對上廟墓地出土西周早期紡織遺痕的紅外光譜和顯微分析

葛若晨， 楊 璐， 豆海鋒， 李昱珩， 劉 威

西北大學文化遺產(chǎn)學院， 陜西 西安 710069

引 言

陜西長武﹑彬縣﹑旬邑一帶被認為是“古豳”之地， 是探索先周文化的重要區(qū)域， 其中西頭遺址分布面積廣泛﹑文化堆積豐富， 以西周時期遺存為主[1]。 2020年6月至12月， 西北大學﹑陜西省考古研究院等單位聯(lián)合對陜西省旬邑縣西頭遺址的上廟墓地進行了發(fā)掘， 共發(fā)掘商周墓葬42座。 在上廟墓地的M1出土的一組銅泡上， 和M8出土的一個銅鏡的正反兩面， 都發(fā)現(xiàn)了紡織物的痕跡， 雖整體已老化糟朽嚴重， 只殘留部分痕跡附著在銅件的表面， 但紡織物的形態(tài)和編織紋路都清晰可見。 M1為一座東西向長方形豎穴土坑墓， 有熟土二層臺， 墓底有腰坑， 總面積較大約10 m2； M8為南北向長方形豎穴土坑墓， 有生土二層臺， 總面積僅3 m2。 根據(jù)這兩座墓葬出土的陶器類型， 可推斷其年代在西周早期。

銅泡是先秦時期一種常見的銅飾品， 用在衣服、 馬具或武器等物品上， 在中國北方和中原地區(qū)比較常見[2]。 當銅泡為有規(guī)律且成組地被發(fā)現(xiàn)于墓葬中時， 也可能具有一定的防護作用， 應(yīng)是將其嵌綴在衣物或者皮革之上做防御之用[3]。 本次發(fā)現(xiàn)的紡織品附著在銅泡的外表面， 被發(fā)現(xiàn)時大部分已經(jīng)糟朽呈黑色， 僅為一層， 與泥土疊壓在一起(見圖1)。 銅鏡在古代主要是人們用于照容的生活用具， 同時也具有辟邪消災(zāi)的作用， 目前考古發(fā)現(xiàn)的早期銅鏡多出土于墓葬， 而且放置于墓主人身上或附近[4]。 M8的銅鏡是正面朝下， 與墓主人的頭骨一起在盜洞中被發(fā)現(xiàn)的。 在該銅鏡的正面， 發(fā)現(xiàn)了兩種形式不同的紡織物， 已經(jīng)礦化呈銅綠色， 均為一層覆蓋在銅鏡的表面， 且紡織物1疊壓在紡織物2之上。 在該銅鏡的背面則發(fā)現(xiàn)了紡織物2， 同時在背面附著的泥土上有被席子壓印的痕跡(見圖2)。 紡織品文物的主要材質(zhì)為有機質(zhì)， 易受環(huán)境溫濕度和霉菌等因素的影響而迅速老化[5]， 對其分析研究使用了目前考古出土紡織品鑒別的主要方法[6]： 紅外光譜法和顯微觀察法。 墓葬環(huán)境中紡織物品難以完整保存， 所以北方地區(qū)考古出土的商周時期紡織品是非常珍貴的樣本。 對這些紡織物的形態(tài)﹑編織方式﹑編織密度﹑材料來源的分析能夠為墓葬所屬人群的紡織科學技術(shù)和紡織物的生產(chǎn)狀況提供一定參考。

圖1 紡織遺痕照片(a): M1出土銅泡及表面的紡織品; (b): M8出土銅鏡及表面的紡織品Fig.1 Pictures of the textiles(a)： Bronze blister with attached textile unearthed from M1; (b)： Bronze mirror and attached textiles unearthed from M8

1 實驗部分

1.1 樣品

這些紡織材料出土后， 立刻進行了采樣和保存， 銅泡上紡織品樣品為P1， 銅鏡上紡織品樣品分別為J1和J2。 同時備有作比較用的天然麻纖維樣本。

1.1.1 紅外光譜法分析樣品的制備

由于樣品表面有較多泥土等污染物， 為了測量準確， 要除去污染物后使用KBr壓片法制樣。 分別取少量天然麻纖維、 P1﹑J1和J2纖維在烘箱中干燥， 之后放置在瑪瑙研缽中研磨成粉末狀。 加入干燥的光譜純KBr并混合均勻， 將混合后的粉末放入壓片模具中， 在15 MPa的壓力下壓制成樣片。

1.1.2 顯微觀察法分析樣品的制備

使用鑷子和手術(shù)刀分別取P1和J1的紡織碎片各一片， 用去離子水輕輕擦拭其表面的泥土后置于導(dǎo)電膠上， 在干燥器中干燥24 h后觀察。 (由于J2樣本礦化嚴重， 取樣未達到掃描電子顯微鏡的觀察要求， 僅在三維視頻顯微鏡下直接對銅鏡表面附著的樣本進行顯微觀察。 )

1.2 測試儀器及條件

紅外光譜分析使用德國布魯克公司生產(chǎn)的LUMOS顯微紅外光譜儀， 樣品及背景的掃描次數(shù)為64次， 范圍為4 000～500 cm-1， 分辨率為4 cm-1。

顯微觀察使用日本浩視公司生產(chǎn)的KH8700型三維視頻顯微鏡， 以及捷克Tescan公司生產(chǎn)的VEGA-3 XMU型鎢燈絲掃描電子顯微鏡， 在SE模式下觀察樣品， 電壓20 kV， 工作束流6和12 mA。

2 結(jié)果與討論

2.1 紅外光譜分析

圖2 天然麻纖維和樣品的紅外吸收光譜圖Fig.2 Infrared absorption spectra of natural fiber and samples

2.2 顯微觀察

圖3是樣品的顯微照片。 從圖中可以看出， 這三個樣品均為平紋織物， 質(zhì)地較為均勻， 其經(jīng)緯線都是由單根麻纖維加捻而成的一條。 P1和J2形態(tài)較為相似， 經(jīng)緯線直徑相當， 而J1的緯線較經(jīng)線的直徑更大。 為了進一步探究這三個紡織物經(jīng)緯直徑的差異， 使用顯微鏡標尺對樣品的經(jīng)緯線的直徑分別測量。 每個樣品共測量150個數(shù)據(jù)， 其中經(jīng)線75個， 緯線75個。 對這些直徑數(shù)據(jù)使用參數(shù)區(qū)間估計分析可知， 在95%的置信水平下： P1的經(jīng)線直徑平均值為(0.435±0.005) mm， 標準偏差為0.022 mm； 緯線直徑平均值為(0.464±0.005) mm， 標準偏差為0.023 mm， J1的經(jīng)線直徑平均值為(0.699±0.004) mm， 標準偏差為0.017 mm； 緯線直徑平均值為(1.232±0.028) mm， 標準偏差為0.123 mm， J2的經(jīng)線直徑平均值為(0.675±0.007) mm， 標準偏差為0.029 mm； 緯線直徑平均值為(0.711±0.004) mm， 標準偏差為0.019 mm。 為了進一步分析這些紡織物經(jīng)緯線直徑之間的差異是否顯著， 對它們的經(jīng)緯線直徑數(shù)據(jù)進行了獨立樣本t檢驗[8，11]， 結(jié)果如表1所示。 從表中可以看出， 紡織物P1的經(jīng)緯線直徑數(shù)據(jù)的檢驗結(jié)果為：t=7.857，p=0.000<0.001， 拒絕零假設(shè)， 則P1的經(jīng)緯線直徑之間存在顯著差異； 紡織物J1的經(jīng)緯線直徑數(shù)據(jù)的檢驗結(jié)果為：t=-8.783，p=0.000<0.001， 拒絕零假設(shè)， 則J1的經(jīng)緯線直徑之間存在顯著差異； 紡織物J2的經(jīng)緯線直徑數(shù)據(jù)的檢驗結(jié)果為：t=-37.285，p=0.000<0.001， 拒絕零假設(shè)， 因此J2的經(jīng)緯線直徑之間也存在顯著差異。 這說明在當時制作這些紡織物的時候所使用的經(jīng)線和緯線很可能不是同一批次加捻制作， 而是存在區(qū)分使用的現(xiàn)象， 這種現(xiàn)象在紡織物J1上非常明顯。 同時對它們的經(jīng)緯密度進行測量計算得到： P1紡織物的經(jīng)緯密度為23×25根·cm-2； J1為13×6根·cm-2； J2為13×14根·cm-2。 銅鏡上的兩種紡織品在紡織密度上差異較大， 且其背面僅有J2一種紡織物的痕跡， 正面為J1疊壓在J2的上方。 推測銅鏡的原始狀態(tài)在未被盜洞擾亂前是被正面朝下放置的， J2是在下葬前用來包裹銅鏡的， 而J1是放置銅鏡的墊襯物， 由于老化作用粘合在J2上。 它們與陜西涇陽高家堡遺址出土的先周和西周早期的紡織品[12]、 河北藁城臺西商代遺址出土物[13]、 山西西周倗國墓地出土的紡織物的紡織密度相當[14-15]， 同時銅泡上紡織物的紡織密度遠高于銅鏡上的兩處紡織物， 且比同時期遺址出土的紡織品的紡織密度都高， 這說明了墓葬所屬人群的紡織水平與其他地區(qū)相當， 甚至高于其他地區(qū)。 由于M1的墓葬等級較M8高， 所以其出土的紡織品也較M8更為細密。

圖3 樣品顯微照片(a)： P1顯微照片×50； (b)： P1顯微照片×200； (c)： J1顯微照片×50； (d)： J2顯微照片×50Fig.3 Micrographs of samples(a)： P1×50; (b)： P1×200; (c)： J1×50; (d)： J2×50

表1 P1， J1和J2的經(jīng)緯線直徑數(shù)據(jù)獨立樣本t檢驗結(jié)果Table 1 Independent sample t-test results of the warp and weft diameter data of P1, J1 and J2

樣品P1和J1在掃描電子顯微鏡下的顯微結(jié)構(gòu)見圖4。

圖4 樣品顯微照片(a)： P1徑向照片； (b)： P1橫截面照片； (c)： J1徑向照片； (b)： J1橫截面照片F(xiàn)ig.4 Micrographs of samples(a)： Longitudinal micrograph of P1 (×1 000); (b)： Cross section micrograph of P1 (×1 580)； (c)： Longitudinal micrograph of J1 (×1 000); (d)： Cross section micrograph of J1 (×1 100)

從圖中可以看出， P1和J2纖維的表面較為粗糙， 徑向呈圓筒狀或扁平的袋狀， 單根纖維的直徑在20.0 μm左右， 截面呈三角形和橢圓形， 這些特征都符合天然大麻的形態(tài)特征[5，7，9]。 所以推測P1和J2紡織品的原料為大麻纖維。 大麻是我國栽培利用最早﹑分布最廣的麻類作物之一， 古代大麻主要分布在黃河流域[16]。 能夠反映我國黃河流域中下游地區(qū)， 包括現(xiàn)在的陜西﹑山西﹑河北等地生產(chǎn)生活的《詩經(jīng)》中多次提到了大麻的栽培和利用， 可見其使用歷史的悠久。 本次發(fā)現(xiàn)的兩種紡織物均為大麻制品， 反映了當時墓葬所屬人群對大麻的成熟種植和應(yīng)用。 而在與西頭遺址地理位置極近、年代相似、同時也從屬于“古豳地”的棗樹溝腦遺址的碳化植物遺存分析中[17]， 并未發(fā)現(xiàn)有大麻的從屬科?？频姆N子， 且考古學家推測上廟墓地的人群很可能是遷徙至本地區(qū)的外來人群， 所以對于該紡織品的原材料是否產(chǎn)出于本地等問題， 還有待進步一考證。

分析的紡織物雖已經(jīng)歷了千年的老化， 其結(jié)構(gòu)形態(tài)卻依然清晰可見。 這是考古出土的附著在青銅件上的紡織品常見的一種現(xiàn)象， 推測出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因有二： 一是在我國很多地區(qū)， 古人在埋藏青銅器時都有使用絲﹑棉﹑麻等制品包裹和覆蓋青銅器的習慣。 商代紡織品大部分是附著在青銅器上保存下來的， 西周時期的紡織品， 尤其是絲織物大多數(shù)見于青銅器或附著泥土的印痕中， 出土地點集中在黃河中下游[18]。 如殷墟西北崗?fù)趿陞^(qū)發(fā)掘的武官村大墓中就出土了帶有絹帛痕跡的三件銅戈； 故宮博物院收藏的一件商代銅戈把上也殘留有紡織品的痕跡[19]； 河北藁城臺西商代遺址中發(fā)現(xiàn)的紡織物也是附著在青銅器上[20]， 同時在該遺址出土的銅觚上也存在絲織品的痕跡[14]； 寶雞茹家莊西周(弓魚)伯墓中出土的大量青銅器上保留著絲織物刺繡的印痕； 西周倗國墓地出土的紡織品則分別位于銅鼎的外表面﹑口沿外部和銅車轂以及銅車飾內(nèi)[15]。 使用紡織物包裹青銅器， 可能是由于青銅器含有祭祀、 禮儀等重要意義， 使得古人在埋藏青銅器時為了避免其受到泥土污染， 而外加一層或幾層紡織物； 同時由于許多青銅器都是成組埋藏的， 在其表面包裹紡織品也可以減少它們之間的碰撞和磨損。 而正是由于這種埋藏習慣， 較多的早期紡織品能夠被保留下來， 這得益于銅的抑菌性能。 土壤中微生物對紡織品的侵蝕是其劣化消失的主要原因， 而由于銅離子可以破壞微生物細胞膜的完整性， 而且過量的銅堆積會導(dǎo)致細胞必需蛋白的失活[21]， 使得與青銅器緊密接觸的紡織品周圍的微生物無法進行正常的生理活動， 從而對紡織品產(chǎn)生了間接的保護作用。 目前在現(xiàn)代的紡織工業(yè)中， 銅的抑菌效果也被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)各類抗菌型紡織品[22-23]。

3 結(jié) 論

陜西旬邑上廟墓地出土的商周時期紡織物遺痕都是麻類制品， 其經(jīng)緯線區(qū)別使用并且紡織密度與同時期其他地區(qū)相當。 銅鏡上的紡織物1墊襯在正面朝下的銅鏡上， 紡織物2為銅鏡的包裹物， 紡織密度較低， 銅泡上的紡織物較為細密， 這很可能是因為其墓葬規(guī)格較高。 銅泡上的紡織物和銅鏡上的紡織物2都屬于大麻纖維制品。 所以在商周時期， 該墓葬人群已經(jīng)能夠廣泛種植和利用大麻作物， 并且紡織水平趨于成熟。 同時， 該紡織物以及商周時期遺址出土的其他紡織物由于和銅表面的緊密接觸而得以保存至今， 得益于銅的抑菌效果和當時人們埋藏青銅器時做包裹處理的習慣。