近日，國(guó)家文物局安排中國(guó)文化遺產(chǎn)研究院和青海省文物考古研究院組建專班，調(diào)集多領(lǐng)域?qū)＜?，通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與科技檢測(cè)，認(rèn)定本報(bào)最先披露并開展學(xué)術(shù)爭(zhēng)鳴的“昆侖石刻”為秦代遺存?？淌尿?yàn)證過程，也是多學(xué)科協(xié)作、科技深度賦能考古的過程。實(shí)驗(yàn)室分析、高精度信息增強(qiáng)技術(shù)、礦物和金屬元素分析等多種科技手段的綜合運(yùn)用，助力人們揭開刻石背后的謎團(tuán)。

尕日塘秦刻石高清渲染圖 國(guó)家文物局供圖

　　科技手段驗(yàn)證年代久遠(yuǎn)

　　青海省瑪多縣扎陵湖畔的刻石為什么不是現(xiàn)代工具所刻？

　　科技檢測(cè)用數(shù)據(jù)進(jìn)行了回答。

　　專家使用便攜式熒光光譜儀，對(duì)刻石表面及刻痕內(nèi)部的元素進(jìn)行了檢測(cè)?，F(xiàn)代鑿刻工具如合金鋼刀具、電動(dòng)工具等，為了提高硬度會(huì)加入鎢（W）、鈷（Co）等，這些是古代工具不會(huì)有的金屬元素。如果用這種工具鑿刻，會(huì)在山石表面或刻痕中留下鎢、鈷等元素。若光譜儀檢測(cè)到這些元素，就可作為使用現(xiàn)代工具的證據(jù)。

　　中國(guó)文化遺產(chǎn)研究院副院長(zhǎng)李黎介紹，檢測(cè)結(jié)果表明，刻字區(qū)域和非刻字區(qū)域的元素成分差異較小，其主量元素均為硅和鋁，占比約為80%，伴生元素包含鎂、鉀、鈣、錳、鐵等造巖礦物特征元素，且均未檢出鎢、鈷等金屬元素，故排除利用現(xiàn)代合金工具鑿刻的可能。

　　為什么說刻石經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的風(fēng)化？

　　風(fēng)化痕跡是石頭歷經(jīng)歲月的銘證，也是斷定該石刻年代久遠(yuǎn)的關(guān)鍵證據(jù)。“尕日塘秦刻石”刻痕內(nèi)部和刻石表面均含有風(fēng)化次生礦物，經(jīng)歷了長(zhǎng)期風(fēng)化作用，排除了近期新刻可能。

　　為了分析刻石的礦物成分、分布規(guī)律和顆粒特性，研究人員采用自動(dòng)礦物電鏡這一尖端設(shè)備。作為世界先進(jìn)的新一代礦物學(xué)電鏡，它最大放大倍數(shù)可達(dá)200萬(wàn)倍，分辨率可達(dá)1微米像素，配備自動(dòng)礦物識(shí)別和分析軟件，數(shù)據(jù)庫(kù)包括2000多種礦物，可以提供礦物組成、面積和重量百分比、單體礦物顆粒圖像、尺寸分布等數(shù)據(jù)。研究人員通過對(duì)比分析刻字表面和刻石表面非刻字區(qū)的礦物成分和類型，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)區(qū)域均長(zhǎng)有“老年斑”——綠泥石、伊利石等風(fēng)化次生礦物。

　　風(fēng)化是一個(gè)非常漫長(zhǎng)的過程，若為現(xiàn)代刻字，一定會(huì)破壞表面風(fēng)化層。而刻字區(qū)域和非刻字區(qū)域風(fēng)化層的成分和結(jié)構(gòu)均類似，證明它們同樣經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的風(fēng)化作用，再次排除其為現(xiàn)代新刻的可能。

　　為什么能歷經(jīng)兩千年保存至今？

　　經(jīng)實(shí)驗(yàn)室分析，刻石巖性為石英砂巖，形成于約2.5億年前，耐磨性高、抗風(fēng)化能力強(qiáng)。

　　李黎介紹，在判斷刻石巖性基本物理性質(zhì)方面，使用了三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：

　　一是采用巖石薄片鑒定方法，給石頭做“病理切片”，對(duì)刻石的巖性進(jìn)行了鑒定，確定刻石巖性為“中細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖”；

　　二是采用細(xì)觀實(shí)時(shí)加載—圖像觀測(cè)與采集試驗(yàn)系統(tǒng)，給石頭做“抗壓體檢”，對(duì)刻石的力學(xué)強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明巖石的單軸抗壓強(qiáng)度平均值約為48MPa，力學(xué)強(qiáng)度較高；

　　三是采用巖石磨蝕伺服試驗(yàn)儀，對(duì)石頭做了“耐磨性測(cè)試”，結(jié)果表明，磨蝕指數(shù)為3.7，而一般的大理石只有0.5~1，木料、泥炭更是小于0.3。也就是說，這處刻石屬于高磨蝕性巖石，具有強(qiáng)度、硬度高，抗風(fēng)化能力強(qiáng)的特點(diǎn)，既可以滿足雕刻的硬度條件，又具有較強(qiáng)的抗風(fēng)化能力?？淌４嬷两竦年P(guān)鍵因素，正是巖石本身具有這種“硬核”的物理特性。

　　除巖石自身“天賦”外，其所處的地理環(huán)境也為其保存提供有利條件。實(shí)地勘察結(jié)果顯示，扎陵湖北側(cè)山體受水流沖蝕影響，被分割為多個(gè)不規(guī)則形矮山緩坡。風(fēng)吹日曬、冰霜雪雨造成巖石風(fēng)化，而刻石朝向?yàn)闁|南向，受下午高溫輻射時(shí)間較短，且刻石所處位置的風(fēng)向長(zhǎng)期為西北風(fēng)，東南風(fēng)對(duì)刻石本體的侵蝕較弱?？淌瘞r體與山坡、扎陵湖形成“背山面水”的景觀，整體營(yíng)造出山體擋風(fēng)、水域調(diào)節(jié)微氣候的效果，遭受風(fēng)蝕和光照高溫輻射影響相對(duì)較弱，利于長(zhǎng)久保存。

　　“內(nèi)外科”結(jié)合評(píng)估保存狀況

　　為什么選擇在這塊巖石上刻字？

　　為全面評(píng)估刻石保存狀況，研究人員還采用表面硬度計(jì)、紅外熱成像儀、彈性波速儀等無(wú)損檢測(cè)手段，對(duì)刻石表面硬度、元素分布等情況進(jìn)行了檢測(cè)分析?！氨砻嬗捕扔?jì)好比檢查‘皮膚’（表面）的堅(jiān)硬程度；紅外熱成像儀好比透視‘肌肉’（內(nèi)部），尋找隱藏的空洞和裂隙；彈性波速儀則可以反映巖石的密度、軟硬程度等?！敝袊?guó)社會(huì)科學(xué)院文物保護(hù)修復(fù)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人黃希生動(dòng)比喻道。通過這些科技手段，研究人員發(fā)現(xiàn)刻字區(qū)域巖體結(jié)構(gòu)相對(duì)完整，自然形成垂直狀，表面強(qiáng)度高，較為平整，無(wú)明顯結(jié)構(gòu)缺陷，這可能是古人選擇在它身上刻字的原因之一。此外，無(wú)損檢測(cè)手段還發(fā)現(xiàn)刻石裸露部分在干旱半干旱環(huán)境下風(fēng)化已產(chǎn)生出“包漿”——巖石漆?！皫r石漆是半干旱至干旱地區(qū)巖石表面的附著物，深褐色至漆黑色，發(fā)亮，厚度通常在1~5微米之間。一般來(lái)說，年代越久巖石漆就越厚?！敝袊?guó)科學(xué)院大學(xué)助理研究員陳典告訴記者。研究人員通過元素分析，證實(shí)了該石刻的巖石漆是由長(zhǎng)期風(fēng)化作用形成，其古老程度絕非作偽所能達(dá)成。

　　觀察公布的高清圖片可以發(fā)現(xiàn)，字跡刻痕區(qū)域多呈黑色，而空白區(qū)域則以紅褐色或青灰色為主。研究人員選取刻石“里”字的內(nèi)部微量粉末樣品（5克）進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)樣品中有相對(duì)較高的錳鋁綠泥石。錳鋁綠泥石，也稱硬綠泥石，不易風(fēng)化，呈黑色，其重量百分比為0.09%，而刻石非刻字區(qū)的錳鋁綠泥石重量百分比為0.01%，這是刻痕呈黑色的主要原因；受次生礦物及自然風(fēng)化影響，空白區(qū)域則以紅褐色或青灰色為主，因此形成了色差。

　　盡管該刻石強(qiáng)度與抗風(fēng)化能力較高，仍存在局部穩(wěn)定性隱患。研究人員通過對(duì)刻石賦存巖體和本體的勘察，獲取了刻石所處地層的地質(zhì)剖面，結(jié)果表明，刻石本身雖然整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，但部分巖層有剝落風(fēng)險(xiǎn)，需持續(xù)關(guān)注保護(hù)。

　　通過科學(xué)檢測(cè)分析，研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)獲取了刻石刻痕特征、巖性物理性質(zhì)、風(fēng)化程度及保存狀況等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，不僅揭示了這塊石頭背后隱藏的時(shí)空密碼，也解答了古人為何選擇在此刻字。“在該區(qū)域內(nèi)僅刻石所處的巖體具備人類避風(fēng)停留、進(jìn)行刻鑿，且有利于刻石長(zhǎng)期留存的自然環(huán)境與氣候條件，體現(xiàn)出古人在刻石選址方面的智慧?！鼻嗪Ｊ∥奈锟脊叛芯吭涸洪L(zhǎng)王進(jìn)先說。

　　高清圖片還原文字細(xì)節(jié)

　　為什么判斷刻石文字為秦篆？

　　首先要獲取刻石高精度、詳細(xì)的文字圖像。為了保護(hù)文物，研究人員采用高精度信息增強(qiáng)技術(shù)，“隔空”采集刻石文字信息。這項(xiàng)技術(shù)在對(duì)文物本體沒有任何接觸和損害的前提下，進(jìn)行數(shù)字化采集，并且能夠提取出清晰的文物本體的原始圖像、紋飾，以及文字信息；再通過對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析、處理、應(yīng)用，還可進(jìn)一步將清晰度提高40%至90%。

　　足夠高清的圖片才能揭示古人書寫的更多細(xì)節(jié)——單張圖像分辨率不低于600萬(wàn)像素，影像數(shù)據(jù)量達(dá)到500張、60GB，并經(jīng)過影像數(shù)據(jù)校色處理、紋理影像數(shù)據(jù)與三維模型數(shù)據(jù)映射處理，通過對(duì)圖像幾何錯(cuò)位、色差偏差調(diào)整，確保紋理圖像分辨率不低于8K，為細(xì)致分析奠定基礎(chǔ)。通過信息采集和提取，研究人員獲取了尕日塘秦刻石的正射影像圖、高清數(shù)字線圖、高清電子拓片和高清渲染圖。

　　在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)刻石文字進(jìn)行逐一提取分析，并采用微距攝影技術(shù)，對(duì)刻痕微觀特征進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集?！案鶕?jù)文字提取結(jié)果，刻石文字具有顯著的‘因形布字’特點(diǎn)，文字風(fēng)格統(tǒng)一，屬典型秦篆?！崩罾枵f。

　　刻石的鑿刻工具和方式之謎，也在科技手段的輔助下漸漸清晰。研究人員采用微距攝影技術(shù)采集刻石文字筆畫的刻痕特征，對(duì)刻字筆畫的深度、寬度、截面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。將石刻文字放大再放大，可以發(fā)現(xiàn)其刻痕寬度均勻。以“臣”字為例，研究人員共采集6個(gè)筆畫、共計(jì)60處剖面，發(fā)現(xiàn)刻痕寬度平均值為4.17毫米，標(biāo)準(zhǔn)差1.35；刻痕兩側(cè)都有不規(guī)則崩裂現(xiàn)象，刻痕底部多為平底形，刻痕截面積平均值為1.46平方毫米，標(biāo)準(zhǔn)差0.78；刻痕中可見鑿刻頓挫產(chǎn)生的顯著痕跡，存在刻痕頓挫的筆畫占比約80%。從這些證據(jù)可以看出，刻石系采用平口工具，斜方直接入石刻制而成。

　　古人具體是用什么樣的鑿刻工具呢？專家推測(cè)為一種較窄的平頭鑿。“鑿痕較清晰，在不同筆畫分別使用斜平鑿、側(cè)平鑿、側(cè)尖鑿等方式，鑿刻隨形隨勢(shì)而為，并未刻意追求統(tǒng)一?！蓖踹M(jìn)先說。

　　刻石的發(fā)現(xiàn)并非孤立事件

　　為什么說古人能到達(dá)這里？

　　瑪多，藏語(yǔ)意為“黃河源頭”，地處青海省南部，果洛藏族自治州西北部，位于三江源國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)核心腹地，是萬(wàn)里黃河流經(jīng)第一縣，素有“黃河之源、千湖之縣”的美稱。境內(nèi)河流密集、湖泊眾多，其中扎陵湖、鄂陵湖有“黃河源頭姊妹湖”之稱。

　　許多線索指示，刻石所在區(qū)域并非與世隔絕的文化孤島。地名“尕日塘”藏語(yǔ)意為“往來(lái)歇息之平地”。王進(jìn)先介紹，扎陵湖北岸臺(tái)地，湖濱平坦開闊，正處扎陵湖北岸東西通途間；東西兩側(cè)各有一條小河由北向南流入扎陵湖，提供了良好的飲水水源，適合扎營(yíng)停留?，F(xiàn)在，這里仍是行者、牧人臨時(shí)停留扎寨的適宜區(qū)。

　　考古調(diào)查結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了該區(qū)域歷史的厚重。經(jīng)對(duì)刻石本體及周邊區(qū)域自然環(huán)境、文化遺存、區(qū)域文化背景的調(diào)查研究，在刻石東北約2千米的湖漫灘與山坡交會(huì)處，調(diào)查發(fā)現(xiàn)有疑似石棺葬2座，附近發(fā)現(xiàn)多涌村古城遺址、江多祭祀遺址和墓葬群。

　　經(jīng)梳理第四次全國(guó)文物普查數(shù)據(jù)，在以刻石為中心的150千米（約合秦漢360里）范圍內(nèi)，已發(fā)現(xiàn)舊石器時(shí)代、夏商周時(shí)期至近現(xiàn)代文物遺存共75處。其中，在62.25千米（秦漢150里）為半徑區(qū)間內(nèi)，已發(fā)現(xiàn)文物遺存數(shù)量為6處；在62.25千米（秦漢150里）至103.75千米（秦漢250里）半徑區(qū)間內(nèi)，已發(fā)現(xiàn)文物遺存數(shù)量為13處；在103.75千米（秦漢250里）至150千米（秦漢361.45里）半徑區(qū)間內(nèi)，已發(fā)現(xiàn)文物遺存數(shù)量為56處，揭示出該區(qū)域人類活動(dòng)留下的豐富痕跡。以上已登記文物遺存與新發(fā)現(xiàn)文物遺存說明，自舊石器時(shí)代以來(lái)，尕日塘秦刻石所處的扎陵湖區(qū)域應(yīng)屬古代人類活動(dòng)區(qū)域，并非人跡罕至的荒蕪之所。

　　文獻(xiàn)為刻石出現(xiàn)在此處提供了線索。李黎介紹，經(jīng)查閱地方志、金石著錄以及與黃河探源、昆侖地望辨析等相關(guān)文獻(xiàn)，雖尚未發(fā)現(xiàn)與尕日塘秦刻石相關(guān)的直接記述，但《大清一統(tǒng)志》《清稗類鈔》等載有扎陵湖、鄂陵湖周邊古石刻相關(guān)記述，說明此地在清代（甚至更早）有刻石的傳統(tǒng)，并可能留下相關(guān)遺存。

　　補(bǔ)史之缺，意義重大。展望未來(lái)，對(duì)尕日塘秦刻石的探索遠(yuǎn)未結(jié)束。圍繞扎陵湖、鄂陵湖區(qū)域開展的深入調(diào)查，有望揭示更多古代遺存。多學(xué)科的深度融合，必將幫助我們更清晰地解讀刻石背后的歷史密碼。