整體提取技術(shù)在考古發(fā)掘現(xiàn)場文物保護中的應(yīng)用

劉 欣 河南省文物考古研究院

整體提取技術(shù)是一種以文物為中心，將文物連同周邊一定范圍內(nèi)的土體一起提取并轉(zhuǎn)移到實驗室的方法，也是當(dāng)前考古發(fā)掘現(xiàn)場保護文物的常用手段。現(xiàn)首先概述整體提取技術(shù)的適用條件，例如文物極易破碎或者是已經(jīng)破碎，無法單獨提??；文物周邊有豐富的歷史信息等。其次著重分析了目前常用的幾種整體提取方法，如基本提取法、石膏提取法、聚氨酯泡沫提取法等，并簡要說明了每種方法的操作步驟。最后從實踐出發(fā)，對這些整體提取方法進行了綜合對比，為考古發(fā)掘現(xiàn)場靈活選用整體提取技術(shù)，以及切實做好珍貴文物的保護工作提供了一定的參考。

在考古發(fā)掘現(xiàn)場做好文物保護工作是第一要務(wù)，但是由于年代久遠或埋藏環(huán)境比較惡劣，文物很容易出現(xiàn)不同程度的損壞，碎片會零散分布在土體中。這種情況必須使用整體提取技術(shù)，將文物與周邊土體一同提取，然后轉(zhuǎn)移到實驗室進行更加專業(yè)的處理，從而盡可能詳細地獲取文物的歷史信息，最大程度上復(fù)原文物。整體提取技術(shù)包括多種文物提取方法，例如石膏提取法、聚氨酯泡沫提取法等，選擇合適的整體提取方法對保護文物安全和提高發(fā)掘效率有極大的幫助。

整體提取技術(shù)的適用條件

文物破碎嚴(yán)重，碎片零散分布

一些材質(zhì)比較特殊或是埋藏時間較長的文物在出土?xí)r已經(jīng)破損嚴(yán)重，通常多件文物的碎片會摻雜在一起，考古挖掘現(xiàn)場的工作人員無法在短時間內(nèi)判斷這些碎片屬于哪件文物。這種情況下，為了后續(xù)考古發(fā)掘工作順利開展，同時也出于對文物保護的需要，必須使用整體提取技術(shù)，將文物及周邊一定范圍內(nèi)的土體一同提取并轉(zhuǎn)移到實驗室，再由專業(yè)人員使用專業(yè)工具，完成文物與土體的剝離，以及碎片的分類，最大程度上復(fù)原文物。可見，整體提取技術(shù)適用于文物已經(jīng)破碎且碎片難以單獨提取的情況。

文物極易破碎，不能單獨提取

文物單獨提取的工作量較小，適用于文物體積不大、保存較為完整的情況，但是在考古發(fā)掘現(xiàn)場經(jīng)常會遇到一些極易破碎的文物，如玉器、瓷器或書畫等。這類文物如果單獨提取，很有可能因為考古現(xiàn)場條件的限制，在發(fā)掘過程中對文物造成破壞。為了避免文物被破壞，就需要借助整體提取技術(shù)。例如，在文物考古發(fā)掘現(xiàn)場，由于土壤含水量較高，一些鐵質(zhì)文物被嚴(yán)重銹蝕，土垢、鐵銹與文物容易粘連在一起，給文物的發(fā)掘工作帶來了很大的難度。如果單獨提取文物，采用物理方法強行剔除文物表面的土垢、銹蝕物，容易對文物造成嚴(yán)重破壞。這種情況就需要使用整體提取方法，將文物及土體轉(zhuǎn)移到實驗室，然后由專業(yè)人士使用專業(yè)工具，完成鐵質(zhì)文物的清洗，最大程度上復(fù)原和保護文物。

文物周邊環(huán)境存在豐富的歷史信息

規(guī)模較大的遺址，其文物周邊的土體中也可能埋藏著其他文物，或是存在其他有助于考古研究的歷史信息。要想獲取這些歷史信息，并搞清楚它們之間的關(guān)聯(lián)，就需要考古人員查閱大量的史料，花費大量的時間，而這在考古發(fā)掘現(xiàn)場無法完成這些工作。這種情況也會用到整體提取技術(shù)，將文物與周邊的土體一同提取出來，讓考古人員在實驗室中有足夠的時間和良好的條件展開研究，梳理其中的歷史信息，推動考古事業(yè)的發(fā)展。當(dāng)然，與文物的單獨提取法相比，整體提取法不僅要花費更多的時間，而且成本更高，對人力、技術(shù)等也都提出了更高的要求。因此，考古人員要結(jié)合現(xiàn)場實際情況決定是否采用整體提取法，在保護文物安全和保證發(fā)掘效率的基礎(chǔ)上爭取做到統(tǒng)籌兼顧。

考古發(fā)掘現(xiàn)場整體提取技術(shù)的應(yīng)用

基本提取法的應(yīng)用

1.清理文物周圍的泥土

考古人員以文物為中心，從文物邊緣向外延伸5cm，劃出開挖的邊界線，然后垂直向下開挖，開挖的深度應(yīng)根據(jù)文物的高度來確定，底部土體可適當(dāng)多保留一些，以得到一個承載文物的土質(zhì)臺基。如果考古挖掘現(xiàn)場的土壤強度較好，也可以改變土質(zhì)臺基的形狀，如上寬下窄的倒立梯形，能大幅度減少后續(xù)文物與土體分離的工作量。需要注意的是，梯形斜邊與臺基水平面之間的夾角要大于60°，從而避免出現(xiàn)上部土體坍塌損壞文物的情況發(fā)生。

2.文物周邊的加固

對土質(zhì)臺基進行臨時加固，可以有效避免文物整體提取時土壤散落的問題，這也是保護文物的一種必要措施。常用的加固方式有三種，具體的處理方法各有差異。（1）紗布繃帶加固。對于體積較小、重量不大的土質(zhì)臺基，可選擇紗布繃帶加固。按照自上而下的順序，從土質(zhì)臺基的上部開始包裹，用力纏繞，直到土質(zhì)臺基的6個面全部被紗布繃帶包裹。（2）石膏繃帶加固。對于體積較大、重量較小的土質(zhì)臺基，紗布繃帶起到的加固效果十分有限，這種情況下可以換用石膏繃帶進行加固，裹纏方法與紗布繃帶相似?？紤]到石膏可能會對露出的文物造成污染，因此需要提前使用聚乙烯薄膜覆蓋文物，起到隔離作用，然后再使用石膏繃帶進行纏繞、加固[1]。（3）樹脂繃帶加固。將熱熔狀態(tài)的樹脂材料均勻涂刷在土質(zhì)臺基的外部，樹脂硬化后，可以對土體產(chǎn)生加固的作用。同時，樹脂材料無毒、無污染，不會對文物造成破壞。

3.文物的底切處理

文物的底切處理是文物整體提取工作中的關(guān)鍵，其效果不僅直接決定了后續(xù)文物與土體分離的工作量，而且對文物的完整性有一定的影響。事實上，在考古挖掘現(xiàn)場的文物提取工作中，如果底切處理不規(guī)范，就會導(dǎo)致土質(zhì)臺基在提取過程中掉落，進而造成文物破損的情況發(fā)生。因此，考古人員在整體提取文物時要重點做好底切處理工作。可以挑選一塊一側(cè)帶刃的金屬板，從水平方向切割土質(zhì)臺基的底部，讓土質(zhì)臺基與原土體分離，同時還要注意該區(qū)域土體的強度，如果強度不夠，或是文物尺寸較大，在底切處理后還需要提供剛性支撐，防止在提取過程中因為自重太大而發(fā)生應(yīng)力變形的情況。

4.文物的剛性支撐

選擇4塊體積相同的木方，分別放置在土質(zhì)臺基的四個角上。注意木方要距離土質(zhì)臺基邊緣3～5cm，以保證受力均勻，形成剛性支撐，然后再完成整體提取。

石膏提取法的應(yīng)用

1.去除文物周圍的泥土

考古人員以文物的外邊緣為界限，向外延伸5cm后向斜下方開挖，超過文物底部5cm后停止開挖，形成一個倒梯形的土質(zhì)臺基，這樣可以避免臺基倒塌導(dǎo)致文物受損的情況發(fā)生。

2.文物的周邊加固

選擇2塊高度約為5cm的木塊，墊在土質(zhì)臺基底部邊緣向內(nèi)3cm處。木塊撐起的縫隙用于灌注石膏，起到隔離和保護文物的作用，為下一步進行整體提取創(chuàng)造有利條件。根據(jù)土質(zhì)臺基的尺寸，另外選擇幾塊大小合適的木板，固定在土質(zhì)臺基的外側(cè)，形成一個簡易的框架。在梯形土質(zhì)臺基的頂部使用石膏繃帶進行覆蓋，這樣可以避免澆筑石膏后石膏與文物直接接觸。

3.灌注石膏

準(zhǔn)備好足夠分量的熟石膏，按照自上而下的順序，從梯形兩側(cè)的木板邊緣處進行澆筑，使石膏填滿土質(zhì)臺基與木板之間的全部空隙。在進行此項操作時，考古人員應(yīng)注意觀察土質(zhì)臺基的邊、角等部位，如果發(fā)現(xiàn)有個別區(qū)域未填滿石膏，還需要使用細鐵絲進行疏通，排出空氣，讓梯形土體被完整地包裹起來。等石膏開始固化后，選擇一個平整的木板或金屬板，放置在梯形土體的頂部，并用力向下按壓，進一步提高石膏的密度，反復(fù)按壓3～5次，直至石膏完成固化[2]。

4.底切處理與翻轉(zhuǎn)

在石膏完全固化后，就可以開始進行梯形土體的底切處理。將梯形土體翻轉(zhuǎn)180°，即有文物的一面朝下，土質(zhì)臺基的底部朝上，此時兩側(cè)的木板和金屬板可以起到支撐和保護文物的作用。考古人員用金屬鏟子沿著木質(zhì)框架的內(nèi)部，將石膏與木質(zhì)框架分離，待完全分離后，就會得到被石膏包裹的文物，從而完成對文物的整體提取。

套箱提取法的應(yīng)用

該方法的前兩步與石膏提取法類似，首先要清理文物周邊的泥土，得到一個規(guī)整的矩形土質(zhì)臺基；其次選用兩塊木板分別固定在土體兩側(cè)，使用繃帶進行綁扎、固定；最后要進行底切處理，由于文物的尺寸不一、土體的重量不同，因此選用的底切處理方式也不同。對于尺寸較小、土體重量較輕的土質(zhì)臺基，考古人員可以使用一側(cè)帶刃的薄金屬板，從水平方向切割土質(zhì)臺基的底部，讓臺基與原土體分離，從而完成提取；對于尺寸較大、土體較重的土質(zhì)臺基，如果底切處理后直接進行提取，容易因為土體擠壓變形破壞文物，或者是因為土體散落損壞文物，此時需要使用“掏空插板法”進行提取。具體操作方法為：首先使用工具從木質(zhì)邊框的下方掏槽，得到若干高度為3cm且貫穿土質(zhì)臺基的細長空隙；其次選擇一個尺寸略小于空隙的長木塊，插入空隙中，同時使木塊的兩端超出土質(zhì)臺基邊緣3～5cm，用鐵絲將木塊連接、固定；最后對木塊施加作用力完成整體提取。利用木塊的支撐和加固作用，可以讓土質(zhì)臺基的重力得到均勻分布，從而避免因為受力過于集中而擠壓破壞文物的情況發(fā)生。

聚氨酯泡沫提取法的應(yīng)用

隨著新技術(shù)、新材料的日益成熟，考古發(fā)掘現(xiàn)場文物保護中的整體提取法也得到了創(chuàng)新發(fā)展，聚氨酯泡沫提取法就是近年來興起的一種新型文物提取技術(shù)。在提取過程中會使用兩種基本材料：一種是“白料”，主要成分是聚醚多元醇；另一種是“黑料”，主要成分為異氰酸酯[3]。在應(yīng)用該提取法前需要將兩種材料按照1:1的比例充分拌勻，一段時間后兩種材料會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并生成大量泡沫，從而將文物包裹起來。待泡沫固化后，考古人員只需要取出聚氨酯泡沫，就可以實現(xiàn)文物的整體提取。

聚氨酯泡沫提取法的操作步驟與上文介紹的前兩種方法類似，大致可分為4步：第一步仍然是清理文物周邊的泥土，操作方法同上；第二步是簡單加固文物，方便材料發(fā)泡，加固方法與石膏提取法中的加固處理基本相同，不同點在于本方法需要增加木質(zhì)框架與土質(zhì)臺基之間的縫隙寬度，通常要達到15cm左右，預(yù)留出足夠的發(fā)泡空間，保證泡沫能夠完全包裹住文物；第三步是進行雙層隔離，內(nèi)層為聚乙烯薄膜，外層為鋁箔，確認(rèn)密封良好后，將準(zhǔn)備好的材料混合后倒入預(yù)留的縫隙中，要注意合理控制材料的用量，在25℃的環(huán)境中只需要10min即可完成發(fā)泡固化；第四步是由考古人員用金屬鏟沿著木質(zhì)框架的內(nèi)側(cè)，分離木質(zhì)框架和聚氨酯泡沫，在完全分離后整體提取文物[4]。

常用整體提取方法的綜合對比

本文介紹了考古發(fā)掘現(xiàn)場文物保護常用的4種整體提取方法，每一種方法的操作要點、適用范圍各不相同。

1.基本提取法是現(xiàn)階段考古發(fā)掘現(xiàn)場文物提取中最常用、操作也最簡單的方法，適用于土體強度較好，文物尺寸不是太大的情況。相反，如果考古挖掘區(qū)域的土壤含水量較高，土壤剛度較差，或者文物本身的尺寸較大，就不宜選擇基本提取法。另外，該方法除了操作簡單外，還不需要借助其他提取材料（如石膏、樹脂等），大大降低了技術(shù)成本。

2.石膏提取法的操作步驟比基本提取法復(fù)雜，適用于土壤結(jié)構(gòu)較差或土壤強度不高的情況。利用石膏進行加固可以對文物及其周圍的土體起到很好的保護作用，確保文物能夠被整體提取。但是該方法也有一定的缺陷，例如需要使用石膏作為輔助材料，增加了成本；同時，石膏的填充效果也會對整體提取產(chǎn)生影響，對操作技術(shù)有較高的要求。另外，該方法適合尺寸較小的文物的整體提取，如果是尺寸較大的文物，則不適合選用該方法。

3.套箱提取法的操作難度不高，同時還能利用木板組成的套箱對土質(zhì)臺基進行側(cè)向加固，避免土質(zhì)臺基在提取過程中出現(xiàn)土壤掉落的情況，從而對文物形成了有效的保護。該方法適用于尺寸較大、土體較重的文物。套箱提取法沒有明顯的缺點，但是對套箱的連接處理有較高的要求。兩側(cè)加固板和底部剛性支撐板必須連接牢固，經(jīng)檢查確認(rèn)沒有問題后方可進行整體提取[5]。

4.聚氨酯泡沫提取法作為一種新型的整體提取方法具有諸多優(yōu)點，例如適用范圍廣，既可用于正常土體的文物提取，也可用于不良土質(zhì)的文物的提??；同時具有安全性高和自重輕等特點，無論是大型文物還是小型文物，均可使用該方法完成整體提取。該方法沒有明顯缺陷，唯一需要注意的是聚氨酯可能會對文物造成污損，因此在添加材料之前必須使用聚乙烯薄膜和鋁箔對文物進行雙層隔離。

文物提取是考古發(fā)掘的重要步驟之一，要在保證文物完整性與安全性的前提下，最大程度地保留文物周邊環(huán)境中豐富的歷史信息，從而為文物的考古研究提供幫助。整體提取技術(shù)可以將文物及周邊一定范圍內(nèi)的土體同時取出，將其從考古發(fā)掘現(xiàn)場轉(zhuǎn)移到實驗室，做進一步的剝離處理，讓文物得到妥善、專業(yè)的保管。目前應(yīng)用較為廣泛且技術(shù)比較成熟的整體提取方法有基本提取法、石膏提取法、套箱提取法、聚氨酯泡沫提取法四種。這些整體提取技術(shù)的適用范圍、操作步驟各不相同，需要考古人員在深入了解各種整體提取方法的前提下，根據(jù)考古發(fā)掘現(xiàn)場的實際情況以及文物保護的需要，靈活選擇恰當(dāng)?shù)恼w提取方法。只有這樣，才能在切實保護文物安全的前提下，以更快的效率完成文物的提取。