科技考古概论知识点.doc

一.概念
1.概念+学科定位
·科技考古学是利用自然科学的理论方法和技术，分析古代实物资料，从中提取古代人类的活动信息，用以探讨人类行为、生存方式、生产技能以及人与自然的关系及其发展规律的一门科学。
·学科定位：是考古学的分支学科，属于人文和自然的交叉学科。
2.它的英文名称
·Archaeometry
3.国际科技考古会议（英文）
·国际科技考古学术会议（International Symposium on Archaeometry）
4.周仁、仇士华、蔡莲珍（人物）
·周仁：1931年，周仁教授：古陶瓷分析，即检测了杭州南宋官窑瓷片的理化性质，开创了我国古陶瓷研究的先河。
·仇士华、蔡莲珍：1957年，仇士华、蔡莲珍夫妇，右派；杨承宗、夏鼐、刘东生；在中国科学院地质研究所自力更生创建我国第一个碳14测年实验室，测定出一批准确可靠的考古年代数据；文革后，和北京大学考古系实验室一起，数以千计的年代数据，新石器考古学的年代序列，奠定了我国碳14测年的基础 。
5.关系（与科技史关系、区别）
·关系：科技史的研究对象 古代科技的实物、考古资料以及古代有关的文字资料等；二者相同之处，都要对古代的科技实物遗存（传世品和发掘品），制陶和冶金等遗址进行研究和考察。但双方视角不同，科技史学者更注重遗物的生产技术层面，考察技术的进步过程，而科技考古工作者则对遗物的功能、年代和产地更加注重，试图通过遗物了解人的活动和文化。
·区别：科技考古属于考古的分支学科，与考古学有着相同的研究对象和研究目标；但二者的研究方法、研究目的、研究对象的侧重点有所不同。科技考古学除了具备考古学的知识外，还要有环境科学、人类学、物理学、化学、计算机等学科知识。
科技考古学无疑扩大了考古资料识读的含量，开辟了考古学新的研究领域。但它附属于考古学，仍遵循考古学的理论和方法，尤其在科技考古学的某些领域更要依靠考古学。
6.（论述）应用范围※（三个大方面）
·田野发掘——→室外工作——→遥感、勘探技术、钻探技术
·文物修复保护→考古辅助工作→
粘结、修补、加固、稳定性处理→派生出修复学、保护学
·文物分析研究→研究工作→年代测定技术、文物分析、鉴别技术

7.※研究方法（狭义和广义）
按研究内容分：
①断代测年方法
放射性碳素测年法，即碳14测年法；
释光法：热释光（TL）、光释光（OSL）、红外释光（IRSL）
顺磁共振法（ESR）、钾氩法（K-Ar）、裂变径迹法、釉系法、
古地磁法、氨基酸外消旋法、黑曜岩水合法、树木年轮法以及
古化石含氟量分析法等。
②产地分析方法：
微量－痕量元素、同位素比值与物相；
微量－痕量元素的分析方法：
仪器中子活化分析(INAA) 等离子体放射光谱(ICP)
等离子体质谱(ICP-MS) 原子吸收光谱(AAS)
X射线荧光光谱(XRFS)：
按接收系统分：波长色散和能量色散；
按光源分：X光管荧光光谱、质子X荧光光谱(PIXE)、基于同步辐射光源的X射线荧光光谱等；
同位素比值分析：固体质谱(MS)，高分辨ICP-MS和高分辨激光光谱；
物相：岩相与金相；XRD、岩相显微镜与金相显微镜，
扫描电子显微镜(SEM)和透射电镜等。
③古代先民的食谱分析：
配有元素分析仪的气体质谱；
色谱、色质联用谱仪；
13C交叉极化魔角自旋核磁共振谱仪
(13C CP MAS NMR)；
④基因考古：PCR扩增仪、基因测序仪
大型计算机作数据处理；
⑤遥感考古：航空遥感、航天遥感、地磁测量仪、
电阻测量仪、电磁测量仪以及地质雷达探测仪等；
⑥其它：
环境考古、农业考古、陶瓷考古、冶金考古、
音乐考古和美术考古等；

·狭义：各种学科的理论、方法和手段有机结合，应用于实物资料的收集、整理和研究之中。
·广义：自然科学为方法，
考古资料为边界条件。

二.考古探测应用
8.什么是遥感考古，其应用于什么遗址调查
·将遥感技术用于考古研究中，即运用遥感技术，获取遗迹或现象的电磁波或超声波信息，并用光学或计算机图形图像处理技术，对这些信息进行过滤、分类、边缘加强、反差变换、特征提取或假色彩合成处理，再根据影响的色调、纹理、图案及其时空分布规律进行分类、识别和解释，确定遗迹或现象的位置、分布、构成与形状诸方面特征，还能进行文化资源追踪、考古测量、古地形地貌与古城址复原等工作。
适用于某些地形复杂，普通田野考古勘测难以得出准确信息的遗址。
9.科技考古勘探步骤
步骤：
①资料的搜集和分析，制定野外勘察计划，做好各种准备
②野外调查和实地考察，发现、记录新的遗迹、遗物现象
③对调查资料的整理、分析，结合各类信息和其他资料，总结调查区域遗存概况
10.遥感考古分类、主要原理，其物理特征、影像特征
·分类：根据运载工具和遥感距离的不同，可以分为航天遥感（以火箭、卫星宇宙飞船等为运载工具）、航空遥感（以气球、飞机作为运载工具）、地面遥感（以车、船为运载工具）。
·主要原理：根据航拍照片中田野农作物植被的形态；地面表土层颜色的层次、明暗；地形的凹凸等等有差别的信息，通过计算机图像处理进行判别。
·特征：考古遗迹作为一种地物，具有特殊的物理特性，显示出特殊的影像特点，形成独特的遗迹标志主要有：
第一，考古遗迹的土壤特征是重要的信息显示，利用土壤标志可以分辨出古代的城墙、道路、墓葬、古河道等遗迹。城墙、道路处的遗迹会呈现出较浅的色调，而墓葬、古河道处的遗迹则色调较深。考古遗存的土壤有路土、夯土、填土、淤土等，与自然土壤的色泽、结构、温度、致密度存在差异。
第二，考古遗存的物理特性会作用于遗迹所在地的植被生长，形成植被标志。地下的考古遗迹因其种类不同形成正植被标志和负植被标志。一般来讲，墓葬、填平的壕沟、渠道、灰坑等类遗迹因其质地疏松、含水量丰富、土质相对肥沃而使植被生长旺盛，成为正植被标志；古代道路、夯土、瓦砾、红烧土遗迹砖瓦类建筑因土壤板结、透水性差，植被生长较差，为负植被标志。
第三，遗迹的阴影标志。残存在地面上的遗迹如城墙、坟冢、土台、沟渠容易形成地面的起伏变化，总会呈现一定的微土貌特征。它们在倾斜太阳光线的照射下，表现出不同的明暗、大小以及组合方式的阴影，特别是布局具有规律性的城址特征尤为突出。在航空照片上，特别是黑白影像上阴影明显。
第四，不同的考古遗迹在夜间都会发出与周围环境不同的特征红外光谱，在夜间卫片或航测红外光波段照片中可以分辨出来。
第五，土壤的差异还可通过土壤潮湿度的差异（即潮湿标志）和地成上霜雪融化的速度不同（即霜雪标志）表现出来。

11.遥感与航空摄影考古程序（大概）
勘探前的准备工作：
·首先，收集与分析资料，旨在对勘探地区的自然环境、文化面貌有个基本概念。接着，结合飞行和经费条件等制定出田野调查和勘察计划，内容包括工作区域、飞行路线、勘察时间、经费预算以及可以实施的工作方案。除了资料的整理和分析外，还要进行人员准备、记录准备。在准备阶段，由于空中飞行的特殊性，飞行空域的申报是必要的。
·野外实地勘查：当飞机起飞时，勘察开始了。勘察人员在飞机上向两侧或一侧观察，寻找有无遗迹迹象。当发现可能有遗迹迹象时，要减慢飞行速度，打开机窗或舱门，然后在不同高度盘旋飞行，进行观察，选择最佳的拍摄角度，用手握小型或中型相机倾斜拍摄。在勘察过程中，一定要做好记录。
·野外勘察，主要是进行必要的探测和验证，通过有重点地将航片、原先资料所反映情况同实地对照，特别是草图上标出的遗迹部分，为判读时出现的疑问寻找答案。必要时还要进行纠正和勘察、摄影记录，尤其对于新的发现，要做详尽的各种记录。在这一阶段，多种遥感考古技术与地球物理探测和地面调查相结合，才能获取全面的现势性强的数据资料，最后建立航片解释的标志。
·信息资料的详细分析：通过对各种信息综合分析，制定出一张详细的考古勘探解释图，进而确定研究的目标、方法、步骤。从新的航片上的色调、颜色分析，尽可能找出所有的考古遗迹或现象，与以前的资料对比，并增添新的内容。同时要做好记录归档，标明全部的古迹点群，还可制定出比例合适的古迹分布图。接着，工作人员对获取的图像进行了解译，主要是建立影像标志。
·野外验证：对于遥感资料的分析，一般要进行实地的判释和验证，可以采取野外调查、局部的研究发掘等手段。
·综合分析和研究：对所有的野外工作、以前的信息进行了综合分析，勾勒出一张详细的遗迹分布图，对所有的疑点进行解释。最后进一步做断代等方面研究，写成本次工作的报告。

三.地面物探
12.概念、原理、类型、应用范围、工作程序
·概念：物探，即地球物理勘探的简称。利用地球物理的原理，根据各种岩石之间的密度、磁性、电性、弹性、放射性等物理性质的差异，选用不同的物理方法和物探仪器，测量工程区的地球物理场的变化，以了解其水文地质和工程地质条件的勘探和测试方法。
·原理：考古遗存改变了所在地区的地表的物理、化学结构，使土壤物理性质出现异常现象。考古遗迹、遗物埋藏在地下形成的土质结构、密度、含水量与周围天然沉积物有差异，表现为土壤密度、磁性、电性、导热性、弹性、放射性较附近普遍增大或减小。不同的物性差异可通过相应的仪器观察到，并通过计算机从一系列异常数据中寻找其地球物理场的分布，进而推断遗迹的特征和文化性质。
·类型：从理论上讲，所有的地球物理勘探方法都适合于考古勘探，物探法有电阻率法、磁法、探地雷达法、重力法、热勘探、定常波探测、地震法、激发极化法、自然电场法、放射性勘探法（Y射线谱仪）、电磁诱导法（EM法）、核子地球物理勘探法等。实际上，物探受探测对象物理特性的限制，不可能对任何考古遗存都有用。最常见有效的是前三种，其余的仍处于尝试、改进阶段。
·应用范围：适用于勘探遗址范围内各类小尺度的地下遗存，如房基、墙基、墓葬、灰坑、窑灶、乃至陶器和工具等。
·工作程序：
第一步，资料收集分析。遥感、地探、考古文献
第二步，工作设计。根据所探地区物理特性决定物探工具。进行区域系统规则的布局，在测量布20米×20米网格，称为测网
第三步，野外物探。“布方” 木桩固定测网
第四步，资料的解释和结论。将野外获取的数据资料输入计算机进行处理，并转化成数字化图像。参考地区特征判定异常点及其形状、走向、分布范围，结合考古、文献材料，定性、定量分析地下遗迹的情况
13.什么是电阻率法及应用
·概念：电阻率法勘探是通过探测遗迹、遗物与周围土壤电阻的差异，来确定目标物的深度、分布范围、几何形状。考古遗存与土壤具有不同的质地（成分）、疏密度（孔隙水的附存状态）、含水量（渗透率）、饱和度、电离子浓度、温度等，导致了它们不同的电阻率。
·应用：电阻率法主要应用于探寻墙基、房基、沟渠和古河道等中等尺度的长条形遗存。实例：中国社会科学院考古研究所的高立兵等与科学院地球物理研究所合作曾利用高密度电阻率法来勘探商丘东周城址的城墙位置，证明电阻率断面与考古发掘的城墙断面吻合。

四.文物清理与修复
14.什么是脆弱文物、普通文物
我们把性能稳定的文物称为普通文物，以之区别那些比较脆弱的文物。
15.普通文物表面清理方法哪些种（黄色字部分）
干洗法：采用无水的有机溶剂来清洗。
①对于比较稳定文物的清洗可采用清水刷洗和机械法清理，清理时以不伤损文物的特征为原则。
②对于性能稳定的文物，如果其表面仅仅是简单的泥土污垢，可用清水毛刷进行刷洗
16.如何清洗纺织品、鎏金铜器（大概方法）
纺织品：
•对于纺织品文物上的铁、铜或其他金属氯化物的污斑，可以采用酸性水溶液来处理使之变为可溶性盐类
•在清洗棉织品文物时，通常采用较温和的酸或缓冲盐溶液，以防止损伤纤维。醋酸就是广泛应用的一种
•有些纺织品的污斑含有大量钙、镁、铁等离子，可用六偏磷酸钠水溶液去除
•对于纺织品文物上的铜锈也可以选用氨或胺类化合物使之与铜离子形成络合物而去除
•纺织品文物上的血斑、尸体污斑、动物凝胶、食物残渣等蛋白质污斑，用水和洗涤剂洗不掉时，均可利用酶的作用来分解它们，一般常用木瓜蛋白酶。
•当纺织品上沾染了有颜色的斑污的时候，通常可以通过氧化的方法破坏有色基团来减轻或消除这些色斑。常用漂白剂。
•对于因氧化作用而产生的斑污，只能利用还原作用去除这些有色污斑。一类是由于金属锈蚀而产生的污斑，通过还原作用使锈斑变为可溶物，把锈斑的颜色除去或变为不太明显的色调。另一类是由于有机染料或天然颜料造成的污斑，它们很容易因氧化或还原作用而起变化。常用连二亚硫酸钠或者用甲醛化次硫酸钠作洗涤织物的还原剂。

鎏金：
方法一：乙烯基乙醇/丙烯酸聚合物的稀甲酸溶液
方法二：以EDTA为主，并结合碱性罗歇尔盐为辅。
方法三：5%半胱氨酸溶液。
方法四 ：对于鎏金银器，为了不使鎏金薄层和银受到损伤或产生不良的变化，可采用甲酸除锈并添加少量的巯基苯基四氮唑。

17.湿洗法（流程）
·清洗前应先除去泥土，然后再用水洗，一般常用蒸馏水或去离子水来洗。对于本身很脆弱的织物和遇水后容易褪色的织物，最好采用水蒸汽法来清洗。有些织物的小残块可以在玻璃上进行清洗。
·清洗完毕后，将织物放入空气流通、温度适宜的房间进行干燥。而对于某些用水洗不掉的斑点，则应选择适当的其它溶剂来进行清洗。选择溶剂时应先在艺术品的次要地方(如边角处)作小片实验，得到可靠的结果后才能使用。绝不可轻率处置，否则将会使文物受到破坏，造成无法挽回的损失。尤其是在清洗有颜色的纺织品时，必须先做局部点滴实验，以判断水和其它溶剂对颜色的溶解程度。
·有些油脂类的污斑、汗斑、果汁、动、植物的变质产物等均为酸性，一般不溶于水，可在水中添加一些碱性的去污剂。，可与酸性污染物发生中和反应而变成溶于水的盐或皂，或碱金属化合物等，而被洗去。一般采用有表面活性作用的合成洗涤剂或湿润剂。实践证明，清洗液的pH值一般pH值从10减少到中性时，清洗效果最好。
·通常使用弱碱氨水溶液作为缓冲的系统来保障安全。因为这种碱，当它尚未产生有害作用之前就已经挥发了，使用比较安全。另外也可添加硼砂作去污剂，当浓度为0.1％～1％时，pH值为9.2。这些盐(即四硼酸钠)可以增加皂化和清洗能力，对清洗有严重污染的棉织品文物，效果较好。

18.点滴实验（名词解释）
·无机点滴试验：经常采用灵敏的有机试剂，使无机物转化为：① 有色的络离子或螯合物、或染料、或离子缔合物、或有色的氧化还原产物。②沉淀，如金属硫化物。③荧光物质。④ 特征性气体。此外，还可凭借催化反应、吸附现象、隐蔽和解蔽进行点滴分析。
在用有机溶剂洗涤纺织品文物时，应该先作点滴试验，只有确实证明该溶液不使织物褪色，不破坏织物结构，能有效的去除污斑后才能使用。而且要注意防火、防爆。
19.陶质文物修补过程、步骤（后面了解即可）
五.文物的保存
20.临时库房环境的选择
临时库房的窗户最好是朝向北方。背光是为了在文物存放期间，没有阳光紫外线和远红外线的直接影响。
·库房的层位选择也很重要，它决定了临时库房日后受地下水毛细作用和楼顶渗漏影响的大小。临时库房最好不要选择在一层楼，也不要选择在顶层。
·对于临时库房的门窗，如果原来的房间窗户是为了居住而设计的大面积窗户，必须对它进行简单的改装。一般可以用泡沫塑料材料、或者木工板、石棉板将窗户进行活动式临时封闭。

21.要求（了解？）
22.文物陈列中的控制因素
温湿度、光照度、大气环境、生物因素。在考古工地，文物库房温、湿度的控制是十分关键的。
23.玉石器的保存（首、其、最）
首先，观察有无结晶盐与酥粉现象的再次出现。
其次，观察有无新的裂隙的发育，修复过的断裂缝是否发展。
最后，定期测试石质文物保存环境监测。
24.脆弱文物（竹木漆器温湿度保存、纺织品的保存、纸质文物）的保存方法（见书上）

六.陶瓷科技考古
25.原始瓷产地的探讨
①南方单一起源：
聚类分析；北方未在窑址发现原始瓷；
没有瓷土矿；大量原始瓷发现于南方；
②多个起源：
北方风格器型；不少烧流的原始瓷；
商代早期原始瓷，北方多于南方；
吴城商代早期原始瓷质量差；
二里头、垣曲白陶；
山东大辛庄原始瓷；

26.瓷器烧制过程中的理化变化
陶瓷在烧成过程中发生脱水、分解、熔融、化合、氧化、还原。二次氧化、析晶。晶形转变、液相分离、烧结等物理-化学变化。
27.瓷器的理化结构
陶瓷胎釉的化学组成以二氧化硅为主，其次是三氧化二铝，再其次为Cao、Mgo、k2o、Na2o、Fe2o3等。其中Sio2 是胎中含量最高的氧化物，其次是Al2o3，两者在胎中的总含量最高达90-94%。南方地区极大部分瓷胎，其硅铝比一般都比较高，属于高硅质胎，北方地区胎的硅铝比一般都比较低，属于高铝质胎。造成这种差别的原因在于南方地区的胎都以瓷石或瓷石配高岭土制成，而北方地区的胎则以高岭土或高白铝土制成。瓷石的化学组成特点是高硅低铝，而高岭和高铝白土则是低硅高铝。原料组成的差别造成胎组成的差别，胎的差别又导致烧
成温度的差别，高硅低铝胎的烧成温度在1150°-1250°之间、低硅高铝胎的烧成温度为1250°-1350°。 Sio2 和Al2o3 在胎中通过高温化学反应，一部分形成骨架，另一部分与助熔剂化合成玻璃相，填充于骨架之中，形成致密而坚硬的胎。

28.着色剂
·着色剂：Fe2O3 FeO CuO Cu2O MnO TiO2 Sb2O3 Au(金)等都是陶瓷釉彩着色剂。中国历代南北各地窑场所生产的千百个不同色调的釉和彩都是在这些着色氧化物的基础上形成和发展起来的。

七.陶瓷科技考古学史（五个里程碑）
29.陶瓷的出现
（见书上）
30.X射线应用（应用范围）（简答）※
在考古研究中，X射线荧光光谱分析主要是测定古物中的成分，从而达到各种分析目的，进而推断和判断当时的人类社会文化。X射线荧光光谱分析在考古学中主要应用有鉴定古物的年代、真伪、产地、制作工艺以及如何进行文物保护。
①文物的鉴定
②文物的断代
③文物产地及其矿料来源分析
④制作工艺的研究
⑤文物保护的研究
31.什么是XRF（一种手段，应用领域）
X-RF是指X-射线荧光光谱仪，具有重现性好，测量速度快，灵敏度高的特点。能分析F(9)～U(92)之间所有元素。样品可以是固体、粉末、熔融片，液体等，分析对象适用于炼钢、有色金属、水泥、陶瓷、石油、玻璃等行业样品。无标半定量方法可以对各种形状样品定性分析，并能给出半定量结果，结果准确度对某些样品可以接近定量水平，分析时间短。
X射线荧光光谱分析在考古中应用今后会越来越多，越来越重要，主要是向以下几个方面发展：
①文物的无损鉴定；
②面扫描和线扫描分析；
③微区分析；
④化学态分析；
⑤轻元素分析
32.GPS概念、特点、组成
·概念：GPS是全球定位系统的简称。它是一种世界范围内的导航和定位系统，是建立在无线电定位系统、导航系统和定时系统基础上的空间导航系统。
特点：
·GPS测量具有很多优点：
①高精度三维定位，满足各种考古测量的要求；
②设计和布点方便灵活，控制点之间不必通视；
③对地理条件和作业条件要求低，高山、沙漠地区能进行全天作业；
④工作效率高，自动进行观测、记录和计算，目前已被广泛应用于测绘行业。不足之处是不能在楼群之间和地下（如墓室、洞穴）中进行测量。
·组成：空间部分、控制部分、用户部分
33.GIS概念、组成
·概念：GIS是地理信息系统的简称。它是一个在计算机支持下，将空间数据输入、存贮、检索、运算、显示和分析应用的技术、处理地理信息的系统。

组成：硬件：计算机、扫描仪、绘图仪、磁带机、网络
软件：地理信息系统运行时所必须的各种程序，包括：计算机系统软件、GIS软件及其支撑软件、应用程序。
空间地理数据：GIS的操作对象与管理内容。它是指以地球表面空间位置为参照，描述自然、社会和人文经济景观的数据，可以是数字、文字、表格、图像和图形等。是现实世界抽象后的实质性内容，主要包括位置信息、属性信息和空间关系等。数据包括两大类型：空间数据和非空间的属性数据
用户：GIS是一个动态的地理模型，是一个复杂的人_机系统。系统的管理、维护和使用人员是GIS中的重要构成因素
34.什么是3S、在考古中的运用
·3S：GPS、GIS、RS(遥感技术）技术各有优缺点，相互结合可取长补短。在实践中，3S集成产生了，它是指三者对地观测新技术有机地集成（Integration)在一起。
·3S集成运用时，GPS用来实时、快速地提供目标地空间定位；RS用来实时或准实时地提供目标及其环境地信息，发现地表的各种变化，及时对GIS数据更新；GIS通过对各种来源的时空数据进行综合处理、集成管理、动态提取，做成新的集成系统的基本平台，且为智能化数据采集提供地学知识，如处理、分析考古遗迹的图形数据和属性数据。