表面成像与元素分析技术对古代金器的表征与鉴定方法

金（Au）的价层电子排布是5d10 6s1。由于6s惰性电子对效应，6s轨道上的电子稳定不易失去，因而金的化学稳定性极高，即便历经数千年表面仍光亮如新，不会较为典型的锈蚀形貌。这也为金制品文物的鉴别增添了困难，尤其是对于纯金文物，不能靠传统的经验判断。

基于上述因素，我们通过表面显微分析（扫描电子显微镜SEM）、元素分析（能量色散X射线能量谱仪EDS）与表面化学环境分析（X射线光电子能谱仪XPS）等方法来对目标样品（郢爰）进行综合评估。

1. EDS分析显示，样品金含量为96%-98%之间（分析方法为10次100平方微米mapping的平均值）。其他杂质为水银（Hg）、铅（Pb）、硅（Si）、铁（Fe）、硫（S）等。纯度与杂质特点符合我国古代南方地区沙金冶炼与提纯工艺相符。铁与硫应为沙金中的硫化铁，铅元素应与冶炼中铅还原步骤相关，汞的引入与文献中所记载“混汞分金”相符。

2. SEM形貌分析显示，样品表面突起处有长期使用划痕，并造成表层金向文字处迁移。该特点符合打制工艺。文字处所形成的“深沟”中仍保留打制工艺痕迹，并且“沟底”处金表面不同指数面（surface grain）呈拉长状态。该痕迹进一步证明表面文字为打压所致。综合整体表面二次电子影像与表面晶面形貌特征，可以断定文字为打压所形成。

3. XPS分析显示样品表面汞（Hg）以Au2Hg、AuHg2、HgS形式存在。结合SEM形貌分析所发现的表面“圆球”状形貌可以判断自然光下所见表面微红之包浆与汞的残留物有关，为表面自然老化后所形成。

综上所述，表征样品特点符合战国时期冶炼与打制特点，是为战国楚国之遗物。

a. 表面磨损处与金属磨损所产生的表面迁移痕迹。

b.“深沟”处所遗留因自然腐蚀所产生的Au2Hg、AuHg2与HgS的形貌。

c. 表面原始锈蚀矿化层。

d. EDS mapping元素分析。

e. 郢爰金币如图。