这些纺织材料出土后, 立刻进行了采样和保存, 铜泡上纺织品样品为P1, 铜镜上纺织品样品分别为J1和J2。 同时备有作比较用的天然麻纤维样本。

1.1.1 红外光谱法分析样品的制备

由于样品表面有较多泥土等污染物, 为了测量准确, 要除去污染物后使用KBr压片法制样。 分别取少量天然麻纤维、 P1﹑J1和J2纤维在烘箱中干燥, 之后放置在玛瑙研钵中研磨成粉末状。 加入干燥的光谱纯KBr并混合均匀, 将混合后的粉末放入压片模具中, 在15 MPa的压力下压制成样片。

1.1.2 显微观察法分析样品的制备

使用镊子和手术刀分别取P1和J1的纺织碎片各一片, 用去离子水轻轻擦拭其表面的泥土后置于导电胶上, 在干燥器中干燥24 h后观察。 (由于J2样本矿化严重, 取样未达到扫描电子显微镜的观察要求, 仅在三维视频显微镜下直接对铜镜表面附着的样本进行显微观察。)

红外光谱分析使用德国布鲁克公司生产的LUMOS显微红外光谱仪, 样品及背景的扫描次数为64次, 范围为4 000~500 cm^-1, 分辨率为4 cm^-1。

显微观察使用日本浩视公司生产的KH8700型三维视频显微镜, 以及捷克Tescan公司生产的VEGA-3 XMU型钨灯丝扫描电子显微镜, 在SE模式下观察样品, 电压20 kV, 工作束流6和12 mA。

图2是天然麻纤维和出土样品的红外吸收光谱图, 从图中可知: 古代样品在波数4 000~500 cm^-1内存在明显的吸收峰, 说明样品中残留有部分可被检测的化学键, 同时样品与天然麻纤维的红外吸收光谱图非常相似。 天然麻纤维波数在1 434 cm^-1附近存在一个较强的峰, 出土样品分别在波数1 395, 1 439和1 434 cm^-1处出现强峰, 该峰是由纤维素与木质素中的CH₂弯曲振动产生; 天然麻纤维和样品在波数1 080和1 033 cm^-1附近存在另一组强峰, 分别在波数1 086和1 049, 1 030, 1 090, 1 029, 1 081和1 030 cm^-1处出现, 该峰为纤维素中葡萄糖环中C—O醚键的伸缩振动峰; 另外, 在天然麻纤维和样品J1、 J2的光谱图中还存在一个弱峰, 都在纤维素中β-D-葡萄糖苷键的特征吸收振动谱带898 cm^-1附近, 由于此处杂峰较多, 相互交叠影响了该峰的强度, 这三个峰是植物纤维的特征^{[7, 8]}; 该峰在P1中没有出现, 可能是因为相对其他样品, P1的老化更为严重, 此处并未检测出。 除此之外, 天然麻纤维和样品在波数1 645~1 610 cm^-1区域内都出现了吸收峰, 该处的吸收峰代表的是木质素中共轭羰基和C=C伸缩振动的重叠吸收峰。 以上这些特征峰都与麻纤维的特征峰相吻合^{[7, 9]}, 麻纤维主要是由纤维素、 半纤维素、 木质素、 果胶、 脂肪和蜡质以及一些水溶性物质等化学成分组成^[10], 样品中检测到这些成分中的化学键, 说明了P1、 J1和J2都是麻制品。

图2

Fig.2

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	图2 天然麻纤维和样品的红外吸收光谱图Fig.2 Infrared absorption spectra of natural fiber and samples

图3是样品的显微照片。 从图中可以看出, 这三个样品均为平纹织物, 质地较为均匀, 其经纬线都是由单根麻纤维加捻而成的一条。 P1和J2形态较为相似, 经纬线直径相当, 而J1的纬线较经线的直径更大。 为了进一步探究这三个纺织物经纬直径的差异, 使用显微镜标尺对样品的经纬线的直径分别测量。 每个样品共测量150个数据, 其中经线75个, 纬线75个。 对这些直径数据使用参数区间估计分析可知, 在95%的置信水平下: P1的经线直径平均值为(0.435±0.005) mm, 标准偏差为0.022 mm; 纬线直径平均值为(0.464±0.005) mm, 标准偏差为0.023 mm, J1的经线直径平均值为(0.699±0.004) mm, 标准偏差为0.017 mm; 纬线直径平均值为(1.232±0.028) mm, 标准偏差为0.123 mm, J2的经线直径平均值为(0.675±0.007) mm, 标准偏差为0.029 mm; 纬线直径平均值为(0.711±0.004) mm, 标准偏差为0.019 mm。 为了进一步分析这些纺织物经纬线直径之间的差异是否显著, 对它们的经纬线直径数据进行了独立样本t检验^{[8, 11]}, 结果如表1所示。 从表中可以看出, 纺织物P1的经纬线直径数据的检验结果为: t=7.857, p=0.000< 0.001, 拒绝零假设, 则P1的经纬线直径之间存在显著差异; 纺织物J1的经纬线直径数据的检验结果为: t=-8.783, p=0.000< 0.001, 拒绝零假设, 则J1的经纬线直径之间存在显著差异; 纺织物J2的经纬线直径数据的检验结果为: t=-37.285, p=0.000< 0.001, 拒绝零假设, 因此J2的经纬线直径之间也存在显著差异。 这说明在当时制作这些纺织物的时候所使用的经线和纬线很可能不是同一批次加捻制作, 而是存在区分使用的现象, 这种现象在纺织物J1上非常明显。 同时对它们的经纬密度进行测量计算得到: P1纺织物的经纬密度为23×25根·cm^-2; J1为13×6根·cm^-2; J2为13×14根·cm^-2。 铜镜上的两种纺织品在纺织密度上差异较大, 且其背面仅有J2一种纺织物的痕迹, 正面为J1叠压在J2的上方。 推测铜镜的原始状态在未被盗洞扰乱前是被正面朝下放置的, J2是在下葬前用来包裹铜镜的, 而J1是放置铜镜的垫衬物, 由于老化作用粘合在J2上。 它们与陕西泾阳高家堡遗址出土的先周和西周早期的纺织品^[12]、 河北藁城台西商代遗址出土物^[13]、 山西西周倗国墓地出土的纺织物的纺织密度相当^{[14, 15]}, 同时铜泡上纺织物的纺织密度远高于铜镜上的两处纺织物, 且比同时期遗址出土的纺织品的纺织密度都高, 这说明了墓葬所属人群的纺织水平与其他地区相当, 甚至高于其他地区。 由于M1的墓葬等级较M8高, 所以其出土的纺织品也较M8更为细密。

图3

Fig.3

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	图3 样品显微照片 (a): P1显微照片×50; (b): P1显微照片×200; (c): J1显微照片×50; (d): J2显微照片×50Fig.3 Micrographs of samples (a): P1×50; (b): P1×200; (c): J1×50; (d): J2×50

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 P1, J1和J2的经纬线直径数据独立样本t检验结果 Table 1 Independent sample t-test results of the warp and weft diameter data of P1, J1 and J2 P1 J1 J2 t值 7.857 -8.783 -37.285 自由度df 148 128.126 77.056 显著性Sig.(双侧) 0 0 0 均值差值 0.028 67 -0.036 13 -0.532 27 标准误差值 0.003 65 0.004 11 0.014 28

表1 P1, J1和J2的经纬线直径数据独立样本t检验结果 Table 1 Independent sample t-test results of the warp and weft diameter data of P1, J1 and J2

样品P1和J1在扫描电子显微镜下的显微结构见图4。

图4

Fig.4

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	图4 样品显微照片 (a): P1径向照片; (b): P1横截面照片; (c): J1径向照片; (b): J1横截面照片Fig.4 Micrographs of samples (a): Longitudinal micrograph of P1 (×1 000); (b): Cross section micrograph of P1 (×1 580); (c): Longitudinal micrograph of J1 (×1 000); (d): Cross section micrograph of J1 (×1 100)

从图中可以看出, P1和J2纤维的表面较为粗糙, 径向呈圆筒状或扁平的袋状, 单根纤维的直径在20.0 μm左右, 截面呈三角形和椭圆形, 这些特征都符合天然大麻的形态特征^{[5, 7, 9]}。 所以推测P1和J2纺织品的原料为大麻纤维。 大麻是我国栽培利用最早﹑分布最广的麻类作物之一, 古代大麻主要分布在黄河流域^[16]。 能够反映我国黄河流域中下游地区, 包括现在的陕西﹑山西﹑河北等地生产生活的《诗经》中多次提到了大麻的栽培和利用, 可见其使用历史的悠久。 本次发现的两种纺织物均为大麻制品, 反映了当时墓葬所属人群对大麻的成熟种植和应用。 而在与西头遗址地理位置极近、年代相似、同时也从属于“古豳地”的枣树沟脑遗址的碳化植物遗存分析中^[17], 并未发现有大麻的从属科桑科的种子, 且考古学家推测上庙墓地的人群很可能是迁徙至本地区的外来人群, 所以对于该纺织品的原材料是否产出于本地等问题, 还有待进步一考证。

分析的纺织物虽已经历了千年的老化, 其结构形态却依然清晰可见。 这是考古出土的附着在青铜件上的纺织品常见的一种现象, 推测出现这种现象的原因有二: 一是在我国很多地区, 古人在埋藏青铜器时都有使用丝﹑棉﹑麻等制品包裹和覆盖青铜器的习惯。 商代纺织品大部分是附着在青铜器上保存下来的, 西周时期的纺织品, 尤其是丝织物大多数见于青铜器或附着泥土的印痕中, 出土地点集中在黄河中下游^[18]。 如殷墟西北岗王陵区发掘的武官村大墓中就出土了带有绢帛痕迹的三件铜戈; 故宫博物院收藏的一件商代铜戈把上也残留有纺织品的痕迹^[19]; 河北藁城台西商代遗址中发现的纺织物也是附着在青铜器上^[20], 同时在该遗址出土的铜觚上也存在丝织品的痕迹^[14]; 宝鸡茹家庄西周(弓鱼)伯墓中出土的大量青铜器上保留着丝织物刺绣的印痕; 西周倗国墓地出土的纺织品则分别位于铜鼎的外表面﹑口沿外部和铜车毂以及铜车饰内^[15]。 使用纺织物包裹青铜器, 可能是由于青铜器含有祭祀、 礼仪等重要意义, 使得古人在埋藏青铜器时为了避免其受到泥土污染, 而外加一层或几层纺织物; 同时由于许多青铜器都是成组埋藏的, 在其表面包裹纺织品也可以减少它们之间的碰撞和磨损。 而正是由于这种埋藏习惯, 较多的早期纺织品能够被保留下来, 这得益于铜的抑菌性能。 土壤中微生物对纺织品的侵蚀是其劣化消失的主要原因, 而由于铜离子可以破坏微生物细胞膜的完整性, 而且过量的铜堆积会导致细胞必需蛋白的失活^[21], 使得与青铜器紧密接触的纺织品周围的微生物无法进行正常的生理活动, 从而对纺织品产生了间接的保护作用。 目前在现代的纺织工业中, 铜的抑菌效果也被广泛应用于生产各类抗菌型纺织品^{[22, 23]}。