齊家文化玉器數(shù)字化與玉料產(chǎn)地溯源

景 璀，李 平，農佩臻，商敬超，金雪萍

（1.同濟大學人文學院，上海 200092；2.上海寶石及材料工藝工程技術研究中心，上海 200092；3.同濟大學海洋與地球科學學院，上海 200092）

齊家文化是西北地區(qū)較為典型的新石器時代晚期文化，時代距今4 300年至3 500年，恰逢良渚文明消失、夏朝興起的關鍵時期。這一文化除出現(xiàn)中國最早的青銅器外，玉器文化也同樣發(fā)達，表現(xiàn)出金玉并用的特征。探討齊家文化的玉器，對揭示距今4 000年左右的中華文明具有非常重要的價值?；诖?，2021年3月邀請甘肅8家博物館在同濟大學博物館舉辦了“玉之東西——齊家文化與當代玉文化對話”展覽活動，經(jīng)博物館授權同意，將玉璧、玉琮和多璜聯(lián)璧等代表性玉器通過三維掃描，三維建模等處理研究，客觀真實地記錄采集，實施了文物的數(shù)字化信息保護，實現(xiàn)文物資源由物質資源向數(shù)字資源的轉化。在此基礎上，對采自甘肅馬銜山軟玉礦床的玉料進行了常規(guī)寶石學、拉曼光譜（Raman）、掃描電鏡（SEM）等大型儀器測試技術分析，通過對比齊家玉器與馬銜山軟玉的相關特征，以期為齊家文化玉器的溯源研究提供基礎信息。

1 齊家文化玉器

1.1 基本情況

齊家玉器數(shù)量相當龐大，類型豐富多樣，常見玉璧、玉琮、玉璜、玉圭、玉璋、玉璇璣、玉環(huán)、玉刀、玉鉞、玉戚、玉錛、玉鑿、玉鏟、玉斧、玉臂飾、玉掛件、玉管、玉珠、玉動物等器物［1］。

相比于中國新石器時期其他文化的玉器，齊家玉器有著鮮明的特點，風格大多樸素、古拙、光素無紋，也不追求細部的雕琢與裝飾，不刻意追求制作的規(guī)范化、標準化，顯示了明顯的個性化特點。其玉器的加工工藝非常成熟且具特點，切料方式多為片切割，多見片切割留下的痕跡，而不見良渚文化、紅山玉器上常見的線切割痕。鉆孔多采用單面鉆，只有在大型玉琮上才使用兩面對鉆。鑲嵌工藝應是齊家文化原創(chuàng)，常見鉞、刀之器物的孔洞里鑲嵌綠松石；齊家玉器器型厚重，特別是玉璧、玉琮、玉刀等器物。從考古發(fā)現(xiàn)的諸多遺存中可以明顯看出，齊家玉器受其他文化的影響深刻，例如形似良渚文化的玉琮、玉璧等玉禮器在齊家文化中占顯著比例；又如齊家文化與臨近陜西石峁文化相比，不僅出土的玉器器型相似，且玉質也十分類似。齊家玉器用料較為多樣，玉禮器以透閃石質玉（真玉）為主，還見蛇紋石玉和大理巖等材料的玉工具。關于齊家文化玉器玉料的來源，除考古新發(fā)現(xiàn)敦煌旱峽玉礦和馬鬃山玉礦外，目前還不能排除就地取材的可能。

1.2 數(shù)字化處理

齊家文化玉器是通過一定的時間積累起來的齊家先民精神勞動的產(chǎn)物，具有較高的歷史、文化、藝術或科學價值。但因數(shù)量眾多、類型豐富，加之近年仿品增多，故有必要探討建立齊家文化玉器數(shù)據(jù)庫使之成為可檢索、學習、傳播和利用的數(shù)據(jù)資源，并為開展相關研究打下堅實基礎。

齊家文化玉器資源數(shù)字化處理研究與利用，是采用數(shù)字采集、拍攝、三維激光掃描、數(shù)字建模等數(shù)字技術［2］，將齊家文化玉器的核心內容和信息客觀地、真實地、全面地記錄和保存下來（表1），實現(xiàn)文物資源由物質資源向數(shù)字資源的轉化。

表1 齊家文化玉器虛擬現(xiàn)實數(shù)字化處理信息Tab.1 Digitized information of jade wares of Qijia Culture

1.3 齊家文化玉器典型的風化層特征

出土的齊家文化玉器常見較厚的白色、黃色、褐色的分化層（圖1），部分玉器可見黑色的螞蟻腳風化特征（圖1a），與良渚玉器通體白化的風化層構成了鮮明的對比，也反映出兩種文化在玉料使用上的差異。低風化的玉質部位表現(xiàn)出的原生色常為黃色、綠色及黃綠色，且與白色風化層差異鮮明，但仍識別出漸變的過渡。

圖1 部分齊家文化玉器Fig.1 Some jade wares of Qijia Culture

2 馬銜山軟玉的特征

2.1 地質特征

馬銜山軟玉礦床位于甘肅省定西市臨洮縣峽口鎮(zhèn)，地處興隆山南側，呈西北、東南走向，平均海拔3 000 m以上。礦床產(chǎn)于前震旦系馬銜山群［3］第一組條帶狀黑云二長混合巖的破碎帶中，出露寬度9.4 m，長度大于10.0 m［4］。圍巖為二長花崗巖和鉀長混合花崗巖、大理巖、黑云母巖層組成的變質巖體［5］，而與馬銜山軟玉成礦聯(lián)系緊密的圍巖主要為蛇紋石化大理巖及部分透輝石。礦體附近可見頗多的花崗偉晶巖脈及石英脈穿插礦體，顯示礦區(qū)后期富含揮發(fā)分并有多余硅質流體活動［6］。距離臨洮馬銜山玉礦附近的洮河兩岸發(fā)現(xiàn)多處考古遺址并出土有玉璧芯和玉琮芯等玉料，為齊家文化玉器制作就近取材提供了重要線索。

2.2 樣品特征

本文研究選取的馬銜山軟玉樣品如圖2所示。樣品原生色主要為黃色、綠色、深綠色，與齊家文化玉器的顏色接近。馬銜山軟玉也具有一定的風化層，呈白色、米黃色，就風化層展布的形態(tài)和外觀而言，與齊家文化玉器所表現(xiàn)出的風化層如出一撤。馬銜山軟玉中分布著褐色的礦物，形似齊家文化玉器中的螞蟻腳。這些特征較為直觀地顯示了馬銜山軟玉與齊家玉器的緊密聯(lián)系。

圖2 馬銜山軟玉樣品Fig.2 Maxianshan nephrite samples

2.3 儀器實驗結果及分析

2.3.1 常規(guī)寶石學特征

馬銜山軟玉各項觀察與測試結果如表2所示。點測法測得馬銜山軟玉的折射率約為1.61，靜水稱重 法 測 得 其 密 度 為2.89～2.96 g·cm-3，硬 度 為6.0～6.5，制樣時發(fā)現(xiàn)其韌性很高。

表2 軟玉樣品的寶石學特征Tab.2 Gemological characteristics of nephrite samples

2.3.2 化學成分、礦物組成及結構

馬銜山軟玉樣品的化學成分及質量分數(shù)見表3。電子探針測試結果顯示，樣品基質礦物的氧化物質量 分 數(shù) 為SiO2（57.06%～58.44%）、MgO（23.42%～24.13%）、CaO（12.24%～13.04%），計算出的晶體化學式與透閃石的理論分子式Ca2Mg5［Si8O22］（OH）2非 常 接 近，Mg2+/（Mg2++Fe2+）［7］為98.00%～99.51%，屬于較純的透閃石。透閃石中的Mg2+可被Fe2+類質同象替代，在軟玉中Mg和Fe一般呈此消彼長關系。根據(jù)實驗樣品數(shù)據(jù)中Fe2+含量從深綠色?綠色?灰白色逐漸略微降低的規(guī)律，認為綠色系的甘肅馬銜山軟玉，其顏色深淺與Fe2+含量有關。

表3 馬銜山軟玉樣品的化學成分Tab.3 Chemical composition of Maxianshan nephrite samples

馬銜山軟玉主要由早期形成的透閃石變斑晶和晚期形成的透閃石基質構成，還含有透輝石、綠簾石［8］、磷灰石、榍石、斜黝簾石等次要礦物和副礦物，質量分數(shù)在2%～5%左右，其中綠簾石最為常見。在實驗樣品中，透輝石集合體多以白色斑點、“石花”的形式存在，綠簾石集合體多呈現(xiàn)為極小的白色或淺綠色斑點，斜黝簾石集合體多呈現(xiàn)為白色斑點，而磷灰石和榍石在實驗樣品中不可見。目前對齊家文化玉器中副礦物的研究仍然十分欠缺，尚不能通過對副礦物的物理性質來證明馬銜山軟玉與齊家玉器的關系。

馬銜山軟玉的典型結構包括碎斑系結構和交代結構（圖3）。早期形成的透閃石變斑晶在剪切應力的作用下，發(fā)生晶格畸變，常顯示波狀消光、晶體彎曲及變形。透閃石變斑晶尾部常呈拉長狀，構成碎斑系，為左旋剪切的產(chǎn)物（圖3a）。若前期形成的透閃石變斑晶被后期細小的透閃石充分交代，則可形成交代假象結構（圖3b）。由于齊家文化玉器是十分重要的文物，出于保護的目的不能采用破壞性的方式研究其微觀結構，但是微觀結構是探索軟玉形成的重要內容，也能指示其來源，例如巖石結構對良渚玉器來源的指示［9］。

圖3 馬銜山軟玉中較為典型的結構Fig.3 Typical textures of Maxianshan nephrite

2.3.3 螞蟻腳礦物組成

本文利用顯微共聚焦激光拉曼光譜儀對MXS-001樣品的皮和MXS-013樣品中的枝脈狀黑色、暗黃褐色浸染物質進行測試，測試結果如圖4所示。由圖4可以看出，浸染物的拉曼譜峰與透閃石的拉曼譜峰較為吻合，但488 cm-1附近拉曼譜峰為錳礦物中MnO6八面體Mn-O的伸縮振動。結合前人研究［10-11］，推測甘肅馬銜山軟玉中所含的黑色、暗褐色“螞蟻腳”主要由鋇硬錳礦、軟錳礦、水鈉錳礦等含Mn-O基團的表生錳質礦物和腐殖質組成，黃褐色的“螞蟻腳”主要由針鐵礦和腐殖質組成。

圖4 馬銜山軟玉的拉曼光譜Fig.4 Raman spectra of Maxianshan nephrite

馬銜山軟玉白色風化層中的螞蟻腳可能是風化淋濾作用攜帶的鐵、錳質膠體和腐殖質在裂隙中富集沉降所致，而風化對軟玉的侵蝕造成的表層結構的破壞，恰為這些次生礦物提供了賦存空間，即呈現(xiàn)為一維的線狀、脈狀的“螞蟻腳”。隨著風化作用的不斷增強，鐵、錳物質和腐殖質便不斷向軟玉內部浸染，形成了“皮”“肉”的層狀結構。齊家文化玉器風化層與馬銜山軟玉風化層及螞蟻腳（次生礦物）的相似性既暗示了它們在結構方面的相似性，也指示了相似的表生埋藏環(huán)境。

3 結論

齊家文化玉器數(shù)量眾多、類型豐富，客觀真實的記錄采集，實施文物資源的數(shù)字化處理與利用，實現(xiàn)文物資源由物質資源向數(shù)字資源的轉化，可為進一步開展相關研究奠定基礎。

馬銜山軟玉侵染狀的白色風化皮與齊家文化玉器的風化皮在外觀上極為相似；風化皮中所含黑色、暗褐色的“螞蟻腳”主要由鋇硬錳礦、軟錳礦、水鈉錳礦等含Mn-O基團的表生錳質礦物和腐殖質組成，其形態(tài)亦與齊家文化玉器中的螞蟻腳十分相似。這些相似性表明了馬銜山軟玉很可能是齊家文化玉器所用玉料的一個重要來源。