左江花山岩画颜料合成及其机理早期分析研究

邝国敦　刘大章　树皋　韦灵敦

摘要：1985年广西地质调查院（原广西地质研究所）的专家对左江花山岩画颜料进行了分析研究，实验表明花山岩画颜料层表层为以赤铁矿为主的红色薄膜层，紧连着的则是水草酸钙石层，之下才是崖壁面（碳酸钙石）。颜料层的组成成分除主要的含铁矿外，还含有铝、硅及镁、钙等。由此推测，当年古代先民在制备岩画颜料时，在混有铁矿粉和粘合剂（动物胶或植物胶）的混合浆液中，还特别加入了含大量草酸的植物浆汁。当这些混合有草酸的含铁粘性浆液涂在崖壁上后，因草酸的酸性远比碳酸强很多，其中的草酸根便夺取碳酸钙中的钙，取代其位置而变成水草酸钙石，紧紧附着崖壁面上，其中的铁质则被还原变为赤铁矿，粘附及混杂在水草钙石层上。提出这就是左江岩画颜料能经历千年风雨侵蚀仍不脱落保留至今的原因。

关键词：左江花山岩画；岩画颜料分析；赤铁矿石；水草酸钙石

一、前言

左江两岸峦峰叠嶂、绿荫千层、青山碧水、风光旖旎；而规模宏大、风格粗犷的岩画，更为左江流域的山光水色增添了神秘与瑰丽的色彩。岩画绘在悬崖绝壁之上，沿江延绵数百里，其规模之宏大，作画条件之艰险为国内外所罕见。千百年来，左江岩画这一壮族的光辉遗作，伴随着各种各样的神话和传说，以口头文学的形式在民间流传，几乎不为外界所知晓，直至宋代，在地方志史上始有记载。新中国成立后，党和政府曾多次派专家和组织考察队对左江岩画进行考察研究，并出版了论文专集，始引起社会上的关注，其中关于岩画的作画民族、作画年代、作画动机、岩画社会功能及颜料制作合成方面，更引起人们极大的兴趣和好奇，尤其在颜料制作合成方面，到底什么样的颜料竟能经历千年时间的自然界风雨侵蚀而不风化剥落，长期以来这方面的研究很少且进展不大。1984年11月，全国民族学术讨论会在广西南宁召开，会后自治区民委邀请与会代表赴宁明花山考察参观。1985年11月，自治区人民政府组织开展了迄今规模最大的一次左江崖壁画多学科综合考察及由广西民族研究所承担的《广西左江流域崖壁画考察与研究》课题成果展示及验收，广西地质调查院（原广西地质研究所）也派人员全程参加了该次活动。在课题成果报告会上，广西民族研究所对上述各类问题做了全面的阐述和展示。其中重要内容和结论如作画民族为壮族先民古骆越人所绘制，画面内容主要是反映祭祀活动而非战争庆功或庆丰收图，岩画的社会功能可能与当时的农耕文明，与祈福避灾有关等阶段性成果。课题组还委托相关研究单位对作画年代和颜料制作等分别作了专题研究。其中作画年代考证是根据多个样品的碳十四同位素年龄测定。结果认为是在约22002400年前，即相当战国至东汉时期。对颜料制作合成方面的研究，感觉其结论似乎过于简单，依据尚感不足，之后我们通过对民族所覃圣敏先生提供的崖画碎片样品的观察有新发现，遂向组委会阐述了我们的看法，还提出了在崖壁画分布区进行专项地质考察的建议。随后组建左江崖壁画区地质考察队，于当年11月底至12月初对崖壁画分布区进行了地质背景调查及在相关崖画点的适当位置补采崖画颜料样品作进一步分析研究。

二、左江岩画颜料分析

根据以往对岩画颜料样品的分析研究结果，当时认为颜料的组成主要为赤铁矿粉（Fe₂O₃）和粘合剂的混合物，主要为动物胶类粘合剂，有的则提出也有可能混入植物性粘合剂如淀粉之类；在论及其机理时，认为是无粘性的赤铁矿粉借助动物胶或植物胶粘合剂的粘性附在崖壁上，还提出可能在2000多年前淀粉类的性质与现今的有较大的差别（即古时候可能粘性更大，现在变小了）。我们认为上述解释过于简单。据已知的各种动物性或植物性粘合剂，能经历2000余年而不老化脱落是不可想象的。在地球生物圈长达数亿年的生物进化史上，2000多年是很短的时段，在如此短的时间内，生物基因的发生较大变化的可能性很小，尤其植物界的变化更慢，淀粉性质有较大变化这一推断难于令人信服。当我们把覃圣敏先生提供的从崖壁画上脱落，表面粘有颜料层的碎片放在显微镜下观察时发现：在轻轻刮开最表面的红色颜料层后，发现其下是一层很薄的灰白色层，再往下才是岩石（石灰岩）表面，当时便意识到，是否就是这一不知为何物的灰白色薄层把红色颜料层与崖壁面紧紧连结在一起。因此在后来补采样品时，便有意对表面红色层和其下的灰白色层分别进行采样，在宁明花山和扶绥吞平山各采两组样共4个样品，之后送到广西地矿测试研究中心和广西冶金研究所分析测试。

（一）测试样品制作与野外样品的补采

1.光学薄片的制作

把粘有红色颜料层的岩石碎片垂直颜料层表面切下制成薄片，薄片厚度0.03毫米。

2.野外补采样品的采取

样品采取时，将最表面的红色层用刀片轻轻刮下作样品，细心刮取红色层下的灰白色层作样品，两种样品要分开分别进行鉴定测试。

（二）样品测试情况

1.光学薄片在显微镜下观察情况

上述光学薄片在显微镜下可见其最表层为一不透光的氧化铁薄膜，其与崖壁石灰岩之间并没有直接接触而是隔着一层极薄的透明度较好的呈放射状集合体或极细颗粒的中间层，粒度一般在0.003-0.004毫米之间，灰白色层的厚度约为0.015-0.075毫米，平均约为0.05毫米。该层的光学性质与其下的石灰岩（CaG03）十分相似，折光率和重折射率都很接近，其他光学性质难于测定。红色薄膜的细小颗粒不均匀分布或混杂在该层表面，此外还杂有少量石英碎屑和一些模糊不清的细小颗粒，疑为黏土矿物，但从其光学性质无法确定其矿物属性。

2.光谱分析情况

经对前述的样品进行光谱分析，其结果如表1。

从表1中可看出，其主要元素为Ca、Si、Fe、Al、Mg5种，分析结果与前人对颜料层的分析结果基本一致。

3.电子探针分析结果

对上述光学薄片中红色薄膜在不同部位作了电子探针分析，结果如表2。

从电子探针分析结果看，一些氧化物能呈现红色的只见有铁的氧化物（Fe₂O₃），其他主量元素的显示也与光谱分析结果类似。此外，也曾对能构成红色矿物的元素如铅、汞、锑等进行过扫描，在颜料层中均未发现。

4.X光射线衍射分析情况

由于上述样品用光谱分析和电子探针分析均未奏效，只显示有Ca、o、C、H等元素，无法确定其为何种除碳酸钙之外的钙盐，因而改变思路，用X光射线衍射法进行分析。使用D/Max-ⅢA衍射仪，在40KV、30mA、Cu靶，加石墨单色器的实验条件下，对上述两处样品分别作了X衍射分析，两个样品的分析结果相同。其在衍射图上出现的峰值，明显地显示有4种成份：方解石（CaCO₃），水草酸钙石（Whewellite）化学式Ca[C₂