青铜器为什么叫“吉金”?拿一台手持式X射线荧光仪对准青铜残片，30秒就能知道它里面含什么元素?在金相显微镜下，树枝一样的晶体藏着铸造还是锻打的秘密?5月27日，一场名为“吉金鉴古·显微探幽”的科普体验活动在科技考古山西省重点实验室举行。在科研人员指导下，公众学习青铜器知识、亲手操作仪器、观察样品，一步步揭开科技考古如何“读懂”青铜器背后的故事。

“吉金”真是金色的!

　　“大家知道青铜器为什么叫‘吉金’吗?”在活动开始的青铜器知识小讲座上，山西考古研究院冶金考古实验室工作人员董文宇向大家提出了一个问题。

　　我们平时在博物馆看到的青铜器，不是绿的就是青的，哪里“金”了?

　　董文宇笑了笑，从手机里翻出一张图片——那是一块刚打磨过的青铜样品，断面露出金灿灿的金属光泽。“这就是青铜器原本的颜色。古人把铸礼器的精纯青铜叫‘吉金’——‘吉’是精善美好，'金'指外观为金色的铜器。后来，我们就把这些商周青铜重器本身，也尊称为‘吉金’。”

　　董文宇进一步介绍，青铜器在商周时期是非常贵重的物品，周天子会把青铜器赏赐给诸侯。西周时期，礼乐制度非常严格，天子、诸侯、士大夫使用青铜器的数量和种类都有明确规定。到了东周，王室权威衰落，诸侯开始越级使用更高规格的青铜器。

30秒 给元素拍个照

　　山西考古研究院冶金考古实验室另一位工作人员韩新秀取出一台便携式仪器，上面写着“XRF”。她告诉大家，这台仪器的全名叫“便携式X射线荧光仪”，像一台会拍照的“元素照相机”。

　　韩新秀选了一块矿石，将仪器调到“土壤矿石”模式，检测窗口对准样品，长按按钮。屏幕上出现30秒倒计时。时间一到，一组元素名称和百分比数值显示出来：金(Au)、铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)等。

　　“这个数值准吗?”有人问。

　　“便携式XRF主要起定性作用——即判断样品中含有什么元素。具体含需要在实验室进行精确分析。屏幕上显示的元素百分比只是个参考，误差值也会同步显示。”韩新秀说道，这种仪器最大的优势在于无损检测和快速响应。田野调查时，工作人员可将其带到野外，对采集的矿石或古代矿渣现场检测，30秒就能知道古人所用的矿物种类。“比如，我们曾检测过一块夏商时期的炼铜矿渣，发现其铜含量很高，同时伴生大量铁元素，这说明当时的古人已经掌握了较为成熟的冶铜技术。”

　　韩新秀让大家试一试检测自己戴的首饰。现场便测了一件14K金的饰品，结果显示除了金，还有别的元素——说明合金配比一目了然。现场笑声不断，大家纷纷感叹：“金‘包’银在它面前‘藏’不住。”

“树枝”和“小圆粒”的秘密

　　如果说XRF是“粗看”，那么金相显微镜就是“细看”。在样品处理区，一块只有米粒大小的青铜残片，经过树脂镶嵌、打磨、抛光、浸蚀等步骤，被放在载物台上。

　　样品为什么要“镶嵌”?因为从青铜器上取的样品非常小，容易丢，也拿不稳。科研人员会把它用树脂包起来，做成一个小圆柱块。然后用打磨机从粗到细磨到2000目甚至2500目，再用抛光机和抛光膏(比如0.5微米的)抛得像镜子一样亮。经过打磨和抛光后的样品，用三氯化铁盐酸乙醇溶液轻拭，原本看不清的组织就“显形”了。

　　通过显微镜目镜放大50倍，原本不起眼的金属表面突然变得像一幅抽象画，黄色的基底(主要为铜)表面布满了分叉的“树枝”结构，还有一些黑色的“小圆粒”。“这叫树枝晶，是铸造组织的典型特征。”韩新秀介绍，古人把铜液浇进陶范里，慢慢冷却，铜晶体就会“长”成这种树枝形状。如果在显微镜下看到圆润的六边形等轴晶粒，并且晶粒内部有平行的孪晶带(退火孪晶)，说明这件青铜器经过了锻打和再结晶。”

　　“那些黑色小圆粒，一部分是腐蚀产物——毕竟器物埋藏了数千年;另一部分是铅颗粒。铅和铜、锡不互相溶解，因此在合金中会单独形成颗粒。古人特意加铅，是为了增加铜液的流动性，便于浇铸出复杂形状。”韩新秀解释道。

　　在金相显微镜下，不同的青铜器成型工艺会呈现出截然不同的微观形貌：铸造青铜器多存在树枝晶、铸造疏松和偏析结构;而经过锻打加工的青铜器，则会出现晶粒变形、拉长或再结晶的特征。通过识别这些组织特征，可以准确判断器物的成型工艺，还原古代青铜制作的技术流程。

一条范线看穿铸法

　　董文宇展示了范铸法的流程动画：制模、翻范、制内芯、合范、浇铸、打碎外范、修整——一套工序完成后，青铜器上会留下外范拼接处的凸起线条，那就是“范线”。部分做工精致的器物会把它打磨掉，不分则保留。因此，如果在博物馆看到青铜器上有一条细线，便可推测其采用范铸法制作。

　　那么，能否测出一件青铜器的矿石来自哪里?韩新秀说，这需要做铅同位素分析，通常要送到专业检测机构，“我们实验室的手持XRF和金相分析，主要解决‘含什么元素’和‘怎么做的’这两个问题。更深入的矿料溯源，尤其是锡矿来源的分析，目前还面临挑战。”

　　通过X射线荧光光谱仪(XRF)可以快速判断青铜器主要含哪些元素(如铜、锡、铅等)，起到定性作用;借助金相显微镜观察显微组织，能分辨这件器物是铸造而成，还是锻打加工;而将样品送到专业机构做铅同位素分析，则能推测矿料的来源。综合这一套“检测—观察—溯源”的流程，科研人员还可以将不同地区的青铜器技术进行对比，了解当时是否存在技术交流与传播。

　　记者手记：

　　原来“吉金”真的是金色的，那种“瞬间看见古代材料秘密”的感觉，还是让人倍感震撼。如今，考古不再是隔着玻璃柜的遥望，而是可以亲手触碰、亲眼“看见”——这大概就是科技带给我们最迷人的地方。这种科技的魔法，让每一块矿石、每一条范线、每一个显微镜下的树枝晶，都变成了古人留下的证词。下次再去博物馆看青铜器时，不妨多看一眼它们的纹饰和范线——那里面，藏着三千年的铸造密码。

(杨志敏)

　　青铜器为什么叫“吉金”?拿一台手持式X射线荧光仪对准青铜残片，30秒就能知道它里面含什么元素?在金相显微镜下，树枝一样的晶体藏着铸造还是锻打的秘密?5月27日，一场名为“吉金鉴古·显微探幽”的科普体验活动在科技考古山西省重点实验室举行。在科研人员指导下，公众学习青铜器知识、亲手操作仪器、观察样品，一步步揭开科技考古如何“读懂”青铜器背后的故事。

“吉金”真是金色的!

　　“大家知道青铜器为什么叫‘吉金’吗?”在活动开始的青铜器知识小讲座上，山西考古研究院冶金考古实验室工作人员董文宇向大家提出了一个问题。

　　我们平时在博物馆看到的青铜器，不是绿的就是青的，哪里“金”了?

　　董文宇笑了笑，从手机里翻出一张图片——那是一块刚打磨过的青铜样品，断面露出金灿灿的金属光泽。“这就是青铜器原本的颜色。古人把铸礼器的精纯青铜叫‘吉金’——‘吉’是精善美好，'金'指外观为金色的铜器。后来，我们就把这些商周青铜重器本身，也尊称为‘吉金’。”

　　董文宇进一步介绍，青铜器在商周时期是非常贵重的物品，周天子会把青铜器赏赐给诸侯。西周时期，礼乐制度非常严格，天子、诸侯、士大夫使用青铜器的数量和种类都有明确规定。到了东周，王室权威衰落，诸侯开始越级使用更高规格的青铜器。

30秒 给元素拍个照

　　山西考古研究院冶金考古实验室另一位工作人员韩新秀取出一台便携式仪器，上面写着“XRF”。她告诉大家，这台仪器的全名叫“便携式X射线荧光仪”，像一台会拍照的“元素照相机”。

　　韩新秀选了一块矿石，将仪器调到“土壤矿石”模式，检测窗口对准样品，长按按钮。屏幕上出现30秒倒计时。时间一到，一组元素名称和百分比数值显示出来：金(Au)、铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)等。

　　“这个数值准吗?”有人问。

　　“便携式XRF主要起定性作用——即判断样品中含有什么元素。具体含需要在实验室进行精确分析。屏幕上显示的元素百分比只是个参考，误差值也会同步显示。”韩新秀说道，这种仪器最大的优势在于无损检测和快速响应。田野调查时，工作人员可将其带到野外，对采集的矿石或古代矿渣现场检测，30秒就能知道古人所用的矿物种类。“比如，我们曾检测过一块夏商时期的炼铜矿渣，发现其铜含量很高，同时伴生大量铁元素，这说明当时的古人已经掌握了较为成熟的冶铜技术。”

　　韩新秀让大家试一试检测自己戴的首饰。现场便测了一件14K金的饰品，结果显示除了金，还有别的元素——说明合金配比一目了然。现场笑声不断，大家纷纷感叹：“金‘包’银在它面前‘藏’不住。”

“树枝”和“小圆粒”的秘密

　　如果说XRF是“粗看”，那么金相显微镜就是“细看”。在样品处理区，一块只有米粒大小的青铜残片，经过树脂镶嵌、打磨、抛光、浸蚀等步骤，被放在载物台上。

　　样品为什么要“镶嵌”?因为从青铜器上取的样品非常小，容易丢，也拿不稳。科研人员会把它用树脂包起来，做成一个小圆柱块。然后用打磨机从粗到细磨到2000目甚至2500目，再用抛光机和抛光膏(比如0.5微米的)抛得像镜子一样亮。经过打磨和抛光后的样品，用三氯化铁盐酸乙醇溶液轻拭，原本看不清的组织就“显形”了。

　　通过显微镜目镜放大50倍，原本不起眼的金属表面突然变得像一幅抽象画，黄色的基底(主要为铜)表面布满了分叉的“树枝”结构，还有一些黑色的“小圆粒”。“这叫树枝晶，是铸造组织的典型特征。”韩新秀介绍，古人把铜液浇进陶范里，慢慢冷却，铜晶体就会“长”成这种树枝形状。如果在显微镜下看到圆润的六边形等轴晶粒，并且晶粒内部有平行的孪晶带(退火孪晶)，说明这件青铜器经过了锻打和再结晶。”

　　“那些黑色小圆粒，一部分是腐蚀产物——毕竟器物埋藏了数千年;另一部分是铅颗粒。铅和铜、锡不互相溶解，因此在合金中会单独形成颗粒。古人特意加铅，是为了增加铜液的流动性，便于浇铸出复杂形状。”韩新秀解释道。

　　在金相显微镜下，不同的青铜器成型工艺会呈现出截然不同的微观形貌：铸造青铜器多存在树枝晶、铸造疏松和偏析结构;而经过锻打加工的青铜器，则会出现晶粒变形、拉长或再结晶的特征。通过识别这些组织特征，可以准确判断器物的成型工艺，还原古代青铜制作的技术流程。

一条范线看穿铸法

　　董文宇展示了范铸法的流程动画：制模、翻范、制内芯、合范、浇铸、打碎外范、修整——一套工序完成后，青铜器上会留下外范拼接处的凸起线条，那就是“范线”。部分做工精致的器物会把它打磨掉，不分则保留。因此，如果在博物馆看到青铜器上有一条细线，便可推测其采用范铸法制作。

　　那么，能否测出一件青铜器的矿石来自哪里?韩新秀说，这需要做铅同位素分析，通常要送到专业检测机构，“我们实验室的手持XRF和金相分析，主要解决‘含什么元素’和‘怎么做的’这两个问题。更深入的矿料溯源，尤其是锡矿来源的分析，目前还面临挑战。”

　　通过X射线荧光光谱仪(XRF)可以快速判断青铜器主要含哪些元素(如铜、锡、铅等)，起到定性作用;借助金相显微镜观察显微组织，能分辨这件器物是铸造而成，还是锻打加工;而将样品送到专业机构做铅同位素分析，则能推测矿料的来源。综合这一套“检测—观察—溯源”的流程，科研人员还可以将不同地区的青铜器技术进行对比，了解当时是否存在技术交流与传播。

　　记者手记：

　　原来“吉金”真的是金色的，那种“瞬间看见古代材料秘密”的感觉，还是让人倍感震撼。如今，考古不再是隔着玻璃柜的遥望，而是可以亲手触碰、亲眼“看见”——这大概就是科技带给我们最迷人的地方。这种科技的魔法，让每一块矿石、每一条范线、每一个显微镜下的树枝晶，都变成了古人留下的证词。下次再去博物馆看青铜器时，不妨多看一眼它们的纹饰和范线——那里面，藏着三千年的铸造密码。

(杨志敏)