玻璃是人类历史上最重要的材料之一。早在公元前一千纪，地中海、美索不达米亚、南亚和东南亚等地区以钠玻璃生产而著称，而中国则以铅钡玻璃生产而闻名。作为古代玻璃制品的重要代表之一，蜻蜓眼玻璃珠最初出现在埃及和美索不达米亚，并于春秋晚期经由欧亚草原传入中原。过往研究表明，中国铅钡玻璃蜻蜓眼珠的出现受到外来钠玻璃的影响。然而，后者究竟如何影响了铅钡玻璃珠的制作？要圆满回答这一问题，需要深入了解铅钡玻璃的矿料来源和制作工艺。
来自中国科学院大学（徐思雯、杨益民）、湖北省文物考古研究院（罗运兵）、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所（侯叶茂、李志恒）和中国社科院考古研究所（刘念）等单位的研究团队使用多种显微分析方法发掘战国至西汉时期铅钡玻璃蜻蜓眼珠的技术内涵（图1），剖析本土铅钡玻璃对外来钠玻璃在原料与工艺方面的吸收与创新，相关论文“Adoption and adaption: the rise of Pb-Ba glass underlines the impact of soda glass along the pre-Silk Road”近期于《Science Bulletin》在线发表，中国古玻璃研究在国际一流综合期刊实现零的突破。
图1 基于激光、X光和电子束的多维分析方法揭示铅钡玻璃蜻蜓眼珠的技术内涵
研究团队对湖北云梦郑家湖墓地出土的铅钡玻璃蜻蜓眼珠开展了无损或微损的成分、物相和显微结构分析。基于玻璃成分数据库，实施数据清洗，利用非线性降维算法（均匀流形逼近与投影，UMAP）处理200余组汉代及之前的中外玻璃成分数据，首次识别出铅钡玻璃原料包括本土的铅矿、钡矿、石英，以及富钠矿物或来自欧亚大陆不同地区的不同类型钠玻璃（图2）。
位于亚洲中心地带的新疆地区与西亚、南亚及东欧有着密切联系，出土了大量来自欧亚大陆多地的玻璃珠，以及可能为新疆本地生产的玻璃珠，是跨欧亚大陆原料供应链的重要汇集点。随后，这些单色钠玻璃珠输出至楚地，成为铅钡玻璃的重要原料来源之一（图3）。
图2 铅钡玻璃中钠元素的多重来源
图3 跨欧亚大陆的钠玻璃供应链（黄色路线为钠玻璃蜻蜓眼的传播路线，蓝色路线为跨大陆单色钠玻璃供应链）
古代工匠发明铅钡玻璃的主要动力是仿制外来的钠玻璃蜻蜓眼珠。白色眼纹是蜻蜓眼玻璃珠的重要特征。外国工匠通常在玻璃中添加二氧化锡或锑酸钙等乳浊剂来形成白色。本研究首次揭示白色铅钡玻璃的两种呈色机制。利用扫描电镜、超薄切片结合高分辨显微透射电镜成像鉴定出大量微米级未熔石英颗粒分散在铅钡玻璃基体中（图4）。石英作为原料之一，工匠控制其熔融程度来形成微米级颗粒，从而产生米氏散射，制作出白色乳浊玻璃；这种工艺应该是古代白色铅钡玻璃生产的主流，为中国独立发明。另一方面，通过显微拉曼光谱首次发现本土玻璃制品使用一种新型锡基乳浊剂——硅锡钡石，其形成可能是工匠在铅钡玻璃生产过程中加入二氧化锡而实现。
图4 扫描电子显微镜和透射电子显微镜在白色铅钡玻璃中发现大量未熔石英颗粒
在成型工艺方面，显微CT分析表明，中国古代工匠在仿制外来钠玻璃蜻蜓眼珠的过程中，吸收了外来眼纹装饰中的逐层镶嵌工艺，但目前没有发现引进缠绕工艺制作珠子基体，并首次实证基体的铸造成型与独特的镶嵌技术（图5）。
图5 铅钡玻璃蜻蜓眼珠的铸造工艺和镶嵌工艺
本研究探讨了欧亚大陆的钠玻璃如何促进中国早期铅钡玻璃制品的诞生，并揭示铅钡玻璃珠生产工艺中的本土创新。这些认识极大地促进了对丝绸之路开通之前玻璃交换网络及技术发展的理解，为中国早期玻璃生产和文明互鉴提供了新的见解。
中国科学院大学人文学院考古学与人类学系杨益民教授课题组长期从事古代陶瓷和玻璃研究，采用先进材料分析技术，深入解读古代玻璃和釉砂的原料来源、制作工艺和文明互鉴，目前已在《Journal of Archaeological Science》《Journal of Archaeological Science: Reports》《Journal of Glass Studies》《Ceramics International》《Journal of Analytical Atomic Spectrometry》《中国科技史杂志》等期刊发表相关论文十余篇。
