我校珠宝学院与中国科学院上海光学精密机械研究所、湖南博物院以及广东省博物馆(广州鲁迅纪念馆)等三家机构协作，致力于微小型文化遗产保护传承中的无损谱学检测前沿科技应用研究，近期取得重要进展，相关成果发表在文化遗产领域国际知名学术期刊 《Journal of Cultural Heritage》上。这篇名为“Ageing Characterization and Origin Traceability of archaeological amber artifacts via FTIR spectroscopy and Pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry”的学术论文，深入探讨了出土琥珀文物的产地来源及其老化特性。该论文的第一作者和通讯作者均为珠宝学院李妍教授，研究所用样品由湖南博物院科技考古与文物保护利用湖南省重点实验室提供，研究思路和方法受到了中国科学院上海光学精密机械研究所和广东省博物馆(广州鲁迅纪念馆)的支持。
图1 论文的研究重点见图
中国的琥珀艺术距今至少已有三四千年的历史，关系着古代中西方贸易往来及文化的交流融合，因而对出土琥珀文物进行产地溯源具有重要的历史文化意义。同时，为科学、持久地保存琥珀文物，最大限度地延缓琥珀文物在埋藏和保存过程中发生的劣化，亟需对出土琥珀的老化特征进行识别并厘清其老化降解机理。研究团队采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和热裂解气相色谱质谱(Py-GC/MS)等对中国宋、明、清三个时期出土的多件琥珀制品进行了溯源及老化特征研究，探索了琥珀制品的自然老化机理。
图2 本研究中所涉及的古代琥珀器物照片：Arc 1为宋代琥珀制品，Arc 2为明代琥珀制品，Arc 3~4为清代琥珀制品
研究结果表明，所有琥珀文物的原料均为波罗的海琥珀。通过热裂解气相色谱质谱(Py-GC/MS)，研究团队识别出一组产地标志物，包括单萜类化合物以及特定的多环化合物。这些标志物不仅可以用于精确追溯古代波罗的海琥珀的来源，避免了不同程度的劣化和生成的次生产物会对琥珀红外光谱特征造成的干扰，还揭示了琥珀在埋藏过程中不可避免的降解路径。据文献记载，宋代时琥珀原料主要由波罗的海经北方丝绸之路运抵中国；明清时期，波罗的海琥珀则主要通过海上丝绸之路输入。通过对出土琥珀制品的产地研究，在更深层次上展现了当时丝绸之路的贸易往来以及文化交流。
图3 不同老化程度的出土琥珀制品的代表性扫描电镜图像
综合化学成分结构变化和劣化表征可知，波罗的海琥珀在埋藏过程中主要经历了缓慢氧化和水解反应，导致多环结构的形成，聚合的半日花烷型二萜骨架逐渐被破坏，使琥珀的物理性质发生显著变化，包括脆性增加、硬度降低，以及不同深度和宽度的龟裂，形成多孔酥松的老化表层。随着老化进程的加深，裂纹继续扩展，最终形成大小裂纹交织的网状结构。
图4 通过Py-GC/MS分析的不同时期出土琥珀制品的总离子色谱图
近两年来，珠宝学院与中国科学院上海光学精密机械研究所、湖南博物院、广东省博物馆(广州鲁迅纪念馆)保持长期稳定的合作，聚焦文化遗产保护和传承领域共同申报项目三项。以琥珀作为独特的考古载体，团队已发表琥珀研究的相关SCI英文论文近20篇，中文学术论文16篇，授权国家发明专利2项，参加学术会议10余次。团队建立了基于琥珀宝石学和谱学特征的出土琥珀产地溯源数据库和方法，并以硬度作为理想稳定性指标，开发了老化缅甸琥珀的无损硬度预测模型。这些研究在文化遗产保护传承方面取得了显著成果，推动了前沿科技在文物保护中的应用。琥珀团队将继续深耕科技考古和文物保护，致力于推动该领域的发展和进步。
本次研究得到了湖北省珠宝工程技术中心的珠宝检测技术创新中心项目(No.CIGTXM-03-202304)，湖北省哲学社会科学计划项目(No.21G007)，及“地大学者”资助项目(No.2022185)的支持。
