X射線揭秘千年清真寺的修復(fù)密碼，原來古人早就懂“自愈”

你知道現(xiàn)代科技如何揭開古建筑的神秘面紗嗎？在摩洛哥的Chellah清真寺，科學(xué)家用一項“透視眼"技術(shù)——X射線熒光光譜分析（XRF），破解了14世紀石灰砂漿的配方奧秘，甚至發(fā)現(xiàn)了古人隱藏的“自愈"黑科技！今天，就帶你看懂XRF如何守護千年文明！

一、XRF：考古界的“元素探密者"

X射線熒光光譜分析（XRF）就像一臺高精度“元素掃描儀"，無需破壞樣本，就能快速檢測材料中的化學(xué)成分。

原理超簡單：用X射線轟擊樣本，不同元素會發(fā)出獨特的熒光信號，科學(xué)家通過“解碼"這些信號，就能知道材料里藏了哪些元素！

考古神助攻：在Chellah清真寺研究中，XRF精準測出砂漿中鈣（Ca）含量高達50%，直接鎖定石灰（CaO）為關(guān)鍵粘合劑，而硫（S）的異常高值則揭示了內(nèi)部墻面曾用石膏（CaSO?）裝飾的古老工藝！

圖1.Chellah歷史古城：清真寺

二、XRF解碼千年砂漿配方

通過對清真寺外墻、內(nèi)墻和地面砂漿的XRF分析，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：

外墻砂漿：鈣（21.38%）、硅（11.09%）為主，鐵含量較高（3.05%），推測古人特意添加砂土增強結(jié)構(gòu)強度。

內(nèi)墻砂漿：硫含量飆升至19.2%，證明工匠可能為提升室內(nèi)采光，涂抹了石膏層，或暗示了環(huán)境硫污染導(dǎo)致的材料退化。

地面樣本：鈣含量高達44.61%，但結(jié)構(gòu)脆弱，暴露了長期潮濕環(huán)境的侵蝕問題。

XRF的精準數(shù)據(jù)，為復(fù)原古法配方提供了科學(xué)依據(jù)！

表1.砂漿的X射線熒光（XRF）元素分析

三、古人的“自愈"黑科技，XRF如何發(fā)現(xiàn)？

除了配方，XRF還助力揭示了石灰砂漿的自修復(fù)機制！

鈣的遷徙密碼：XRF檢測到砂漿中鈣元素分布均勻，結(jié)合其他技術(shù)發(fā)現(xiàn)，雨水溶解石灰后，鈣離子能自動填充裂縫，重新結(jié)晶為方解石（CaCO?），實現(xiàn)“微裂紋自愈"。

環(huán)境聯(lián)動：清真寺臨海靠河，高濕度環(huán)境反而激活了鈣離子的動態(tài)循環(huán)，讓建筑越“老"越堅韌！

四、結(jié)語

X射線衍射（XRD）技術(shù)作為材料分析的重要工具，正在文物保護領(lǐng)域展現(xiàn)出很高的價值。與X射線熒光（XRF）技術(shù)形成互補，XRD能夠準確識別文物材料的晶體結(jié)構(gòu)和物相組成，為文物保護提供更深層次的科學(xué)依。一塊斑駁的石灰墻，藏著千年前的工藝智慧；一臺XRF儀器，揭開了文明傳承的科技密碼。下次當你走進古跡，不妨想象——那些沉默的磚石，正被現(xiàn)代科技默默守護！

THOR-X SDD X射線熒光光譜儀

貝拓科學(xué)X射線熒光光譜儀THOR-X SDD具有高分辨率、高準確性和快速分析的特點，通過分析樣品中各個元素的熒光峰，可以得出樣品中元素的種類和含量信息，適用于多種領(lǐng)域，如材料科學(xué)、環(huán)境監(jiān)測、地質(zhì)探測、職業(yè)防護、文物保護等。

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[1] Oulida N , Kammouni A , Lamhasni T ,et al.Investigation of historical lime mortars from the Chellah Mosque (Morocco): Mineralogical characterization and self-healing mechanisms of micro-cracks[J].Construction and Building Materials, 2025, 466(000).DOI:10.1016/j.conbuildmat.2025.140296.