面具金、銅人綠、象牙黑……“三星堆配色”的科學(xué)解讀

黃金面具埋藏?cái)?shù)千年仍光彩不減，青銅器卻銹得“五顏六色”，出土象牙則是發(fā)生“黑化”。三星堆出土文物的獨(dú)特色彩都是從何而來？

撰文/記者 王雪瑩 編輯 /丁林

新媒體編輯/陳炫之

采訪專家：

余曉艷（中國(guó)地質(zhì)大學(xué)珠寶學(xué)院教授）

隨著三星堆文化遺址最新挖掘工作的陸續(xù)展開，一件件被塵封千年、巧奪天工的國(guó)之瑰寶次第現(xiàn)世，刷新了現(xiàn)代人對(duì)遠(yuǎn)古文化的認(rèn)知。

但在驚喜的同時(shí)，人們關(guān)于出土文物的疑惑也變得越來越多——黃金面具為何歷經(jīng)3000年仍然熠熠生輝，青銅器為何又銹得“五顏六色”？出土的象牙怎么變黑了？

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不生銹的“18K金面具”

在此次三星堆遺址挖掘中，5號(hào)坑出土的大量金器引發(fā)了全民關(guān)注。理論上，黃金化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易銹不易腐。因此三星堆的金面具雖然出土?xí)r“皺皺巴巴”的，但清理之后依然“黃澄澄、金燦燦”，無需任何支撐就能獨(dú)自立起。相比之下，現(xiàn)實(shí)生活中卻不乏“黃金首飾變白”“發(fā)紅生銹”的新聞。難道現(xiàn)代人買了個(gè)假黃金？

△是金子，埋多久都會(huì)發(fā)光

如果仔細(xì)對(duì)比觀察就會(huì)發(fā)現(xiàn)，各種出土金器文物的“金色”其實(shí)不盡相同——有像三星堆金面具一樣色澤“特別正”的，也有“金里透紅”或是“金里泛青”的。這些顏色上的差異，和金器的黃金純度有關(guān)。古人因?yàn)榧夹g(shù)所限，對(duì)黃金成色的判定主要靠肉眼觀察，有“七青、八黃、九紫、十赤”之說：當(dāng)金飾的含金量達(dá)到70%時(shí)，黃金的色澤一般會(huì)呈青黃色，而當(dāng)含金量介于80-90％時(shí)會(huì)呈黃色，當(dāng)含金量達(dá)到95%時(shí)，顏色則會(huì)偏赤黃色。

根據(jù)測(cè)定，三星堆5號(hào)坑剛剛出土的半張金面具，含金量高達(dá)85%——根據(jù)我國(guó)最新《首飾貴金屬純度的規(guī)定及命名方法》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，黃金含量介于750.0‰-916.0‰就算18K金了，怪不得這半個(gè)面具的顏色“這么正”。

△即便含金量相同的金器，顏色也受其他“雜質(zhì)”元素的影響。圖中顯示的是“金銀銅”合金的顏色范圍（來源：researchgate.net）

那么會(huì)變色的金首飾就是純度不夠嗎？未必如此。足金首飾也會(huì)變色，但主要原因是由于黃金飾品中含有的少量銀和銅元素，受汗液或加工工藝影響會(huì)發(fā)黑、變紅。至于變白則是因?yàn)樯钪信紶栍龅降墓?，?huì)與黃金形成銀白色的金汞齊，導(dǎo)致首飾發(fā)白。

據(jù)悉，此次三星堆出土的“18K”黃金面具其實(shí)也含有13%-14%的銀，但由于在地底被泥沙覆蓋而處于一種封閉狀態(tài)，有效減緩了銀的氧化變黑，得以讓這“半張金臉”還能以溫暖人心的樣貌問世。

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古蜀黃金是“天外飛來”？

從1986年1、2號(hào)坑發(fā)現(xiàn)首張金面具，到如今“半張臉都有280克”的黃金面具出土，人們多年來對(duì)三星堆遺址大量黃金從何而來的猜想從未停止。

△本次三星堆遺址發(fā)掘出土的鳥型金飾片（圖片來源：央視網(wǎng)）

地球上易于開采的黃金非常稀少。據(jù)估算，目前地球上的黃金主要分布于地核、地幔，地殼中的黃金只有地球上黃金總量的0.3%。

除了量少，黃金的開采與加工同樣也很難。作為一種單質(zhì)金屬，黃金的生產(chǎn)實(shí)際上就是金元素的提純，想將金礦變成金燦燦的黃金，需要經(jīng)過一系列復(fù)雜工序。在現(xiàn)代黃金生產(chǎn)中，原材料中的含金量不過2克/噸，遠(yuǎn)不及加工后所成的金精礦（50克/噸），而后者在制成粗金金塊（含金量90%左右）期間還需要經(jīng)過氫化、冶煉等諸多工序。

黃金在現(xiàn)代都如此難求，古蜀文明又是如何做到的？近日，網(wǎng)絡(luò)上流傳著一種“三星堆的金器取材天外飛來的狗頭金”的猜想，認(rèn)為“狗頭金”作為一種富金礦礦石，是“隕石墜落到地球的產(chǎn)物”。

△（圖片來源：騰訊網(wǎng)）

“這不科學(xué)。”中國(guó)地質(zhì)大學(xué)珠寶學(xué)院教授余曉艷告訴記者，“‘狗頭金’指的是天然產(chǎn)出的塊金，并不是隕石形成的?！睋?jù)她介紹，“狗頭金”常由自然金、石英和其它礦物集合體共同組成，常出現(xiàn)于殘破積型砂金礦、河谷型及階梯型砂金礦等表生環(huán)境中，是在一定條件下金礦附近富含金的地下水和生物富集沉積而成的，跟流星、隕石壓根沒關(guān)系。

那么三星堆的黃金是哪來的呢？很多專家認(rèn)為，四川地區(qū)盛產(chǎn)黃金的天然優(yōu)勢(shì)，才是三星堆遺址多金器的原因。先秦《山海經(jīng)》有云：“今川蜀諸山，又東北一百四十里……其陽多黃金?！泵鞔短旃ら_物·五金》也說：“金多出自西南，取者穴山至十余丈見伴金石，即可見金?！睍r(shí)至今日，我國(guó)也是全球重要的黃金產(chǎn)地，四川砂金保有量更幾乎占全國(guó)21.8%。

△1986年出土于三星堆1號(hào)坑的金面具（圖片來源：人民網(wǎng)）

因此，不管是從礦山開采巖金，還是從河床獲得砂金，聰明的古人總有辦法能找到金源?！八拇ǖ貐^(qū)3000多年前是不是真找到了‘金礦’，我們目前還沒有確切的證據(jù)。但從金相分析來看，實(shí)際上出土金器可能絕大部分還是來自于砂金，即河床里淘出來的金為主。”成都金沙遺址博物館常務(wù)副館長(zhǎng)朱章義此前曾表示。

據(jù)《宋史》記載，古人采用“古法煉金”技術(shù)冶煉巖金，經(jīng)碎石、溜槽水沖等工藝制成的黃金純度可達(dá)80%左右。如使用河道內(nèi)淘洗而得的砂金顆粒作為原料，煉出的黃金成色還會(huì)更高。

△砂金（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

中國(guó)黃金協(xié)會(huì)前會(huì)長(zhǎng)，世界黃金協(xié)會(huì)中國(guó)委員會(huì)首任主席宋鑫也認(rèn)為，古代文明中黃金來源于砂金的情況比較多?！肮糯慕鸬V開采技術(shù)包括氰化提金的工藝都十分限，但砂金就相對(duì)簡(jiǎn)單多了。”用簸箕就可以去掉砂礫雜質(zhì)，留下來的金顆粒成色還相對(duì)較高。

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出土青銅器為何“五彩斑斕”？

此次三星堆遺址3號(hào)坑出土了大量青銅器——從大口尊到青銅罍（léi），再到頂尊跪坐人頭像，可謂驚喜連連。

然而有些眼尖的網(wǎng)友坐不住了：這些還沾著新鮮泥巴的“青”銅器，怎么看起來紅一塊藍(lán)一塊的呢？有的還有點(diǎn)金晃晃的？

△三星堆遺址考古發(fā)掘現(xiàn)場(chǎng)3號(hào)坑內(nèi)的青銅器（圖片來源：新華社）

如果仔細(xì)回想的話，很多國(guó)寶級(jí)青銅器文物的顏色都“不對(duì)勁”：三星堆1號(hào)坑的青銅人面具是青藍(lán)青藍(lán)的，四羊方尊看上去黑漆漆的，曾侯乙編鐘則是難以形容的青綠色……同樣都是青銅器，怎么顏色差別這么大？青銅到底什么色啊？

青銅，指的是以“銅、錫”或“銅、錫、鉛”按一定比例熔煉而成的合金，并不只有一種“配方”。在我國(guó)，三元合金（銅錫鉛合金）、高合金青銅特別是高鉛青銅是古代青銅器的一大特色。根據(jù)先秦《考工記》，早在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，人們就發(fā)現(xiàn)了青銅器性能與銅、錫成分配比之間的關(guān)系，譬如鑄鐘鼎的“金”錫比需要6:1，而鑄斧斤則需5:1。對(duì)于三星堆時(shí)期的古蜀國(guó)來說，青銅器則主要以銅錫、銅鉛、銅錫鉛、銅鉛錫和紅銅五大類合金為主。

青銅器為何有各種“配方”？究其原因，智慧的古人意識(shí)到純銅器物太軟、易變形，加入錫的合金能提高器物的硬度，再加入鉛則能提高融熔液的流動(dòng)性和沖型性能，更方便后續(xù)造型。

鑒于此，以銅為主要原材料的青銅器，其本色原是俗話說的“古銅色”，這也是古代金石研究者把青銅稱為“吉金”的原因。同時(shí)，隨著金屬錫含量的變化，青銅器的色澤也會(huì)開始轉(zhuǎn)為赤黃、橙黃、淡黃，有甚者會(huì)偏灰白。在此基礎(chǔ)上，古人還會(huì)使用鍍錫等工藝處理青銅器的表面，使其呈現(xiàn)“金底白花”的虎斑紋，在歷經(jīng)千百年的銹蝕之后，這些虎斑紋則會(huì)變成“青底黑紋”。

不同顏色的青銅器，差別在于各自的表面銹蝕。本來泛著金屬黃光澤的青銅器，歷經(jīng)長(zhǎng)期腐蝕后表面生成銅綠，因此出土的青銅器會(huì)呈現(xiàn)出青綠色。

但由于青銅合金的成分有差別，其埋藏環(huán)境不同，銹蝕產(chǎn)物也大不相同，包括紅色的氧化亞銅、黑色的氧化銅或硫化亞銅、靛藍(lán)色的硫化銅、藍(lán)色的堿式碳酸銅或硫酸銅、綠色的堿式碳酸銅、灰白色的氧化錫、白色的氯化亞銅和碳酸鉛……

△各種古代銅錢（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

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古象牙“黑了”還“胖了”

挖開3、4號(hào)器物的填土后，考古人員在厚厚的碳灰層之下還發(fā)現(xiàn)了百余根象牙。這些覆蓋于青銅器之上、處于遺址坑最上層的象牙，最長(zhǎng)的將近2米，最短的也有1米長(zhǎng)。

然而，除了形狀是象牙形之外，新出土的這批象牙跟“象牙白”毫不沾邊，反而都是“炭黑色”的，這是為什么？

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)考古人員初步檢查發(fā)現(xiàn)，這些象牙的表面都有被灼燒過的痕跡，還被包含大量竹木炭屑的灰燼層所覆蓋，這可能是象牙普遍都呈黑褐色的原因之一。

△三星堆遺址5號(hào)坑中的象牙雕與金箔片（圖片來源：新華社）

“當(dāng)時(shí)倒進(jìn)來的碳灰可能還是熱的，可能造成染色。”三星堆遺址4號(hào)坑負(fù)責(zé)人許丹陽說，但他也強(qiáng)調(diào)，具體是不是碳浸染緣故仍需進(jìn)一步研究。

至于為什么會(huì)將寶貴的象牙焚燒、打碎？這可能是出于古人崇拜天神的文化：在中國(guó)古代，人與神、先祖溝通的重要方式就是祭祀，想把祭品送到天神手里的方法之一就是把它們放在柴火堆中燃燒，火燒得越旺越大，越能做到“以器達(dá)天”。

這些出土象牙除了黑，還變“胖”了?！伴L(zhǎng)時(shí)間埋于地下象牙的濕度會(huì)增大，泥土也會(huì)滲浸進(jìn)去。”三星堆遺址1、2號(hào)坑考古領(lǐng)隊(duì)陳顯丹解釋道。

常年深埋于土后，許多象牙不僅內(nèi)部已糟朽，而且出土后很容易脫水風(fēng)化，因而，想完好地提取一根“千歲”象牙絕非易事。鑒于此，考古人員專門給4號(hào)坑的幾百根象牙敷上了濕毛巾和保濕紙“面膜”。

△考古人員正在清理象牙附近的泥土（圖片來源：新華社）

出土前為了防止損壞象牙，還得給它們穿上像石膏布的 “新衣服”。 “象牙本身就有幾十斤重，再加上一些護(hù)具，一根象牙出土的時(shí)候總重可能都有100多斤?！标愶@丹說。

參考資料：

[1]《文物保護(hù)領(lǐng)域中的化學(xué)》張吉，黃希，胡東波

[2]《千年銹色耐人尋——古代銅錫鉛合金銹蝕謎題》孫烈，吳世磊 中國(guó)科學(xué)院自然科學(xué)史研究所

出品：科普中央廚房

監(jiān)制：北京科技報(bào) | 科學(xué)加客戶端

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