《Heritage》：Hidden Patterns in Pottery Fabrics: X-Ray μCT-Based 3D Pore Orientation Analysis to Differentiate Wheel-Throwing and Wheel-Coiling Ceramic Forming Techniques in Whole Vessels
Ilaria Caloi,
Federico Bernardini and
Marco Voltolini
编辑推荐：
识别陶器主要成型技术常因轮修等二次修整破坏表面痕迹而难以实现，尤其在结合手制与轮制的器物中更为突出。本研究旨在通过分析内部胎体特征，开发一种定量、无损伤的方法，区分轮制成型与轮盘盘筑成型技术。研究人员以公元前18世纪中期米诺斯无柄锥形杯实验复制品为对象，采用X
识别陶器主要成型技术常因轮修等二次修整破坏表面痕迹而难以实现，尤其在结合手制与轮制的器物中更为突出。本研究旨在通过分析内部胎体特征，开发一种定量、无损伤的方法，区分轮制成型与轮盘盘筑成型技术。研究人员以公元前18世纪中期米诺斯无柄锥形杯实验复制品为对象，采用X射线微计算机断层扫描（μCT）技术，从完整三维数据集中分割大孔隙，通过椭球拟合、定向分布函数（ODF）与极图（PF）分析对其形态优选定向进行定量表征。结果显示两种成型技术存在系统且可重复的差异：轮盘盘筑器物的大孔隙以水平延伸为主，表现为赤道环状构造与短轴垂直聚集；轮制成型器物则呈现倾斜孔隙定向，形成偏移环状构造与环形短轴分布。这些差异反映了器物成型过程中不同的变形场作用。研究表明，整器三维孔隙定向定量分析可为陶器成型技术识别提供可靠依据，验证了此前的定性观察结果，为陶器技术分析提供了稳健框架，可应用于完整器物及定向合适的碎片研究。
论文解读
研究背景与意义
陶轮在古代的应用模式存在显著差异：部分传统从生产初始即完全依赖轮制，利用旋转动能（RKE）完成拉坯（wheel-throwing）与泥团拔制（throwing-off-the-hump）等技术；另一部分传统仅在制作后期引入陶轮，对已完成手制成型的粗坯进行修整。地中海东部与爱琴海地区广泛存在手制与轮制结合的工艺，其中轮盘盘筑（wheel-coiling）最为常见。以米诺斯克里特岛为例，公元前1900年左右进入前宫殿时期后，北部与东部长期以轮盘盘筑为主要成型方式，仅少数器类（如无柄锥形杯）采用全轮制；南部则多种技术并存。传统宏观观察难以区分此类复合工艺，因轮修常会抹除初级成型的表面痕迹。近年来X射线微计算机断层扫描（μCT）技术的发展为陶器内部结构分析提供了三维视角，此前研究已通过虚拟切片识别接合痕迹、壁厚变化与孔隙定向实现了初步区分，但针对整器的孔隙定向分析仍停留在定性阶段，缺乏参数化的定量方法。本研究首次将三维定量孔隙定向分析应用于完整陶器μCT数据集，填补了这一空白，相关成果发表于《Heritage》期刊。
关键技术方法
研究采用公元前18世纪中期米诺斯无柄锥形杯的实验复制品队列，该器类出土于克里特岛费斯托斯遗址，已知存在多种成型工艺。复制品由克里特陶工V. Politakis使用当地天然黏土（未添加羼和料）、仿米诺斯陶轮与工具制作，经模拟古代坑窑烧制而成，共选取6件样本：3件为泥团拔制（Group 1），3件为轮盘盘筑（Group 4）。μCT扫描在Abdus Salam国际理论物理中心多学科实验室完成，采用自主搭建的移动式系统，设置110 kV电压、90 μA电流、2秒曝光时间，360°采集1440幅投影，重建得到各向同性40 μm体素的三维数据集。孔隙定向定量分析流程包括：ImageJ/Fiji 1.54p双边滤波去噪、Otsu法自动阈值分割大孔隙（排除与表面连通孔隙）、Blob3D软件形态计量分析、Matlab?2022b结合MTEX工具箱计算孔隙拟合椭球的定向分布函数（ODF）与极图（PF），采用等权重统计法避免孔隙尺寸偏差影响，最终通过颜色编码可视化孔隙延伸方向与对称轴的夹角。
研究结果
3.1 孔隙定向分布特征
侧视与俯视的体积渲染显示，轮盘盘筑样本的孔隙更多呈暖色（近水平定向），轮制成型样本则包含更多中间色调（约45°倾斜定向）。归一化直方图量化了这一差异：轮盘盘筑样本孔隙延伸方向的错位角峰值集中于80–90°，表明以水平延伸为主；轮制成型样本峰值位于70–80°，呈现显著倾斜特征。
3.2 极图纹理差异
极图（PF）分析进一步揭示了两种技术的独特纹理：轮盘盘筑样本的长轴形成赤道环状分布，对应直方图的90°峰值，短轴则聚集于极图中心，反映孔隙的垂直压扁形态；轮制成型样本的长轴环带偏离赤道（类似地球热带纬度位置），形成对映半球的双环结构，短轴不再集中于中心，而是呈现近中心的环形分布，尤其以H3样本最为典型。这些差异直接对应成型过程中的不同变形场作用，为技术区分提供了明确指标。
讨论与结论
研究证实，完整陶器的μCT孔隙形态优选定向（SPO）分析具有代表性与可靠性，即使同一器物不同部位采用不同成型技术，整体纹理仍可反映主要工艺特征。应用层面，只需确定器物对称轴（如通过底部或口沿片段），即可通过孔隙定向判断工艺类型——赤道环状纹理指示盘筑工艺，环形分布指示轮制成型，即使是碎片也可通过局部纹理子集实现识别。本研究成功将定性观察转化为三维定量分析方法，为考古陶器技术研究提供了新的标准化框架，可推广至不同文化、不同时期的陶器工艺研究。
