[论文解读] Raman spectra database of the glass beads excavated on mapungubwe hill and k2, two archaeological sites in South Africa

Aurélie Tournié, Linda C. Prinsloo+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 7, 2010

Cultural Heritage Materials Analysis参考文献 34被引用 6

一句话总结

本研究构建了南非马普蓬古布韦山与K2遗址200颗彩色玻璃珠的拉曼光谱数据库，识别出三种主要的玻璃基质类型及至少七种致色离子。关键发现表明，许多颜料（如铅锡黄II型和铬酸盐）在13世纪以后才被制造，这与遗址1280 AD的放射性碳定年结果存在矛盾。

ABSTRACT

About two hundred coloured glass beads (red, yellow, green, blue, white, black, pink, plum) were selected among the thousands of beads excavated on Mapungubwe hill and at K2, archaeological sites in the Limpopo valley South Africa, and have been studied with Raman scattering. The glass matrix of the beads was classified according to its Raman signature into 3 main sub-groups and corroded glass could also be identified. At least seven different chromophores or pigments (lazurite, lead tin yellow type II, Ca/Pb arsenate, chromate, calcium antimonate, Fe-S "amber" and a spinel) have been identified. Many of the pigments were only manufactured after the 13th century that confirms the presence of modern beads in the archaeological record. This calls for further research to find a way to reconcile the carbon dating of the hill, which currently gives the last occupation date on the hill as 1280 AD with the physical evidence of the modern beads excavated on the hill.

研究动机与目标

• 利用拉曼光谱表征南非考古遗址出土的古代玻璃珠成分。
• 识别导致玻璃珠显色的致色离子。
• 解决放射性碳定年结果（1280 AD）与文物中发现的具有历史现代特征的颜料之间的矛盾。
• 建立一个公开的拉曼光谱数据库，以支持未来对考古玻璃的产地溯源与年代学研究。

提出的方法

• 对从马普蓬古布韦山与K2遗址发掘出的200颗彩色玻璃珠应用拉曼光谱分析。
• 基于拉曼光谱特征对玻璃基质类型进行分类。
• 通过将观测到的拉曼峰与已知参考光谱比对，识别致色离子。
• 通过分析蚀变表面的光谱，评估玻璃腐蚀对光谱的影响。
• 将颜料来源与历史制造时间线交叉比对。
• 将结果汇编成一个面向考古研究的公开拉曼光谱数据库。

实验结果

研究问题

• RQ1 马普蓬古布韦与K2遗址玻璃珠中主要的玻璃基质组成是什么？
• RQ2 导致玻璃珠显色的致色离子有哪些？
• RQ3 所识别的颜料最早是在何时制造的？其制造时间与遗址1280 AD的放射性碳定年结果相比如何？
• RQ4 腐蚀特征在多大程度上影响考古玻璃拉曼光谱的解读？
• RQ5 该拉曼光谱数据库在解决考古记录中的年代学矛盾方面能发挥多大作用？

主要发现

• 基于拉曼光谱特征，识别出三个主要的玻璃基质亚组，表明存在不同的玻璃组成。
• 至少检测到七种不同的致色离子，包括青金石、铅锡黄II型、Ca/Pb砷酸盐、铬酸盐、钙锑酸盐、Fe-S '琥珀色'以及一种尖晶石。
• 许多颜料（如铅锡黄II型和铬酸盐）在13世纪之前并未生产，表明其为后中世纪引入。
• 这些13世纪后颜料的存在与马普蓬古布韦山遗址1280 AD的最后一次人类活动放射性碳定年结果相矛盾。
• 部分玻璃珠中观察到腐蚀效应，但并未掩盖主要致色离子的识别。
• 本研究建立了一个公开可访问的拉曼光谱数据库，以支持未来对考古玻璃的产地溯源与年代学研究。