西头遗址位于陕西省咸阳市旬邑县, 是一处包含了自新石器时代到明清时期丰富遗存的人类文化遗迹。 在该遗址的上西头村和南头村发掘点中发现了许多新石器时代的窑洞式房址, 且部分房址的地坪为“白灰面-草拌泥”复合建筑材料, 保存较为完整。 本文首先采用了体视显微镜、 偏光显微镜、 超景深显微镜和扫描电子显微镜（SEM）对“白灰面-草拌泥”地坪的结构进行了显微观察, 为进一步解决样品的制作材料、 制作工艺分析和技术原理等问题, 又利用X射线衍射仪（XRD）、 傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、 热重差热分析仪（TGA-DSC）、 能谱仪（EDS）等多种分析手段对“白灰面”、 草拌泥以及“白灰面-草拌泥”交界面进行了成分的分析检测。 研究结果表明: “白灰面”主要成分是二氧化硅和由料礓石烧制后经过碳酸化反应生成的碳酸钙; “白灰面”有三层, 应是经过三次涂抹叠加而成, 每层白灰面厚度都基本一致且均不超过1 mm; “白灰面”的基底是草拌泥, 其中的秸秆纤维起加筋强化和抑制开裂作用; 涂抹“白灰面”时, 石灰水渗入草拌泥中而氢氧化钙发生碳酸化反应产生了碳酸钙, 有助于草拌泥结构的稳定性和强度; “白灰面”和草拌泥两种建筑材料至今仍结合紧密, 两者之间仅有10~20 μm的间距, 说明至少在新石器时代晚期中国先民已经广泛掌握了“白灰面-草拌泥”这种复合建筑材料及其施工工艺。 该研究对于了解中国远古先民对于天然材料的认识、 利用以及梳理传统建筑科技文明的发展脉络具有重要意义。

曲龙遗址位于西藏自治区阿里地区, 是一处延续时间极长且遗存类型丰富的人类活动遗迹。 所研究的饰品出土于曲龙遗址塞拉钦波普地点2号墓(M2), 距今约2700~2400年。 由于制作时的加工打磨和长期地下埋藏所遭受的风化侵蚀, 已无法单从外观上判断8个饰件的原料, 因此该研究通过使用超景深显微分析、 傅里叶变换红外光谱技术(FTIR)、 X射线衍射实验分析(XRD)、 热分析技术(TGA-DSC)、 X射线荧光光谱分析(XRF)、 扫描电子显微镜(SEM)以及多孔材密度、 孔隙率、 吸水率测试等多种分析方法不仅确定了饰品的化学成分和原料来源, 而且对其微观形貌、 形制特点、 保存状况等也进行了科学全面的分析。 结果表明: 8个穿孔饰件的原料来自于不同种类淡水贝贝壳的珍珠层, 其主要化学成分是文石型碳酸钙, 也残留有少量有机物及Fe, Ba, Cr和Cu等微量元素; 饰件表面均有打磨痕迹, 钻孔方式为对钻, 且较厚饰件的穿孔为双面桯钻而成; 饰件总体上风化严重, 光泽不再且均有一定程度的酥粉, 开孔孔隙率及吸水率远高于现代贝壳, 出现这些病害的主要原因是有机物流失所导致的贝壳珍珠层文石板片松散杂乱。 研究结论一方面为西藏西部地区象雄时期的饰品选材、 形制、 制作工艺等研究提供了重要信息, 反映了当时社会的用贝情况和审美内涵, 另一方面也为此类出土文物后续的保护修复提供了有益的参考。

我国是世界上最早使用煤及煤精的国家之一, 但对考古出土煤精文物的研究发现, 煤精文物原材料的质地常常偏离宝石学中对有机宝石煤精的定义。 在此提出“煤精类文物”的概念, 将以往出土文物中如褐煤、 烛煤等与煤精文物材质近似但不同的材料归至同一文化概念中。 目前对于煤精类文物制品的科学研究仍存在较大空白, 其中最为基础的材质种类判别也没有科学的判断方法。 以陕西周原贺家墓地、 陕西咸阳岩村墓地、 新疆吐鲁番胜金店墓地、 新疆伊犁吉仁台沟口遗址四个遗址出土的16件煤精制品和原料为研究对象, 初步探索漫反射傅里叶变换红外光谱在出土煤精类文物成分分析中的应用。 结果表明, 不同遗址出土的煤精类文物的红外谱图有较为明显的不同, 同一遗址出土的煤精类文物的红外谱图在特征波段具有相似性, 不同遗址煤精类文物则差异明显。 使用Norris二阶导数法对红外光谱进行处理, 提高吸收峰分辨率, 为精细研究提供信息, 选择特殊红外光谱参数I=A820 cm-1/A2 870 cm-1定量分析不同样品的红外光谱, 结合静水称重得到的部分样品的密度信息, 对出土的煤精类文物制品材质的煤化程度初步判断。 结合红外光谱特征波数的强度进一步通过主成分分析解释煤精类文物的红外光谱信息, 来自不同遗址的煤精类文物样品在主成分分析得分图中得到了良好的区分, 并且可以与特殊红外光谱参数I判别的初步结论互相对应。 验证了以漫反射傅里叶变换红外光谱为主的无损分析方法在煤精类文物材质判别中应用的可行性; 若结合不同产地煤精矿样红外光谱, 则可以为煤精类文物产地判别提供研究方法。

绿松石是一种产地有限, 却在世界范围内被广泛使用的珍稀宝石资源, 研究绿松石文物的矿料来源可为了解古代不同地区间珍稀资源的获取与交流模式、 文化传播途径、 早期贸易网络等学术问题提供帮助。 新疆绿松石文物的矿料来源是近年来科技考古关注的热点问题之一, 目前存在中原说、 波斯说、 新疆说和多元说等观点。 研究新疆绿松石文物的产源, 其难点在于既要保证文物的安全, 又要确保分析数据的准确性, 同时要避免样品表面污染对数据结果带来的干扰。 鉴于此, 采用等离子体原子发射光谱LA-ICP-AES对新疆加依、 西沟两处墓地出土的绿松石进行化学成分分析, 并结合秦岭东部五处产地的绿松石成分数据, 经主成分分析绘制散点图——建立产地区分模型。 主成分分析结果显示加依墓地样品中有五枚是罕见的锌绿松石, 其余同西沟墓地绿松石的成分相近, 均含有相对较高比例的Fe和Sr。 结合中原地区的绿松石成分数据对比分析, 发现新疆两遗址绿松石的微量元素特征相近, 以高B2O低BaO为特征区别于中原地区的绿松石样品。 在产地区分模型中, 代表加依墓地和西沟墓地出土绿松石的散点聚集成团, 且明显区分于白河、 郧县、 洛南、 竹山、 淅川五地的散点分布区域。 综上结果表明新疆东部两处遗址的绿松石制品与中原东秦岭五处绿松石矿区所产矿料的成分差异较大, 鉴于近年来新疆哈密发现与两处遗址同时代的绿松石采矿遗址, 推测加依墓地、 西沟墓地的绿松石制品其矿料来自中原地区的可能性较小。

目前宝玉石文物无损, 微损分析检测技术发展较快, 激光剥蚀电感耦合等离子体光谱法(LA-ICP-AES)作为几乎无损的分析方法具有多重优点。 尝试采用该方法检测包括辣子崖采矿遗址绿松石在内的东秦岭五处不同产地的绿松石样品, 获得样品的主, 微量元素数据。 运用主成分模型(PCA)分析数据结果, 得到3个主成分, 其累计方差贡献率达84.96%。 前两个主成分的方差贡献率为72.29%, 确定其所对应的V2O5, NiO, B2O3, SrO, BaO, CaO, ZrO, MnO2为不同产地绿松石的特征化学成分。 经相关化学成分的对比分析发现, 不同矿点所产绿松石样品在某些化学成分含量方面存在差异, 且相关化学成分的比值散点图也呈现一定程度的产地聚集性, 两种分析方式相结合可基本实现不同产地绿松石的鉴别。 还发现某些化学成分含量存在某种程度的正, 负相关关系, 此现象既可以成为研究绿松石矿的成因的线索, 亦可以作为样品的产地特征。 研究结果初步表明LA-ICP-AES结合PCA和化学成分含量对比分析, 在一定程度上具有区分不同产地绿松石的功能。