中国科大在考古贝壳制品原料来源无损分析方法研究领域取得新进展

贝类是古人重要的食物来源，也是制作工具、容器与装饰品的常用原料。在内陆遗址中，海洋贝壳的出土往往意味着古人长距离物资运输的存在，具有极高的考古研究价值。辨别考古贝壳制品的淡水或海洋来源，对于理解古代人群迁徙与物质文化交流具有重要意义。然而，考古贝壳制品（如贝珠等）多经历了深度加工，无法通过传统形态学方法鉴定其种属并判断其水域来源。如何在无损分析的前提下，辨别这些深度加工贝壳制品的原料来源，是学界亟待解决的问题。

近期，中国科学技术大学科技考古实验室联合福建省考古研究院、云南省文物考古研究所及中山大学，提出了一套基于X射线荧光光谱（XRF）与激光拉曼光谱（Raman）的无损分析方法。研究团队首先系统测试了10种常见现代淡水与海水贝壳的元素组成、晶体结构与壳层结构；随后，通过与福建庵山、广西豹子头两处遗址出土的古代贝壳进行对比验证，明确了Mn、Sr元素含量及拉曼特征峰在判别贝壳水域来源中的适用性。该方法被进一步应用于云南白马口遗址出土的微型贝珠研究中，结果成功排除了其原料为淡水贝壳的可能性，确认其由珍珠层不发育的海洋双壳纲贝类制成。

相关研究成果以“A Nondestructive Method for Identifying Freshwater and Marine Origins of Archaeological Shell Artifacts”为题，发表于国际科技考古领域权威期刊《Archaeometry》。

图1 研究涉及遗址位置及白马口遗址出土微型贝珠

本研究表明，淡水与海洋贝壳在元素组成、晶体矿物组成及微观壳层结构上均存在规律性差异，且这种差异具有稳定的物质学基础与环境指示意义。

XRF分析结果表明，海水中相对富集的Sr在海洋贝壳中也表现为高含量；而在淡水环境中更为丰富的Mn在淡水贝壳中也同样富集。因此，Mn与Sr可作为判断贝壳生长水域的关键指示元素：海洋贝壳富Sr而贫Mn，淡水贝壳则相反。

结构方面，淡水与海洋贝壳在晶体结构和微观层间结构方面存在显著差异。SEM分析显示，海洋贝壳普遍存在由细小纤维状文石构成的棱柱层—珍珠层过渡带，部分腹足纲贝壳由于壳层较薄，该结构不明显。珍珠层发育的海洋贝壳棱柱层含方解石，而珍珠层则为文石结构。淡水贝壳的棱柱层和珍珠层均由文石构成，缺乏明显的过渡带。拉曼光谱分析与SEM分析结果相同。

基于上述分析结果，研究团队建立了涵盖14个种属的贝壳判别参数表，为考古贝壳制品来源分析提供了新路径，亦为探讨古代云南与周边地区的物质文化交流提供了新线索。

图2 现代与考古贝壳样品示意图

图3 现代与考古贝壳样品的Mn-Sr元素浓度分布图

图4 现代与考古贝壳样品的拉曼光谱分析图

中国科大科技史与科技考古系博士研究生王弘毅为本文第一作者，范安川副教授为共同第一作者，王娟副研究员为通讯作者。本研究的合作者还包括福建省考古研究院吕锦燕副研究馆员，云南省文物考古研究所闵锐研究馆员，中山大学社会学与人类学学院余翀副教授，以及中国科大博士研究生张媛媛和蒙柳汶。

论文链接：http://doi.org/10.1111/arcm.70180

（科技史与科技考古系、科技考古实验室）