三星堆遗址祭祀坑中出土的大量象牙,是研究古蜀文明祭祀活动、资源交换与生态环境的关键实物证据。这些象牙在地下埋藏三千余年,长期处于饱水、缺氧的复杂埋藏环境中,其内部蛋白质(胶原纤维)已严重降解,主要靠孔隙水支撑形态,具有 “出土即损” 的极端脆弱性。因此,其提取与保护必须遵循 “预防性干预、最小化扰动、全过程稳定、多学科协同” 的最高准则,形成一套从现场到实验室的无缝衔接技术体系。
一、 核心挑战与保护原则
在提取象牙时面对的主要劣化风险包括物理性坍塌,象牙一旦暴露于空气,水分快速蒸发导致 “脱水收缩应力” ,极易发生开裂、弯曲、片状剥落甚至粉碎性崩解;微生物快速繁殖,出土后环境变化,导致好氧微生物迅速滋生,加剧有机质分解;土壤中的可溶盐在象牙内部孔隙中结晶,产生结晶压力,破坏微观结构;机械应力的破坏,象牙自身重力、提取时的外力均可能导致不可逆的形变或断裂。
因此在提取时需要坚持基本原则,必须维持原始含水状态: 在提取、运输至实验室进行专业处理前,必须不惜一切代价防止其失水。按照整体提取优先的方法,最大限度地保持象牙的原始位置、姿态及与共出器物的关系,为后续研究保存完整的考古信息。同时进行多学科预案先行,提取前需由考古、文物保护、环境监测专家共同制定详尽预案。
二、 现场科学提取流程
提取是关键的第一步,目标是 “零失水、零形变” 地将其转移至可控环境。具体来说包括了以下的一些基本步骤。
1. 前期评估与环境控制
使用湿度传感器实时监测发掘区的空气湿度。必要时可以在发掘区上方搭建临时保湿棚,通过喷雾等方式维持局部高湿度环境(RH > 95%)。对已经暴露的象牙进行高清全景与细节摄影、三维激光扫描,建立精确的数字化档案,记录其原始状态与空间关系。
2. 现场临时加固与支护
对于已暴露但无法立即提取的象牙,需进行原位临时加固。使用无酸、可逆的保湿材料(如无纺布、脱脂棉)充分浸渍去离子水或聚乙二醇(PEG)低浓度水溶液后覆盖包裹,外用保鲜膜密封,形成局部微环境。对于有开裂风险的部位,可使用纤维素醚类凝胶或薄荷醇等可升华材料进行渗透加固,提供临时力学支撑。
3. 科学提取技术选择
选择整体套箱提取法进行现场提取,具体的操作流程为:首先用竹签、软毛刷等工具,极其小心地将象牙下部及周围的泥土掏空,但保留关键承托部位。其次将薄而坚固的金属板或塑料板缓慢插入象牙底部,实现物理承托。再次在象牙周围建立定制尺寸的木箱或高强度塑料箱体。使用保湿性、缓冲性极佳的填充物灌注固定。当前最佳选择是 “聚氨酯发泡胶” ,它可在几分钟内膨胀固化,紧密包裹象牙,提供均匀支撑,且重量轻、保温保湿性较好。传统方法也可使用潮湿的脱脂棉、海绵或特制硅酸盐填充物。最后将整个套箱密封,尽快平稳转运至具备恒温恒湿条件的现场应急保护实验室或实验室考古平台。
需要注意特殊情况处理: 若象牙与青铜器、玉器等重要文物紧密交叠,需进行 “整体群提取” ,即将相关联的遗存群作为一个整体套箱提取,在实验室中再进行精细剥离,以保全其原始共生关系。
三、 实验室保护处理与研究
进入实验室后,保护工作的核心是替代性加固,即用稳定的材料逐步替换象牙孔隙中的水,使其在干燥后仍能保持形态和强度。
一般可以选择在恒温恒湿箱中利用显微镜进行精细清理。第一步先利用X射线探伤、CT扫描、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR) 等手段,分析象牙的微观结构、降解程度、含水率、含盐量及污染物成分,为制定个性化保护方案提供依据。第二步将象牙浸泡在去离子水或低浓度乙醇水溶液中,通过定期更换溶液,逐步溶出并清除其内部的可溶盐离子,防止后期盐结晶破坏。第三步为加固与脱水,这也是最关键的一个步骤,可以利用聚乙二醇(PEG)浸渍加固法。PEG是一种亲水性高分子材料,其水溶液可渗透至象牙的胶原纤维网络。通过逐步提高PEG溶液的浓度,PEG分子逐渐取代水分,填充并加固已降解的纤维结构,最终实现 “以PEG代水” ,使象牙在常湿环境下保持稳定。从低浓度(如5%)开始,在控制温度和湿度的环境下,逐步将象牙转移至浓度递增的PEG溶液中(最终浓度可达60%以上),整个过程可能持续数月甚至数年。浸渍完成后,进行缓慢、可控的干燥,最后可进行表面封护。完成加固的象牙,须在恒温恒湿(温度20±2°C,相对湿度50±5%)、避光、无有害气体的专用库房或展柜中长期保存。在保护处理各阶段,系统采集样本,进行同位素分析(锶同位素示踪来源)、古DNA分析(种群与遗传)、蛋白质组学分析(降解机理) 等,深度挖掘其蕴含的考古学信息。
四、 小结
三星堆象牙的保护,是一场与时间赛跑的精密科学系统工程。其成功与否,取决于是否能在发掘的第一时间,就将其置于一个 “从现场到实验室”的连续、可控的稳定环境中。这要求考古发掘与文物保护实现 “零时差”的无缝衔接。其科学提取与保护的实践,不仅关乎文物本体的留存,更是对考古发掘现场多学科协作能力、应急管理水平和长期科研投入的全面考验。这套流程所体现的 “信息保全优先、最小干预、过程可逆” 的原则,已成为当代脆弱有机质文物保护的国际共识与金标准。