X射线荧光光谱法（XRF）作为文化资源管理工具：以美国Idaho National Laboratory与Nellis Air Force Base为例的Section 106合规实践

《Advances in Archaeological Practice》：X-Ray Fluorescence Spectrometry as a Cultural Resource Management Tool

　　

能量色散X射线荧光光谱法（XRF）常被考古学家与博物馆人员用于无损表征文物及其他具有文化意义的材料的元素组成，对象涵盖黑曜石及其他石制品、土壤、颜料、金属、陶器与砖。然而迄今为止，该方法主要被视为一种学术研究工具。与之相对，本文论证文化资源管理（CRM）专业人员可采纳XRF，并将其有效整合进美国《国家历史保护法》（NHPA）合规工作。文中讨论来自Idaho National Laboratory（INL）与内华达州Nellis Air Force Base（NAFB）的两个案例，举例说明该技术如何被应用于一系列材料的分析，并整合进Section 106决策过程，包括遗址特征描述、国家史迹名录（NRHP）适格性建议以及保护工作。就其核心而言，XRF分析的整合可提升效率，增强方法学透明度，支持非采集政策，并促进机构、州历史保护办公室（SHPO）、部落与利益相关方之间的共识。研究人员希望这些讨论能促使联邦与州机构以及私营CRM公司的CRM专业人员更多地采用XRF。

研究背景与问题：能量色散X射线荧光光谱法（XRF）具有便携、相对快速、成本效益高等优势，已被考古学界广泛用于无损表征文物的元素组成，在西美地区最常用于黑曜石产地溯源。然而，XRF在文化资源管理（CRM）专业人员中的采纳并不一致，近期相关综述中CRM考古几乎未被提及；传统产地研究依赖商业实验室，需采集文物，成本限制了可分析对象数量，且常被视为属于《国家历史保护法》（NHPA）Section 110范畴的学术研究，而非直接融入Section 106工作流程。此外，部分机构因非采集政策与缺乏仪器、地质参照数据库，长期将大量遗址列为"未评估"状态，而Section 106程序须将未评估遗址视同NRHP适格，造成管理负担。因此，研究人员旨在论证XRF可作为CRM管理工具，融入Section 106的遗址特征描述、NRHP适格性建议与保护工作，并作为购置仪器的实践依据。

关键技术方法：研究以两个联邦项目为案例。INL文化资源管理办公室（CRMO）XRF实验室配备两台Olympus Vanta M系列便携式XRF光谱仪（4 W X射线管、铑阳极、40 mm²硅漂移探测器），分析黑曜石与其他细粒火山岩（FGV）、陶器与砖；产地判定依据含30个黑曜石参照组与5个FGV参照组的参照库，该库由226个采样点逾2,700件地质样品的XRF分析建立。NAFB案例基于2005年对2,015件黑曜石制品的研究，并结合NTTR（Nevada Test and Training Range）野外便携XRF分析。样本来源为INL与NAFB管理的联邦土地上的考古遗址与地质采样点。

研究结果：

Lithic and Ceramic Analysis for Site Characterization and NRHP Eligibility：对东爱达荷876处遗址的2,338件黑曜石与FGV投射尖状器开展XRF分析，显示自早全新世以来INL遗址原料来源总体稳定，三个来源（Bear Gulch、Big Southern Butte、Walcott Tuff）在某些时期占投射尖状器多达75%；对单个遗址多类石制品（石片、石片工具、投射尖状器等）的野外XRF分析揭示遗址间与器物类别间在来源距离、多样性与方向性上的显著差异，常与区域总体模式形成鲜明对比，可用于讨论遗址功能、石料供给与季节性流动。陶器方面，初步工作显示XRF可区分本地陶器组合中的地球化学组，研究人员正与Idaho Museum of Natural History及Shoshone-Bannock Tribes Cultural Resources合作建立东爱达荷陶器地球化学组数据库，并尝试将陶片溯源至当地黏土来源或河流域，以推断本地与非本地陶器。

Preservation and Restoration of EBR-I：2025年INL CRMO就Experimental Breeder Reactor I（EBR-I，国家历史地标）保护计划与Idaho SHPO磋商，针对全设施砖体劣化及以往使用来源不明砖修补的问题，用XRF表征EBR-I砖的地球化学组成，作为识别其建材产地的第一步，以期为未来修复寻找更合适的回收砖来源。

Case Study 2: NAFB, Nevada：2005年研究以Obsidian Butte Volcanic Center为重点提出若干研究问题，但因非采集政策与缺乏后续数据恢复项目，其成果仅部分转化为管理实践，且现行ICRMP未将黑曜石溯源列为研究内容。研究人员指出，野外便携XRF可在不采集文物的前提下检验上述假设，并用于Section 106遗址特征描述与NRHP适格性建议；对NTTR内高海拔松果-刺柏林等集会地点的代表性样品分析，可检验来源多样性高于其他临时营地的预期；本地与非本地材料比率等指标可辅助评估遗址占用时长与居住流动性。现行ICRMP将含100件以上黑曜石制品的遗址视为NRHP适格，持续一致的野外XRF分析可为此类任意阈值增添细化依据，并减少"未评估"遗址积压。

讨论与结论：两个案例表明，XRF可通过对石制品、陶器与砖等常见材料的分析有效融入Section 106流程，并在遗址特征描述、NRHP适格性建议与保护方面作出实质贡献；两项目在地表石制品为最常见接触资源的相似性之外，展示了在仪器购置资金能力与组织目标不同的项目中整合XRF的可行路径。研究强调背景文献（历史背景、CRMP、ICRMP）对XRF解释的必要性，背景文件应结合XRF整合加以创建或修订，这也是争取管理层支持购置仪器的重要依据。XRF分析有助于减少导致遗址"未评估"状态的模糊性，并可反馈至历史背景中界定的研究主题与数据要求，以有充分背景的研究问题与评估标准取代任意阈值。对于不拥有XRF仪器或地质黑曜石数据库的联邦机构，可通过按需租用仪器或要求承包商在遗址特征描述或数据恢复中应用XRF加以解决；由于不同仪器间存在固有差异，通常最好将文物数据与由同一仪器分析的地质参照材料直接比较，但在特定条件下若仪器间元素读数差异呈系统性，可用回归模型、机器学习流程或类似统计技术校正，此适用范围尚需进一步研究。