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论文摘要: 中国农业的起源是一种漫长的演化过程。先人们在自然环境和人口压力的条件下,采取半定居、定居的群聚方式,模仿动物的觅食习性,通过长期对植物的研究、筛选,开始了由利用经济向农业生产经济的转变,发明了农业。农业的发明促进了社会结构向高层次的演进。
中国是一个农业大国,人口约占世界人口的五分之一。能够繁衍生存,得益于农业的发明。自20世纪60年代以来,考古学研究的进展使农业起源研究成为高层次理论探讨的一个热门课题。考古学、地理学、植物学、动物学、人类学、历史学等多学科的许多学者参与其中,通过孢粉学、粪化石、民族植物学、植物硅酸体分析、人骨同位素及微量元素分析,对了解我们的先人吃什么以及农业如何起源问题带来了希望。
一、农业起源是一种漫长的演化过程。从黄河流域到长江流域,这片莽莽大地是块肥沃的田园。这里是中华民族文明的发祥地,是中华民族千万年的故乡。众所周知,早在四五十万年前,在北京周口店一带就已经发现了猿人,叫“中国猿人”或“北京人”或“中国猿人北京种”。从古猿人到广东曲江县的“马坝人”(介乎于猿与智人间的过渡人类),再到内蒙古的黄河套地带的“河套人”(智人)及北京周口店的“山顶洞人”(真人),他们已经懂得制造和使用石器。他们用制造的石刀石锤,来与野兽像鹿、豹、熊、虎、土狼、野猪等搏斗,猎取食物。为了避免风雨等自然现象和野兽的侵害,群居于洞穴。古史称“穴居野处”,“茹毛饮血”的洪荒时代。整个旧石器时代的经济是简单的狩猎采集经济,其特点是:(1)通过流动来保证资源供应;(2)通过分裂来缓解人口资源的压力;(3)领土占有意识较弱;(4)强化群体之间的食物分享。中石器时代,先人们在石器的制造、捕猎能力等方面的技术虽然有了很大提高。但是,随着猎物的不断减少,人口的不断增加,猎肉储存困难以及季节变化等因素,食不果腹,衣不遮体是显而易见的。他们只能靠野生植物冲饥,生存环境十分恶劣。久而久之,先人们就渐渐的尝试保护、种植可食植物,来弥补肉食之不足。然而开启了农作物种植之先河,这是一个比狩猎更艰辛、更漫长的过程。因此,中石器时代的“广谱革命”是因生态环境和资源变化的影响,食物资源的绝灭、消失和迁徙迫使人类探寻新的生存资源。广谱经济的特点是:
(1)通过强化采集来保证食物供应;(2)增加劳力投入;(3)强化领土意识;(4)减少群体之间的食物分享。人类借鉴动物觅食的习性和规律,采取定居和半定居的方式,通过严密组织、强化劳力投入、利用各种技术来开拓、利用和储藏食物。因此,中石器时代是利用经济向农业生产经济转变时期,是农业的发轫。究其原因,正如美国考古学家博赛洛普《农业发展的条件》(1965年出版)和美国考古学家科恩《史前期的粮食危机》(1977年出版)的论点:农业起源是对资源短缺和人口压力的一种反应。
二、农业起源的发展阶段。农业起源应该分为两个发展阶段,即农作物栽培的起源和原始农业的兴起。农作物栽培的起源是指野生植物经过人工筛选后成为栽培植物,该阶段人类社会的经济、文化变化不大。原始农业的兴起是指农作物的种植已经达到一定的规模,成为先人重要的生计从业活动,进而推动了人类社会的经济、文化的发展。栽培作物起源先于原始农业的兴起。
三、中国是世界上最早的农业起源中心区之一。最早从理论高度阐释农业起源的苏联植物学家瓦维洛夫分辨出8个农业起源的中心,它们是:中国(136种植物)、印度(117种植物)、近东(83种植物)、委内瑞拉高地(49种植物)、安第斯山(46种植物)和苏丹—阿比西亚(38种植物)。中国的农业起源,一是以种植黍和粟两种小米为代表的北方旱作农业起源;二是以种植稻谷为代表的南方稻作农业起源。考古工作者通过碳十三与氮十五分析相结合的方法和植物浮选法等,对湖南道县玉蟾岩遗址和江西万年仙人洞与吊桶环遗址的研究结果证实,中国栽培稻起源时间在公元前10000年前后。通过对内蒙赤峰西辽河上游地区兴隆沟遗址的研究,目前学术界认为,栽培粟的野生祖本可能是狗尾草或谷莠子,栽培黍的野生祖本可能是铺地黍或野糜子,这四种植物都是现今常见的田间野草。兴隆沟遗址可能是粟和黍的起源地,距今8000年左右。
总之,农业起源对人类社会最重要的影响是使人口大规模的集聚,利用群体的智慧和力量来改造自然,促进社会结构向高层次演进。
参考文献
[关键词]李济;《中国文明的开始》; 知识考古学
[中图分类号]K061 [文献标识码]A [文章编号]1005-3115(2013)04-0108-02
李济先生的著作《中国文明的开始》,成书于英文,最早于1957年在美国西雅图由华盛顿大学出版社出版,1970年曾由万家宝()译成中文由台北商务印书馆出版。这部书第一讲挖掘出中国的历史(中国考古学史),第二讲概论中国文明的起源和它的早期发展,第三讲讲述中国的青铜时代。目前大陆的同名版本由李先生的哲嗣光谟编选,江苏教育出版社(凤凰出版集团)出版,其书除了主体部分,另外还选了几篇相关的文字与之相补充并互为辉映。应当说,从其一生的学术著作来看,多数都与中国的上古文明或文化有关。各篇多按发表年代排列,大致可反映先生某些学术思想和观点的发展过程。这里主要结合李济李济的主要学术成就和研究背景,对此著作大陆版本的主体部分作以评述。
在这本著作中,他首先谈到了考古学研究的目的:“现代中国考古学家的工作,不能仅限于找寻证据以重现中国过去的光辉,其更重要的责任,毋宁说是回答那些以前历史家所含混解释的,却在近代科学影响下酝酿出的-些问题。这样产生的问题属于两类,但两者却息息相关。其一是有关中华民族的原始及其形成,其二为有关中国文明的性质及其成长。”这样的属于两类但息息相关的问题,实际构成了对中国考古学及其历史研究的最核心内容。而考古学家的工作,正在于“回答那些以前历史家所含混解释的,却在近代科学影响酝酿出的一些问题”,这些问题都包含在他所倡导的“重建上古史”、“中国的若干人类学问题”以及“新史学的四种境界观”等之中。
如若不以严格西方学理意义下的学科分野来论述,中国的考古学渊源可以最早追溯到传统的金石学、古器物学。而在20世纪以降,特别是在中国传统学术走向现代化的过程中,以傅斯年所领导的“史语所”支持下的考古学,则成为率先“现代化”的学科之一,这门科学成为了革命性的科学。刘梦溪在《中国现代学术经典・总序》中罗列,自儒、释、道三家并立,标志着我国传统学术思想多元化格局的进一步形成,宋明学术、乾嘉学术、晚清新学等中国传统学术向现代学术转变过程中形成的各种学术流派。他指出:“直承今文学而来的疑古学派的出现,本来是传统学术走向现代的重要一步,但在甲骨、敦煌学新发现面前,它遇到了巨大的挑战,简直足以在事实上拆毁它赖以建立的理念根基。”接下来他引述了王国维在《古史新证》中所提出的“二重证据法”:“吾辈生于今日,幸于纸上之材料外,更得地下之新材料。由此种材料,我辈固得据以补证纸上之材料,亦得证明古书之某部分全为实录,即百家不雅驯之言亦不无表示一面之事实。此二重证据法惟在今日始得为之。”刘先生接下来评论说:“此一新理念的提出,学术界响应者甚众,不仅对疑古之偏颇有所是正,对二十世纪的学术行程也自有其影响,同时也是中国现代学术何以史学一门最富实绩的原因……而中国现代学术中考古门的建立,也是与清末的学术新发现相联系的……二十世纪初,以发掘工作为基础的现代考古学的建立,李济、董作宾、郭沫若诸人,与有功焉。”回顾近现代学术思想史,即由传统学术向现代学术之嬗变过程,“疑古学派”、“考古”与“二重证据法”是几个关键方面,代表当时知识界的思想潮流。1928年傅斯年先生发表的《历史语言研究所工作之旨趣》谓:“总而言之,我们不是读书的人,我们只是上穷碧落下黄泉,动手动脚找东西。”这句话在当时所带有的宣言性质,实际上具有学术思想史的意义。
学术之变并非仅有新旧嬗变,因为所谓“学术”实际上是一个国家知识活动的体现。在这个变化的整体趋势之中,考古学是一个很明显的征象。这是由它的学科性质及学术运作的特征所决定,相比于“传统学术”中那种强烈的书斋性,这门学科的重视实物的实证主义态度和获取研究资料的方式,应该被看作是一种鲜明的初生之气和青春气象,是中国“传统学术”的一股新鲜血液和“现代学术”的一支生力军,在这个时代背景下,考古学是一门富于革新精神的学科。为了充分地了解这个学科在整个人类知识体系中的重要性,必须把考古学纳入学术思想史之中。而在这门学科之中,李济先生被认为是“中国考古学之父”、“中国考古学最重要的一位奠基人”。因此,当我们讨论《中国文明的开始》时,必须把李济先生及其作品置于中国学术思想史的背景中去。
李济,1896年出生,1911年考入留美预科学校清华学堂,1918年官费留美入麻州克拉克大学攻读心理学,并于次年改读人口学专业,1920年获得社会学硕士学位。1920~1923年,他转入哈佛大学攻读人类学,1923年获博士学位后回国。以上这个学业简历很重要,因为它反映了李济先生学术的基础,也是我们分析和研究他学术思想的线索。如果与其后的梁思永、夏鼎、苏秉琦等先生相比较,可以看出李济先生更多地受到了美国人类学的影响。
在《中国文明的开始》中,李济先生认为,研究上古文化所面临的最要紧的问题,首先一部分是要如何把殷商的考古材料与事前的考古材料比较贯穿,同时要把若干不能解释的成分,找出它们可能的来源。这些问题,在他看来都不是凭想象能解决的。它们的解决,需要更广阔的田野考古工作,以及更深度的比较研究。任何古史的重建工作必须以可靠的材料为立论依据,材料必须是经过考证及鉴定的文献史料,和以科学方法发掘及报道的考古资料。撰稿人须尽量利用一切有关材料,尤其要注意利用最新的资料,其中包括几大范围:一是放眼世界、全球范围内的人类起源和原始文化的资料;二是与研究东亚地形有关的科学资料,包括地质学、气象学、古生物学各种研究成果;三是人类的文化遗迹(史前考古学,主要针对古器物即古代人类遗留下的工具等);四是体质人类学的成果(包括对古代人身体遗骸的研究、其分化演变的过程以及和环境之间的关系等);五是狭义的考古学资料(即古器物学家所承认研究的考古资料,青铜时代以及以后的历史),但李济先生同时指出,因为在采集方法与看法上的不同,这批材料的价值在过去都没有得到它们应该得到的注意,而在现代考古学的视野下,它们的学术重要性会得到重新思考;六是民族学家研究的对象,主要集中在原始民族的风俗习惯和其体质上;七是研究中国上古史最基本的资料,即传统的经学与史学文献,而如何辨别这些庞杂的资料和评价它们的价值,均需要长时间的训练和研习。
关键词:摄影;文物保护;文物摄影;重要性
1 文物摄影的概念及基本要求
文物摄影应该是对历史审美认知后通过现代科学技术的数码摄影设备以文物为对象的拍摄记录,客观并再现其艺术性。
摄影在文物中的使用除了客观记录它的历史状态,也是一项艺术创作活动,要遵循以真实、美观为基础的艺术规律,要求摄影者要具备一定的文物相关知识,要理解文物本身是从不同的领域和侧面反映出历史上人们改造世界的状况,是研究人类社会历史的实物资料。文物所具有的认识作用、教育作用和公证作用,构成了文物特性的表现形式。文物摄影时有针对性地调动光线、角度、镜头,充分运用艺术手段来塑造、刻画它。对它有深刻的认知才能从作品中展现出文物的历史价值和它所要传达的信息。
国家文物事业管理局于1981年4月8《关于拍摄文物的几项暂行规定》中指出:“拍摄易损文物(如壁画、彩塑、书画、纺织品、漆器等)一律禁止使用强光灯。”灯光照片时还应注意光照时间、光源与器物的距离和灯光热度等。对光源敏感的器物类型,不应长时间光拍,否则会使绘画、织品等脱色、剥落,字迹模糊,甚至引起本身的质变。所以在测光的时候需要对文物的特性有所认知。以最快、最准确的速度拍照,从而缩短器物的光照时间。在选择灯光的时候酌情使用散光灯和聚光灯,不要是器物骤然升温或降温,这样容易使器物受到损坏。争取在初步入库时完成该器物的大部分的摄影任务,不要经常反复拍照同一器物。
z影过程中最重要的是光线的布局以及器物的构图,在文物摄影中也同样重要,首先是光的运用就非常重要,它能使所拍摄对象呈现历史沧桑感也能使拍摄对象绚丽多姿。其次是拍摄角度的选择,十分重要,一件器物最重要的照片是正面全景照片。(如图1、如图2)作为入库级别高的藏品应用彩色胶片,拍摄彩色反转片和负片(如图3),有条件的单位对重器、珍品也可以拍录像片存档。针对具有重要的文物信息胶片,博物馆会进行电子文档备份(如图4)。
2 摄影在文物保护中的运用
2.1 文物信息的储存与展览
按着文物摄影的分类,去寻找他们的共性和个性。文物摄影可以按文物的分类分为两大类,一类是古建筑、石窟寺、石刻、古墓葬、古遗址等较大型不可移动文物摄影;另一类是陶瓷、玉器、书画等较细致、可移动的文物摄影。在文物摄影中要注意:具体的细分可大致分为这几个方面:考古摄影、古建筑摄影、石窟摄影、器物摄影。通过文物分类,可以有效地提高摄影团队的合理分工,更细化文物信息的储存和整理,为后期展览提供资料。文物的展览不仅仅是传统摆在橱窗展览的形式,更多的是互联网上的互动展览,虚拟图片360度的展现,如今影像采集、加工、输出全部基于数字技术,工作理念、工作模式发生了重要改变;文物摄影不再局限于影像工作本身,参与并推动了文博单位的数字化、信息化工作。
2.2 数位宝库的多元化运用
通过文物摄影工作者的不断努力,把文物这个历史文化艺术品进行了数字化录入,形成了丰富庞大的资料库,是博物馆典藏资源集合的基础,加以延伸出更广博的交叉应用,成为21世纪研究的利器。例如,的资料库包含故宫器物典藏资料检索系统、故宫书画典藏资料检索系统、清代文献档册目录、善本古籍资料库等,展现了故宫器物、书画、图书文献等丰富的典藏。在数位计划多管齐下整合丰富资源、无限延伸文物的附加值,从典藏资料库、主题网站、多媒体互动光碟与展示、文物衍生产品的运用等。而这些都基于摄影技术在文物上的使用,发挥了文物的价值。利用新媒体对群众经行宣传教育和推广。以数位典藏的资源为数位学习的素材,建立起博物馆数位学习示范中心、数位学习平台,并开发内容教材,提供同步或混合线上教学功能。深入浅出的通过图片了解文物的制作、鉴赏、修复等保护的方法,而非传统拿实物出来比画,更好地延续文物的寿命。
2.3 文化遗产写实的记录
随着国家对历史古迹、文物等历史遗产的重视,越来越多的人投身于文博行业,但是由于传统艺人的大量流失,很多传统技术没有沿传下来。而传统修复技术的局限性,大量的文物无法得到及时的保护,很多考古发现的文化遗产正在不断被破坏,基于这些因素,摄影在文物保护中起到了重要作用。能够快速有效地记录被发现的原始状态,更好地为后人研究和复原起到了决定性作用。随着文化遗产保护与研究工作的推进,文物摄影也包含了人类口述与非物质文化遗产内容的拍摄。文化遗产的保护与传承主要目的是为了深入人心,即使实物形态的文物消失,摄影影像的留存也可以留住那短暂的美好瞬间,也是文化遗产保护与传承的关键之一,是文化遗产深入人心的好方法。
2.4 辅助鉴定依据及印刷
由于近年来文物作伪严重,结合科技发展,很多企业正在研究怎样通过仪器鉴定真伪。现在中国的雅昌艺术网、江苏省文交所以及南京国典艺术保真有限公司等企业,利用摄影技术,记录每一张书画作品的特征,通过每一个放大的信息点去记录,以辅助鉴定。同时日本的二玄出版社由于运用了高精的仪器设备和仿真的宣纸对文物进行再记录再印刷,起到了再传播再保护的功能。更好的帮助人们对文物进行复制和保护。所以,文物摄影实际上是运用多重的摄影技术和技巧,才能达到高度的“传神”效果,并不是单纯的记录式的翻版。
3 文物摄影的应用价值
3.1 艺术价值
人们一般认为文物摄影只是客观记录艺术品的写真造型,而却忽视了,其实我们在遵循古人的艺术杰出作品的时候还在经行二次艺术传播。作为一个文物摄影工作者,必须加强艺术修养、提高审美认知、熟练运用现代化摄影记录设备和技法,了解古人和当今人们的审美情趣,展现完美的摄影作品。
3.2 市场价值
首先是由文物摄影引申而来的3D修复技术,它可以更便利、更快捷替代现今石膏树脂修复的可能性。其次,国家重视传统文化发展的大环境下,当今掀起了第三次收藏热,大小拍卖行竞相举槌拍卖文物艺术品,艺术品图录成千上万的印刷出版,这使得文物摄影拓展了博物馆之外的另一个潜力巨大的应用市场。以及现在各种微拍等,都需要有好的文物摄影作品为基础,去吸引投资爱好者的眼光,进行更好的宣传。减少文物在搬动中遭受损伤的可能性,从而为文物保护带来了便利。
参考文献:
[1] 赵广田.文物摄影概论[M].甘肃文化出版社.
[2] 王芬,陈淑卿.考古摄影实验教材[M].
关键词:信息;图形设计;符号;可视化
中图分类号:J05 文献标识码:A 文章编号:1005-5312(2013)06-0176-01
一、引言
信息图形设计是随着信息技术的发展而兴起的一个学科交叉性较强的图形设计领域。信息图形设计以信息的眼光去看待设计,展现的所有图形不是以装饰为目的,一切都是围绕着信息进行传播的。由于信息图形设计是一个新兴学科,国内外研究不完善,因此,本文对国内外研究历史及现状进行总结和分析,并提出了一些建议,旨在对我国信息图形设计研究起到一定的借鉴作用。
二、国外信息图形设计研究
(一)国外发展历程
早期的信息图形只是以图为核心的一种信息交流的方式。在人类文明发展到一定阶段,文字与表格出现后,一种图形特有的表现方式进行整合梳理,展现在了人们面前。
地图可以客观清楚地展示人类文明以来信息图形的发展状态。经考古发现,公元前3800年美索不达米亚平原就已出现了刻在粘土上的标示着国家农业用地情况的地图。公元前 6-4 世纪,古希腊著名的地图学家荷兰的墨卡托绘制了第一张从北极的角度俯视世界地图。在进行复杂信息的图形设计时,可以选择一个主要的、具有线索性的内容进行图形化的概括,其余的信息结合主要内容进行表现或者注释。
(二)国外研究进展
威廉·克里夫兰的著作《统计学动态制图法》作为实现数据可视化的图表形式语言,提出了对信息图形设计的思考。工程师和政治经济学家威廉·普莱威尔为了让受众更加容易理解纷繁复杂的数字,创造了线形图、条状图和饼状图代替以前的数据,助推了信息设计的发展,使得受众更加清晰明了的明白数据之间的对比关系。英国学者巴斯卡兰的《SIZE MATTERS, effective graphic design for large amounts of information》和美国学者龙尼·利普顿的《信息设计实用指南》等相关理论指导的书籍都具有很强的实践指导作用。
三、国内信息图形设计研究
(一)国内发展历程
中国古代的信息图形设计是从先秦时期开始的。其中最具代表的信息图形就是“兆域图”,具备的图学思想就是“制器尚象”。这一时期的信息图表的表现形式与当时的绘画的绘画表现形式相关。信息图形设计的开端在秦汉至魏晋南北朝时期。宋元时期是古代信息图形设计的大发展的高峰时期。这时我国的信息图形设计基本形成了自己的体系。宋朝到元朝的300多年中,信息图形种类日渐增多,绘制方法日渐成熟。
(二)国内研究进展
我国对信息设计学科的涉足,萌芽于二十世纪90年代。国内对于信息图形化设计的研究,在公共场所导视和网络媒介上都有所体现。尹定邦先生在他所著写的《设计学概论》中,把图表设计归入了编排设计中,当设计越来越细分后,信息图形化设计被列入了视觉传达中信息设计的范畴。信息设计在如今的大环境中作为一种传播机制被引入一种传播文化,实现可视化。随着人们的需求变得愈发多元化,在传统静态的信息图形之后,出现了更富表现力的动态图形。
四、国内外研究的对比分析
通过对国内外相关研究的对比分析, 可以看出国外更多的关注信息图形设计这个领域,荷兰在2009年召开了09信息图形设计大会,其目的是倡导设计师更多的关注现阶段的技术对于信息图形设计的影响。随着近几年计算机网络的快速传播,信息图形传播媒介越来越多元化,打破了用户被动接收信息的模式,在信息生产、传播和消化的过程中建立了与用户互动环节,让用户主动参与。
在国内,信息图形设计开始被主流媒体渐渐地认识到了它的作用,信息图形设计越来越多的出现在了我们身边,新闻联播也逐渐开始加入信息图形元素来播报新闻,把新闻变得更富有审美性与愉悦性。但学术界尚未形成完善的研究与探讨,在视觉传达领域对图形的探索还不够深入和丰富。中文网站里专业信息图形设计的网站很少,只有一个收集整理图形图表的图研所网站,但是也只停留在欣赏阶段。
五、结语
在信息膨胀和激增的时代,信息图形设计起于受众又止于受众,清晰悦目的视觉秩序,架构层次分明的逻辑关系,信息交流过程中的重点突出,这些都是信息图形设计所需要的。在诸多设计领域,由于我国信息图形化设计研究起步慢,国外的研究内容对我国研究进展情况有良好的参考价值,但是在借鉴国外经验的同时,也应该依据我国的实际情况进行具体分析。综上所述,我国的信息图形化设计应更加重视与完善。
[关键词]铁器文物;文物保护;保护方法
[中图分类号]G264 [文献标识码]A [文章编号]1005-3115(2011)016-0118-03
铁器继青铜器之后出现,它标志着人类社会的生产力又一次飞跃发展。我国是世界上最早使用铁的国家,早在商代就出现了铁制品,“铁刃铜钺”、“铁援铜戈”便是例证。中国最早的关于制造铁器的文字记载是《左传》中的晋国铸铁鼎。在春秋时期,我国已经在农业、手工业生产中广泛使用铁器。铁器坚硬、锋利、韧性高,它的广泛使用,使生产力得到极大提高,人类的工具制造从而也进入了一个全新的领域。在历史文物中,铁器占一定的比重,众多的铁器文物为研究古代社会发展提供了可靠的实物资料。
铁器文物大多是铁和碳的合金,其主要成分为铁,铁的性质比较活泼,其机构多带有微孔和腐蚀通道,铁器表面不同的金属组织也会引起电化学腐蚀,因此,铁器文物极易被锈蚀。很多铁器文物埋于地下年代久远,出土时已经严重腐蚀,甚至千疮百孔。而且铁器文物出土之后由于环境的改变,其腐蚀不仅没有停止,反而呈现出加速发展的趋势。埋藏已有数千年的铁器文物,出土不到数年就会面目全非。因此,铁器文物腐蚀机理与防护技术已成为文物保护领域多年来研究的热点。
一、铁器文物腐蚀因素分析
在自然环境中,铁器远比青铜器更难于保存,因为铁比铜活泼,所以保存完好的铁器比青铜器要少得多。影响铁器腐蚀的因素很多,既与冶炼过程中形成铁碳化合物的品种有关,也与铁器的存放环境及表面受污染的程度有关。出土前各个不同埋藏地点土壤的透气性、含水量、土壤的电阻抗、溶解离子的种类和数量、pH值、氧化还原电位、有机质的含量、土壤黏土矿物质的类型和含量,以及微生物的活性等都会对铁器的腐蚀产生不同的影响。出土后在敞开的大气环境中如不及时清除铁器表面的污染物和有害锈并脱除可溶盐,则影响更大。概括起来,铁器文物产生锈蚀的原因主要有以下几个方面:
第一,铁器本身的结构缺陷。铁器的机构分三大类:即铁素体、铁素体+渗碳体、铁素体+石墨体+少许渗碳体。由铁器的三种结构,可以看出,古代的熟铁、生铁都带有微孔。白口生铁虽有渗碳体膜,但疏松微孔可使腐蚀物进入铁器内部。也就是说,各种铁碳合金,它们的结构多带有微孔和腐蚀通道。另外,铁器表面不同的金相组织,也会引起电化学腐蚀,这些都是造成铁器腐蚀的内在因素。
第二,氧化气氛。铁是活泼性金属,易于氧化腐蚀。当土壤透气性好时,氧含量较高,土壤的腐蚀性就大;当土壤透气性差时,含氧量很低,则土壤对金属腐蚀减缓。
第三,潮湿环境。水分的存在是金属腐蚀的前提条件,潮湿的环境使金属表面形成电解质溶液从而加速腐蚀。铁器出土后暴露在潮湿的大气中,开始生成的铁锈主要为活性铁锈酸(γ-FeOOH),它为立方晶格,晶格常数大约为0.83纳米,它不能形成附着力强、致密的保护膜,但在一定的条件下,随着时间延长铁锈酸有两种转变趋势,活泼的γ-FeOOH向稳定的α-FeOOH转变,或向稳定的Fe3O4转变,其转变速度随大气的湿度、污染程度不同而异。由于水分和氧气的进一步渗入,新的γ-FeOOH又会不断生成,因而锈层厚度不断增加。
第四,土壤的pH值。土壤的pH值通常为6~7.5,但也有偏碱性的,pH值为7.5~9.5(盐碱地),还有的pH值为3~6(酸性土)。一般认为,在pH值较低的土壤中(pH
第五,埋藏环境中的可溶性盐。当土壤中的可溶性盐溶解在其中时,就组成了电解液。而在潮湿、酸性土壤以及可溶性盐的环境中,铁器极易产生强烈的电化学腐蚀。
第六,氯离子的影响。地下土壤中常含有大量的致使铁器腐蚀的Cl-,氯化物能加速点蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀。据报道,Cl-能够阻止钢铁表面生成的γ-FeOOH向非活性的α-FeOOH的转变,并破坏钢铁钝化膜的形成。铁器文物出土后如果未及时去除可溶盐,将致使器物不断腐蚀并伴随着开裂和分层剥落等腐蚀现象。
第七,在工业大气中,SO2的存在使得电解液膜的酸度提高并与锈层发生作用。如碳钢锈层内常包含有可溶性的硫酸眼贴(FeSO4•7H2O),它也会激活钢铁的进一步腐蚀。大气中的尘粒,如活性碳粒、碳化物、无机盐类等微小固体颗粒,这些尘粒沉降到铁器表面,因它们具有较强的吸湿作用,容易使铁器表面湿润而形成水膜,从而形成有利于腐蚀的环境。
第八,埋藏于土壤中形成的锈层与存放于库房中形成的锈层,它们的孔隙率及所含黏土量不同,新旧锈层的物理性质存在差异,对温湿度变化形成的热胀冷缩和湿胀干缩效应反应不同步,致使表面铁锈开裂并出现严重的层状剥离现象。
关于铁器文物的腐蚀机理,学者们已进行了大量的研究,王惠贞等对几件秦汉铁器文物进行研究后,认为铁器在埋藏过程中主要受水和氧气等环境因素的影响。德国采用放射性碳跟踪铁器文物腐蚀情况时,发现氧气浓度对铁器文物的腐蚀影响较大。铁器文物出土之后的腐蚀现象早已引起人们的极大关注,腐蚀环境的改变,即由出土前的缺氧环境变为富氧环境应是加速铁器文物腐蚀的最主要的环境因素。
二、铁器文物腐蚀的主要产物
出土铁器文物表面附着的大量腐蚀产物,即铁锈,是铁器文物的主要特征。通常人们将铁器文物腐蚀产物分为两大类:一类是可以增加铁器文物艺术价值,起一定保护作用的“无害锈”;另一类是使铁器文物酥粉、毁坏,缩短铁器文物寿命的“有害锈”。无害锈一般是指结构紧密、坚硬稳定的锈蚀成分,如磷酸铁、四氧化三铁及碱式氧化铁,它们都是高价铁的化合物,化学性质稳定、不易水解,且结构紧密。有害锈指结构疏松、不稳定的锈蚀产物,如亚铁氧化物,其结构疏松,可吸收水分,还有三氯化铁,易水解成盐酸致使铁器循环腐蚀。但在实际工作中,各种锈蚀产物相互掺杂,颜色相近,因此很难用肉眼进行分辨。
从对出土铁器及馆藏铁器锈蚀成分进行分析可知,铁器文物锈层主要由Fe、O、Cl、S、Mn等12种元素的化合物构成,铁器腐蚀产物主要有各种形式的铁的氧化物。铁氧化物中,又以两种类型的羟基氧化铁(α-FeOOH、β-FeOOH)为多,γ-FeOOH和Fe3O4仅少量存在。铁的腐蚀反应主要为铁和氧气、硫化物、氯化物及水之间的反应。在腐蚀层中有渗碳体残存,说明腐蚀不仅有化学腐蚀,还有电化学腐蚀。当铁器埋藏于地下时,其腐蚀为化学腐蚀、电化学腐蚀及细菌腐蚀的综合作用。
三、铁器文物保护处理前的分析检测
对于已锈蚀的铁器,在做除锈和防腐蚀处理之前,必须依据现代分析方法,对铁器锈蚀程度、不同部位的锈蚀产物、基体成分等进行分析检测,以便断定有关问题的准确性质并制订出正确的保护处理方法。
(一)锈蚀程度的检测
铁器锈蚀一般较厚,疏松且无规则,用肉眼难看清其锈蚀程度。最好采用X-射线照相,由于锈体与合金本体的密度不同,X-射线穿透能力和密度有关,故照相后,在底片上可以清楚地显示出器物锈蚀的分布及范围,并能看出锈蚀空洞的深度。另外,还可以探明锈层下方器物纹饰或文字,这是检测铁器锈蚀的最佳方法。如果实际工作中没有上述设备,亦可用一些其他方法来粗略地估计锈蚀程度。例如,可用显微镜或放大镜观察铁器表面的锈蚀颜色、粒度大小、疏密情况等,初步分析铁器的锈蚀种类。再用钢针或金属探针试试锈蚀层的范围与深度,做好记录,为除锈提供依据。此外,还可测定其密度,以大致了解铁器的锈蚀程度。金属铁在标准状况下的密度为7.86克/立方米,而铁的氧化物的密度在5.24~4.90克/立方米之间,铁的氯化物的密度则更小,铁锈蚀产物最小。如果铁质文物密度在6.5 克/立方米以上,可以判定锈层比较薄,如果密度在2.5 克/立方米以下,可以肯定这件器物的内部已全部锈蚀。这些方法,虽比较粗略,但很经济、简便。
(二)氯化物检测
氯化物是铁器锈蚀的主要因素之一,它会大大加速铁器的腐蚀过程。因此通过显微镜观察铁器表面,如果初步怀疑可能有附着氯化物的铁器,则要进行检测,看其锈层中是否真正有氯化物存在。若有,必须在下一步进行稳定性处理。检测氯化物的方法有硝酸银法和离子色谱法等,其中硝酸银法较为简单,即将样品在蒸馏水中热浸泡,然后取10毫升浸泡液,加入几滴硝酸溶液,摇匀,使之酸化,再滴入几滴硝酸银溶液,若有白色絮状沉淀出现,则说明锈蚀物里有氯化物。如果硝酸银的加入量大于2毫升,仍无沉淀出现,便可判断不含氯化物。
三、锈蚀物成分分析
利用X-射线衍射仪和X-射线荧光能谱仪等可分别对铁器锈蚀物的矿物成分和化学成分进行分析。通过成分可进一步判别锈蚀物种类,也可判别是否为活性锈或者有害锈,如果为活性锈或有害锈,需尽快采取措施进行处理,防止铁器继续锈蚀。
四、铁器文物保护方法
根据分析结果,基本可以确定每件铁器文物的锈蚀状况,保护处理即要针对每件铁器的保存状况分别采取不同的保护措施和程序:
第一,表面清理和除锈。脆弱铁器文物清理除锈应以机械方法为主,用竹刀、手术刀等工具,配合使用牙钻,清除表面附着土垢等沉积物,除去外层疏松锈,保留内层锈,稳定强化它对铁基体的保护作用。清理时可用有机溶剂(如乙醇、丙酮)等软化。保存较好的铁器文物也可用化学试剂清洗或电化学清洗。使用溶液清洗铁器表面的锈蚀常用不同浓度的磷酸、亚磷酸、柠檬酸、EDTA三钠盐或四钠盐、六偏磷酸钠等等。
第二,脱盐。用去离子水超声波清洗或5%倍半碳酸钠超声波清洗,采用冷热交替的方法脱除可溶盐,并定期更换溶液,直到检测溶液中氯离子的浓度在4毫克/升以下。脱盐处理后,用去离子水反复清洗,并用乙醇溶液浸渗脱水后让其自然干燥。
第三,加固修复。为了保护铁器文物的原貌、完整性以及防止器物开裂部分继续扩大,对器物应采取矫形和加固修复措施。矫形主要是针对器物由于受到外力挤压或开裂引起的器形变化而采取的矫正措施。而修复主要是针对器物脆弱程度或残缺情况而采取的措施。一般根据器物腐蚀脆弱程度,分别选用环氧树脂、聚丙烯酸酯类将铁器残破粘回原处。残缺部分可根据器物实际情况选择补配或不补配。
第四,缓蚀。为了减缓铁器文物的腐蚀速度,需要选择合适的金属缓蚀剂。国内外常用的金属缓蚀剂有苯并三氮唑(BTA)、丹宁酸、磷酸盐,及钼酸钠和硅酸钠等等。研究表明,碳钢在有钼酸盐的介质中能迅速生成保护膜层,使机体金属与腐蚀介质隔离,因而有良好的缓蚀效果,硅酸盐吸附在钢铁表面羟基氧化物上,反应生成了新的物质,形成了较为致密的缓蚀膜,可同时抑制钢铁的阴、阳极反应,且对阴极反应的抑制作用较强。
第五,封护。较好的铁器封护材料是有机硅类物质,它可以有效地将铁器与外界隔离开,阻止铁器的进一步腐蚀,但价格昂贵,且处理后器物表面颜色略有加深,一般采用三氯甲烷或乙酸丁酯溶液进行封护处理,浓度1%~5%。在通风橱中进行,用软毛刷涂于器物表面,自然干燥后取出。也可用微晶石蜡封护,利用石蜡本身的热熔性、热流动性、防水性能、可逆性、无色透明、价格便宜等优点,将其应用于铁器表面,使之发挥保护作用。具体方法是将微晶石蜡加热熔化后,将器物浸入,待不再冒气泡后,取出器物,或用毛刷将熔融的微晶石蜡直接涂刷于适当加热后的器物表面。最后用带石墨粉的硬毛刷反复刷铁器表面以消眩光。
第六,密封除氧保存。经上述步骤处理后的铁器文物,还需采用密封除氧保存的方法保存,可选用RP保护材料将处理后的铁器文物封装,内放氧气吸收剂,或将器物密封充氮气保存。库房保存时还应制作囊匣,避免物理损伤,达到长期安全存放的目的。
五、铁器文物保存环境控制
通过了解铁器的锈蚀机理,我们知道铁器文物受保存环境的影响较大,在大气环境中,相对湿度在60%以下,铁的腐蚀较轻微。但当湿度增加,如超过65%或更高,其腐蚀速度明显增加。空气中的有害气体,使铁器腐蚀更加严重。因此,即使对铁器进行了有效的保护修复,若没有一个安全的存放环境,铁器仍会发生新的腐蚀。铁器锈蚀的另一个重要条件是氧气,所以缺氧保存是防锈的有利措施。保护处理后的铁器文物,应保存于一个相对独立的环境,隔绝空气,并且控制微环境的温度和相对湿度,使其保持在铁器文物安全保存的范围,一般要求温度控制在20℃左右,相对湿度低于40%。SO2、H2S等有害气体对铁质文物的腐蚀起加速作用,应尽量消除。同时注意环境的杀菌。
六、结语
由于铁器文物的质地、冶炼、加工技术及埋藏环境等因素的影响,保存完好的铁器文物很少,出土后暴露在自然环境当中,由于各种环境因素的影响,会加速铁器文物的腐蚀,因此铁器文物的保护修复就显得极其重要。我们在保护修复铁器文物时,应遵循保持原状和最少干预等文物保护的基本原则,尽可能的保持文物的历史价值、艺术价值和科学价值,只有认真、细致、严格、规范地把各项工作做好,才能确保铁器文物藏品的安全,也才能充分发挥其在教育、研究、展示、宣传等方面的积极作用。
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