考古學(xué)意義的北美自然銅地球化學(xué)示蹤研究_11758.pdf

1、自然銅是人類使用最早的天然金屬之一，它與人類早期文明存在重要聯(lián)系。在全球范圍內(nèi)，北美地區(qū)不僅擁有最豐富的自然銅礦藏，而且擁有持續(xù)時(shí)間最長的自然銅文明。14C分析表明，北美印第安人約于6800年前開始利用自然銅，直至17世紀(jì)歐洲金屬進(jìn)入北美之后才逐漸停止使用。數(shù)千年來，北美土著人未能發(fā)展出冶銅技術(shù)，北美所有史前銅器皆自然銅直接打制而成。在哥倫布發(fā)現(xiàn)美洲大陸之前，北美還處于一種非常原始的社會(huì)狀態(tài)，史前北美土著居民的生活圖景，主要依賴考古研究

2、去推斷。探索這些早期銅器的礦料來源，對(duì)于了解北美史前礦業(yè)開發(fā)與利用、北美各部落間的商品交換和流通網(wǎng)絡(luò)具有極其重要的意義。
　　 本文運(yùn)用多種技術(shù)手段對(duì)北美自然銅進(jìn)行了微量元素、鉛同位素和銅同位素分析，目的是探索北美不同地區(qū)自然銅礦的上述3種地球化學(xué)特征，并由此探討它們?cè)诒泵楞~器考古探源研究中的作用。在上述3種研究方法中，微量元素法是過去常用的一種探源分析法，本文著重了分析北美自然銅中的微量元素之一——鉛元素在考古探源研究中的意義

3、。鉛同位素分析法是一種比較成熟的考古示蹤研究方法，但在北美自然銅考古探源研究中的應(yīng)用剛剛開始，本文對(duì)其開展了進(jìn)一步的探索研究。銅同位素分析法是一種新興的考古示蹤法，本文首次將其應(yīng)用于北美自然銅考古探源研究。本文運(yùn)用這3種地球化學(xué)示蹤法研究的具體內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　 首先，采用石墨爐原子吸收光譜法(GF-AAS)和電感耦合等離子體質(zhì)譜分析法(ICP-MS)對(duì)北美多個(gè)礦區(qū)的66件自然銅樣品進(jìn)行了鉛含量分析。分析結(jié)果表明，北美自然銅

4、鉛含量極低，且同一礦區(qū)甚至同一樣品內(nèi)部鉛含量存在明顯的不均勻性。自然銅的這種鉛含量特征的發(fā)現(xiàn)為研究人員進(jìn)行北美自然銅的鉛同位素實(shí)驗(yàn)提供了重要參考信息。更重要的是，根據(jù)本實(shí)驗(yàn)及前人的分析結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)鉛含量可作為判斷北美自然銅與歐洲冶煉銅的一個(gè)有效標(biāo)準(zhǔn)。這對(duì)于區(qū)分北美遺址出土的北美自然銅銅器和歐洲冶煉銅銅器具有重要意義。此外，通過比較ICP-MS與GF-AAS所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同的分析方法所得到微量元素分析結(jié)果可能存在一定差異。因此

5、，在進(jìn)行微量元素分析時(shí)，分析方法的選擇和實(shí)驗(yàn)室之間的比較十分重要。實(shí)驗(yàn)還通過掃描電鏡能譜儀(SEM-EDS)對(duì)24個(gè)自然銅(包括5個(gè)冶煉自然銅)樣品的成分進(jìn)行了檢測，結(jié)果表明，北美自然銅具有極高的純度，通常高于99％。
　　 其次，采用熱電離質(zhì)譜法(TIMS)對(duì)北美4個(gè)自然銅礦區(qū)的13件自然銅樣品進(jìn)行了鉛同位素分析。分析結(jié)果表明，所有自然銅樣品中沒有出現(xiàn)高放射性成因鉛。Minong、Bisbee、Chititu三地的自然銅與北美

6、史前人類利用最多的基維諾半島自然銅鉛同位素顯示出了可區(qū)分的鉛同位素特征，它們各自之間的鉛同位素組成也存在一定差異。這一研究結(jié)果說明，鉛同位素分析法在北美自然銅銅器的銅料來源研究中極可能是一種有效的示蹤手段。
　　 最后，采用多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜分析法(MC-ICP-MS)對(duì)北美5個(gè)地區(qū)15個(gè)自然銅樣品進(jìn)行了銅同位素分析，分析結(jié)果顯示它們的銅同位素(δ65Cu)變化范圍相對(duì)較小。結(jié)合前人的分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，北美原生自然銅與次生自

7、然銅具有明顯不同的銅同位素組成，且較多數(shù)據(jù)表明密歇根地區(qū)的原生自然銅銅同位素組成較為均勻，與其它地區(qū)原生自然銅可能存在一定差別。此外，通過比較還發(fā)現(xiàn)北美原生自然銅與黃銅礦和輝銅礦的銅同位素組成具有顯著差別，而后面兩種礦物通常是生產(chǎn)冶煉銅的主要銅礦。綜合上述分析結(jié)果認(rèn)為，銅同位素分析技術(shù)在區(qū)分北美本土自然銅以及在區(qū)分歐洲冶煉銅和北美自然銅等考古研究中具有較大的應(yīng)用潛力和廣闊的發(fā)展前景。
　　 除了進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究之外，本文對(duì)北美自然銅