北京市文物局 Beijing Municipal Administration of Cultural Heritage   搜索关键词:
江西靖安李洲坳东周墓葬埋藏环境及棺内人骨结晶物研究

时间:2015-11-30 10:55:49
】【打印】 【关闭

赵瑞廷 王武钰 王亚蓉 徐长青

    江西靖安东周墓葬被国家文物局列为2007年重点考古项目。这座埋葬了47具棺木的大墓位于靖安县水口乡水口村李家自然村,是我国迄今发现的时代最早、墓葬棺木最多、结构最为奇特的一坑多棺墓葬。墓葬中发掘清理出丝织品、漆器、竹木器、玉石器、瓷器、金器等珍贵文物六百五十多件。47具木棺中28具保存较好,22具木棺中有人类遗骸(人骨或脑髓),其中12具木棺人骨中发现有绿色结晶体①。
    2007年8月,首都博物馆文物科技人员参与了该墓的发掘,从大墓埋藏环境入手,对相关的水样、泥样、土样、结晶物样品取样并检测分析,根据检测数据对诸如大墓埋藏环境、人骨结晶物形成原因、结晶物与陪葬者死因的相关程度、47具木棺只有22具有人类遗骸以及墓坑内棺木完损原因进行了科技分析。
    一、大墓埋藏环境取样及分析检测
    1.埋藏环境
    墓葬为带封土的大型长方形竖穴土坑墓,南北长14.5米,东西宽11.3米~11.7米,墓口到底部深约4米。墓坑四壁陡直,表面均涂抹一层青膏泥作为保护。封土高12米,封土底部为圆形,直径30米~35米,占地1100平方米②。

    涉及取样的5具木棺出土状况:G23、G24、G25、G26、G27位于墓葬东北,由北往南依次摆放,木棺保存相对较好,处于水浸状态(图一)。依据木棺内人骨遗骸及竹笥出土位置(竹笥通常在足部出现)可判断,这五具棺内的死者头向都朝东。
    G23基本为空棺,无人骨,有少量纺织品。
    G24棺身底部有一道裂缝,为空棺。
    G25密封很好,死者为侧身曲肢葬,头向东面朝北,双手屈肘于胸前,双腿曲膝,头骨上有头发和发髻。右脚底放置一个圆形竹笥,用宽0.4毫米的竹丝编制而成,制作极为精巧,带盖。盖直径15.5、高1.5厘米,器身直径15厘米、高7.6厘米。
    G26密封很好,死者为仰身直肢葬,头向东面朝北,右手环抱于胸前,左手直放在髋骨旁,头部保存有用织物包扎的发髻,面颊部位有结晶体,在棺内发现了朱黑双色锦,棺内还发现有瓜籽。
    G27棺内足部见竹笥一个,其内放置随葬品,包括漆木勺1件,青铜刀2件,木梳、刮纱刀、饼形器、笄各1件,竹条4件、竹刀2件,以及竹签、扇、筒、隔网、绕线筒、小棍各1件。
    2.样品
    本工作所取样品包括:
    墓葬封土层回填土样品1个,木棺外白膏泥样品1个,棺G23、G24、G25、G26、G27棺盖与棺身间隙处沉积淤泥样品5个,G27棺内沉积泥样1个,G23、G24、G25、G26、G27内水样5个,墓坑内东北角棺外渗出新鲜水样1个,墓坑内西南处积水样1个,墓地几公里外室内工作间自来水样品1个(做参考数据),有代表性的G11、G18、G26内人骨结晶物样品3个。
    3.样品处理及分析检测
    (1)样品处理
    除水、结晶物样品外,土壤及泥样含水量较大,先经105℃~110℃烘干,计算其含水量,后将干态样品中可溶性离子再溶解出来,测量各样品中水溶性离子含量(表3数据),再将此泥、土样硝化处理后做定性、定量分析,因此泥、土样品数据都以干基计算。

    (2)分析设备
    离子色谱仪,电感耦合等离子体光谱仪,多晶X射线衍射仪,场发射扫描电镜,核磁共振谱仪,气相色谱质谱仪,傅里叶变换红外光谱仪(除离子色谱仪、电感耦合等离子体光谱仪外,其他设备都用于对浅绿色人骨结晶物定性)。

    (3)检测方案
    利用电感耦合等离子体光谱仪、离子色谱仪对各水样及经过处理后的泥、土样品所含元素进行初步定性,确定了需要进行定量分析的离子范围如下:
    阴离子:F-、Cl-、NO3-、NO2-、PO43-、SO42-;
    阳离子:K+、Na+、Ca2+、Mg2+、总Fe、Zn2+、Al3+、Pb、Cu、Hg、As。
    对于浅绿色结晶物,由于其依附于人骨而存在,故将筛选范围扩大到有机与无机结晶物两个类别。首先利用核磁共振谱仪、气相色谱质谱仪、傅里叶变换红外光谱仪,判断结晶物中是否含有有机物, 并且为何物? 如果不含有,再从无机物晶体角度进行定性分析。
    4.检测分析数据(表一~表四)

    二、讨论
    1.表一水样数据
    棺外地下渗出新水样:墓葬东北角墓坑底部,不断有水渗出形成细流,棺外地下渗出新水样就从这里取得。将该水样与5个棺内水样的数据比较:水溶性、流动性、渗透性很好的K+、Na+离子在各样品中含量基本均衡(见表一,G25、G26除外),可以说明,是该地下水在最初逐渐浸淹了棺木并且在两千多年漫长的过程中不断与棺木内物质进行着交换并且最终达到交换平衡,也就是将棺内物质缓慢带走(主要因素),将棺外物质缓慢带入(次要因素)。
    进一步比较发现,除K+、Na+外,其他阴、阳离子(Cl- 、NO2-、NO3-、PO43-、Ca2+、Mg2+)的含量在G23、G24、G27中也较为接近(Al、As、Cu、Hg、Pb,由于其水溶性差不在数据对比范围之内,G25、G26数据的异常将是后面讨论的重点)。这样数据对比后的结论与出土现场墓葬棺木的状况完全相符:根据出土状况对现场涉及采样的棺木密封性进行一个排序,由好到差为:G25>G26>G27=G23>G24。G23棺内沉积泥沙较多,死者遗骸经过两千多年地下流动水的缓慢浸蚀,已经荡然无存,只被泥沙固存了少量纺织品,说明棺木的密封性相对较差,棺内水样已经与地下流动水成分没有太大差异;G27内只有一个竹笥,与G23状况相仿;G24棺内除水外没有任何葬物,也不见淤积的泥沙,棺底可见一条宽大的裂缝,导致其密封性更差,棺内水样与地下流动水成分基本相同;因此地下渗出水样与这3个棺内的水样经过两千多年的不断交换,基本达到平衡状态,导致此3个棺内水样数据与棺外地下渗出新水样相同。
    G25、G26两棺水样数据明显异常,是由于自身小环境即死者缓慢腐烂后分解的物质与棺外流动水之间交换相对较弱导致,这与发掘现场情况相符:G25、G26两棺内既有完整的死者遗骸,又都保留有死者入葬时所穿的衣物,两棺密封性很好,而G25密封性最好,因此5个棺内水样中,G25的数据最为异常,是棺内自身物质的体现,其次是G26。
    从水样数据来看,自来水、墓地积水样品的各种离子含量都要高很多。墓地积水样取自墓坑底部西南角,是墓葬发掘较早的部位,水质浑浊,取样时露天淤积的时间已经很长,是少量地下渗出水与大量地表冲刷水(没有经过地质层过滤,故夹带有大量各种离子)的混合水样。自来水样品是来自于墓葬1.5公里外作为临时操作间的原粮库库房附近的生活用水。
    2.水样、泥样数据对比
    棺内水样中都不含有Hg、As、Pb重金属离子,对应的泥样中则都含有一定数量的三种重金属离子,原因是三种离子水溶性差,溶度积低,本检测所用方法对Hg、As、Pb的检测下限分别为0.009ppm、0.017ppm、0.010ppm,高于三种离子的溶度积因而检测不到。
    将墓葬封土泥样、青膏泥样与棺内、棺间泥样对比发现:棺内、棺间泥样中Hg含量明显较高,可能性更大的是死者所穿衣物上朱砂彩绘(经荧光检测含有大量汞)中的汞影响所致,尤其是G25、G26中死者都穿有朱砂彩绘衣物。
    本工作中,对殉葬者的死因做了一定考虑:如果是服毒致死,有两种可能,有机毒物与无机毒物,如果是有机毒物,经过两千多年的漫长时间,少量的有机物无疑会分解殆尽。另外,微量未知有机物定性分析难度太大,本工作不做考虑。
    如果是无机毒物,仅限于对砒霜、汞中毒致死进行考虑,从数据结果看,回填土泥样与棺木相关泥样中的As含量差别不大,Hg的情况上面已经有了讨论,因此还无法得出死者致死的确切结论。

    3.结晶物判断及成因
    结晶物现象:47具棺木中,12具人骨上分布有晶型成棱状、针状的浅绿色晶体,体积有大有小,但都无一例外地生长在骨骼上,一般分布在尸骸的锁骨、膝盖骨、颅骨等部位。取下少量晶体暴露在当时靖安高温、潮湿的环境中,晶体吸水性很好,很快由浅绿色变为浅红、褐红再到暗红,最后潮解成为溶液。
    本工作中,G26在发掘现场开棺时,死者颅骨就分布有这样的晶体(图二)。取样密封后,对晶体进行未知物定性分析。利用核磁共振谱仪、气相色谱质谱仪、傅里叶变换红外光谱仪检测后判断结晶物不含有机成分,为无机物晶体。利用场发射扫描电镜、离子色谱仪、电感耦合、多晶X射线衍射仪检测,确认该结晶物为含有8个结晶水的磷酸亚铁【Fe3(PO4)2•8H2O】(表四)。
    综合分析,结晶物成因如下:江西靖安,地表以酸性红色土壤为主,土壤红色主要是三价铁形成的化合物显色所致。本工作涉及的泥样,铁离子含量最高为69.719mg/g。另外,从地下渗出水样中基本不含有三价铁的现象来看,棺内水样中的三价铁来自地表红色土壤。在骨骼结晶物现象明显的G25、G26两棺木中,都含有一定数量的三价铁,另外,这两个棺中硝酸根、磷酸根含量较其他样品高出许多,是因为棺木密封性好,死者身体蛋白质、有机磷分解后的残留,而密封性不好的棺木,这两种离子已经被地下流动水带走而消失。人骨中都含有一定数量的有机磷,大墓中死者骨骼中的有机磷(呈还原态,易被氧化)在无氧状态下长时间分解,被棺液中三价铁离子氧化,形成氧化态高价磷即磷酸根,三价铁被磷还原后成为二价铁,二价铁与磷酸根形成棺内人骨上含8个结晶水的磷酸亚铁结晶体,该化学反应只能在骨骼上缓慢发生,形成出土时所见到的结晶物。
    二价铁形成的结晶物一般呈浅绿色,在氧化性氛围中,磷酸亚铁盐极易被空气中的氧氧化成三价铁而形成红色或暗红色的磷酸铁,磷酸铁易潮解而成为溶液态,这与发掘现场观察到的结晶物易变为红色且易潮解为溶液的现象相符。
    从浅绿色结晶物的成分及形成过程来看,与殉葬者的死因没有直接关系(服毒等原因);另外,该二价铁盐的存在,说明大墓的埋藏环境处于无氧状态(否则只会存在三价铁),这从发掘现场包裹棺木的竹席在刚刚发掘的瞬间仍然呈翠绿色也可以说明,翠绿色的竹席暴露于空气中几分钟后就被氧化成为焦黑色。
    4.棺木腐烂与埋藏环境的关系
    47具棺木中,16具糟朽严重:G1、G3、G9、G20、G21、G22、G31、G32、G38、G39、G41、G42、G43、G44、G46、G47,这16具棺木的分布很有规律(图一)。其中14具糟朽的棺木都位于墓坑最外围处:G1在墓坑西北角最外围处,G20、G21、G22三具棺木位于墓坑东北角最外围处,G46、G47位于墓坑东南角最外围处(G48为没有棺木下葬的空穴),G31、G32、G41位于墓坑西侧边缘处,G42、G43、G44位于墓坑西南角最外围处,只有G3、G9不在最外围处,但G3紧挨糟朽的G31,G9紧挨糟朽的G32。因此14具棺木的位置基本分布在长方形墓坑的四维边缘处,与地下流动水交换最为直接,导致棺木容易糟朽损坏,而在墓坑中间部位的棺木由于受地下水冲刷影响相对较小,保存较为完整。这与墓坑现场情况相符:墓坑东北角不断有地下水渗出(G20、G21、G22所处位置),墓坑西北角、西侧、西南角(G1、G31、G32、G38、G39、G41、G42、G43、G44、G46、G47所处位置)由于地下水的冲刷,墓坑壁已经略成坡状(其中西南角最为严重)。在保存完好的G23、G24、G25、G26、G27、G28、G29、G30 8具棺木所处的墓坑东侧位置,墓坑壁基本没有地下水渗出,坑壁垂直完好,这也与8具棺木保存完好的状况相符合。同理,47具木棺中22具存留有死者遗骸,与22具木棺所处位置靠近墓坑中心,受地下水冲刷影响小,棺木保存完整,密封状况好等条件互为因果。
    三、结论
    通过对江西靖安东周大墓埋藏环境取样及检测分析,根据数据分析可知,棺木出土状况与墓葬所处位置的地下水在两千多年的过程中对棺木的冲刷以及以地下水为媒介棺木内外物质缓慢交换等状况互为因果。关于殉葬者死因,根据预设可能性对样品进行分析,还无法对是否为砷、汞类化合物致死做出判断。对于较为少见的人骨结晶物,本工作做出了准确判断并对其成因进行了科技解释,该结晶物与死者死因没有直接关系。
    参阅全国历年来的考古发掘资料,科技与考古现场的结合随着时代的发展进步很大,但还远远不够,导致许多现象没有做出科学合理的解释,也丧失了极其珍贵的现场一手科技资料,使得考古发掘的历史文化价值有所降低。因此,现代考古必须建立多学科、多专业的考古队伍。以本研究为例,除了对埋藏环境、人骨结晶物展开科技分析及检测外,其他学科研究人员还对棺木内树种、花椒、瓜子以及人骨性别、年龄进行了植物学、体质人类学判定,值得借鉴。
    北京作为首都,也是全国文化、科技中心,拥有得天独厚的地域优势,更应该成为科技文博、科技考古的示范区域,这也是本研究工作后得出的一些启发。
    致谢:本研究工作一直得到北京市文物局考古科研处王有泉处长的大力支持,在此深表感谢。
    ① 江西省文物考古研究所、靖安县博物馆:《江西靖安李洲坳东周墓发掘简报》,《文物》2009年第9期。
    ② 江西省文物考古研究所:《江西靖安县李洲坳东周墓葬》,《文物》2008年第7期。
    ③ 《转靶多晶体X射线衍射方法通则》(JY/T009-1996)。
    ④ 《感耦等离子体原子发射光谱方法通则》(JY/T 015-1996)。
    ⑤ 《离子色谱分析方法通则》(JY/T 020-1996)。
    ⑥ 《分析型扫描电子显微镜方法通则》(JY/T010-1996)。
    ⑦ 《超导脉冲傅里叶变换核磁共振谱方法通则》(JY/T 010-1996)。
    ⑧ 《有机质谱分析方法通则》(JY/T 003-1996)。
    ⑨ 《傅里叶变换红外光谱方法通则》(JY/T001-1996)。
    附注:本项研究获北京科委2008年至2010年度"中国古代纺织品研究"课题资助。

(作者为首都博物馆副研究馆员、首都博物馆原副馆长、中国社会科学院考古研究所纺织品文物研究专家、江西省文物考古研究所所长)

地址:北京市东城区府学胡同36号 邮编:100007 | Address:No.36 FuxueHutong, Dongcheng District, Beijing, China. Post code:100007
值班电话(Tel):(86)010-6403.2023(办公室) 传真(Fax):(86)010-6407.4377
网站备案:京ICP05083570号 京公网安备11010102001441
推荐使用Internet Explorer 6.0 以上版本Web浏览器,1280*1024分辨率 浏览本站