基于加热模拟实验的磁化率与颜色分析揭示三星堆古蜀祭祀燃烧环境与温度

本研究通过空气与氩气环境下的加热模拟实验，系统分析广汉黏土的磁化率(χ)与色度(CIELAB)变化规律，揭示磁性矿物相变与热历史的关联。首次推断三星堆K4坑燃烧温度达850°C且为开放富氧环境，为古人类用火行为研究提供创新方法学范式。

　　

Highlight

通过双环境加热模拟实验，我们发现广汉黏土的磁化率(χ)和色度变化与磁性矿物相变存在显著关联：需氧环境中赤铁矿(hematite)的形成导致红度值(a*)升高，而厌氧环境下氧化亚铁(ferrous oxide)的生成则引发蓝灰色显色特征。

色度特征

整体而言（附录A.1，图3a），广汉黏土样本的明度值(ΔL)在需氧和厌氧环境下均随温度变化波动较小。300°C以下温度组中两种环境明度值基本持平，但300°C以上厌氧加热样本明度值略低于需氧环境。红度值(a)在需氧环境中从200°C开始显著上升，900°C时达到峰值12.5；而厌氧环境下300°C时出现峰值后逐渐下降，800°C时降至最低点。黄度值(b*)在需氧环境中持续上升，厌氧环境下则先升后降。

广汉黏土加热过程中磁化率与颜色变化机制探究

磁化率作为复杂物理参数，受磁性矿物的成分、含量和粒径等多因素影响（Thompson和Oldfield，1986）。通过χ_ARM/χ和ARM/SIRM比值可有效评估磁铁矿等亚铁磁性矿物的粒度分布——较高比值通常指示较细的磁性颗粒。χ-T曲线显示需氧环境下600°C时磁化率突增与磁铁矿生成有关，900°C时赤铁矿化导致红度显著提升；厌氧环境下800°C出现的磁化率下降则与铁氧化物还原为磁铁矿的相变过程密切相关。

结论

a. 双环境加热实验表明：需氧环境下样本红度值在200°C以上显著提升，磁化率在300°C轻微上升，800°C时大幅增高；厌氧环境红度在300°C达到峰值后逐渐降低，800°C时磁化率出现断崖式下降。

b. 通过K4坑烧土与广汉黏土的磁化率-色度数据比对，结合磁学分析证实：三星堆祭祀燃烧温度约850°C，且发生在开放富氧环境。

c. 本研究建立的磁化率-色度双指标分析法，可为广汉黏土层分布区古人类用火或野火形成的烧土温度范围初步估算提供重要参考。