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石峁遗址东门址出土玉器的科学测试：玉器、玉料的类型及其指示

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中山大学学报(自然科学版)(中英文) 2024年

作者：丘志力杨炯孙周勇邵晶张跃峰彭雨帆白洞洲叶旭任箬筠中山大学地球科学与工程学院/南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广西高校有色金属氧化物电子功能材料与器件重点实验室/桂林理工大学泰山学院旅游学院/泰山研究院陕西省考古研究院南阳师范学院珠宝玉雕学院武汉大学历史学院

石峁遗址是中国北方龙山时代晚期-夏代早期最重要的城邑遗址之一，对石峁遗址出土玉器的研究可为探索及理解我国早期文明的发生、不同区域文化交流与生产力发展水平提供重要的参考。本文对石峁遗址东门址16件出土玉器，进行了上手观察... 详细信息

石峁遗址是中国北方龙山时代晚期-夏代早期最重要的城邑遗址之一，对石峁遗址出土玉器的研究可为探索及理解我国早期文明的发生、不同区域文化交流与生产力发展水平提供重要的参考。本文对石峁遗址东门址16件出土玉器，进行了上手观察和红外光谱、便携式荧光光谱的科学测试，对其工艺类型、矿物组成及其材料来源进行了研究。结果表明：1）石峁遗址东门址16件出土玉器中，有12件玉器主要矿物为透闪石，占比75%;4件为大理岩、蛇纹石化大理岩及蛇纹石玉，占比25%，说明该遗址所在的陕北河套地区先民在龙山时代晚期-夏代早期（约2100 BC—1900 BC）主要使用闪石玉材料为主，与近于同时代晋南陶寺、清凉寺及下靳遗址先民对玉石材料选择（偏好）明显不同。2）对东门址3件牙璋的材料及其扉牙的考察显示，东门址牙璋存在最早期的牙璋类型，结合对石峁出土玉器类型的特点分析，我们认为石峁文化可能是华西和华东系统玉文化融合后形成的独特类型，对中原夏代玉文化的形成有重要的影响。3）根据12件闪石玉器的矿物组成及半定量微量元素分析，可确认其玉料为大理岩型交代变质成因；4种颜色、结构、光泽等特征有所差别的闪石玉中，件数多的A和B类玉料较大可能来自现今甘肃中部的马衔山和甘肃西部两地，但无法排除来自辽河流域来源，也不排除具有多个来源的可能；C类玉料最大可能来自青海格尔木；D类墨黑色闪石玉料的来源仍然无法判断，不排除本地来源的可能。上述认知为进一步探索石峁文化在龙山晚期-夏代华夏文明形成过程扮演的角色提供了新的重要材料。

关键词：出土玉器科学测试玉料类型牙璋石峁遗址东门址

拉曼面扫描无损鉴定矿物包裹体:以彩虹方柱石中的磁铁矿包裹体为例

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光谱学与光谱分析 2021年第7期41卷 2105-2109页

作者：叶旭丘志力陈超洋张跃峰中山大学地球科学与工程学院广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室广东广州510275 桂林理工大学广西隐伏金属矿产勘查重点实验室广西桂林541006 中国地质大学(武汉)珠宝学院湖北武汉430074

如何利用拉曼光谱对矿物中的微小包裹体进行无损鉴定,是矿物学与宝石学研究中经常遇到的问题。彩虹方柱石是一种含有特殊包裹体的方柱石,其包裹体在反射光下呈现虹彩效应。本文利用超景深显微镜、电子探针、显微激光拉曼光谱、X射线粉... 详细信息

如何利用拉曼光谱对矿物中的微小包裹体进行无损鉴定,是矿物学与宝石学研究中经常遇到的问题。彩虹方柱石是一种含有特殊包裹体的方柱石,其包裹体在反射光下呈现虹彩效应。本文利用超景深显微镜、电子探针、显微激光拉曼光谱、X射线粉晶衍射分析,特别是创新性运用拉曼光谱面扫描填图技术对彩虹方柱石中微小的磁铁矿包裹体进行了无损鉴定研究。显微特征显示,彩虹方柱石的包裹体可能和固溶体出溶有关,微小包裹体平行排列,形成了类似反射型衍射光栅的结构,导致其在反射光下出现彩虹色。根据电子探针测试结果,彩虹方柱石端元组分为Ma 68.2—69.7 Me 30.3—31.8,属针柱石亚族。根据拉曼光谱测试结果,部分包裹体出现了位于661 cm^(-1)处的弱拉曼峰。由于图谱信噪比普遍偏低且该峰并不会在所有测试位置出现,所以容易被忽略。为进一步探究该峰的来源,对包裹体部位进行拉曼面扫描,并选择630~680 cm^(-1)范围的拉曼峰进行了相关性分析,确认了包裹体位置普遍存在位于661 cm^(-1)处的弱拉曼峰。该拉曼峰可归属为磁铁矿的A 1g振动峰,从而确认了产生虹彩效应的针状包裹体中包含有更微小的磁铁矿包裹体。XRD测试结果表明,包裹体较多的样品存在位于2.51处的磁铁矿(311)晶面衍射峰,进一步验证了拉曼光谱面扫描的结果。根据上述实验,拉曼面扫描技术或许可以成为鉴定矿物宝石中微小包裹体的有效辅助性手段。该研究创新性提出,如果矿物包裹体的拉曼信号很弱,可以将拉曼面扫描结果与包裹体的分布特征结合分析来判断该信号的有效性。同时为无损鉴定矿物中的包裹体提供了一种新的研究思路与方法。

关键词：彩虹方柱石磁铁矿包裹体拉曼光谱面扫描电子探针 XRD

广东省石英质“台山玉”矿物谱学及其标型特征研究

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光谱学与光谱分析 2020年第3期40卷 956-960页

作者：张跃峰丘志力程银鹰李志翔李榴芬朱茗中山大学地球科学与工程学院广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室

石英质玉分布广泛,在我国十几个省区均有产出,是国内市场上重要的特色玉石品种,其使用历史悠久,是岭南先秦时期重要的玉石材料。石英质玉石的产地区分具有重要的宝石学和考古学意义。然而,由于石英质玉产地众多,外观、成分特征相似,尚... 详细信息

石英质玉分布广泛,在我国十几个省区均有产出,是国内市场上重要的特色玉石品种,其使用历史悠久,是岭南先秦时期重要的玉石材料。石英质玉石的产地区分具有重要的宝石学和考古学意义。然而,由于石英质玉产地众多,外观、成分特征相似,尚缺乏有效的产地判别方法,其产地来源标型特征的研究仍然非常薄弱。"台山玉"是产于广东台山的一种石英质玉石,因其颜色质感酷似田黄而日益受到重视。该研究在常规的宝石学测试基础上,采用X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、显微激光拉曼光谱(Raman)等分析方法,对6件具有代表性不同类型的台山玉的谱学特征及矿物组成进行了测试分析。实验结果显示,台山玉主要矿物为石英,次要矿物为地开石或高岭石;地开石、高岭石在台山玉中以其中一种为主,二者不共存;利用XRD-Rietveld法定量计算出台山玉中石英含量低于85 Wt%,高岭石族矿物含量介于17 Wt%~36 Wt%。台山玉的拉曼光谱缺失斜硅石的502 cm^-1特征峰,暗示了台山玉的主要矿物石英与玉髓、玛瑙类低温石英相比具有较高的结晶度;台山玉可分为地开石石英岩玉和高岭石石英岩玉两种类型,其中地开石型石英质台山玉红外光谱羟基振动区出现3 622, 3 653和3 703 cm^-1三个谱带,而拉曼光谱相应地出现3 622, 3 644和3 706 cm^-1三个谱带,二者均有谱带分裂明显,峰强向高频方向递减的特点,台山玉多为此类型;高岭石型台山玉红外光谱羟基振动区出现3 620, 3 652, 3 670和3 695 cm^-1四个谱带,而拉曼光谱出现3 620, 3 651, 3 670和3 687 cm^-1四个谱带,其中3 670 cm^-1带强度很弱,不易识别,该类型台山玉比例相对较少。台山玉中高有序度地开石、高岭石的出现指示其原岩中富Al质矿物经历了中温酸性热液交代蚀变作用,成矿条件与黄龙玉、金丝玉、霍山玉等石英岩玉存在差异。可以确定,地开石、高岭石是台山玉区别于其他产地石英岩玉的标型矿物。结果为台山玉的产地鉴定提供了科学依据,并为国内石英质玉的源区鉴定和古代石英质玉器的产地溯源提供了重要的参考。

关键词：石英质玉矿物谱学地开石高岭石标型特征

基于p-FTIR和p-XRF测试组合的大汶口文化蛇纹石质玉器无损检测及产地溯源分析

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光谱学与光谱分析 2022年第2期42卷 446-453页

作者：杨炯丘志力孙波谷娴子张跃峰高明奎白洞洲陈铭家中山大学地球科学与工程学院广东省地质过程与矿产资源重点实验室广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室广东广州510275 泰山学院旅游学院山东泰安271000 山东省文物与考古研究院山东济南250012 桂林理工大学广西隐伏金属矿产勘查重点实验室广西桂林541006 上海博物馆上海200003

出土玉器溯源是探索华夏玉器文明起源与演化的关键所在,无损测试技术的进步推动了学术界对出土玉器产地溯源的研究,但至今为止,无损技术仍然是制约出土玉器溯源研究的瓶颈所在。利用便携红外光谱(portable Fourier transform infrared s... 详细信息

出土玉器溯源是探索华夏玉器文明起源与演化的关键所在,无损测试技术的进步推动了学术界对出土玉器产地溯源的研究,但至今为止,无损技术仍然是制约出土玉器溯源研究的瓶颈所在。利用便携红外光谱(portable Fourier transform infrared spectroscopy,p-FTIR,带漫反射附件)+便携X射线荧光光谱(portable X-ray flourescence,p-XRF)技术组合对山东省文物与考古研究院发掘的大汶口文化出土蛇纹石质玉器的物相和化学组成进行了无损测试以及出土玉器产地溯源的探索。测试结果显示,大汶口文化的蛇纹石玉存在两种成因类型,其中7件玉器(M1005:3,M1006:4,M1013:12,M20:30,M11,T333:2B①:2,M49:04)属于超基性岩型,Fe,Cr和Ni含量较高,含较多磁铁矿包体,磁性较强,Cr/Ni值小于1且多数小于0.7,与现代泰山玉的产地特征基本一致,最大可能就地取材于附近的泰山山麓,为泰山玉的使用时间提前到5500年前的大汶口文化时期提供了重要的科学依据。另外4件玉器(M2004:1、B型环、M25:26、M26)具有低Fe,Cr和Ni含量,为富镁碳酸盐接触交代变质类型,其来源有待进一步研究确认。上述研究结果确认p-FTIR和p-XRF结合能够实现对考古现场及馆藏多数未知玉器材料的快速鉴定,具有无需制样、矿物类型和元素组成可相互验证、无荧光干扰等优点,对部分特定类型的蛇纹石质出土玉器/材料可进行产地来源分析,是一种有优势的出土玉器无损测试技术组合。

关键词：便携红外光谱(p-FTIR,带漫反射附件) 便携X射线荧光光谱(p-XRF) 无损测试技术组合大汶口文化出土玉器产地溯源技术

岩矿地球化学分析测试技术在古代玉器产地溯源中的应用及进展

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岩石矿物学杂志 2022年第6期41卷 1169-1186页

作者：张跃峰丘志力杨炯谷娴子李志翔刘志超黄康有中山大学地球科学与工程学院广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室广东珠海519000 泰山学院旅游学院山东泰安271000 上海博物馆上海200003 广东省珠宝玉石交易中心广东广州511400

古玉产地溯源研究对揭示文明早期玉石资源开发利用和跨区域物质、文化交流等都具有重要的意义。由于测试分析手段及研究样品本身的制约,古玉产地溯源至今仍然是制约古玉文化交流研究的难题及瓶颈。近年来,随着研究的深入及科学测试手段... 详细信息

古玉产地溯源研究对揭示文明早期玉石资源开发利用和跨区域物质、文化交流等都具有重要的意义。由于测试分析手段及研究样品本身的制约,古玉产地溯源至今仍然是制约古玉文化交流研究的难题及瓶颈。近年来,随着研究的深入及科学测试手段的进步,地质、考古及文博界开展了更为密切的跨学科合作,对古代玉器产地溯源技术进行了许多新的探索,并取得了一些较为重要的成果。本文在团队工作及前人研究的基础上,对质子激发X射线荧光(PIXE)、X射线荧光光谱(XRF)、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)、电子探针(EPMA)等多种主微量元素地球化学分析测试技术及放射性同位素、稳定同位素地球化学技术在古代玉器产地溯源的应用情况进行了梳理,综合分析了不同测试方法在古玉溯源中的工作进展,并对当前古玉产地溯源研究中存在的问题进行了探讨。总体来说,岩矿地球化学分析测试技术的应用对古玉溯源研究起到了重要的推动作用,而对已知玉矿资源系统的地质学研究及玉料的主微量元素、同位素地球化学数据库的建设和新的无损、样品尺寸不受限的原位岩矿地球化学分析技术的开发及其在古玉样品测试中的大规模应用,应是未来古玉溯源研究工作的重点方向。

关键词：古代玉器产地溯源地球化学示踪现代测试技术进展

欧洲新石器时代阿尔卑斯山硬玉岩(翡翠)的使用及其流散

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中山大学学报（自然科学版）（中英文） 2022年第2期61卷 18-27页

作者：郑昕雨丘志力杨炯叶旭赖舒琪中山大学地球科学与工程学院/广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室/广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室广东珠海519082 泰山学院旅游学院山东泰安271000 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519082

以欧洲新石器时代硬玉质(翡翠)玉器的兴起、流散、发展和衰亡为线索,对近20年来欧洲各国学者对新石器时代阿尔卑斯山出产硬玉岩(翡翠)的研究成果进行了梳理,总结归纳了史前欧洲翡翠用玉的分布范围及其器型特征;并以6000 BC—3000 BC期... 详细信息

以欧洲新石器时代硬玉质(翡翠)玉器的兴起、流散、发展和衰亡为线索,对近20年来欧洲各国学者对新石器时代阿尔卑斯山出产硬玉岩(翡翠)的研究成果进行了梳理,总结归纳了史前欧洲翡翠用玉的分布范围及其器型特征;并以6000 BC—3000 BC期间法国莫尔比昂湾及卡纳克地区为中心的、广泛流散于欧洲的大型翡翠质玉斧为例,分析了在旧石器技术、新兴资源冲击、主流文化演变等因素的综合影响下欧洲大型翡翠质玉斧形制多样,流散路线复杂的原因。同时,还探讨了不同区域条件下欧洲大型翡翠质玉斧具有的功能,即对超自然环境的崇拜与敬献、精英阶层的权力标识及丧葬礼仪,归纳了翡翠质玉斧消失的三种原因及未来的研究方向。

关键词：玉斧硬玉岩(翡翠) 新石器时代文化流变欧洲

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甘肃敦煌旱峡玉矿遗址考古调查报告

考古与文物 2019年第4期 12-22页

作者：陈国科丘志力蒋超年王辉张跃峰郑彤彤芦国华孙明霞韩飞甘肃省文物考古研究所中山大学地球科学与工程学院

敦煌旱峡玉矿遗址面积约3平方千米,发现矿坑、矿沟、岗哨、房址等140余处,直观呈现了早期玉矿的聚落形态。该遗址为骟马文化遗存,年代约在公元前1千纪,玉矿开采与月氏人群关系密切。其发现为研究中国古代'西玉东输'等问题提供了新资料,... 详细信息

敦煌旱峡玉矿遗址面积约3平方千米,发现矿坑、矿沟、岗哨、房址等140余处,直观呈现了早期玉矿的聚落形态。该遗址为骟马文化遗存,年代约在公元前1千纪,玉矿开采与月氏人群关系密切。其发现为研究中国古代'西玉东输'等问题提供了新资料,对揭示汉代以前该区玉料工业和丝绸之路早期华夏玉石文明的形成,乃至揭示中原传统古玉供应运作体系等意义重大。

关键词：敦煌旱峡玉矿月氏西玉东输

绿岩带型泰山蛇纹石质玉石地球化学特征及其成因指示

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大地构造与成矿学 2021年第5期45卷 1044-1059页

作者：杨炯张跃峰丘志力贾东亮郑昕雨中山大学地球科学与工程学院广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室广东广州510275 泰山学院旅游学院山东泰安271000 桂林理工大学地球科学学院广西隐伏金属矿产勘查重点实验室广西桂林541006 泰安市自然资源和规划局山东泰安271000

蛇纹石化与壳幔演化乃至地球上生命的起源过程密切相关。泰山蛇纹石质玉石产于华北克拉通鲁西雁翎关绿岩带内,是绿岩带型蛇纹石质玉石的典型代表,玉料可分为泰山墨玉、泰山碧玉和泰山翠斑玉(泰山花斑玉)三大类。虽然前人对泰山超基性岩... 详细信息

蛇纹石化与壳幔演化乃至地球上生命的起源过程密切相关。泰山蛇纹石质玉石产于华北克拉通鲁西雁翎关绿岩带内,是绿岩带型蛇纹石质玉石的典型代表,玉料可分为泰山墨玉、泰山碧玉和泰山翠斑玉(泰山花斑玉)三大类。虽然前人对泰山超基性岩型蛇纹石质玉石进行过研究,但对其玉石地球化学特征及其成因研究仍然薄弱。本文利用偏光显微镜、X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子质谱(ICP-MS)等分析测试手段,对泰山玉进行了分析。结果显示,泰山墨玉主要矿物组成为叶蛇纹石和利蛇纹石,而泰山碧玉和翠斑玉主要矿物均为叶蛇纹石;三类玉料均富集Cr、Co、Ni等相容元素;与其他产地蛇纹石玉相比,泰山蛇纹石玉更富Ni而贫Cr;Cr/Ni和Ni/Co值变化范围分别为0.25~0.42、27.43~42.77;亏损部分大离子亲石元素(如Rb、Sr、Ba)和高场强元素(Nb、Ta、Zr、Hf)。玉石具有稀土元素总量低(ΣREE=0.57~3.02μg/g),轻重稀土元素分异不明显,Eu负异常较为明显(δEu=0.18~0.45)等特征。早期形成的泰山墨玉主量元素更加贫Si、富Mg、Fe,泰山碧玉和翠斑玉则相对富Si和富集U、Pb等亲流体元素。结合野外产状特点,可以认为,①泰山玉原岩为华北克拉通新太古代鲁西绿岩带上残余亏损地幔部分熔融产生的超基性火山岩,其原岩具有岛弧火山岩的某些特征;②低Cr含量和Cr/Ni值,低稀土元素总量、轻重稀土元素分馏不明显等是绿岩带型泰山蛇纹石质玉石重要特征;③泰山碧玉和翠斑玉的成玉过程可能受到后期热液流体的叠加改造。

关键词：绿岩带蛇纹石玉地球化学成因泰山

甘肃马衔山软玉成矿及玉料产地来源地质地球化学特征分析

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中山大学学报（自然科学版） 2018年第2期57卷 1-11页

作者：张钰岩丘志力杨江南张跃峰杨翰杨炯李榴芬中山大学地球科学与工程学院∥宝玉石研究鉴定(评估)中心广东广州510275 广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室广东广州510275 兰州大学博物馆甘肃兰州730000 泰山学院旅游学院山东泰安271021

甘肃马衔山软玉矿矿化见于新元古界马衔山群一套混合岩、大理岩、黑云母片岩组成的变质地层内,被认为是新石器时代晚期齐家文化玉器玉料的重要来源之一。在野外考察采样基础上,采用X射线粉末衍射、扫描电镜、电子探针、ICP-MS、LA-ICP-M... 详细信息

甘肃马衔山软玉矿矿化见于新元古界马衔山群一套混合岩、大理岩、黑云母片岩组成的变质地层内,被认为是新石器时代晚期齐家文化玉器玉料的重要来源之一。在野外考察采样基础上,采用X射线粉末衍射、扫描电镜、电子探针、ICP-MS、LA-ICP-MS等测试技术,对马衔山成矿围岩及其软玉玉料进行了矿物、岩石及地球化学分析,确定了该地软玉矿物组成、结构构造和主微量、稀土元素组成;在此基础上探讨了马衔山软玉成矿及产地来源的地质地球化学特征。获得以下主要认识:(1)马衔山软玉具片状变晶结构和纤维交织结构,玉料主要由透闪石、少量榍石、微量黝帘石及磷灰石组成,优质玉料透闪石含量可达98%以上;(2)透闪石为3个不同时期矿化产物,成玉主要和中晚期的透闪石化有关。玉料属于镁质大理岩成因,成玉主要和晚期的碱性花岗岩侵入形成的交代变质作用有关;(3)马衔山软玉微量元素组成,稀土元素含量及分布模式和新疆和田、青海地区及辽宁的软玉有所不同。微量元素具有Th/U高、Cu低特点,稀土元素含量低、具有"海鸥式"稀土元素配分模式等可以作为该产地玉料的源区特征。

关键词：软玉成矿地球化学产地来源特征甘肃马衔山