用户文章 | Bruker无损元素成像揭示楚墓织锦中的朱砂纹饰与石膏质盐害

文章题目：长沙左家塘楚墓出土织锦的科技分析及石膏质盐害的识别

发表期刊：丝绸 / Journal of Silk

研究单位：科技考古与文物保护利用湖南省重点实验室、湖南省博物馆、上海市文物保护研究中心

发表时间：2026年

研究技术：Bruker微区 X 射线荧光光谱成像系统（MA-XRF）

样本类型：长沙左家塘楚墓出土战国时期织锦残片

DOI: 10.3969/j.issn.1001-7003.2026.05.005

【摘要】

       长沙左家塘楚墓出土的织锦，是楚国丝织工艺、审美与技术水平的重要实物材料。但出土丝织品本身极其脆弱，长期埋藏、地下水活动、矿物沉积和出土后保存环境变化，都可能带来褪色、纤维硬化、板结甚至断裂等问题。

       这篇论文要回答的，不只是“红色纹饰用了什么颜料”，而是进一步追问：

       这些元素分布在哪里？

       它们和纹饰有没有对应关系？

       织物表面的矿物附着物，是原始工艺的一部分，还是后期形成的病害？

       在这条证据链里，Bruker微区 X 射线荧光光谱成像系统承担了核心角色：它不是取一个点来判断，而是在不破坏织锦整体的前提下，把 Hg、S、Fe、Ca 等元素在文物表面的空间分布直接“画”出来。

       也正是这些元素地图，让红色朱砂纹饰、铁质污染和石膏质盐害之间的关系，变得可视化、可比较、可复核。

脆弱织锦，为什么不能只做“点分析”？

       左家塘楚墓出土的织锦残片，具有红色条带与暗花纹样，是研究战国时期丝织工艺的重要材料。但这类出土丝织品往往状态复杂：纤维已经老化，表面附着物、污染物和矿物结晶可能同时存在。

       如果只取一个点分析，很容易遇到两个问题：

       ● 这个点是否能代表整件文物？

       ● 颜料、污染和盐害是否在空间上存在对应关系？

       所以，对这类脆弱文物来说，真正重要的不只是“测出什么元素”，而是： 这些元素分布在哪里。

       这正是 MA-XRF 的价值所在。

图1：长沙左家塘楚墓棺椁及棺内器物

把文物表面元素关系“铺开看”

       论文中，研究团队使用 Bruker微区 X 射线荧光光谱成像系统，对两件织锦样品进行 MA-XRF 元素分布成像。原文明确指出，XRF mapping 已被证明是古代纺织品等脆弱文物非侵入式表征的有效手段。

       这一步的意义很直接：

       它不需要先从文物上大量取样，也不是只给出几个孤立点位的成分数据，而是把文物表面的元素分布转化为一组图像。

       在这篇论文中，微区 X 射线荧光光谱成像系统重点呈现了：

       ● Hg

       ● S

       ● Fe

       ● Ca

       四类元素在织锦表面的分布情况。

       这些图像，成为后续判断朱砂颜料、铁质污染和石膏质盐害的重要基础。

图2：文物1中 Hg、S、Fe、Ca 的MA-XRF 元素分布图

图3： 文物2中 Hg、S、Fe、Ca 的MA-XRF 元素分布图

红色条带为什么能指向朱砂？

       微区 X 射线荧光光谱成像系统给出的一组关键信息，是 Hg 与红色条带的高度对应。

       原文图5、图6显示，Hg 元素分布较均匀，并且与文物中的朱红色染色区域高度吻合；S 元素在两件样品中也普遍存在，并且在朱红色条带区域含量更高。

       这意味着，红色纹饰区域很可能与含汞、含硫的颜料有关。

       后续 Raman 分析进一步确认，红色条带的特征峰与朱砂，也就是 α-HgS 相符。论文据此判断，织锦红色条带采用朱砂颜料，以“石染”工艺染制而成。

       这里微区 X 射线荧光光谱成像系统的作用非常关键：

       它先告诉我们：红色在哪里，Hg 和 S 集中在哪里。

       也就是说，在真正进入微区物相确认之前，微区 X 射线荧光光谱成像系统 已经把“朱砂可能分布区域”清楚标出来了。

Fe 的分布：提示污染，而不是纹饰

       微区 X 射线荧光光谱成像系统给出的第二组信息，是 Fe 元素的异常分布。

       论文指出，两件文物表面的 Fe 信号分布明显不均，在图像中呈现团块状、浸染状或弥散状分布，并且与文物纹饰没有明显相关性。原文据此认为，铁离子可能源自墓葬中含铁器物的腐朽，或是潜水层、等极浅层地质环境中 Fe 的迁移作用。

       这一步非常适合用微区 X 射线荧光光谱成像系统来讲。

       因为如果只看局部点位，很难判断 Fe 是不是某种工艺残留。但当 Fe 的分布被完整铺开后，就能看到它并不跟着纹样走。

       这说明它更像是后期污染或环境迁移带来的结果，而不是织锦原始纹饰系统的一部分。

       换句话说，微区 X 射线荧光光谱成像系统在这里不仅是在“测元素”，而是在帮助研究者区分：

       什么属于原始工艺，什么更可能属于后期污染。

Ca 和 S：把问题引向石膏质盐害

       微区 X 射线荧光光谱成像系统的第三个价值，是把 Ca、S 的空间分布也纳入同一张证据网中。

       论文显示，S 元素在两件样品中普遍存在，且在朱红色条带区域含量更高；Ca 信号整体分布较为均匀且广泛，但在朱红色区域相对减弱。原文认为，Ca 信号减弱可能与 Hg 对 X 射线激发和荧光发射过程的吸收或屏蔽作用有关。

       随后，研究团队结合微区观察与 Raman 分析，确认丝纤维表面及缝隙中存在微米级次生石膏晶体，也就是 CaSO₄·2H₂O。论文认为，这些附着物更可能是在墓葬埋藏或出土后保存过程中，由地下水渗入、有机质降解、微生物活动等因素共同作用形成的自生矿物，而非丝绸染色或纺织工艺来源。

       这一步里，微区 X 射线荧光光谱成像系统提供的是全局线索：

       Ca 和 S 的分布，让研究者意识到问题不只在颜料，还可能涉及盐害。

       而盐害对丝织品的影响，并不是“表面有点附着物”这么简单。它可能导致纤维局部硬化、板结、断裂，甚至在保存环境变化中继续发生迁移和重结晶。

结论与技术展望

       这篇《丝绸》论文的价值，在于它用MA-XRF 把一件脆弱织锦上的复杂问题先“看清楚”了：

       Hg / S 对应朱砂红色条带；

       Fe 呈现非纹饰相关的污染分布；

       Ca / S 进一步提示石膏质盐害风险。

       后续 Raman 和 SEM-EDS 的作用，是对微区 X 射线荧光光谱成像系统提供的元素分布线索进行验证和深化。 整条技术链路可以概括为：

       大面积无损元素成像 → 锁定关键区域 → 微区验证 → 颜料与盐害机制判断。

       其中，微区 X 射线荧光光谱成像系统提供的是更适合公众号重点表达的“面证据”。

       对于出土丝织品这类脆弱文物来说，它的意义不只是“检测元素”，而是帮助研究者在尽量减少干预的前提下，回答更关键的问题：

       元素在哪里？

       是否与纹饰有关？

       是否提示污染？

       是否对应潜在病害？

       这正是 Bruker微区 X 射线荧光光谱成像系统在文物科技分析中的核心价值。

         参考文献：刘琦，申国辉，袁仪梦，王帅，王卉，喻燕姣。长沙左家塘楚墓出土织锦的科技分析及石膏质盐害的识别。《丝绸》，2026，63(5)：38-45。DOI：10.3969/j.issn.1001-7003.2026.05.005。

图6：Bruker 微区 X 射线荧光光谱成像系统