破譯密碼,識別真偽:科技手段如何助力文物鑒定?

在廣東省文物鑒定站的辦公區,有一扇看似普通的防盜門。推門進入,就會發現這里別有一方天地——這是廣東省文物鑒定站的科技檢測室。一百多平方米的空間內,顯微激光拉曼光譜儀、顯微紅外光譜儀、熱釋光劑量儀等儀器設備按功能分區設置,待檢測的文物和研究樣本在實驗臺邊有序擺放……文物鑒定專家們就是在這里為各種文物和疑似文物驗明“身份”。

激光拉曼、紅外光譜“雙子星”:捕捉各種材質的“指紋”

激光拉曼光譜是用來鑒定文物材質的科技手段之一。當一束單色光照射到物質上,入射光與物質分子相互作用,會產生一些與入射光頻率不同的散射光譜,也就是拉曼光譜。對這些光譜進行分析,可以獲知物質的分子結構,從而確定其材質構成。

鑒定站工作人員使用顯微激光拉曼光譜儀進行材質檢測。

廣東省文物鑒定站的鑒定專家解釋:“每種物質的分子結構都存在差異,文物也是如此,像玉石器、金屬器的銹蝕物等,經過激光照射產生的拉曼散射光都不相同,這些散射光經檢測器采集、數字處理以后會呈現獨特的光譜,就好像文物獨一無二的‘指紋’?!?/p>

樣品在拉曼光譜儀配置的顯微鏡下的微觀形態。

翡翠樣品的拉曼光譜圖(屏幕右側)。

一張拉曼光譜圖通常由一定數量的“拉曼峰”構成?!懊糠N材質都會在某些固定的范圍內形成‘峰’。比如翡翠,它在拉曼光譜中呈現的特征峰是這樣的?!惫ぷ魅藛T將翡翠放入儀器,現場為記者演示。十余秒后,電腦屏幕上就出現了對應的光譜圖。

而顯微紅外光譜則是材質檢測的另一有效手段。與拉曼光譜不同的是,它使用的光源是紅外光。不同物質分子吸收紅外光區電磁波后,也會呈現出獨特的紅外光譜,從而達到鑒別材質的目的。

顯微紅外光譜儀。

“廣東省文物鑒定站在2015年引進這兩臺儀器,主要是因為它們的結果是可以相互印證的。有些材質的顯微紅外光譜強度更強,有些則是拉曼光譜信號更佳,同一樣品使用兩種手段檢測,結果能夠更加準確?!睂<医忉?,“而且它們都具有無損、快速、無需制樣等優點?!?/p>

有些文物經歷了長時間的埋藏階段,出土或出水后外觀已經難以辨別,此時借助拉曼和紅外光譜可以快速確認文物材質,為后續的深入研究提供了有力幫助。

透閃石的拉曼光譜圖與紅外光譜圖。

2017年6月,為配合廣東省內文博單位一座商代墓葬的發掘研究,鑒定站使用拉曼光譜儀對8件風化嚴重、無法辨認原生材質的玉石器進行了檢測。結果發現,8件樣品的材質全部為透閃石,這說明嶺南地區早在商代就已經開始使用這種高級玉料了。

“再比如2019年,我們對省內某島域出水的4件金屬器進行了檢測,一件清代錫盒上同時檢出了鐵的銹蝕物纖鐵礦;1件器物原本認為是鉛,卻檢出了錫的銹蝕物?!睂<医榻B,“這個結果為我們認識這幾件金屬器提供了新的視角?!?/p>

2021年,鑒定站還接到了一宗特殊的文物鑒定委托。其中1件朝服冠帽頂的表面滿覆污垢,難以辨別材質,還有另外1件綠色朝珠的紋理結構看起來也與常見玉石并不相同。經科技檢測,帽頂材質為琉璃,朝珠材質為石英,結合目鑒意見,確定為仿品。

用以比對參照的各種材質標本。

科技鑒定手段的介入,能夠有效助力判斷物品材質,并成為文物真偽及年代判定的有力依據,為公安機關打擊文物犯罪提供了有力支撐。

“除了對出土出水、涉案文物進行材質鑒定,拉曼光譜的另外一個重要作用就是辨別贗品?!睂<已a充,目前市場上的玉石類贗品往往采用注膠、染色、做舊、新材料合成等方式造假,但歸根到底玉料和仿品的材質是不同的,兩者的光譜圖有很大差別。一經對比,贗品無處遁形。

天然紅珊瑚與染色贗品。

熱釋光檢測:揭開陶瓷年齡的秘密

石英、長石和方解石等礦物晶體在加熱過程中,晶體中儲存的能量有一部分會以光的形式釋放出來,這就是“熱釋光”。利用這一有趣的物理現象,可以對陶瓷類文物進行“年齡測試”。

熱釋光劑量儀,用于加熱陶瓷樣品,采集、處理熱釋光信號。

熱釋光劑量儀,用于加熱陶瓷樣品,采集、處理熱釋光信號。

燒制陶瓷需要經歷700℃—1300℃高溫,此時陶瓷胎體中原本儲存的能量完全釋放出來,相當于把熱釋光時鐘撥回到“零點”。從燒成的那天開始,胎體又逐漸積蓄能量,重新“計時”。

如今,我們在陶瓷上采取微量的樣品(0.05~0.08克),通過加熱測得熱釋光,就可以推算出陶瓷最后一次經歷高溫到現在的時間,從而估算出陶瓷器的“年齡”。

工作人員為待測陶瓷樣品取樣。

取樣是熱釋光測年的第一步。專家解釋,基于文物保護的原則,鑒定人員取樣時都盡量想辦法減少損傷:“取樣不能影響器物使用功能,也不能形成開放式傷口,以避免它們在器物上再擴大、加深。此外,我們還要考慮美觀問題,不影響其展覽效果和藝術價值,這是一些基本的要求?!?/p>

封閉式取樣傷口(右上側小孔)。

陶器取樣粉末(左側)和瓷器取樣切片(右側)。

“接下來的樣品制備與檢測則是慢工細活,需要數小時甚至兩三天?!睂<医榻B,“一些陶瓷文物表層被環境雜質覆蓋,我們要先一點點小心清除掉。為使結果準確,往往需要將瓷器樣品再切片多次檢測,‘切片法’處理的都是微米、毫克數量級的樣品。倘若樣品信號微弱或異常,則還需要重新制樣和檢測,耗時會更長?!?/p>

用于稱重計算的分析天平與測量數據。

使用熱釋光檢測文物,也會存在一定誤差?!氨热缬行┨沾善髦械牡V物會出現‘異常衰退’,導致信號不夠穩定;如果古人在燒制時火候不足,也可能讓文物中的能量未能完全‘清零’;還可能存在樣品被其他物質污染等情況,都會造成誤差?!睂<医榻B,“正常情況下,距今2000至200年的樣品結果相對誤差為10%—20%,理想條件下可達5%?!?/p>

熱釋光發光曲線。

總體來看,熱釋光方法對分辨陶瓷新舊、真偽具有一定的參考意義,而具體時期的判斷(如區分一件文物是永樂還是宣德年間所制)還需要依靠傳統的眼學鑒定,其所需的鑒定知識與經驗都需要經過系統學習、長期積累,這是一名文物鑒定工作者的基本專業素養。

“從事文物檢測工作,需要靜下心來,在實驗室連續待幾個小時、幾天都是正常情況,并且最好不要帶手機?!币晃昏b定專家告訴記者,文物鑒定工作需要認真、耐心,也要耐得住寂寞。有時,為了結果準確,還需要重復檢測,綜合數據得出結果?!懊總€環節都要精細、專業。處理樣品時,我們會用到化學試劑丙酮;上機測試,要近距離面對放射源,這些對工作人員的身體也有一些潛在的影響?!?/p>

用以研究的陶瓷器殘片。

完成一件樣品的熱釋光檢測,往往需要耗費一天以上的時間;而出具一宗批量樣品的熱釋光測年報告,背后往往是這些文物鑒定工作者幾星期甚至幾個月的努力成果。因此,科技檢測目前還是主要作為一種輔助鑒定手段,多用于專家組傳統眼學鑒定意見有分歧或不確定的情況。

近年來,文物造假手段層出不窮?!白鲨b定工作時間久了,會遇到不少有趣的事情,有些造假太狡猾了?!币晃还ぷ魅藛T回憶,“比如一些造假會用舊碗底嫁接新的瓶身、壺身,企圖以底部舊胎質蒙騙消費者。我們在接受委托測試前都會仔細觀察送鑒物品是否存在修復、拼接痕跡,有時直到取樣時才會發現?!?/p>

一件仿古瓷器中的接底造假,取樣孔讓其露出了破綻。

仿古瓷器中的接底(雙層底)。

強化科技支撐,賦能文物鑒定

2002年,廣東省文物鑒定站就已開始籌備文物科技鑒定工作。近二十年來,鑒定站為公安、法院、海關、博物館、考古所、高等學校、文物商店、文物拍賣行等眾多機構和個人收藏者提供熱釋光測年技術和激光拉曼光譜、顯微紅外光譜檢測服務,至今共完成測試委托數百宗,檢測陶瓷器、玉石器、金屬器等千余件,為文物鑒定工作持續積累了豐富經驗。

“熱釋光測年技術和紅外、拉曼光譜分析等科技鑒定手段的運用,為傳統眼學鑒定提供了有用的科學數據支持,加強了鑒定團隊對文物鑒定工作,特別是涉案文物鑒定的信心和專業技術能力,提升了文物鑒定過程的科學性及結果的準確性,減少了鑒定人員的職業風險,對保護文物和打擊文物犯罪活動起到了積極作用?!睆V東省文物鑒定站負責人總結。

目前,廣東省文物鑒定站還建立了證書管理系統等線上辦公系統,每份鑒定報告都具有獨一無二的“身份證”,數據實時錄入系統、統計上報。數字化辦公系統的建立,有效提高了工作效率,也增強了鑒定站與各級文物管理部門、公安機關的聯系。

日前,國務院辦公廳印發《“十四五”文物保護和科技創新規劃》,對提升文物領域科技應用水平和優化社會文物管理服務提出了新的要求。下一步,廣東省文物鑒定站將始終圍繞文物保護利用總目標,在做好各項文物鑒定業務工作的基礎上,發揮專業優勢、聚焦文化惠民,加快科技輔助鑒定基礎與應用推廣,持續助力廣東文化強省建設。

【記者】關雨晴

【圖片】部分由廣東省文物鑒定站提供

(來源:南方+ 客戶端)

網絡編輯:柔翡

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