科技助力考古　取得新突破

李凱旋

近年來，多種學(xué)科知識、先進科技手段與考古研究實踐深度融合，為建設(shè)有中國特色、中國風(fēng)格、中國氣派的考古學(xué)提供了源源不斷的動力。

科技手段就像可靠的“放大鏡”“顯微鏡”，使研究者能夠從同樣的文物上捕捉到更多痕跡，提取出以前難以獲得的海量信息。

檢測一抹灰燼，3000年前的紡織工藝顯露真容；3D藏寶圖展開，沉睡在江底的文物被精準標注；AI技術(shù)拼對復(fù)原，分散在不同祭祀坑的青銅器復(fù)歸完整……近年來，多種學(xué)科知識、先進科技手段與考古研究實踐深度融合，為建設(shè)有中國特色、中國風(fēng)格、中國氣派的考古學(xué)提供了源源不斷的動力。

2021年四川廣漢三星堆遺址的重啟發(fā)掘，吸引了無數(shù)人的關(guān)注?？萍己渴愕摹翱脊欧脚摗保┲胺雷o服”的考古工作者，讓大眾新奇不已。

文物在地下長期處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，出土后周圍環(huán)境發(fā)生巨變，如果保護不及時，會給文物帶來毀滅性傷害，如彩繪變色、有機物碳化等。密閉的考古發(fā)掘艙嚴格控制溫濕度，避免了外界塵土、細菌等污染因素的干擾，給予文物及時有效的現(xiàn)場保護。發(fā)掘艙旁還設(shè)有應(yīng)急文物保護實驗室和臨時庫房，各種先進設(shè)備一應(yīng)俱全。

文物提取也是技術(shù)活兒?？脊抨爢T首先對文物密切接觸的土壤、粘連物進行取樣，檢測分析其酸堿度、可溶鹽、含水率等指標，為文物提取和后續(xù)保存提供參考依據(jù)。為保證大型青銅器提取時不受損，首次采用3D打印技術(shù)，打印出與器型完美貼合的硅膠保護套。

此外，三星堆遺址發(fā)掘采用了載波相位差分技術(shù)，實時記錄每件出土文物或土壤樣本所對應(yīng)的經(jīng)緯度，并生成一個二維碼，其中還有文物年代、材質(zhì)等信息，文物和樣本就有了獨一無二的“身份證”。

在多學(xué)科、多機構(gòu)的專業(yè)團隊支持下，三星堆遺址形成了傳統(tǒng)考古、實驗室考古、科技考古、文物保護深度融合的工作新模式，成為我國考古發(fā)掘現(xiàn)場科學(xué)保護的一個范例。

2016年至2021年，四川省文物考古研究院、國家文物局水下文化遺產(chǎn)保護中心等單位聯(lián)合完成了江口明末戰(zhàn)場遺址5次大規(guī)?？脊虐l(fā)掘?！岸鄬W(xué)科協(xié)同科技考古不僅在實踐上提供了可借鑒的成功案例，也為考古學(xué)科的發(fā)展開拓了更多新方向、新領(lǐng)域?！彼拇ㄊ∥奈锟脊叛芯吭涸洪L唐飛說。

“石龍對石虎，金銀萬萬五；誰人能識破，買盡成都府?！痹谒拇忌绞信砩絽^(qū)，這首民謠已流傳300余年。彭山江口處正是清順治年間農(nóng)民軍將領(lǐng)張獻忠與前明參將楊展交戰(zhàn)的戰(zhàn)場遺址，傳說有1000船金銀財寶沉于江底。

考古發(fā)掘之初，精準劃定文物富集區(qū)是個難題。江口明末戰(zhàn)場遺址所在的河道長2公里，寬500米，整個遺址面積約100萬平方米。依靠傳統(tǒng)的調(diào)查方法，只能得出大致埋藏區(qū)域；現(xiàn)代河流內(nèi)金屬垃圾多，常用的金屬探測儀器受到干擾，效果也達不到預(yù)期。

江口沉銀考古團隊采用高精度磁法、電阻率成像技術(shù)等多種地球物理探測手段，為岷江河道做了“CT檢查”。砂石下的河道情況通過3D模型清晰呈現(xiàn)，再通過水力學(xué)試驗分析文物被沖刷產(chǎn)生位移的規(guī)律，找出文物最可能埋藏的區(qū)域。最終，考古團隊繪制了一幅覆蓋面積約70萬平方米的3D藏寶圖，確定了遺址范圍和重點發(fā)掘區(qū)域。

水下能見度低，且受水流影響，工作人員保持身姿穩(wěn)定都十分困難。想把分散的數(shù)萬件文物找到，潛水發(fā)掘不具備可操作性。在專家建議下，考古團隊決定采用“砂石圍堰”發(fā)掘方法，借鑒水利設(shè)施建設(shè)經(jīng)驗規(guī)劃圍堰高度、材料。圍堰完成后，抽干發(fā)掘區(qū)內(nèi)的江水，水下考古變成了陸地考古，自然障礙被成功破除。這也是國內(nèi)首次利用圍堰在內(nèi)水水域開展大規(guī)?？脊虐l(fā)掘。

2023年6月，三星堆兩件大型青銅器跨坑拼對成功。兩件文物是銅罍座倒立鳥足頂尊神像、銅獸馱跪坐人頂尊銅像，器物組件分別來自2號坑、3號坑以及8號坑。文物體量巨大、造型復(fù)雜，展現(xiàn)了三星堆先民高超的青銅鑄造技術(shù)和豐富的創(chuàng)造力。

隨著三星堆遺址祭祀?yún)^(qū)野外工作的結(jié)束，出土文物的室內(nèi)整理、保護和修復(fù)成為重點工作。破碎分散在不同祭祀坑的青銅器，如何恢復(fù)到相對完整的形態(tài)？

文物整體高度和脆度較高，采用傳統(tǒng)的實物拼對容易造成傷害。三星堆文保團隊采用了三維模型數(shù)字拼接的方式。修復(fù)工作室和騰訊SSV數(shù)字文化實驗室合作，對文物進行全方位掃描，建立三維模型；利用AI技術(shù)提取碎片的幾何特征信息，計算彼此的匹配度；分析受力數(shù)據(jù)，驗證不同拼接組合的可能性……無需觸碰實物，研究人員可以在數(shù)字空間進行模擬拼對和復(fù)原，充分驗證各種可行性方案。

檢測一抹灰燼，3000 年前的紡織工藝顯露真容；3D 藏寶圖展開，沉睡在江底的文物被精準標注；AI 技術(shù)拼對復(fù)原，分散在不同祭祀坑的青銅器復(fù)歸完整……

目前，銅獸馱跪坐人頂尊銅像已基本確認完整，而銅罍座倒立鳥足頂尊神像可能還有其他部分?？缈映晒ζ磳ξ奈?，證明三星堆幾座祭祀坑的形成時間相近，這對明確各坑的考古學(xué)年代、祭祀?yún)^(qū)布局及其性質(zhì)、古蜀人祭祀形式等研究具有重大學(xué)術(shù)意義。

如今，文物修復(fù)“設(shè)備庫”愈發(fā)豐富，修復(fù)針對性更強、流程更細。在江口明末戰(zhàn)場遺址出水的金銀器大部分受人為因素破壞，修復(fù)難度較大。修復(fù)人員運用便攜式X熒光光譜儀等儀器，對文物進行了詳細“體檢”，明確了文物材質(zhì)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等，爭取做到“原材料、原工藝”修復(fù)。在激光焊接機毫米級的精細焊接下，金銀飾品上的精美紋飾得以重現(xiàn)。修復(fù)過程中，每個操作步驟均詳細錄入檔案，以便出現(xiàn)失誤或新材料研制成功時實現(xiàn)逆向操作。江口明末戰(zhàn)場遺址部分金銀器保護修復(fù)入選2021年全國十佳文物藏品修復(fù)項目。

古象牙、古織物等有機質(zhì)文物的保護一直是世界難題。今年4月，四川省文物考古研究院、海爾集團等聯(lián)合建設(shè)的國內(nèi)首個有機質(zhì)文物保護智能設(shè)備研發(fā)中心成立，旨在整合高校、企事業(yè)單位科研力量，集中開展相關(guān)裝備研發(fā)與科技創(chuàng)新攻關(guān)，讓文物保護水平再上新臺階。

科技水平有限，曾導(dǎo)致不少文物的研究無法深入。上世紀80年代，三星堆出土的大量青銅器、金器、玉石器等文物震驚世界。附著于青銅器上的“灰燼”看似不起眼，在當時也引起研究者注意。有人猜測這是絲綢的殘留物，但僅憑目測無法證實。

直至近年，這一謎題終于解開。中國絲綢博物館等單位研發(fā)出基于免疫學(xué)原理的蠶絲蛋白檢測技術(shù)，于2021年在三星堆遺址祭祀坑發(fā)掘中發(fā)現(xiàn)大量絲綢殘留物。利用超景深顯微鏡、顯微紅外光譜等先進分析技術(shù)，研究人員重新觀察檢測30多年前出土的部分青銅器，進一步確認了絲綢的存在。

“絲綢殘留物的發(fā)現(xiàn)證明，在三星堆文化時期古蜀先民已具備成熟的紡織工藝和技術(shù)水平，填補了古蜀時期蜀地紡織史研究的實物空白?！敝袊z綢博物館研究員周旸說。

科技手段就像可靠的“放大鏡”“顯微鏡”，使研究者能夠從同樣的文物上捕捉到更多痕跡，提取出以前難以獲得的海量信息。憑借這些信息，考古研究得以不斷深入。

在數(shù)字化技術(shù)輔助下，三星堆出土象牙雕刻的起止順序、手法均清晰可見，比起肉眼觀察可獲取的信息量天差地別?！皵?shù)字化極大延伸了視野，讓我們清楚看到文物鑄造方法，甚至看到加工時的細微痕跡?！碧骑w說。

此外，與數(shù)字融合還能讓文物的存在突破時空限制。無論何種材質(zhì)，文物老化都是不可逆的，利用數(shù)字手段將文物信息完整記錄，便賦予了它們“新的生命”。借助數(shù)字化，全球的研究者和參觀者都可以隨時隨地獲取文物信息，文物由物質(zhì)資源轉(zhuǎn)向數(shù)字資源，正在為推動世界文明互鑒和社會科普教育散發(fā)更多光和熱。

◎ 來源|人民日報