古陶瓷科学检测和评估的科普知识简介

      1. 什么是科学的古陶瓷仪器检测？

      应用成熟的科学方法和仪器设备，系统研究了大量窑址考古发掘和出土的、产地和年代明确的古陶瓷标准样品，掌握了不同窑口、时代和类型的古陶瓷内在变化规律，建立具有实用价值的识别产地、年代和真伪的量化科学标准，通过完整器的分析和数据比对，给出科学的分析结果。

      2. 具有实用价值的古陶瓷科学检测方法有哪些？各自的适用范围和优缺点是什么？

      ■目前比较实用的直接年代测量方法有以下几种：

      碳十四测年：通过测量碳同位素变化确定年代，由于瓷器中有机碳含量极低和半衰期限制，只适合测量史前陶器的烧制年代。

      热释光测年：通过测量热释光量确定烧制年代，适合测定唐代以后陶瓷的年代。目前科学识别人工辐照作伪已取得进展，但还没有达到实用阶段。明显的缺点是要取样，为了识别人工作伪需要在不同位置的多点取样分析。

      羟基拉曼光谱测年：古陶瓷烧成后，在漫长的时间里不断吸收水分，用激光拉曼光谱仪测量古陶瓷中羟基浓度，实现年代测量。古陶瓷保存在储存箱和百宝格、干燥和潮湿环境，同样一件瓷器的吸水效果是不相同的，无法制定科学量化标准。目前最先进的激光拉曼光谱仪都不能实现羟基的定量分析，即无法确定年代，定性分析结果具有一定的参考价值。

      光释光测年：这种技术在国内正处于研究中，国际上也没有实际应用。

      ■区分新老瓷器的简易方法有以下几种：

      自然老化痕迹分析：古陶瓷烧成后的漫长时间里，受多种因素影响，在瓷釉表面形成的破口泡、烂泡、变色泡、裂纹扩展和裂纹变色是老瓷器具有的典型特征之一，必须借助放大镜才能仔细观测。釉面具有破口泡、烂泡、变色泡、不规则裂纹扩张和变色未必是老瓷器，这些特征也可通过人工处理实现，必须通过大量实践才能识别新老破口泡、烂泡、变色泡、不规则裂纹扩张和变色现象。

      包浆和沁：经过漫长的时间沉淀，古陶瓷釉表面的包浆和沁是老瓷器具有的另一种特征，由于无法定量分析，不同的人会得出彼此相左推论，更要识别人工作伪沁。

      ■通过化学成分测定的断源和年代间接分析

      古陶瓷中化学成分测量分为有损分析和无损分析两类，在完整器的分析评估中普遍采用无损分析技术，有常规X射线荧光、质子激发X射线荧光和同步辐射X射线荧光分析3种。由于常规X射线荧光分析设备相对低廉、简便、不受机时限制，是比较理想的实用性仪器。它要求建立窑址考古发掘出土的、产地和地层年代明确的、具有统计性和代表性的古陶瓷标准样品库，通过系统分析，建立瓷胎、瓷釉和色料中主量和微量成分的参考标准数据库，才能实现古陶瓷的断源断代和高技术仿品的识别。

      3. 只用十个主要成分（Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5、K2O，CaO，TiO2、MnO、Fe2O3）的数据能进行现代仿品的识别吗？

      分析古陶瓷中10个主要化学成分的含量，可以研究中国古陶瓷的烧制工艺、生产技术发展、胎釉配方改进和技术发展史，还可以用于古陶瓷窑口辨别即溯源。如果相距较近的窑口所使用的原材料有明显差异，也可以用主要成分的数据进行窑口识别。

      目前，陶瓷原料厂家配备分析设备，跟踪检测，给出每批产品的10个主要化学成分的含量数据，便于下游陶瓷产家配料。有些高仿者实时跟踪科研单位公布的主要化学成分的含量数据，少数高仿者已经实现了“可以做到与公布数据一致”的“梦想”。

      在仿制技术日趋精湛的背景下，只用10个主要成分的含量数据进行瓷器真伪判定在十几年前就过时了，在国际上也不被采用。利用10个主量（Na2O、 MgO、 Al2O3、SiO2、P2O5、K2O、 CaO、 TiO2、MnO、Fe2O3）和微量成分（Cl、Sc、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、As、Pb、Rb、Sr、Y、Zr、Ba…..）的数据进行科学研究和识别，提高了科学性和准确性，这是目前国际上通用的实施方法，依靠10个主要成分的数据是不能实现高技术赝品识别。

      4. 《中国科学技术史·陶瓷卷》公布的数据可以实现现代仿品的科学识别吗？

      中科院上海硅酸盐研究所从事古陶瓷科学研究近80年（根据该所网站），分析了数千个样品的主要成分（Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5、K2O、CaO、TiO2、MnO、Fe2O3），对中国古陶瓷的烧制工艺、生产技术发展、胎釉配方改进和技术发展史研究作出了重要贡献，获得了许多成果。在《中国科学技术史-陶瓷卷》一书中公布了约350个（陶器和原始瓷）样品数据和约500个瓷器胎和釉的分析数据。

      古陶瓷胎釉中主要化学成分和微量成分（或微量元素）是由原材料配方和烧制工艺决定的，不同窑口和年代古瓷中所含微量元素的种类和含量不同，它所含的成分种类和含量是研究古陶瓷产地属性和年代特征以及仪器鉴定的科学依据，现代高技术仿品难以实现主量和微量化学成分以及外观特征与古代瓷器一致。《中国科学技术史-陶瓷卷》中给出了10个主要成分的数据，受当时条件和分析方法限制，书中没有提供样品的微量元素含量数据。

      现代高技术仿品要实现外观色泽与古代瓷器相近，普遍需要加入高含量的锌（Zn）和钡（Ba），这是目前公认的初步鉴别现代仿品的重要依据之一，实际上还有添加其它化学成分的，《中国科学技术史-陶瓷卷》中这两个元素的含量数据是没有的。目前高技术仿造者基本实现了主量化学成分与古代瓷器十分接近，所以依据《中国科学技术史-陶瓷卷》的数据和主量化学成分的数据是不能识别现代仿品的。

      博物馆的馆藏品在没有综合论证和确认前，不宜全部作为标准器，这些馆藏品的分析数据作为参考标准数据来使用也是值得商榷的，将这些 “古陶瓷”数据充入标准数据库是不合适的，亦是不严格的。

      5. 仅凭一个瓷釉测量点的数据能进行真品和仿品判断吗？

      在任何一件完整器的瓷胎、瓷釉和色料中的化学成分是不均匀的，即在不同位置测量会得到不同的分析数据，同一件瓷器上各种化学成分存在一定的变化范围，只用单个瓷釉测量点的数据进行真仿判断，不同时间检测会得出不同的分析结论。

      人为添加化学成分的方法有多种多样，瓷胎、瓷釉和色料中添加的化学成分都不能漏检，必须进行瓷胎、瓷釉和色料多点检测才能获得可靠性高的结论。

      6. 古陶瓷胎、釉和色料中微量元素成分含量真的难以仿制吗？

      古陶瓷一般就地取材，原材料经过粉碎、淘洗、混合和加工，成型干燥后通过烧制成瓷器。根据科学分析，古陶瓷胎和釉中的化学成分可分为主量成分和微量成分，按元素分为主量元素和微量元素。

      古陶瓷胎和釉中的化学成分

      主量成分

      Na2O、MgO、Al2O3、 SiO2、P2O5、K2O、CaO、TiO2、MnO、Fe2O3

      微量元素

      As、Ba、Be、Bi、Ce、Co、Cr、Cs、Cu、Dy、Er、Eu、Ga、Gd、Hf、Ho、La、Li、Lu、Nb、Nd、Ni、Pb、Pr、Rb、Sb、Sc、Sm、Sr、Ta、Tb、Th、Tm、U、V、W、Y、Yb、Zn、Zr、……

      不同窑口的制瓷原材料来源不同，其化学成分差异显示了产地特征。随着时代变迁、原材料的变化、淘洗和烧制技术改进，同一窑口不同时代的瓷胎和瓷釉中的化学成分发生了微弱变化，这是进行古陶瓷时代特征研究的科学依据。古陶瓷胎、釉和色料中的微量元素含量，有的是万分之几、十万分之几、百万分之几甚至更低。现代高仿品不能同时实现与古陶瓷胎、釉、色料中主量和微量化学成分的种类和含量完全一致，亦难以仿制！

      7. 高技术仿品添加的典型化学成分有哪些？有识别的参考数据公布吗？

      在现代瓷器仿品中，目前发现在瓷胎、瓷釉和色料中人为添加的元素有镍(Ni)、锌(Zn)、铷(Rb)、锆(Zr)和钡(Ba)等，最常见的是添加锌(Zn)和钡(Ba)，是科学识别现代仿品的重要依据。添加化学成分的方式有多种多样：有在瓷胎、瓷釉和色料中单独添加锌(Zn)或钡(Ba)一种化学元素的；有在瓷胎、瓷釉和色料中单独添加数种化学成分的；有在瓷胎和瓷釉、瓷釉和色料、瓷胎和色料、胎釉和色料中都添加一种或数种现代化学成分的, 添加的浓度也不尽相同。

      从南到北，从东到西，不同时代和不同釉色品种瓷器中，无论瓷胎、瓷釉还是色料，已分析的古陶瓷样品的共同特点是这些元素的含量较低，具有各自的变化范围。在近十几年的古陶瓷科学研究中全元素分析得到了长足的发展，根据估算全国近十个科研单位分析了窑址发掘出土的约15000个古陶瓷残片样品，也许出于防止高仿者利用，多数单位没有系统地公布某个窑口或某种釉色瓷器的这些数据。

      8. 如何鉴别分析报告的科学性和可信度？

      由于古代和现代器物的瓷胎、瓷釉、色料中的化学成分是不均匀的，在不同位置测量会得到不同的分析数据，但同一件瓷器上各种化学成分存在一定的变化范围。目前高技术仿品可以实现了主量成分与古代瓷器十分接近，所以仅用主量化学成分的数据是不能识别现代仿品的；用单个瓷釉测量点的数据进行真伪判断不具有再现性，即不同时间检测会得出不同的分析结论；在现代高仿瓷器中最典型是添加锌(Zn)和钡(Ba)，添加方式有多种多样，仅测定瓷釉将造成瓷胎和色料中添加的化学成分被漏检。

      9. 具备哪些工作基础和条件才具备开展古陶瓷科学检测的能力？

      建立了窑址考古发掘和出土的、产地和年代明确的古陶瓷标准样品库；在严格的质量控制条件下，建立了具有统计性和代表性的古陶瓷胎、釉、色料中主量和微量成分的参考数据库；研究并掌握了化学成分组成的产地和年代特征；熟悉主量和微量成分数据的合理波动区间；建立了无损定量分析方法，应用特定的数据统计分析和处理方法；了解无损分析仪器的性能，建立了严格的测量操作规程；拥有这些条件才具备开展古陶瓷科学检测的能力。

      如果拥有商业化的具有代表性和权威性的古陶瓷胎、釉和色料中元素含量数据库，经过培训后，掌握了仪器使用和数据综合分析，也具备开展古陶瓷初步科学检测的能力。

      10. 具有科学性和可信度的古陶瓷检测机构有哪些？

      通过相关学术刊物的调研、查阅相关媒体报道，分析结果具有较强的科学性和可信度有以下单位：故宫博物院，北大考古文博学院，中国科学院高能物理研究所，中国科学院上海硅酸盐研究所，上海博物馆，上海复旦大学现代物理所。

      11. 科学检测和传统目鉴是什么关系？

      科学检测是借助各种不同用途的仪器设备，通过分析数据研究古陶瓷内在的产地和年代特征变化规律，建立以分析数据为依据的量化真伪识别标准。传统目鉴是通过器型、加工工艺和烧制工艺、瓷胎品质和胎色、瓷釉颜色和品质、纹饰的历史和文化特点、色料的种类等外部直观特征进行断源断代和真伪识别。两者之间在知识结构方面相互补充，在研究方法上形成优势互补，在研究结果中相互验证，两者的有机结合和综合应用、提高了断源断代和真伪识别的准确性和科学性。

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