科技考古學在龜茲石窟研究中的應用

摘要：本文通過大量的科技考古實例，闡明科技考古學對于考古學研究的重要價值，并對科技考古在龜茲石窟研究中的應用作了介紹，同時對更進一步的發(fā)展趨勢做出推測。科技考古學為傳統(tǒng)考古學研究古代社會帶來了新方法，提供了新的信息，同時也在一定程度上促進了其他分支學科的發(fā)展及社會進步。隨著考古學和科學技術的發(fā)展，科技考古學將更加廣泛地應用在龜茲石窟保護研究工作中，同時不斷促進石窟保護研究工作向深化和細化發(fā)展。

關鍵詞：科技考古學;考古學;現(xiàn)代分析技術

一、概論

“考古”一詞最早見載于北魏酈道元所著的《水經注·滱水》之中，北宋著名學者呂大臨的金石學著錄《考古圖》也使用“考古”一詞，但彼時之“考古”并非如今“考古學”之“考古”。今之“考古學”雖與金石學有一定的聯(lián)系，但并不等同?？脊艑W是通過對古代人類活動遺留下的實物、遺跡來研究古代人類社會歷史的一門學科。中國考古學在中國學術史上頗具傳奇色彩，近代敦煌遺書和殷墟甲骨文的相繼發(fā)現(xiàn)，以及外國各探險隊在我國西北乃至中原地區(qū)的頻繁活動，促進了中國近代考古學的發(fā)展。經過百余年的發(fā)展，中國考古學界涌現(xiàn)出了一大批杰出的考古學家，取得了舉世矚目的考古成果，中國考古學已趨于成熟，并正在對世界考古學的發(fā)展產生極大的推動作用。

隨著科技迅猛發(fā)展，科技考古學的優(yōu)勢日益顯現(xiàn)，多學科交叉已成為現(xiàn)代考古學的一大特征?？萍伎脊艑W不僅推動了中國考古學的國際化進程，拓展了考古學研究的深度和廣度，也為中國考古學研究提供了新方法和新視角。自夏鼐、王振鐸、仇士華、柯俊等先生將碳14測年、電子探針掃描等科學分析檢測手段引入考古學以來，科技考古學近70年來發(fā)展迅速、成果豐碩，不斷深化考古學的研究范圍和深度。20世紀末，袁靖先生系統(tǒng)回顧了50年來科技考古不同研究領域取得的豐碩成果。進入21世紀后，科技考古學呈現(xiàn)出了貫穿考古學研究始終、參與人員多學科化、理性化、科學化、精細化以及世界交流合作更為頻繁的新特點，而科技考古學對于考古學的重要價值也日趨凸顯。

二、科技考古學的重要價值

1.科技考古學拓寬了考古學的時空范疇。傳統(tǒng)考古學多在陸地進行調查勘探、發(fā)掘整理、歸類總結等考古研究工作，而科技考古學勘探不再拘泥于時空的限制，深化了考古學的研究深度。如福建博物院考古研究所、中國國家博物館水下考古研究中心、福州市文物考古工作隊曾聯(lián)合對長樂市東洛島沉船遺址進行水下考古調查，并出版了考古調查報告。發(fā)現(xiàn)于1987年、并在2007年成功打撈出水的“南海一號”沉船，就見證了我國水下考古事業(yè)的從無到有、從弱到強的發(fā)展歷程。張建提出的GIS技術為揭示聚落的發(fā)展與演進規(guī)律及古代社會的復雜化進程研究提供了最新的技術支持。

2.科技考古學能提供更精確的手段和信息。近年來隨著科技信息技術的快速發(fā)展，新型儀器、分析技術及信息處理技術也更快速地被應用到科技考古和考古學的研究之中。如易德生用異常鉛追溯錫鉛銅多金屬礦的方法分析判斷錫料產地;魏國鋒、李乃勝、金正耀等人也利用科技考古手段對礦料來源研究進行了探討;楊益民認為利用蛋白質分析可為古代生物資源的利用提供豐富信息;張國文提出以古食譜分析為代表的科技考古學研究手段，必將在未來的中國考古學研究中有更為廣闊的應用前景。

3.科技考古學提高了考古研究效率。例如利用遙感和地面探測技術，可以覆蓋更大面積且快速發(fā)現(xiàn)的古代遺存。遙感考古主要成果簡單列舉如下：第一，袁靖等利用遙感考古技術研究了北京地區(qū)古長城、安徽明中都城、壽春城、湖北紀南城與鄖城的形制及城墻、城門、護城壕的關系。第二，劉樹人等通過分析和解譯江蘇和安徽部分地區(qū)的遙感航空影像，發(fā)現(xiàn)了一定數(shù)量的吳文化的臺形遺址和土墩墓。第三， 劉建國等對庫爾勒至輪臺之間的航空影像進行分析研究，探查出22座古城遺址。第四，劉建國等充分發(fā)揮各種遙感影像的優(yōu)勢，成功地將安陽殷墟、漢長安城等遺址的航空影像與TM影像進行疊加，并對城址遙感考古技術方法進行了探討。這些遙感技術極大提高了考古研究的工作效率，同時也能獲得更準確、可靠的結論。

4.科技考古學與考古學互相促進、不斷發(fā)展。科技考古豐富了考古學的手段和方法，促進了考古學研究的不斷深化，同時因考古資料、遺跡遺物的不可再生性以及特殊價值，也對科學分析技術提出了更高的要求，從而促進了科學技術的發(fā)展進步，也促進了科技考古本身的發(fā)展。

三、科技考古學在龜茲石窟研究中的應用

1.龜茲石窟壁畫制作材料及工藝研究。新疆龜茲地區(qū)自古以來便是多種文化的交融之地，其壁畫制作材料與工藝研究對于解析絲綢之路沿線佛教藝術傳播、貿易往來和文化交流都具有直接而深遠的意義。

20世紀20年代，美國學者Gettens曾用化學方法和偏光顯微鏡（PLM）對流失海外的克孜爾石窟壁畫殘塊進行研究，認為壁畫所使用的主要顏料為礦物顏料，通過觀察潤濕的樣品，認為其膠結材料為動物膠。20世紀60年代日本學者山崎一雄對海外的克孜爾石窟壁畫殘塊的制作材料進行研究，其結果與Gettens一致。20世紀70年代德國學者Riederer使用偏光顯微鏡、傅立葉變換紅外光譜（FTIR）、X射線衍射（XRD）等手段對海外的克孜爾石窟壁畫殘塊進行研究，除礦物顏料外，還發(fā)現(xiàn)了有機染料靛藍，但由于壁畫殘塊經過有機保護材料處理，未能得到更多信息。

國內方面，敦煌研究院的蘇伯民等，采用偏光顯微鏡（PLM）、X射線衍射（XRD）、剖面分析（cross-section）對克孜爾石窟壁畫顏料進行了系統(tǒng)分析，并將分析結果與同為絲綢之路上重要石窟寺遺存的敦煌莫高窟壁畫顏料進行對比，總結了兩處石窟寺壁畫顏料使用特點及異同。通過偏光顯微鏡將克孜爾石窟使用的青金石顏料與來源于阿富汗地區(qū)的青金石標本作了比較，結合文獻研究，推測克孜爾石窟使用的藍色顏料青金石來自阿富汗地區(qū);通過對克孜爾石窟壁畫中綠色顏料的研究推測其為人造的氯銅礦。這表明人造氯銅礦在新疆石窟寺壁畫中的使用可追溯到公元3世紀左右。

蘇伯民等使用高效液相色譜（HPLC）對克孜爾石窟的顏料樣品中的膠結材料進行分析，得出所含膠結材料為動物膠。結合同為絲綢之路沿線石窟寺的敦煌莫高窟壁畫中的動物膠為牛皮膠，推測克孜爾石窟壁畫中也應使用牛皮膠作為膠結材料。

李英亮、葉梅等利用X射線衍射、X射線熒光、剖面顯微、激光拉曼對庫木吐喇石窟8個窟的壁畫顏料、白粉層及地仗層進行了分析，探明了庫木吐喇石窟壁畫制作工藝流程及其所使用的顏料種類。

王玉等利用光譜技術、顯微觀察等科學分析儀器及方法，對庫木吐喇石窟壁畫顏料進行了分析研究。同時對庫木吐喇石窟壁畫鉛顏料進行了分析，并初步揭示了庫木吐喇石窟壁畫中鉛丹的變色現(xiàn)象及變色規(guī)律。

劉柳、葉梅等采用光學顯微鏡（OM）、掃描電子顯微鏡與能量色散X射線分析（SEM-EDS）、拉曼光譜、傅里葉變換紅外光譜（FTIR）、X射線衍射（XRD）等科學方法，對克孜爾石窟新1窟中使用的顏料和有機涂層進行了分析。結果表明，綠色顏料是副氯銅礦，白色顏料是石膏，藍色顏料是青金石。

隨著科學技術的不斷發(fā)展，科技檢測分析技術和手段在龜茲石窟保護研究中也在不斷發(fā)展和深化。專家學者也在基礎分析檢測的基礎上，不斷挖掘龜茲石窟壁畫制作工藝、制作材料背后所反映的古代社會生產生活、物資貿易及文化交流交融與傳播。

周智波等通過X射線衍射、能譜掃描電鏡、紅外光譜、酶聯(lián)免疫吸附測定手段對克孜爾石窟出土的藍色顏料進行分析，證實了該藍色顏料由天然青金石制成，并首次發(fā)現(xiàn)了植物膠作為膠結材料。通過與王進玉、伏修鋒等人對阿富汗青金石礦石微量元素測定對比，推斷克孜爾石窟出土青金石顏料的原礦石可能產自阿富汗。

我們通過質譜、紅外光譜、拉曼光譜、高效液相色譜等手段，對克孜爾石窟171窟的貼箔材料進行了深入的調查，除首次在克孜爾石窟壁畫中發(fā)現(xiàn)了錫箔外，進一步對錫箔和金箔的粘接材料分析表明，干性油用作貼錫箔的粘結材料，而蟲膠用作貼金箔的粘接材料。結合對錫箔表面材料的初步分析推斷，這極有可能是一種仿金技術，在中國文獻、中亞的佛教遺存和西方的研究報告中，也有類似錫箔仿金技術（11世紀左右），但克孜爾石窟是目前最早發(fā)現(xiàn)這一技術的古代實物遺存，體現(xiàn)了古代材料、技術、文化沿絲綢之路的交融與傳播。

2.科技考古探測技術在龜茲石窟研究中的應用?？俗螤柟任鲄^(qū)窟前有較厚堆積層，利用地球物理探測手段，確認堆積層下仍有洞窟掩埋。龜茲石窟寺及佛寺遺址保護范圍內仍存在窟前堆積掩埋、遺址風化坍塌堆積區(qū)域，利用科技考古探測手段，可以快速準確地獲知石窟區(qū)堆積埋藏情況，再結合物探等手段，能掌握更詳細和具體的定位，為后期的田野考古工作提供準確指導。

3.考古測年探索龜茲石窟絕對年代。龜茲石窟絕對年代研究面臨極大困難與挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在：⑴缺乏確切紀年的洞窟作為參照;⑵缺乏與石窟開鑿等相關文獻記載。因此科學的考古測年技術，對于石窟絕對年代的劃定具有不可替代的作用。新疆克孜爾石窟研究所（原新疆龜茲研究院）曾與北京大學合作，對克孜爾石窟部分洞窟采取了14C測年技術，初步判定部分洞窟的絕對年代，為克孜爾石窟年代序列的建立，初步奠定了基礎。

四、科技考古學在龜茲石窟研究中的展望

1.多學科交叉趨勢更加明顯。開展多學科綜合研究，已成為學者們的共識。龜茲石窟的考古、保護研究工作也越來越體現(xiàn)出多學科交叉特點，如石窟壁畫顏料的分析研究，除了高科技儀器設備，還涉及化學、光譜學、生物學、文獻研究等領域。石窟數(shù)字化保護、石窟寺考古研究、壁畫保護修復等各方面都體現(xiàn)出多學科交叉的趨勢。

2.信息技術的應用更為廣泛。現(xiàn)今社會是信息高速、高度發(fā)展的時代，出現(xiàn)了數(shù)字化保護、無人機勘察測繪、衛(wèi)星攝影等，而且根據(jù)石窟寺考古、保護研究的特殊要求，信息技術的廣泛應用，無疑會極大提高龜茲石窟保護研究的工作效率、提高結論的準確性。

3.世界范圍的交流合作更為深入。隨著考古學和科學技術的進一步發(fā)展，考古學家將需要在更廣泛的時空內探討文化的起源傳播、人類的繁衍發(fā)展及社會形態(tài)的演變，因此需要世界各地的考古學家及相關專業(yè)人員交流合作。如絲綢之路考古研究、游牧民族文化研究、中亞文化研究等，都需要世界范圍內更為深入的交流合作。

4.各分支研究將更為細化、更為深入。以有機物檢測分析為例，對古代壁畫中膠結材料的分析以往多采用高效液相色譜、質譜、紅外光譜、氣質聯(lián)用等手段，可將有機物歸到蛋白質、多糖等大類?，F(xiàn)今可利用酶聯(lián)免疫吸附測定快速、準確、便捷地鑒定其蛋白質的種類，進而劃定其確定歸屬，如酪蛋白、蛋白、植物膠等，雖檢測仍存在一定的限制，但此類檢測手段高效、便捷、準確，將會得到更廣泛的應用，也顯示考古學中各分支朝著更為細化、更為深入的方向發(fā)展。

五、結語

縱觀科技考古學的發(fā)展歷史和諸多應用實例，充分顯示，科技考古學自其誕生之日起，其作為考古學研究中重要一環(huán)的優(yōu)勢已日趨凸顯。隨著考古學和科學技術的發(fā)展，科技考古學將更加廣泛地應用在龜茲石窟保護研究工作中，同時不斷促進石窟保護研究工作向深化和細化發(fā)展。

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作者簡介：

楊杰（1987—），男，白族，籍貫：云南大理。新疆維吾爾自治區(qū)克孜爾石窟研究所文博館員，學士。主要從事石窟寺壁畫保護、壁畫制作材料及工藝分析研究