考古陶瓷中木灰掺和的实验表征：基于岩相学、化学与矿物学的多方法鉴定体系构建

本研究通过多分析方法建立考古陶瓷木灰掺和鉴定标准，填补了该工艺在考古识别中的技术空白。研究人员采用薄片岩相学（低烧制陶器）与X射线衍射（XRD）（高烧制陶器）等技术，通过实验模拟揭示了木灰掺和的关键矿物学与化学特征，并在两个考古案例中验证其应用价值。该成果为理解古代工匠技术传统、跨工艺互动及循环经济实践提供了新视角。

　　

在考古学研究中，陶器制作技术一直是揭示古代文明生产活动的重要窗口。尽管民族志资料记载了全球范围内陶工普遍使用木灰作为掺和料的实践，但考古记录中却鲜见明确案例——这一矛盾现象源于缺乏系统的鉴定标准。木灰作为金属冶炼、玻璃制造等工业的副产品，其循环利用可能蕴含着古代可持续生产的智慧，但若无法在考古遗存中识别，将错失理解古代技术网络与经济模式的关键线索。

针对这一学术空白，由Carlotta Gardner领衔的研究团队开展了一项开创性实验。通过制备不同木灰掺和比例的陶坯样本，结合多尺度分析技术，首次建立了木灰掺和的科学鉴定体系。研究发现，低烧制陶器（<800°C）中木灰掺和会形成特征性的钙质结核与孔隙结构，可通过薄片岩相学清晰识别；而高烧制陶器（>1000°C）则因木灰的助熔作用导致玻璃相增加，需依赖X射线衍射（XRD）检测钾钙长石等次生矿物。在埃及与南非的考古案例应用中，该方法成功揭示了此前被误判为矿物掺和的木灰使用证据。

关键技术方法包括：1）模拟考古陶坯制备（使用商业红黏土R与山毛榉木灰按10%-40%梯度混合）；2）多温度段烧制实验（600-1100°C）；3）薄片岩相学分析纹理特征；4）XRD检测矿物相变；5）X射线荧光（XRF）追踪元素迁移。

宏观观察显示木灰掺和显著改变陶坯工艺性能：40%掺和量使黏土呈现滑腻触感（源于氢氧化钾的碱性作用），而烧成后断面可见灰色条带与气孔网络。显微结构分析证实木灰颗粒在烧制中形成三种特征形态：未反应残留、熔融边界和完全同化区域，其中钙质微晶的分布模式成为诊断性标志。元素图谱揭示K、Ca、Mg、P在掺和样本中的梯度富集，与民族志记载的灰烬来源高度吻合。

这项研究不仅提供了首个系统的木灰掺和鉴定流程，更揭示了该技术的双重价值：工艺层面，木灰能改善黏土可塑性并优化烧成性能；文化层面，其作为跨工业副产品再利用的案例，为追溯古代循环经济模式提供了物质证据。论文发表于《Journal of Archaeological Science》，为考古学家重新审视全球陶器技术传统树立了新范式，尤其对理解史前资源管理策略具有深远意义。