随着海洋考古的不断发展，古代沉船及其出水文物的保护备受关注，出水文物保护不仅有助于珍贵文化遗产的传承，还为我们提供了古代贸易路线和各民族文化交流的宝贵信息。近日，中国科学院大学考古学与人类学系罗武干教授课题组与广东省博物馆张欢研究员合作，对“南澳I号”沉船出水瓷器表面的铁质病害进行了多方法联合分析，揭示了海洋出水陶瓷文物的特殊腐蚀环境和面临的保护挑战。
“南澳I号”沉船是明代万历时期（1573-1620年）的一艘贸易商船，从漳州月港满载用于外贸的货物出发后，于广东南澳三点金岛附近遭遇风暴沉没。经过持续的打捞与清理工作，已从“南澳I号”沉船中打捞出大量精美的陶瓷器。在海底特殊埋藏环境下，这些陶瓷器上普遍存在一种铁质病害，这种病害不仅影响了文物的美观，还有可能会加剧陶瓷文物结构的老化。罗武干教授课题组采用多光谱成像、扫描电子显微镜（SEM）、拉曼光谱、傅里叶变换红外反射（FTIR）光谱、近红外反射（NIR）光谱和X射线荧光（XRF）分析等多种技术手段，对这些铁质病害进行了全面研究。成果近期发表在文物和艺术品保护领域的国际权威期刊《保护研究》（Studies in Conservation，A&HCI一区期刊）
研究发现，这些铁质病害主要分布在瓷器表面的点蚀坑、裂缝等缺陷区域。铁质病害的主要成分是针铁矿、赤铁矿和纤铁矿，表观形貌（颜色、粗糙度等）的不同很可能与这些成分的比例变化有关。此外，铁质病害中还含有一些硫化亚铁、碳酸钙等海洋生物活动的产物。
图1. 典型的铁质病害形貌，可以分为黑色和红色两类病害
图2. 铁质病害的显微照片（a）和对应位置的拉曼光谱（b）
图3. 陶瓷表面铁质病害的微区XRF分析
该研究深入探讨了“南澳I号”沉船出水陶瓷上铁质病害的分布及形成机制。研究发现，这些铁质病害在陶瓷表面的空间分布存在明显的外源性影响。在同等条件下，有些区域内存在堆聚的铁质病害，而其他区域则完全没有铁质病害。这可能与陶瓷在货船中的堆叠存放方式有关；另一方面，陶瓷本身的内在属性，例如釉下钴蓝颜料的使用，也可能导致某些区域的釉层较薄或粗糙，从而更容易积累铁质病害。此外，根据陶瓷表面冰裂纹的形成机制，初步推测釉面的缺陷可能与铁质病害的形成无直接关联。尽管铁离子对硅酸盐材料腐蚀的促进作用已有相关报道，但在本研究中未找到铁离子促进海洋出水陶瓷文物腐蚀的直接证据，而更倾向于认为铁质病害系在陶瓷釉面发生缺损后才附着在这些缺损区域。
该研究不仅为理解铁质病害的形成机制、空间分布模式等问题提供了重要的科学依据，也为海洋出水陶瓷文物的保护和修复提供了新的科学视角。分析结果不仅能帮助研究人员更好地面对海洋环境对文化遗产保护提出的挑战，也对如何安全可控地去除铁质病害提供了科学依据。
文章的第一作者是中国科学院大学考古学与人类学系张瑞德硕士，广东省博物馆张欢研究员为本文的共同第一作者。通讯作者是中国科学院大学考古系罗武干教授，中国科学大学陈典特别研究助理为本文的共同通讯作者。
中国科学院大学人文学院罗武干教授课题组长期从事出土/出水无机质文物的腐蚀机理研究和保护技术研发，致力于“加强对出土/出水文物和遗址的研究阐释和展示传播，提升中华文明影响力和感召力”。
该研究工作得到了国家重点研发计划（项目编号2023YFF0906400）、国家社会科学基金（编号20VJXG018&23FKGA002）、广东省科技计划项目（编号2023A1111120019）以及中央高校基本科研业务费专项资金的资助。
原文链接：https://www.tandfonline.com/eprint/HH5FSBZFCK7DRGJ2MT2Z/full?target=10.1080/00393630.2024.2422252
