在人类文明发展的漫长历程中，某些特定材质的器物往往成为我们解读古代社会生产技术、贸易往来和文化互动的关键密码。天河石（Amazonite）正是这样一种具有标志性意义的考古材料。尽管天河石在欧亚多个考古遗址中屡有发现，但针对它的系统性研究却长期匮乏，尤其是在溯源分析方面仍存在显著空白。近年来，在吉林省大安市东山头遗址出土的一批天河石饰物，为我们打开了理解中国东北地区距今2500至2000年前天河石利用的新窗口，也为填补这一研究空白提供了突破性的科学样本。
天河石是一种含Rb、Cs和Pb的微斜长石，属于碱性长石族矿物。其莫氏硬度在6.27-6.75之间，相对密度为2.46-2.55，在史前时期使用的宝石材料中属于硬度较高的一类。这种宝石最引人注目的特征是其鲜艳的蓝绿色调，这种独特颜色使其在全球多个古代文明中都备受珍视。从黎凡特地区的纳吐夫文化到阿拉伯新石器时代，从印度河流域文明到北美大陆的古代葬俗，天河石都留下了它的踪迹。然而，由于早期考古研究中常将天河石误判为绿松石，甚至许多博物馆至今仍存在误标现象，导致这一重要考古材料的研究长期滞后。直到近年来，科学分析手段的引入才逐渐扭转这一局面，使天河石作为中国史前文化交流关键证据的价值得以重新发掘。
2023年，吉林省文物考古研究所在东山头遗址的抢救性发掘中，发现了22座墓葬、2处房址、14个灰坑和1条灰沟，出土各类器物1500余件。其中，从11座墓葬和1个灰坑中出土的39件天河石制品尤为引人注目。这些制品大多出土于墓主人的头骨和胸部附近，表明它们是作为个人装饰品使用的。这些天河石制品包括珠、管、坠等多种形制，尺寸大多小于1厘米，颜色从浅绿到深绿不等。通过遗址出土的陶器、青铜器等伴出遗物的类型学分析，这批天河石制品的年代被确定在春秋晚期至西汉中晚期，距今约2500-2000年。
为了深入解读这批天河石制品背后的信息，研究团队采用了多学科交叉的分析方法。通过数字显微镜和内窥镜观察，研究团队在珠饰的钻孔内发现了清晰的螺旋状磨痕，这表明当时已经使用磨料辅助钻孔技术。大多数珠饰呈现单面钻孔特征，孔口大小不对称，显示钻孔工具在使用过程中逐渐磨损的痕迹。特别值得注意的是，部分样品显示出明显的改制痕迹。以编号THS38的样品为例，这件器物原本可能是一件管状珠，因一端破损而被迫改制为坠饰。工匠在原有钻孔的垂直方向重新钻孔，其间还经历了一次失败的尝试，这些痕迹为我们再现了古代工匠面对材料损坏时的创造性解决方案。
在材料性质研究方面，傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析确认这些制品的主要矿物成分为微斜长石。与现代天河石样本相比，考古样品在3644 cm⁻¹和3403 cm⁻¹处缺少OH伸缩振动峰，表明在长期埋藏过程中发生了结构水流失。同时，所有样品在2880 cm⁻¹附近都出现了有机物的特征吸收峰，这很可能来自埋藏环境中人体遗骸分解产生的污染。拉曼光谱分析进一步揭示了样品结构有序度的差异。通过450-510 cm⁻¹区间的峰分裂特征，研究团队发现风化程度较高的样品（如THS4和THS38）结构有序度较低，这为探讨天河石的风化机制和保存状况了重要依据。
色彩机制一直是天河石研究的核心问题。传统观点认为天河石的绿色与铷元素含量直接相关，但也有研究对此提出质疑。本研究通过色度测量与元素分析的关联研究，发现a值（代表红绿轴色度）与铷含量呈-0.66的负相关，证实了铷元素对绿色调的贡献。同时，研究还发现钠和钾含量呈现-0.97的强负相关，表明白色区域主要是钠长石成分，而蓝绿色区域则以钾长石为主。最具突破性的发现是铷与铊之间0.98的强正相关性。这两种元素具有几乎相同的离子半径（Rb⁺: 1.52 Å, Tl⁺: 1.50 Å），在晶体结构中可以发生类质同象替代，形成地球化学上的耦合效应。这一发现不仅解释了天河石的呈色机制，也为溯源研究提供了新的指标。
铅同位素分析为追溯天河石原料来源提供了关键证据。所有样品的铅含量都超过50 ppm，且不受汞干扰，非常适合进行铅同位素分析。分析结果将样品分为三组：第一组²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb比值在16.0-16.5之间；第二组在16.7-17.9之间；第三组在18.0-18.6之间。这三组不同的同位素特征表明这些天河石来自至少三个不同的矿源。根据中国铅矿石地球化学省分布理论，第一组样品可能来自华北克拉通，而第二、三组则可能来自兴安地球化学省。考虑到东山头遗址位于兴安地球化学省内，这些天河石原料很可能来自相对就近的原料产地，但也不排除远距离贸易的可能。
微量元素分析为铅同位素分组提供了佐证。第三组天河石具有最高的铷含量（多数超过4000 ppm）和铊含量（超过15 ppm），同时钾铷比低于40，铅含量高于600 ppm。这些特征使得第三组样品能够通过微量元素组成与其他两组区分开。然而，仅凭微量元素很难区分第一组和第二组样品，只有在钾铷比高于90的极端情况下才能确认属于第一组。主成分分析结果也印证了这一现象，说明在天河石溯源研究中，微量元素分析必须与同位素分析相结合才能获得可靠结论。
目前中国唯一已知的经考古发掘确认的古代天河石采矿遗址位于内蒙古锡林浩特，该遗址出土了大量古代石锤，初步断代为先秦时期。此外，中国的新疆、甘肃、内蒙古、山西、福建、湖北、湖南、广东、广西、云南、四川等地都有天河石矿床的报道。然而，并非所有矿床都产出宝石级的天河石原料。东北地区作为天河石使用最为集中和持久的区域，可能形成了具有区域文化特色的宝石使用传统。有限的数据表明，天河石在中国可能存在着从东北向西部和南部扩散的趋势，但这一定论还需要更多考古发现的支持。
正如国际审稿人所高度评价的：“这项研究展现出极高价值，因为天河石虽广泛见于多种考古背景中，却仍是一种未被充分研究的材料——尤其是在可靠的产地溯源分析方面极为欠缺。作者完成了一项卓越的工作：清晰阐述了研究背景，周密布局了分析策略，并以清晰易懂的方式呈现了结果。这些成果为未来研究奠定了富有潜力的起点，有助于深入理解天河石在史前欧亚社会中作为‘文化标志材料’的重要角色。” [This study is of particular interest since amazonite is found throughout various archaeological contexts, however, represents a still understudied material especially in regard to sound provenance analyses. In my opinion the authors did an excellent job: they clearly present the background of their research topic, lay out the analytical strategy they employed, and present the results in a clearly understandable way. The results are a promising starting point for future research attempting to better understand the role of amazonite as “cultural marker material” in prehistoric Eurasian societies.]“这项研究不仅结构严谨、写作精良，所采用的分析技术也完全契合研究目标，结果展示与讨论清晰而有见地。”[It is very well organized and written, the analytical techniques employed are in accordance with the objectives of the study and the results are clearly displayed and discussed.]
这项研究的价值不仅在于揭示了东北地区青铜时代天河石加工工艺的高超水平，更在于建立了一套科学系统的天河石研究方法。通过将显微分析、光谱学、地球化学和同位素溯源等多种技术手段有机结合，研究人员能够从小小的石珠中解读出古代工艺技术、资源利用和贸易交流的多维信息。这项研究也为重新审视中国各地博物馆中可能被误标为绿松石的天河石制品提供了科学依据，为重建中国史前时期的天河石使用和流通网络奠定了基础。随着研究方法的不断完善和新考古发现的不断涌现，天河石这一曾经被忽视的考古材料，必将在我们理解中国史前文化交流版图中发挥越来越重要的作用。
此项研究由中国科学院大学、吉林省文物考古研究所、国家地质实验测试中心等机构联合完成，论文第一作者为国科大特别研究助理陈典博士，吉林省文物考古研究所王晓明、石晓轩、张迪，国家地质实验测试中心李超为本文的共同作者，中国科学院大学考古学与人类学系罗武干为本文通讯作者。
成果发表于国际文化遗产保护与研究领域权威学术期刊Archaeological and Anthropological Sciences（《考古学和人类学科学》，SSCI、SCI、A&HCI索引）。
中国科学院大学人文学院罗武干教授课题组长期从事古代无机质文物的研究阐释工作，综合利用多种方法解读古代器物与考古学文化，以期获取更多的考古学潜信息，致力于“加强对出土文物和遗址的研究阐释和展示传播，提升中华文明影响力和感召力”、“增强中国考古学在国际考古学界的影响力、话语权”。
本研究工作得到国家社会科学基金（No. 20VJXG018）、中国博士后基金（No. 2021M703163）、以及中国科学院大学优秀青年教师科研能力提升项目的资助。
图 1. 中国已知出土距今 2000 年以上含天河石制品的考古遗址
图 2. 东山头遗址出土的天河石制品
图 3. 天河石制品的拉曼光谱
图 4. 天河石制品的铅同位素
