一种古陶瓷真伪的三维数控显微观测鉴定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种鉴别各类古陶瓷器物的真假品质及新旧属性的科学鉴定方法，具体涉及应用200X-5000X倍率的高分辨率显微仪器对陶瓷器釉面蚀刻痕迹的特征和性质进行三维数控显微观测的科学鉴定法。
【背景技术】
[0002]陶瓷是陶器和瓷器的总称，具有耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗氧化、电绝缘、强度大、硬度高等优良特性。陶瓷的烧结是陶瓷坯体在高温下的致密化过程，其中陶器烧结温度相对较低(约600°C -1OOO0C )，几乎没有玻璃相，断面粗糙无光泽，机械强度较低，吸水率较大。而瓷器烧结温度相对较高(约1280°C -1400°C )，已形成大量玻璃相，断面细腻有光泽，机械强度较高，吸水率很低。
[0003]在陶瓷器烧造过程中，一般合水为泥时外加的水分会在低于150°C前优先排放出来，而陶瓷坯体原料矿物结构中所含挥发组分(如H2o、co2、co等)会随着窑内温度的进一步升高而逐渐排出，如果温度升降较快，在矿物排气时没有经过充分的保温而急速升温，常常会把矿物排放的气体密封在釉层内部而形成微气泡。因此，陶瓷釉层里的气泡基本上都是矿物所排气氛密封在釉层内部而形成的。
[0004]在陶瓷器与所处环境条件的相互作用过程中，将会不断与周围环境物质发生离子交换和化学反应。S12会彼此交连形成与石英晶体类似的三维空间网络结构，其基本结构单元是硅氧四面体。这种硅氧四面体网络结构比石英晶体结构稍显疏松，均匀而无序，遇H2O即可生成一种极性分子Si (OH)4,该化合物能使周围的水分子极化，并将水分子吸附在自己周围形成硅酸凝胶膜(Si(0H)4-H20)。这种在陶瓷釉面上形成的硅酸凝胶保护性薄膜，在陶瓷烧成后数天到数月内即可形成，它能使釉面具有较长时间的稳定性。
[0005]陶瓷釉层中Ca、Mg、Na、K等元素的氧化物可使Si/Ο比值变小，一些氧原子由于没有两个硅原子与之连接(非桥氧)，致使硅氧四面体网络发生断裂。碱金属Na+、K+处于硅氧四面体网络的空隙中，平衡非桥氧的过剩电荷，以维持网络结构局部的电中性。由于粒子会借化学势自动从浓度高处向浓度低处扩散，因此陶瓷釉层内部的Na+、K+会逐渐向釉层表面扩散，而吸附在釉层表面水分子层中的H+也会逐渐向釉层深处扩散。这样，H+与Na+、K+在相向扩散过程中会发生离子交换而互相置换其位置。由于H+远小于碱金属Na+、K+，所以当H+取代了硅氧四面体网络空隙中Na+、K+的位置后，致使硅凝胶保护层结构变得疏松，而到达釉层表面的碱金属Na+、K+进而与H 20反应生成强碱NaOH和Κ0Η，直接侵蚀釉层表面的硅凝胶层。因此，在古陶瓷的2-Ca0_Na20系釉层中，釉面上常会形成随机分布的雾状白色小斑点(主要由NaHCO3.2H20即二水碳酸氢钠组成的天然碱)，在水泡或清洗后，白斑点会消失，但却留下了被破坏的风化痕迹和侵蚀斑。而在釉表层之下，则是失去了碱金属Na+、K+的富S1Jl，含有H2O,因折射率发生了变化，故在光照下会出现“彩虹现象”，即文物界所谓的“宝光”，又称“蛤蜊光”。
[0006]古陶瓷自生产出来后，就面临地上、地下和水三种环境。地下环境有古窑遗址埋藏、窖藏、墓藏等。水环境有地下水、江河水和海水浸埋等。其中，地下古陶瓷会受到地下泥土、各种微量矿物质、微量有害气体、地下水位、地表温度与湿度等因素的影响。当地下古陶瓷周围的温度变大时，釉面的孔隙、裂隙及胎体显气孔就会吸收水分；当地下古陶瓷周围的温度变小时，釉面的孔隙、裂隙及胎体显气孔又会释放水分。这样，釉面通过孔隙、裂隙及胎体显气孔保持着内部与外界水分的动态平衡。含有可溶性盐类及其他物质的地下水在釉面孔隙、裂隙及胎体显气孔内不断地渗进和排出，渗入胎釉内的盐类物质，在高温高湿的环境下易蒸发溶解，破坏胎釉颗粒间的连接，造成裂隙和气孔扩张；当温度湿度降低时，盐类又会结晶，因结晶产生的挤压力，又会使胎釉组织结构受到破坏。浸入胎釉中的盐类物质随温度湿度的不断变化，重复着溶解、结晶、再溶解、再结晶的过程，使陶瓷器的胎釉组织不断受到蚀刻破坏。一些气泡中心的圆孔在漫长的岁月中，微生物沉积物、细微土壤尘粒和酸碱性液体会进入圆孔。一旦进入圆孔，除水分挥发逸走外，固态物质将在圆孔(烂气泡)中沉积下来。微生物的遗骸会分解成各种有机酸，逐渐渗透到泡壁中并与之反应，使古陶瓷釉面上破气孔壁的颜色与四周的釉色明显不同。凡被自然界中的微生物、酸碱土壤颗粒或气溶胶粒子等侵蚀的痕迹，都是自然蚀刻痕迹，又叫自然老化痕迹，包括源自釉层内部自然力如碱金属Na+、K+等蚀刻引起的风化痕迹和源自釉面外部自然力如各种环境因子蚀刻引起的侵蚀痕迹，形态呈现孤岛性或不连续性的树状沟壑裂纹或破气泡状侵蚀斑点，其特征表现为形态不规整、随机分布、发育时序层次自然。
[0007]这种包括内源性风化和外源性侵蚀双重作用在内的自然老化过程，通过经年累月的累积，便在古陶瓷釉面形成具有漫长时光烙印的自然蚀刻痕迹，也叫自然老化痕迹，是独一无二的天然痕迹，是古陶瓷真品的天然防伪标记，也是任何赝品制造者永远无法逾越的鸿沟。
[0008]因此，依据古陶瓷釉面在成百上千年时空变化中所形成的自然老化痕迹特征，就可以对古陶瓷的新旧属性及真伪品质进行客观、科学的鉴识和判别，并成功规避了目前文物市场上“目鉴”或“眼学”观察的缺陷和短板。
[0009]C-14是所有文物的原始代码，而C-14衰变量测定也是造假做伪者无法破解的最科学的断代方法，但问题是陶瓷的化学成分里几乎不含有机碳。另外，由于放射性C-14的半衰期很长(约5730年)，C-14测年法适合于检测年代久远的含碳物质，而目前文物市场上活跃的古陶瓷存品大多不足千年，或最多一千年左右。因此，应用C-14技术对古陶瓷这类文物进行断代鉴定基本算是失效的。
[0010]热释光法特别适合用于陶器鉴定，因为陶器用料较粗，烧结温度较低，其中的石英颗粒保存较好，也容易分离。但热释光法用于瓷器鉴定则比较困难，因为瓷器选土考宄，研磨较细，加之烧结温度高，大量石英颗粒已熔融消失，即使未消失，其表面也包裹着一个融蚀层，从而使石英固有的热释光效应受到破坏，同时还使石英颗粒难以分离出来。而且，热释光法与c-14测年法一样，需要从被检器物上取样，会伤害到器物，这对特别珍贵的古陶瓷类文物是很难实施的。此外，对古陶瓷进行造假作伪的人又发明了用医用X光机等辐射光源对仿品或赝品进行定量辐照，使其热释光信号增加到与真品相近的程度，从而干扰了真伪的鉴别。因此，目前国际上流行的热释光法用于文物断代的客观性和有效性也已经失效。
[0011]化学分析、光谱分析、中子活化分析和质子束激发X—焚光(PIXE)分析等方法可以确定陶瓷胎釉中主、微量元素化学成分，以获取一些有关陶瓷出产地的相关信息。然而，事实上每个窑场出品的陶瓷器物并非都一定是用该窑场附近的瓷土和原料来制作的。譬如，景德镇的高岭土曾经广销各地，有记载曾远销到英国；繁昌的磁石，至今还运销到江、浙各地。仅以宋代古瓷为例，宋代有汝窑、官窑、钧窑、定窑、耀州窑、磁州窑、龙泉窑、景德镇青白瓷等众多窑系，而宋代官窑在开封，但开封并不出产瓷石，其制瓷原料都是从各地进贡来的。因此，这类分析方法的可靠性也已被质疑。
[0012]在科技文明高度发达的今天，传统“目鉴”或“眼学”观察鉴定方法已显得力不从心，文物甄别和鉴定市场也正热切期盼有更加客观、科学、权威、规范的科技鉴定方法出现。
【发明内容】
[0013]为了解决古陶瓷存品在文物鉴定中存在的鉴别不客观、有效性差的问题，本发明提供了一种针对古陶瓷器的新旧属性及真伪品质鉴别的客观、科学的鉴定方法。