对上庙墓地出土西周早期纺织遗痕的红外光谱和显微分析
葛若晨， 杨 璐， 豆海锋， 李昱珩， 刘 威
西北大学文化遗产学院， 陕西 西安 710069
陕西长武﹑彬县﹑旬邑一带被认为是“古豳”之地， 是探索先周文化的重要区域， 其中西头遗址分布面积广泛﹑文化堆积丰富， 以西周时期遗存为主[1]。
2020年6月至12月， 西北大学﹑陕西省考古研究院等单位联合对陕西省旬邑县西头遗址的上庙墓地进行了发掘， 共发掘商周墓葬42座。
在上庙墓地的M1出土的一组铜泡上， 和M8出土的一个铜镜的正反两面， 都发现了纺织物的痕迹， 虽整体已老化糟朽严重， 只残留部分痕迹附着在铜件的表面， 但纺织物的形态和编织纹路都清晰可见。
M1为一座东西向长方形竖穴土坑墓， 有熟土二层台， 墓底有腰坑， 总面积较大约10 m2；
M8为南北向长方形竖穴土坑墓， 有生土二层台， 总面积仅3 m2。
根据这两座墓葬出土的陶器类型， 可推断其年代在西周早期。
铜泡是先秦时期一种常见的铜饰品， 用在衣服、 马具或武器等物品上， 在中国北方和中原地区比较常见[2]。
当铜泡为有规律且成组地被发现于墓葬中时， 也可能具有一定的防护作用， 应是将其嵌缀在衣物或者皮革之上做防御之用[3]。
本次发现的纺织品附着在铜泡的外表面， 被发现时大部分已经糟朽呈黑色， 仅为一层， 与泥土叠压在一起(见图1)。
铜镜在古代主要是人们用于照容的生活用具， 同时也具有辟邪消灾的作用， 目前考古发现的早期铜镜多出土于墓葬， 而且放置于墓主人身上或附近[4]。
M8的铜镜是正面朝下， 与墓主人的头骨一起在盗洞中被发现的。
在该铜镜的正面， 发现了两种形式不同的纺织物， 已经矿化呈铜绿色， 均为一层覆盖在铜镜的表面， 且纺织物1叠压在纺织物2之上。
在该铜镜的背面则发现了纺织物2， 同时在背面附着的泥土上有被席子压印的痕迹(见图2)。
纺织品文物的主要材质为有机质， 易受环境温湿度和霉菌等因素的影响而迅速老化[5]， 对其分析研究使用了目前考古出土纺织品鉴别的主要方法[6]：
红外光谱法和显微观察法。
墓葬环境中纺织物品难以完整保存， 所以北方地区考古出土的商周时期纺织品是非常珍贵的样本。
对这些纺织物的形态﹑编织方式﹑编织密度﹑材料来源的分析能够为墓葬所属人群的纺织科学技术和纺织物的生产状况提供一定参考。
图1 纺织遗痕照片(a): M1出土铜泡及表面的纺织品; (b): M8出土铜镜及表面的纺织品Fig.1 Pictures of the textiles(a)：
Bronze blister with attached textile unearthed from M1; (b)：
Bronze mirror and attached textiles unearthed from M8
1.1 样品
这些纺织材料出土后， 立刻进行了采样和保存， 铜泡上纺织品样品为P1， 铜镜上纺织品样品分别为J1和J2。
同时备有作比较用的天然麻纤维样本。
1.1.1 红外光谱法分析样品的制备
由于样品表面有较多泥土等污染物， 为了测量准确， 要除去污染物后使用KBr压片法制样。
分别取少量天然麻纤维、 P1﹑J1和J2纤维在烘箱中干燥， 之后放置在玛瑙研钵中研磨成粉末状。
加入干燥的光谱纯KBr并混合均匀， 将混合后的粉末放入压片模具中， 在15 MPa的压力下压制成样片。
1.1.2 显微观察法分析样品的制备
使用镊子和手术刀分别取P1和J1的纺织碎片各一片， 用去离子水轻轻擦拭其表面的泥土后置于导电胶上， 在干燥器中干燥24 h后观察。
(由于J2样本矿化严重， 取样未达到扫描电子显微镜的观察要求， 仅在三维视频显微镜下直接对铜镜表面附着的样本进行显微观察。
)
1.2 测试仪器及条件
红外光谱分析使用德国布鲁克公司生产的LUMOS显微红外光谱仪， 样品及背景的扫描次数为64次， 范围为4 000～500 cm-1， 分辨率为4 cm-1。
显微观察使用日本浩视公司生产的KH8700型三维视频显微镜， 以及捷克Tescan公司生产的VEGA-3 XMU型钨灯丝扫描电子显微镜， 在SE模式下观察样品， 电压20 kV， 工作束流6和12 mA。
2.1 红外光谱分析
图2 天然麻纤维和样品的红外吸收光谱图Fig.2 Infrared absorption spectra of natural fiber and samples
2.2 显微观察
图3是样品的显微照片。
从图中可以看出， 这三个样品均为平纹织物， 质地较为均匀， 其经纬线都是由单根麻纤维加捻而成的一条。
P1和J2形态较为相似， 经纬线直径相当， 而J1的纬线较经线的直径更大。
为了进一步探究这三个纺织物经纬直径的差异， 使用显微镜标尺对样品的经纬线的直径分别测量。
每个样品共测量150个数据， 其中经线75个， 纬线75个。
对这些直径数据使用参数区间估计分析可知， 在95%的置信水平下：
P1的经线直径平均值为(0.435±0.005) mm， 标准偏差为0.022 mm；
纬线直径平均值为(0.464±0.005) mm， 标准偏差为0.023 mm， J1的经线直径平均值为(0.699±0.004) mm， 标准偏差为0.017 mm；
纬线直径平均值为(1.232±0.028) mm， 标准偏差为0.123 mm， J2的经线直径平均值为(0.675±0.007) mm， 标准偏差为0.029 mm；
纬线直径平均值为(0.711±0.004) mm， 标准偏差为0.019 mm。
为了进一步分析这些纺织物经纬线直径之间的差异是否显著， 对它们的经纬线直径数据进行了独立样本t检验[8，11]， 结果如表1所示。
从表中可以看出， 纺织物P1的经纬线直径数据的检验结果为：t=7.857，p=0.000<0.001， 拒绝零假设， 则P1的经纬线直径之间存在显著差异；
纺织物J1的经纬线直径数据的检验结果为：t=-8.783，p=0.000<0.001， 拒绝零假设， 则J1的经纬线直径之间存在显著差异；
纺织物J2的经纬线直径数据的检验结果为：t=-37.285，p=0.000<0.001， 拒绝零假设， 因此J2的经纬线直径之间也存在显著差异。
这说明在当时制作这些纺织物的时候所使用的经线和纬线很可能不是同一批次加捻制作， 而是存在区分使用的现象， 这种现象在纺织物J1上非常明显。
同时对它们的经纬密度进行测量计算得到：
P1纺织物的经纬密度为23×25根·cm-2；
J1为13×6根·cm-2；
J2为13×14根·cm-2。
铜镜上的两种纺织品在纺织密度上差异较大， 且其背面仅有J2一种纺织物的痕迹， 正面为J1叠压在J2的上方。
推测铜镜的原始状态在未被盗洞扰乱前是被正面朝下放置的， J2是在下葬前用来包裹铜镜的， 而J1是放置铜镜的垫衬物， 由于老化作用粘合在J2上。
它们与陕西泾阳高家堡遗址出土的先周和西周早期的纺织品[12]、 河北藁城台西商代遗址出土物[13]、 山西西周倗国墓地出土的纺织物的纺织密度相当[14-15]， 同时铜泡上纺织物的纺织密度远高于铜镜上的两处纺织物， 且比同时期遗址出土的纺织品的纺织密度都高， 这说明了墓葬所属人群的纺织水平与其他地区相当， 甚至高于其他地区。
由于M1的墓葬等级较M8高， 所以其出土的纺织品也较M8更为细密。
图3 样品显微照片(a)：
P1显微照片×50；
(b)：
P1显微照片×200；
(c)：
J1显微照片×50；
(d)：
J2显微照片×50Fig.3 Micrographs of samples(a)：
P1×50; (b)：
P1×200; (c)：
J1×50; (d)：
J2×50
表1 P1， J1和J2的经纬线直径数据独立样本t检验结果Table 1 Independent sample t-test results of the warp and weft diameter data of P1, J1 and J2
样品P1和J1在扫描电子显微镜下的显微结构见图4。
图4 样品显微照片(a)：
P1径向照片；
(b)：
P1横截面照片；
(c)：
J1径向照片；
(b)：
J1横截面照片Fig.4 Micrographs of samples(a)：
Longitudinal micrograph of P1 (×1 000); (b)：
Cross section micrograph of P1 (×1 580)；
(c)：
Longitudinal micrograph of J1 (×1 000); (d)：
Cross section micrograph of J1 (×1 100)
从图中可以看出， P1和J2纤维的表面较为粗糙， 径向呈圆筒状或扁平的袋状， 单根纤维的直径在20.0 μm左右， 截面呈三角形和椭圆形， 这些特征都符合天然大麻的形态特征[5，7，9]。
所以推测P1和J2纺织品的原料为大麻纤维。
大麻是我国栽培利用最早﹑分布最广的麻类作物之一， 古代大麻主要分布在黄河流域[16]。
能够反映我国黄河流域中下游地区， 包括现在的陕西﹑山西﹑河北等地生产生活的《诗经》中多次提到了大麻的栽培和利用， 可见其使用历史的悠久。
本次发现的两种纺织物均为大麻制品， 反映了当时墓葬所属人群对大麻的成熟种植和应用。
而在与西头遗址地理位置极近、年代相似、同时也从属于“古豳地”的枣树沟脑遗址的碳化植物遗存分析中[17]， 并未发现有大麻的从属科桑科的种子， 且考古学家推测上庙墓地的人群很可能是迁徙至本地区的外来人群， 所以对于该纺织品的原材料是否产出于本地等问题， 还有待进步一考证。
分析的纺织物虽已经历了千年的老化， 其结构形态却依然清晰可见。
这是考古出土的附着在青铜件上的纺织品常见的一种现象， 推测出现这种现象的原因有二：
一是在我国很多地区， 古人在埋藏青铜器时都有使用丝﹑棉﹑麻等制品包裹和覆盖青铜器的习惯。
商代纺织品大部分是附着在青铜器上保存下来的， 西周时期的纺织品， 尤其是丝织物大多数见于青铜器或附着泥土的印痕中， 出土地点集中在黄河中下游[18]。
如殷墟西北岗王陵区发掘的武官村大墓中就出土了带有绢帛痕迹的三件铜戈；
故宫博物院收藏的一件商代铜戈把上也残留有纺织品的痕迹[19]；
河北藁城台西商代遗址中发现的纺织物也是附着在青铜器上[20]， 同时在该遗址出土的铜觚上也存在丝织品的痕迹[14]；
宝鸡茹家庄西周(弓鱼)伯墓中出土的大量青铜器上保留着丝织物刺绣的印痕；
西周倗国墓地出土的纺织品则分别位于铜鼎的外表面﹑口沿外部和铜车毂以及铜车饰内[15]。
使用纺织物包裹青铜器， 可能是由于青铜器含有祭祀、 礼仪等重要意义， 使得古人在埋藏青铜器时为了避免其受到泥土污染， 而外加一层或几层纺织物；
同时由于许多青铜器都是成组埋藏的， 在其表面包裹纺织品也可以减少它们之间的碰撞和磨损。
而正是由于这种埋藏习惯， 较多的早期纺织品能够被保留下来， 这得益于铜的抑菌性能。
土壤中微生物对纺织品的侵蚀是其劣化消失的主要原因， 而由于铜离子可以破坏微生物细胞膜的完整性， 而且过量的铜堆积会导致细胞必需蛋白的失活[21]， 使得与青铜器紧密接触的纺织品周围的微生物无法进行正常的生理活动， 从而对纺织品产生了间接的保护作用。
目前在现代的纺织工业中， 铜的抑菌效果也被广泛应用于生产各类抗菌型纺织品[22-23]。
陕西旬邑上庙墓地出土的商周时期纺织物遗痕都是麻类制品， 其经纬线区别使用并且纺织密度与同时期其他地区相当。
铜镜上的纺织物1垫衬在正面朝下的铜镜上， 纺织物2为铜镜的包裹物， 纺织密度较低， 铜泡上的纺织物较为细密， 这很可能是因为其墓葬规格较高。
铜泡上的纺织物和铜镜上的纺织物2都属于大麻纤维制品。
所以在商周时期， 该墓葬人群已经能够广泛种植和利用大麻作物， 并且纺织水平趋于成熟。
同时， 该纺织物以及商周时期遗址出土的其他纺织物由于和铜表面的紧密接触而得以保存至今， 得益于铜的抑菌效果和当时人们埋藏青铜器时做包裹处理的习惯。
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