分析中国太甲寺遗址甲骨腹甲表面黑色变色

古老龟甲，现代谜团

三千多年前，中国的占卜者通过加热龟甲来询问战争、收成和祖先旨意。如今，许多带刻辞的龟甲被珍藏在博物馆和库房里。然而在安徽省的太甲寺遗址，考古学家注意到一个令人困惑的问题：许多甲骨的腹甲表面出现了难以用古代火烧解释的斑驳黑色。弄清这种暗色覆层的成因不仅关系到这些稀有器物的外观，也关系到它们能否被有效研究、保护和展出。

甲骨的来源

本研究所讨论的甲骨出土于太甲寺，这是一处位于中国东部淮河中游的重要商周遗址。考古学家在此发现了陶器、青铜器、动物骨骼以及大量用于占卜的龟甲。许多龟甲保留有钻孔和烧灼的特征，明显来自加热占卜，但没有刻辞。它们的形式将该地与其他主要商代中心联系起来，使其成为理解占卜实践与地区间思想传播的重要证据。因此，如此多腹甲突然出现无法解释的黑色斑块，引起了考古学家和保护工作者的关注。

三类暗色痕迹

研究者首先对龟甲表面的不同变黑类型进行了区分。一类为熟悉的窄带炭化痕，沿钻孔或裂缝周围，明显由古代加热仪式造成。第二类覆盖较大区域，是器物使用后整体被烧灼，有时烧得很严重，部分呈灰白色。谜团在于第三类：不规则的黑色薄片或斑块，散布于大面积表面，颜色不均且质地平滑。这些沉积物不沿烧灼痕迹分布，被认为是在器物埋葬后于土壤中逐步形成的。它们可能遮蔽精细刀痕并改变文物的视觉印象。

细看黑色覆层

为查明这些黑色沉积的成分，研究组使用了一系列在文物科学中常用的无损或微创技术。扫描电子显微镜显示出骨质基底具有高度多孔的结构，这是有机成分经世纪分解后留下的含孔矿物框架。激光共聚焦成像证实，变黑区域是在这个多孔表面上的相对平坦薄膜。利用能谱（EDS）和X射线荧光（XRF）进行的元素分析表明，基底骨骼以钙和磷为主，这是骨质应有的组成，但黑色斑块中含有额外的铁和锰。这两种金属在暗区富集，而在较浅、看起来更干净的骨面上基本缺乏。

土壤如何给甲骨“上色”

太甲寺遗址的周围土壤天然富含铁与锰，呈中性至微碱性。在这种条件下，这些金属易形成氧化物——类似锈的矿物——并能随地下水迁移。微区X荧光成图显示，尤其是锰在外观发黑的地方高度富集，与可见染色高度重合。X射线光电子能谱（XPS）探测到铁主要以三价形式存在，而锰呈现典型的较高氧化态，符合稳定氧化物的特征。作者提出，随着时间推移，土壤中胶体状的铁锰氧化物颗粒沿地下水迁移并沉积于敞开的多孔腹甲表面，吸附并与腐烂的有机物及腐植质相互作用，逐渐积聚形成薄而暗的膜层。专门氧化这些金属的微生物可能促进了这些化学变化，尽管本研究并未直接鉴定出具体的微生物种类。

对文物保护的意义

研究表明黑色变色主要来自土壤中的铁与锰，而非古代烧灼，这一发现改变了保护工作者对这些器物的认识。暗色薄膜并非仪式使用的真实痕迹，而是埋藏化学过程及微生物活动的后果。因此可以通过谨慎处理来控制或减轻这类沉积，例如脱盐或针对铁锰氧化物的定向措施，以限制进一步金属沉积和腐蚀。同样重要的是，这些发现为理解该地区其他甲骨上类似变色提供了一个参考模型。简单来说，这些甲骨并非被作案者“烧黑”，而是被保存它们的那片土壤在三千多年里慢慢染色——同时也将它们保存了下来。

引用: Yang, J., Gong, D., Jin, P. et al. Analyzing the surface black discoloration of oracle plastrons from the Taijiasi Site, China. npj Herit. Sci. 14, 33 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02307-y

关键词: 甲骨, 龟腹甲, 考古文物保护, 埋藏土壤化学, 锰与铁的染色