秦始皇陵封土和陶器的原料产地及相关烧制技术研究

秦始皇陵是目前所发现的中国历代帝王陵中规模最大、埋藏物最多的一座陵园。长期以来，随着秦始皇陵的不断发掘和科学技术的不断创新,对其研究已经取得了丰硕的成果。至今对于秦始皇陵出土的文物所蕴涵的科技问题仍是全社会关注的焦点。其中，有关秦始皇陵封土的原料产地问题，考古界始终持有不同的观点；有关秦始皇陵地宫内排水渠所用青膏泥的原料来源；日用陶器和砖瓦的烧制工艺及风化作用对其材料性能有何影响等问题至今悬而未决。因此，对这些问题的研究极具科学价值和考古意义，是揭开秦始皇陵科技之谜的关键点。.本项目以秦始皇陵封土、青膏泥、日用陶器和砖瓦为研究对象，利用多种现代分析技术测量这些样品的主量和微量元素的含量，物相和微观结构，日用陶器和砖瓦的烧制温度和烧制气氛；用模糊聚类分析、因子分析等数学分析方法确定其原料来源；用Delphi语言建立秦始皇陵出土文物的综合数据库，使有限的资源得到共享。

本项目利用NAA、MS、SEM、XRD和TD等方法研究秦始皇陵封土和日用陶器的原料产地和烧制技术，同时又研究了秦始皇陵石凯甲的物相和微观结构，完善了古陶瓷数据库系统，并取得以下研究结果：.（1）兵马俑样品与日用陶器及瓦片的表观密度、体积密度均基本相同，但日用陶器和瓦片的空隙率、吸水率比兵马俑样品的大;（2）秦始皇陵封土来自五岭遗址、山刘村、山任村和赵背户一带，鱼池土样与秦陵封土的关系较远，从目前的取样和分类情况看，秦陵封土不是来自鱼池；（3）秦始皇陵日用陶器和瓦片的原料来源基本相同，来自山刘村、五岭遗址、山任村、K9801铠甲坑和戏水河附近，从而证明了秦陵所需砖瓦是就地取材；（4）秦始皇陵兵马俑与日用陶器和瓦片的原料成分相近，说明秦陵兵马俑、瓦片、陶器的原料产地相近甚至相同；（5）兵马俑、陶器和瓦片中所含的主要矿物基本一致，主要有石英、微斜长石、钠长石和少量的钙长石；（6）秦陵附近粘土的物相主要有石英、微斜长石、钠长石和钙长石。青膏泥的物相主要有石英、微斜长石、钠长石和少量的石灰石。粘土与兵马俑样品的矿物成分基本一致，进一步确定兵马俑的样品来自骊山，青膏泥与兵马俑样品的矿物成分基本相似；（7）兵马俑、陶器和瓦片表面形貌极其相似，在样品表面有许多呈黑色的未熔化的石英块状颗粒，且颗粒不均匀。兵马俑的结构疏松，没有明显的玻璃相的存在，也没有分相，没有大的长石颗粒，陶器和瓦片的显微结构多孔洞，并且含有部分未完全分解的方解石；（8）石铠甲样品的矿物成分是非常单一的，主要矿物成分是石灰石。焚烧过的石铠甲的矿物成分为石灰石和少量的生石灰；（9）石铠甲样品颗粒比较均匀，几乎没有气孔，结构比较紧密，主要元素是C、O、Ca；（10）通过对秦始皇陵石铠甲的物相和微观结构研究，进一步证实石铠甲的原料取材于富平县山风村与漫丁的“北山”一线。与《史记》记载，修建秦始皇陵所用石料是“发北山之石”相一致；（11）红色的兵马俑、日用陶器和瓦片是在强氧化气氛中烧成的，青灰色的兵马俑、日用陶器和瓦片是在还原气氛下烧制的；（12）青灰色兵马俑的烧制温度为935 ～980 oC，而红色兵马俑的烧制温度为960～990 oC，日用陶器的烧制温度相对低于兵马俑的烧制温度。