2022年11月24日下午,依托“中国-希腊文物保护技术‘一带一路’联合实验室”平台,由故宫博物院与希腊电子结构与激光研究所联合主办的《文物保护协同创新系列讲座》第八期,暨《中国-希腊文化遗产对话:研究与保护》第四期,以线上会议的方式成功举行。本次讲座同时由“中希文保”公众号进行了现场直播。
此次讲座邀请到希腊国家科学研究中心-“德谟克利特”(Demokritos)核与粒子物理研究所的研究主任,也是XRF实验室的负责人安德烈亚斯·日耳曼诺斯·卡里达斯(Andreas Germanos Karydas)博士带来主题为《X射线荧光成像技术在希腊文物保护中的应用》的专题报告,为中国、希腊两国文物保护领域从业者及公众带来了一场精彩的学术讲座。
Andreas Germanos Karydas博士首先介绍了X射线荧光-XRF技术的原理、特点及应用,其次介绍了利用多毛细管透镜技术实现的微束micro-XRF分析,最后展示了其研究所用的X射线荧光成像技术(下文写作MA-XRF技术):设备的基本构造、实验方法及数据分析方法等。在这里Andreas Germanos Karydas博士提出了一个观点:认为可以通过是否利用聚焦的光斑来区分微束micro-XRF和Macro-XRF两种技术。
讲座的主要内容由Andreas Germanos Karydas博士带来的三个MA-XRF研究案例组成:
Pitsa四幅版画基本信息
第一个研究案例的对象是1934年在希腊西锡安(Sicyon)西部的村庄科林斯(Corinthia)的一个山洞里发现的版画,它们被发现时是一个叠一个的堆在一起的。洞穴中具有稳定的小气候、低氧循环和完全没有光线,这些条件有利于这些版画的保存。考古认为这些版画的年代为公元前6世纪下半叶,最初是作为祭品和其他众多的人工制品献给当地的一个女神崇拜或者其他克托尼亚人的神。
编号16467的版画的铁、汞、砷三元素的分布图,揭示了左侧不可见的图像
对这两个版画的以MA-XRF为主的科学分析揭示了其上不同颜色对应的元素成分信息,综合其他分析方法进而获得这些颜色所用的颜料信息。特别是利用MA-XRF技术获取的Fe和Cu元素的分布图揭示了其所代表的铁基颜料(赭石等)和埃及蓝(Cu)在绘画中的分层使用关系,而珍贵的砷基颜料(雌黄)的使用规律反映了当时的绘画技艺及艺术选择需要。基于MA-XRF对被污染颜料的“还原”优势,该项分析清晰“重现”了编号16467的版画左侧肉眼几乎看不到四个额外的女性人物和一个长笛手的模糊色彩和痕迹。
在对这些版画的分析中还正在尝试使用除元素分析之外的分析手段来深入研究-MA-XRF成像数据的K均值聚类方法。由于获取的MA-XRF数据是一个包含二维平面和一维元素光谱信息的立方数据集,因此除了利用元素光谱维度进行元素分布成像外,还可以针对二维平面分布图像特征进行聚类分析,以研究特定图案的团簇的特点及对应的相关元素来实现对待分析文物的可视化分析。Andreas Germanos Karydas博士也在此利用这些版画研究展示了一些这方面的结果。
格里芬战士金图章戒指
下一项研究是关于格里芬战士金图章戒指的MA-XRF分析。辛辛那提大学的一个团队于2015年5月至10月期间在内斯特宫殿(皮勒斯)发现并挖掘了狮鹫勇士的坟墓。它可以追溯到赫拉迪克二世晚期(青铜时代中期),在墓穴中还发现了数千件手工艺品。这四枚戒指上的图章分别是公牛和跃牛者,神庙两侧的女性雕像,两侧是两只鸟的持有手杖的女性雕像,还有一个是一个身材较小的女人正在走近坐着的女性雕像。
格里芬战士金图章戒指上发现的铂族矿物包裹体
MA-XRF的分析获得了以下成果:一是在这些图章的雕刻痕迹部分发现了铜-Cu元素的富集现象,在进行了误差校正后此结果反而加强。说明可能是在加工过程中使用了一种铜基工具,且在表面留下的铜痕迹是沉积在图章纹饰表面。二是MA-XRF技术揭示了在焊接区域内铜和银元素的富集现象表明了应用硬焊(铜焊)技术;最后在MA-XRF扫描图像中发现了由锇、铱和钌元素组成的铂族矿物包裹体,表明四枚戒指中的两枚制作使用的金来自次生砂矿。
第三项研究来源于雅典国家考古博物馆和基克拉迪艺术博物馆收藏的基克拉迪小雕像和器皿,目的是利用MA-XRF技术鉴定施用于基克拉迪大理石雕像和器皿上的多色痕迹,并描述它们的化学成分。考古学家认为,对基克拉迪人造物上是否存在多色图案的研究,对于了解它们的整体功能和用途具有特别重要的意义。
基克拉迪小雕像其上发现的现代白色颜料立德粉(Lithopone)
这项研究充分展现了MA-XRF在此类文物研究中的特殊优势。首先该技术能够展现已经褪色老化的颜料(朱砂HgS)的曾经存在使用,即使是在已经被抛光的表面也能够获取微量残留的颜料信息;其次能够清晰展示混合颜料的各组分的信息(朱砂、铅白、棕土);再次,利用XRF技术的高灵敏度可以检测出雕像表面存在的微量的颜料的使用痕迹。特别是这些使用痕迹中包含了现代白色颜料立德粉的存在;最后,检测到的铜锌的存在痕迹表明这些雕像曾经使用过现代黄铜手工刷处理。
讲座最后,Andreas Germanos Karydas博士详细回应了线上专家和直播间观众的一系列提问。
故宫博物院作为国内第一个引入MA-XRF技术对文物领域开展研究的单位,在近些年来针对国内特有的书画、壁画和唐卡等文物进行了一系列的相关研究工作并取得了一定的成果发表。中希双方在MA-XRF领域内的合作将有助于对这一新技术在文物研究领域的科学研究在将来更好的开展。