面具金、铜人绿、象牙黑……“三星堆配色”的科学解读

黄金面具埋藏数千年仍光彩不减，青铜器却锈得“五颜六色”，出土象牙则是发生“黑化”。三星堆出土文物的独特色彩都是从何而来？

撰文/记者 王雪莹 编辑 /丁林

新媒体编辑/陈炫之

采访专家：

余晓艳（中国地质大学珠宝学院教授）

随着三星堆文化遗址最新挖掘工作的陆续展开，一件件被尘封千年、巧夺天工的国之瑰宝次第现世，刷新了现代人对远古文化的认知。

但在惊喜的同时，人们关于出土文物的疑惑也变得越来越多——黄金面具为何历经3000年仍然熠熠生辉，青铜器为何又锈得“五颜六色”？出土的象牙怎么变黑了？

◎◎◎

不生锈的“18K金面具”

在此次三星堆遗址挖掘中，5号坑出土的大量金器引发了全民关注。理论上，黄金化学性质稳定，不易锈不易腐。因此三星堆的金面具虽然出土时“皱皱巴巴”的，但清理之后依然“黄澄澄、金灿灿”，无需任何支撑就能独自立起。相比之下，现实生活中却不乏“黄金首饰变白”“发红生锈”的新闻。难道现代人买了个假黄金？

△是金子，埋多久都会发光

如果仔细对比观察就会发现，各种出土金器文物的“金色”其实不尽相同——有像三星堆金面具一样色泽“特别正”的，也有“金里透红”或是“金里泛青”的。这些颜色上的差异，和金器的黄金纯度有关。古人因为技术所限，对黄金成色的判定主要靠肉眼观察，有“七青、八黄、九紫、十赤”之说：当金饰的含金量达到70%时，黄金的色泽一般会呈青黄色，而当含金量介于80-90％时会呈黄色，当含金量达到95%时，颜色则会偏赤黄色。

根据测定，三星堆5号坑刚刚出土的半张金面具，含金量高达85%——根据我国最新《首饰贵金属纯度的规定及命名方法》国家标准，黄金含量介于750.0‰-916.0‰就算18K金了，怪不得这半个面具的颜色“这么正”。

△即便含金量相同的金器，颜色也受其他“杂质”元素的影响。图中显示的是“金银铜”合金的颜色范围（来源：researchgate.net）

那么会变色的金首饰就是纯度不够吗？未必如此。足金首饰也会变色，但主要原因是由于黄金饰品中含有的少量银和铜元素，受汗液或加工工艺影响会发黑、变红。至于变白则是因为生活中偶尔遇到的汞元素，会与黄金形成银白色的金汞齐，导致首饰发白。

据悉，此次三星堆出土的“18K”黄金面具其实也含有13%-14%的银，但由于在地底被泥沙覆盖而处于一种封闭状态，有效减缓了银的氧化变黑，得以让这“半张金脸”还能以温暖人心的样貌问世。

◎◎◎

古蜀黄金是“天外飞来”？

从1986年1、2号坑发现首张金面具，到如今“半张脸都有280克”的黄金面具出土，人们多年来对三星堆遗址大量黄金从何而来的猜想从未停止。

△本次三星堆遗址发掘出土的鸟型金饰片（图片来源：央视网）

地球上易于开采的黄金非常稀少。据估算，目前地球上的黄金主要分布于地核、地幔，地壳中的黄金只有地球上黄金总量的0.3%。

除了量少，黄金的开采与加工同样也很难。作为一种单质金属，黄金的生产实际上就是金元素的提纯，想将金矿变成金灿灿的黄金，需要经过一系列复杂工序。在现代黄金生产中，原材料中的含金量不过2克/吨，远不及加工后所成的金精矿（50克/吨），而后者在制成粗金金块（含金量90%左右）期间还需要经过氢化、冶炼等诸多工序。

黄金在现代都如此难求，古蜀文明又是如何做到的？近日，网络上流传着一种“三星堆的金器取材天外飞来的狗头金”的猜想，认为“狗头金”作为一种富金矿矿石，是“陨石坠落到地球的产物”。

△（图片来源：腾讯网）

“这不科学。”中国地质大学珠宝学院教授余晓艳告诉记者，“‘狗头金’指的是天然产出的块金，并不是陨石形成的。”据她介绍，“狗头金”常由自然金、石英和其它矿物集合体共同组成，常出现于残破积型砂金矿、河谷型及阶梯型砂金矿等表生环境中，是在一定条件下金矿附近富含金的地下水和生物富集沉积而成的，跟流星、陨石压根没关系。

那么三星堆的黄金是哪来的呢？很多专家认为，四川地区盛产黄金的天然优势，才是三星堆遗址多金器的原因。先秦《山海经》有云：“今川蜀诸山，又东北一百四十里……其阳多黄金。”明代《天工开物·五金》也说：“金多出自西南，取者穴山至十余丈见伴金石，即可见金。”时至今日，我国也是全球重要的黄金产地，四川砂金保有量更几乎占全国21.8%。

△1986年出土于三星堆1号坑的金面具（图片来源：人民网）

因此，不管是从矿山开采岩金，还是从河床获得砂金，聪明的古人总有办法能找到金源。“四川地区3000多年前是不是真找到了‘金矿’，我们目前还没有确切的证据。但从金相分析来看，实际上出土金器可能绝大部分还是来自于砂金，即河床里淘出来的金为主。”成都金沙遗址博物馆常务副馆长朱章义此前曾表示。

据《宋史》记载，古人采用“古法炼金”技术冶炼岩金，经碎石、溜槽水冲等工艺制成的黄金纯度可达80%左右。如使用河道内淘洗而得的砂金颗粒作为原料，炼出的黄金成色还会更高。

△砂金（图片来源于网络）

中国黄金协会前会长，世界黄金协会中国委员会首任主席宋鑫也认为，古代文明中黄金来源于砂金的情况比较多。“古代的金矿开采技术包括氰化提金的工艺都十分限，但砂金就相对简单多了。”用簸箕就可以去掉砂砾杂质，留下来的金颗粒成色还相对较高。

◎◎◎

出土青铜器为何“五彩斑斓”？

此次三星堆遗址3号坑出土了大量青铜器——从大口尊到青铜罍（léi），再到顶尊跪坐人头像，可谓惊喜连连。

然而有些眼尖的网友坐不住了：这些还沾着新鲜泥巴的“青”铜器，怎么看起来红一块蓝一块的呢？有的还有点金晃晃的？

△三星堆遗址考古发掘现场3号坑内的青铜器（图片来源：新华社）

如果仔细回想的话，很多国宝级青铜器文物的颜色都“不对劲”：三星堆1号坑的青铜人面具是青蓝青蓝的，四羊方尊看上去黑漆漆的，曾侯乙编钟则是难以形容的青绿色……同样都是青铜器，怎么颜色差别这么大？青铜到底什么色啊？

青铜，指的是以“铜、锡”或“铜、锡、铅”按一定比例熔炼而成的合金，并不只有一种“配方”。在我国，三元合金（铜锡铅合金）、高合金青铜特别是高铅青铜是古代青铜器的一大特色。根据先秦《考工记》，早在战国时期，人们就发现了青铜器性能与铜、锡成分配比之间的关系，譬如铸钟鼎的“金”锡比需要6:1，而铸斧斤则需5:1。对于三星堆时期的古蜀国来说，青铜器则主要以铜锡、铜铅、铜锡铅、铜铅锡和红铜五大类合金为主。

青铜器为何有各种“配方”？究其原因，智慧的古人意识到纯铜器物太软、易变形，加入锡的合金能提高器物的硬度，再加入铅则能提高融熔液的流动性和冲型性能，更方便后续造型。

鉴于此，以铜为主要原材料的青铜器，其本色原是俗话说的“古铜色”，这也是古代金石研究者把青铜称为“吉金”的原因。同时，随着金属锡含量的变化，青铜器的色泽也会开始转为赤黄、橙黄、淡黄，有甚者会偏灰白。在此基础上，古人还会使用镀锡等工艺处理青铜器的表面，使其呈现“金底白花”的虎斑纹，在历经千百年的锈蚀之后，这些虎斑纹则会变成“青底黑纹”。

不同颜色的青铜器，差别在于各自的表面锈蚀。本来泛着金属黄光泽的青铜器，历经长期腐蚀后表面生成铜绿，因此出土的青铜器会呈现出青绿色。

但由于青铜合金的成分有差别，其埋藏环境不同，锈蚀产物也大不相同，包括红色的氧化亚铜、黑色的氧化铜或硫化亚铜、靛蓝色的硫化铜、蓝色的碱式碳酸铜或硫酸铜、绿色的碱式碳酸铜、灰白色的氧化锡、白色的氯化亚铜和碳酸铅……

△各种古代铜钱（图片来源于网络）

◎◎◎

古象牙“黑了”还“胖了”

挖开3、4号器物的填土后，考古人员在厚厚的碳灰层之下还发现了百余根象牙。这些覆盖于青铜器之上、处于遗址坑最上层的象牙，最长的将近2米，最短的也有1米长。

然而，除了形状是象牙形之外，新出土的这批象牙跟“象牙白”毫不沾边，反而都是“炭黑色”的，这是为什么？

经现场考古人员初步检查发现，这些象牙的表面都有被灼烧过的痕迹，还被包含大量竹木炭屑的灰烬层所覆盖，这可能是象牙普遍都呈黑褐色的原因之一。

△三星堆遗址5号坑中的象牙雕与金箔片（图片来源：新华社）

“当时倒进来的碳灰可能还是热的，可能造成染色。”三星堆遗址4号坑负责人许丹阳说，但他也强调，具体是不是碳浸染缘故仍需进一步研究。

至于为什么会将宝贵的象牙焚烧、打碎？这可能是出于古人崇拜天神的文化：在中国古代，人与神、先祖沟通的重要方式就是祭祀，想把祭品送到天神手里的方法之一就是把它们放在柴火堆中燃烧，火烧得越旺越大，越能做到“以器达天”。

这些出土象牙除了黑，还变“胖”了。“长时间埋于地下象牙的湿度会增大，泥土也会渗浸进去。”三星堆遗址1、2号坑考古领队陈显丹解释道。

常年深埋于土后，许多象牙不仅内部已糟朽，而且出土后很容易脱水风化，因而，想完好地提取一根“千岁”象牙绝非易事。鉴于此，考古人员专门给4号坑的几百根象牙敷上了湿毛巾和保湿纸“面膜”。

△考古人员正在清理象牙附近的泥土（图片来源：新华社）

出土前为了防止损坏象牙，还得给它们穿上像石膏布的 “新衣服”。 “象牙本身就有几十斤重，再加上一些护具，一根象牙出土的时候总重可能都有100多斤。”陈显丹说。

参考资料：

[1]《文物保护领域中的化学》张吉，黄希，胡东波

[2]《千年锈色耐人寻——古代铜锡铅合金锈蚀谜题》孙烈，吴世磊 中国科学院自然科学史研究所

出品：科普中央厨房

监制：北京科技报 | 科学加客户端

欢迎朋友圈转发

公众号、报刊等转载

请发邮件至bjkjbeditor@163.com

未经授权谢绝转载，违者必究