將自己所學(xué)應(yīng)用到青銅器制作工藝研究中，還有祝鴻范、陳元生兩位先生分別是無機(jī)質(zhì)文物和有機(jī)質(zhì)文物保護(hù)的專家，他們?cè)谛袠I(yè)內(nèi)都是赫赫有名的，也為我館的文?？蒲泄ぷ鞯於烁?。”熊櫻菲說。

2015年，位于龍吳路的文?？萍即髽锹涑桑虾２┪镳^整合了館內(nèi)文物保護(hù)和修復(fù)資源，組建成立了 “上海博物館文物保護(hù)科技中心”。中心現(xiàn)肩負(fù)國(guó)家文物局重點(diǎn)科研基地創(chuàng)新研究，并被賦予上博文物保護(hù)、文物修復(fù)、科技考古、古代工藝技術(shù)等研究和應(yīng)用以及國(guó)家核心期刊《文物保護(hù)與考古科學(xué)》編輯出版等的功能。

《文物保護(hù)與考古科學(xué)》創(chuàng)刊號(hào)

對(duì)于記者在現(xiàn)場(chǎng)看到的“熱釋光”與“X射線能量色散熒光儀”等儀器設(shè)備，熊櫻菲形容其為上博古陶瓷檢測(cè)的兩項(xiàng)“拳頭”技術(shù)。此外，科研人員還向澎湃新聞?dòng)浾哒故玖思す庹T導(dǎo)擊穿光譜儀、掃描電子顯微鏡等技術(shù)。

“熱釋光”輔助目鑒，古陶瓷鑒定“一錘定音”

在中國(guó)，歷朝歷代流傳下來的古陶瓷仿品有很多，上海博物館是國(guó)內(nèi)率先應(yīng)用熱釋光年代檢測(cè)技術(shù)來輔助做古陶瓷鑒定，在業(yè)內(nèi)很有聲望。

“用熱釋光做年代檢測(cè)是一項(xiàng)非常實(shí)用的技術(shù)，也是一項(xiàng)比較創(chuàng)新的技術(shù)?！毙軝逊普f，上海博物館憑借這一技術(shù)分別獲得過上海市級(jí)和國(guó)家文物局的科技進(jìn)步獎(jiǎng)。

早在1975年，上海博物館就建立了熱釋光考古實(shí)驗(yàn)室，上博的第一臺(tái)熱釋光儀器還是在館領(lǐng)導(dǎo)的支持下，由科技人員自行研制的。

上世紀(jì)六十年代，熱釋光技術(shù)最先在國(guó)外發(fā)表，運(yùn)用在考古領(lǐng)域，而后發(fā)展到地質(zhì)領(lǐng)域?！?970年代，我館的兩位老前輩王維達(dá)、夏君定老師關(guān)注到國(guó)際上的這一新技術(shù)，認(rèn)為它在古陶瓷鑒定領(lǐng)域有很大的應(yīng)用前景，就跟館領(lǐng)導(dǎo)提出發(fā)展這一技術(shù)?！鄙虾２┪镳^副研究館員吳婧瑋介紹說，“館領(lǐng)導(dǎo)很支持，劃撥了經(jīng)費(fèi)，熱釋光技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用就這樣開展起來了。”“當(dāng)時(shí)條件比較艱苦，我們館內(nèi)的科技人員根據(jù)外國(guó)文獻(xiàn)，去電子市場(chǎng)淘了配件進(jìn)行組裝， 自制了第一臺(tái)熱釋光儀器。”

上海博物館在七十年代末自己研制的熱釋光儀器（第一代）

自制的第一代“熱釋光”很簡(jiǎn)易，僅實(shí)現(xiàn)比較基礎(chǔ)的鑒別，但是得益于它的應(yīng)用，解決了行業(yè)內(nèi)此前一些比較有爭(zhēng)議的陶瓷器樣本的年代屬性問題。比如1990年代，元青花的價(jià)值剛被市場(chǎng)發(fā)掘，學(xué)界對(duì)元青花的認(rèn)識(shí)還不是很充分，上博就用熱釋光檢測(cè)一對(duì)國(guó)外藏家送檢的“元青花龍紋青花象耳瓶”，結(jié)果判斷為現(xiàn)代制作，最后確認(rèn)是仿品。

澎湃新聞?dòng)浾咴谖谋？萍贾行牡臒後尮鈱?shí)驗(yàn)室見到了目前的“熱釋光”儀器，咋看其貌不揚(yáng)，體型不大，宛若一臺(tái)老式的黑膠唱機(jī)，不過這已是上海博物館的第四代熱釋光儀器，丹麥進(jìn)口，在精度、準(zhǔn)確度方面較前幾代都有很大提高。

“熱釋光”輔助古陶瓷年代檢測(cè)的原理是什么？吳婧瑋介紹道，古陶瓷胎釉中含有的天然礦物中有些原料具有釋光特性(磷光體)，用加熱激發(fā)磷光體中積蓄的輻射能，據(jù)此來測(cè)定陶瓷樣品最后一 次受熱以來到測(cè)定時(shí)所經(jīng)過的時(shí)間。

“樣品檢測(cè)的誤差和它熱釋光的靈敏度有關(guān)?！眳擎含|說，“比如景德鎮(zhèn)和定窯的白瓷，胎體熱釋光信號(hào)很好，它的誤差就小，在5%左右，比如一件距今1000 年左右的樣品，其誤差在正負(fù)50年；像福建建窯的黑瓷，或龍泉窯的灰胎，它們的熱釋光信號(hào)沒那么好的，誤差會(huì)到10%——15%?！?/p>

上海博物館目前運(yùn)用的丹麥RISO國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的熱釋光測(cè)試系統(tǒng)

通過對(duì)圖譜進(jìn)行分析、校正，可以了解到陶瓷的制作年代

2014年，上海博物館運(yùn)用熱釋光技術(shù)輔助浙江省公安廳和浙江省文物局破獲一起盜墓案。起因是這起盜墓案因文物的真?zhèn)?、價(jià)值涉及到對(duì)盜墓賊的量刑，然而文物專家目鑒時(shí)對(duì)于這件被盜青銅鼎的斷代產(chǎn)生分歧，于是通過對(duì)墓葬出土的這件青銅鼎陶范做熱釋光年代檢測(cè)，確認(rèn)年代為宋，解決了一個(gè)謎案。此外上海博物館還運(yùn)用熱釋光檢測(cè)技術(shù)對(duì)三星堆遺址出土的陶范、元青花、汝窯等都做過檢測(cè)。

傳開封出土青瓷標(biāo)本 上海博物館藏

熊櫻菲說，“上海博物館的特色是人文研究深厚，如若輔助以科技手段，用科技數(shù)據(jù)支持鑒定結(jié)論，在鑒定上很多就能一錘定音?！?/p>

多年來，上海博物館承擔(dān)了國(guó)內(nèi)多地考古出土陶瓷器的年代測(cè)定任務(wù)，現(xiàn)已成為國(guó)內(nèi)外知名的古陶瓷熱釋光測(cè)年權(quán)威機(jī)構(gòu)。

無損檢測(cè)技術(shù)揭秘彩瓷呈色奧秘

不過熱釋光年代檢測(cè)技術(shù)也有局限性，它屬于有損分析，在運(yùn)用時(shí)需要對(duì)標(biāo)本取樣，因而難以運(yùn)用到一些珍貴的古陶瓷完整器上面。1990年代，上博文?？萍贾行挠窒驘o損的分析技術(shù)邁進(jìn)。1997年，上博引進(jìn)了第一臺(tái)X射線能量色散熒光儀，將其應(yīng)用到古陶瓷完整器的檢測(cè)。這項(xiàng)技術(shù)也成為上海博物館在國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的核心技術(shù)之一。

X射線熒光分析彩瓷器

“x射線能量色散熒光儀可以通過對(duì)完整器的無損檢測(cè)分析研究，建立古陶瓷數(shù)據(jù)庫(kù)。”熊櫻菲以館藏的紅釉彩瓷器為例，比如我國(guó)史籍記載的紅釉彩瓷器品名紛繁復(fù)雜，大致有：“郎窯紅”“牛血紅”“祭紅”“鮮紅”“積紅”“豇豆紅”“鈞紅”“珊瑚紅”“玫瑰紅釉”；“礬紅”“抹紅”“蓋雪紅”“釉里紅”“寶燒釉”“填紅”“娃娃臉”“桃花片”“胭脂紅”“胭脂水”“洋紅”“粉紅”等，這些紅彩釉瓷器究竟有什么樣的差異呢？借助于X射線熒光能譜分析方法這種無損檢測(cè)技術(shù)，可以發(fā)現(xiàn)紅釉彩瓷的呈色奧秘。

 清康熙 景德鎮(zhèn)窯豇豆紅太白尊 上海博物館藏

紅釉彩呈色元素分析圖譜

“這些不同的古陶瓷紅釉彩按呈色元素可歸納為四類：鐵紅、銅紅、金紅以及比較少見的一種以朱砂呈色’漆紅’彩；色料的純度、與釉料的配比、制作工藝決定了紅釉彩豐富的呈色，從而也產(chǎn)生了上述色彩各異的紅釉彩瓷名品?！毙軝逊普f。

通過對(duì)器物化學(xué)組成成分分析配合人文研究，可以輔助文物的真?zhèn)舞b定。比如通過對(duì)上述紅釉彩瓷的歸類分析和數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，超出標(biāo)本范圍的就可能是仿品。

研究館員熊櫻菲介紹五彩罐上的綠彩成分分析圖譜

當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室正在對(duì)一件列入東館展陳的五彩罐上的綠彩做成分分析。通過圖譜可以看到綠彩是低溫?zé)斓?，含比較高的鉛，由于呈色中綠彩加了銅色料，所以可以明顯看到銅的谷峰。熊櫻菲也提到，“因?yàn)楣糯纳媳容^純凈，沒有加雜其他材質(zhì)，如果發(fā)現(xiàn)有很高量的鉻或鋅等元素，就可以判斷它是現(xiàn)代仿品?！毙軝逊埔矎?qiáng)調(diào)，在科技輔助鑒定的過程中，還要注意“單一證據(jù)不成證據(jù)，需要多重證據(jù)支撐”。

五彩罐上的綠彩做成分分析

高倍放大狀態(tài)下的青花之美

掃描電子顯微鏡系統(tǒng)

隨著科技的發(fā)展，更多的分析方法應(yīng)用于古陶瓷的研究、保護(hù)和利用。比如通過顯微分析技術(shù)，對(duì)器物進(jìn)行形貌分析。在顯微鏡室，科研人員向我們展示了宣德年制青花瓷和后加款青花瓷的青花色料在放大50倍狀態(tài)下的不同形態(tài)。宣德年制的青花呈現(xiàn)出大小密集，如魚籽一樣的氣泡，而仿宣德的瓷器上的青花氣泡密集，呈現(xiàn)有棕色或暗紫色的色斑，通常青花色料里錳元素含量高會(huì)呈現(xiàn)這種色斑，說明后仿的這件青花色料里含高錳元素，宣德的青花錳的含量則沒有這么高。在150倍的放大狀態(tài)下，則可以更明顯地看到釉層施釉的方式和燒成的方式都是不一樣的?！斑@也是材料和工藝決定了它的氣泡形態(tài)的不同?！毙軝逊普f，“通過顯微分析技術(shù)，科研工作者可以觀察到陶瓷胎釉中更微觀的形貌，對(duì)古陶瓷原料的使用、釉彩的形成機(jī)理有了更清晰的認(rèn)識(shí)，也可以輔助陶瓷鑒定?！?/p>

運(yùn)用顯微鏡對(duì)器物進(jìn)行形貌分析

宣德年制的青花瓷在顯微鏡下顯示的氣泡

仿宣德青花瓷在顯微鏡下顯示的氣泡

此外，借助于X射線斷層掃描技術(shù)，古陶瓷內(nèi)部的制作細(xì)節(jié)得以呈現(xiàn)，直接描繪出了古代瓷器的成型工藝；采用對(duì)古陶瓷的熱機(jī)械性能分析，可以了解了陶瓷器的燒成溫度，為研究古代燒造技術(shù)提供了科學(xué)數(shù)據(jù)。

計(jì)算機(jī)斷層掃描儀

熊櫻菲說，借助于現(xiàn)代科技的“眼睛”，文物可以看得更清楚、更透徹，從不同角度揭示文物蘊(yùn)含的一些肉眼不可見的信息，如顯微構(gòu)造、物理性能等，科學(xué)認(rèn)知古代陶瓷的物理化學(xué)基礎(chǔ)和形成機(jī)理。

銅紅釉一般顯微結(jié)構(gòu)

上層釉500倍單偏光（黑釉）

“過去我們側(cè)重文物的人文研究，隨著科技的發(fā)展，儀器設(shè)備也從有損向無損進(jìn)步，現(xiàn)代科技在文物研究中的重要性愈加凸顯?，F(xiàn)在不管是配合考古部、陶瓷部、工藝部這類人文學(xué)科部門，還是輔助鑒定，都經(jīng)常有我們科研人員的參與，目的在于更好地還原歷史，揭示文物本身的科學(xué)價(jià)值?！?/p>