云南省曲靖市平坡墓地出土銅器的技術(shù)分析

李曉岑， 趙鳳杰， 劉成威， 康利宏

（1.北京科技大學(xué)冶金與材料史研究所，北京100083；2.曲靖市麒麟?yún)^(qū)文物管理所，云南曲靖655000；3.云南省文物考古研究所，昆明650118)

平坡墓地位于云南省曲靖市麒麟?yún)^(qū)瀟湘鄉(xiāng)平坡村的北邊，是一處疊壓關(guān)系復(fù)雜的大型人工土墩。云南省文物考古研究所于2001 年11 月至12月對該墓地進行考古發(fā)掘，共發(fā)掘青銅時代墓葬198 座、灰坑6 個；明代中晚期墓葬5 座；明代晚期至清代初期墓葬6 座，出土陶器、石器、木器、漆器、玉器、瑪瑙珠、料珠、銅器、銅鐵合制器和鐵器等數(shù)百件(套)。其中，青銅時代金屬器59 件、五銖錢353枚(不含采集的16 枚)[1]。59 件金屬器中有40 件銅器、3 件銅鐵合制器和16 件鐵器。發(fā)掘者認為青銅時代墓葬的年代約為春秋中晚期至西漢晚期，是與古滇國同姓相扶的“勞浸靡莫”之屬。孫華認為曲靖是古夜郎國的中心[2]，平坡是古夜郎國的一部分。葉成勇支持孫華的觀點，認為這批墓葬的年代約為戰(zhàn)國中晚期到西漢中晚期[3]。從黔西滇東地區(qū)考古材料看，其年代可能較早，本文暫以發(fā)掘報告為準(zhǔn)。

平坡墓地的發(fā)掘為黔西滇東地區(qū)青銅文化研究提供了實物材料，對古滇國、古夜郎國青銅文化研究也具有一定意義。為進一步揭示平坡墓地青銅文化面貌，尤其是青銅冶鑄的技術(shù)特點和工藝水平，本文采用金相顯微鏡和掃描電鏡能譜分析儀對16 件青銅時代銅器進行實驗分析。

一、樣品情況

圖1 平坡墓地青銅時代墓葬出土銅器(部分)

表1 平坡墓地青銅時代銅器樣品合金成分和顯微組織

本次實驗在16 件銅器上取樣，包括4 件兵器(矛1、戈1、削1、臂甲1)、2 件生活用具(釜2)、5 件裝飾品(銅飾1、鐲1、帶鉤1、泡釘A1、馬飾1)和5 枚五銖錢，各制成1 件樣品。這些銅器出自10 座墓葬，其中3 件的時代是戰(zhàn)國晚期至西漢早期、13 件的時代是西漢晚期。器物圖見圖1，詳細信息見表1。

二、實驗方法和結(jié)果

樣品經(jīng)鑲樣、磨光、拋光達到制備要求。不經(jīng)浸蝕，在金相顯微鏡下觀察夾雜物、鉛的形態(tài)及銹蝕情況。然后用5%的三氯化鐵鹽酸酒精溶液浸蝕，在金相顯微鏡下觀察組織形態(tài)并拍照，所用顯微鏡為LeicaDM4000M。

經(jīng)過金相分析的樣品在重新拋光并噴碳后，利用掃描電子顯微鏡(SEM) 觀察形貌，利用能譜儀(EDS)與掃描電鏡配合進行無標(biāo)樣定量合金元素測定。部分樣品因銹蝕僅做定性分析。實驗于2010 年在北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院使用日本電子公司生產(chǎn)的JSM6480LV 型掃描電鏡進行，配套X 射線能譜儀型號為Noran System six，激發(fā)電壓為20KV，計數(shù)時間為50s。金相觀察和掃描電鏡能譜分析結(jié)果見表1，具有代表性金相組織圖見圖2 至圖9。

（一）成分分析結(jié)果

根據(jù)SEM-EDS 分析結(jié)果和目前常用的以Wt2%為標(biāo)準(zhǔn)的銅合金判斷標(biāo)準(zhǔn)，16 件樣品中有2件的材質(zhì)是紅銅、9 件是錫青銅、4 件是鉛錫青銅、1件是砷錫青銅(暫定)。錫青銅樣品數(shù)量最多，占56.3%，分析內(nèi)容見討論部分。

紅銅樣品2 件，五銖錢9607(M41:1)和9610(M48:3)。紅銅五銖錢在云南尚屬首次發(fā)現(xiàn)。樣品成分中分別有錫1.3%、0.8%，鐵2.4%、1.2%，硫2.7%、2.0%。錫與鐵和硫一樣，應(yīng)該是從礦石中帶來的雜質(zhì)。我國金屬貨幣誕生于青銅時代，自始至明代中期均以青銅為主要原材料。隨機檢測5 件五銖錢樣品就有2 件為紅銅材質(zhì)的現(xiàn)象值得關(guān)注。

鉛錫青銅樣品4 件，2 件裝飾品，銅鐲9605(M29:7)和銅帶鉤9608(M48:1)，錫含量為13.0%、12.1%，鉛含量為5.8%、7.5%；2 件五銖錢，9603(M22:3)和9611(M55:6)，錫含量為7.1%、6.4%，鉛含量為2.4%、2.2%。鉛錫配比規(guī)律不同，與器物類別有關(guān)。銅帶鉤9608(M48:1)、五銖錢9603(M22:3)和9611(M55:6)屬可能是中國內(nèi)地傳入的器物。銅鐲9605(M29:7)具體形貌不詳，無法確定來源。所以本次實驗不能確定平坡地區(qū)有意識將鉛應(yīng)用于青銅冶鑄的時間。

砷錫青銅樣品1 件，銅飾9604(M29:1)，銹蝕嚴重，僅做定性分析，暫定為砷錫青銅。

本次檢測的樣品，不論是紅銅還是青銅，基體內(nèi)都有銅的硫化物夾雜或銅鐵硫化物夾雜或上述兩種硫化物夾雜。

（二）金相分析結(jié)果

16 件樣品中有14 件采用鑄造工藝制成，其中2 件樣品的金相組織是紅銅鑄造組織、3 件是鑄后受熱組織、9 件是枝晶組織。

紅銅鑄造組織，五銖錢9607 (M41:1)(圖2)和9610(M48:3)，通過金相顯微鏡觀察到少量錫溶入銅中形成的網(wǎng)狀偏析組織，有大量大小不一的銅的硫化物夾雜和銅鐵硫化物夾雜。

鑄后受熱組織，銅戈9613(M86:2)(圖3)、銅削9615(M140:1)(圖4)和銅釜9619(M181:11)(圖5)，金相組織內(nèi)固溶體晶內(nèi)偏析不明顯或基本消失。9619(M181:11)取自銅釜腹部殘破處，受熱組織是使用銅釜燒煮食物的結(jié)果，釜底有煙炱。所以表1 制作工藝欄填寫“鑄造”，而非“鑄后受熱”。

圖2 五銖錢9607(M41：1)的金相組織

圖3 銅戈9613(M86：2)的金相組織

圖4 銅削9615(M140：1)的金相組織

圖5 銅釜9619(M181：11)的金相組織

銅臂甲9618(M181:10)(圖6)、銅釜9625(M200:1)、銅飾9604(M29:1)、銅鐲9605(M29:7)(圖7)、泡釘9620(M181:12)、馬飾9621(M181:13)、五銖錢9603(M22:3)、9606(M34:1)和9611(M55:6)是較為典型的α 固溶體樹枝狀偏析鑄態(tài)組織。其中7 件樣品有(α+δ)共析體，由于錫含量及冷卻速度的差異，α固溶體和(α+δ)共析體相對數(shù)量及組織形態(tài)有一定差異。銅鐲9605(M29:7)、五銖錢9603(M22:3)、9606(M34:1)和9611(M55:6)的(α+δ)共析體分布均勻，銅臂甲9618(M181:10)、泡釘9620(M181:12)和馬飾9621(M181:13)的(α+δ)共析體連成網(wǎng)狀?！肚甘绪梓?yún)^(qū)瀟湘平坡墓地發(fā)掘報告》第27 頁寫銅臂甲9618(M181:10)“由薄片鍛打成”，但本次檢測結(jié)果為鑄造而成。

圖6 銅臂甲9618(M181：10)的金相組織

圖7 銅鐲9605(M29：7)的金相組織

銅矛9612(M86:1)(圖8)和銅帶鉤9608(M48:1)(圖9)的金相組織是鑄后冷加工，共同特征是固溶體存在枝晶偏析，局部組織變形；組織內(nèi)有大量滑移帶。冷加工使銅矛9612(M86:1)尖鋒部的枝晶變形，并在變形過程中產(chǎn)生形變應(yīng)力，使其與形變抵抗力相關(guān)的機械性能得以提高，從而具有良好的刺殺性能。銅帶鉤9608(M48:1)經(jīng)過冷加工，部分枝晶和鉛顆粒沿加工方向變長，說明彎曲的鉤體在鑄造成形后經(jīng)過局部修整。

圖8 銅矛9612(M86：1)的金相組織

圖9 銅帶鉤9608(M48：1)的金相組織

（三） 馬飾的高錫層

馬飾9621(M181:13)，已銹蝕，但經(jīng)檢測后，發(fā)現(xiàn)表面錫含量較高，高錫層和基體分界較明顯，銅錫含量分別為13.7%和56.2%、75.5%和38.5%。高錫層厚度不均，薄處25μm，厚處35μm(圖10)。初步判斷很可能是表面采用了鍍錫技術(shù)，為單面鍍，但需要進一步研究才能確定。鍍錫工藝大約在戰(zhàn)國中晚期自北方和西北的古代草原文化區(qū)傳入巴蜀地區(qū)(戰(zhàn)國中晚期)，戰(zhàn)國晚期至西漢初期再傳入古滇地區(qū)[4]。

圖10 馬飾(M18：2)高錫層的背散射電子像

三、討 論

（一）器物的成分和加工特點

根據(jù)《瀟湘平坡墓地墓葬登記表》，平坡墓地出土戰(zhàn)國早期銅器1 件(青銅)，器型不明；戰(zhàn)國晚期至西漢早期銅器16 件，具有明顯的地方特征；西漢晚期銅器23 件(不包括銅鐵合制器)、五銖錢353枚(不含采集的16 枚)。中原地區(qū)常見銅器占有一定比例，如銅釜、銅鍪、銅帶鉤等。

戰(zhàn)國晚期至西漢早期樣品3 件，銅矛9612(M86:1)、銅戈9613(M86:2)和銅削9615(M140:1)，錫青銅，錫含量依次為7.2%、14.3%和11.7%。當(dāng)錫含量占8%左右時，錫青銅具有理論上的最佳充型能力；占11%～14%左右時，錫青銅具有高的抗拉強度、較高的硬度和一定的延伸率。所以平坡地區(qū)的工匠們已懂得銅錫配比對合金性能有影響。銅矛9612(M86:1)采用鑄后冷加工工藝制成。

西漢晚期樣品13 件，有地方特色的銅器3 件，銅臂甲9618(M181:10)、泡釘9620(M181:12)和銅飾9604(M29:1)。前2 件為錫青銅，后1 件為砷錫青銅(暫定)，材質(zhì)仍以錫青銅為主。上述3 件樣品采用鑄造工藝制成，未見冷加工和受熱處理，與樣品種類有關(guān)?？梢钥隙?，西漢晚期平坡銅器加工過程中存在冷加工工藝和受熱處理方法。另有9 件為中國內(nèi)地器物的特征，2 件的材質(zhì)是紅銅、4 件是錫青銅、3 件是鉛錫青銅，以錫青銅為主。另有一件銅鐲9605(M29:7)。

（二）紅銅五銖錢（圖11）

1982 年至2004 年，周衛(wèi)榮[5]、中國社會科學(xué)院考古研究所和河北省文物管理所[6]、戴志強和王體鴻等人[7]先后檢測6 個地點的83 枚西漢五銖錢，有18 枚的材質(zhì)是錫青銅、4 枚是鉛青銅、60 枚是鉛錫青銅、1 枚是紅銅。2004 年，肖蘊英公布6 枚無具體地點的西漢五銖錢(郡國五銖2、三官五銖2、宣帝五銖2)的材質(zhì)，均為鉛錫青銅[8]?？梢姡鳚h五銖錢以鉛錫青銅為主，以錫青銅為輔。五銖錢9606(M34:1)(錫青銅)、9603(M22:3)和9611(M55:6)(鉛錫青銅)可能是漢朝政府鑄造的錢幣。本次檢測到五銖錢9607(M41:1)和9610(M48:3)成分為紅銅，相當(dāng)少見，不排除是當(dāng)?shù)厮阶澡T造的可能性。此紅銅五銖錢經(jīng)請教周衛(wèi)榮，認為平坡墓地出土五銖錢可能是郡國五銖。西漢時期，諸郡國曾鑄造五銖錢：“赤側(cè)錢賤，民巧法用之，不便，又廢。于是悉禁郡國無鑄錢，專令上林三官鑄。錢既多，而令天下非三官錢不得行，諸郡國所前鑄錢皆廢銷之，輸其銅三官”[9]。

圖11 平坡墓地青銅時代墓葬出土五銖錢

（三）與周鄰地區(qū)青銅兵器合金配比的比較

戰(zhàn)國晚期至西漢時期的呈貢石碑村、昆明羊甫頭、晉寧石寨山和江川李家山屬古滇國，赫章可樂屬古夜郎國。楊根[10]、李曉岑和韓汝玢[11]、劉煜和賈瑩[13]對上述地區(qū)出土的部分銅器進行過合金成分分析，結(jié)果顯示它們與平坡銅器均以錫青銅為主。以兵器為例，比較六處遺址錫青銅合金配比的異同，見圖12。

圖12 平坡與周鄰地區(qū)青銅兵器的含錫量比較

據(jù)圖12 可知，平坡兵器樣品的錫含量集中在7%或12%～14%，呈貢石碑村集中在10%或16%，昆明羊甫頭集中在10%或15%～16%，晉寧石寨山集中在6%～8%、11%～16%或19%～20%，江川李家山集中在9%、11%～16%或17%～24%，赫章可樂集中在7%或10%～15%。六處遺址青銅兵器銅錫配比規(guī)律基本相同，錫含量主要集中在10%～16%，僅晉寧石寨山和江川李家山有少量高錫青銅兵器和鍍錫兵器?？道?、劉成武認為平坡的戈、矛、劍、削等銅器在型制風(fēng)格上與滇中地區(qū)的羊甫頭、天子廟、石碑村等墓地所出同類器物基本一致，各地之間存在文化上的聯(lián)系[12]。瀟湘平坡與古滇地區(qū)和赫章可樂銅器的合金配比基本相同，均為銅錫合金為主，它們之間可能存在銅器制作技術(shù)的聯(lián)系。

四、結(jié) 語

對平坡墓地出土的16 件青銅時代銅器進行合金成分和金相組織分析，結(jié)果表明：戰(zhàn)國晚期至西漢早期，平坡冶鑄業(yè)已達到一定發(fā)展程度。平坡銅器材質(zhì)類型多樣，有紅銅、錫青銅、鉛錫青銅和砷錫青銅(暫定)，以錫青銅為主，個別銅器有表面有高錫現(xiàn)象，是否為鍍錫有待進一步研究。銅器主要采用鑄造工藝制成，冷加工對兵器進行局部修整、采用受熱方法對柄部進行處理。戰(zhàn)國晚期至西漢時期，瀟湘平坡與古滇地區(qū)和赫章可樂銅器的合金配比基本相同，均為銅錫合金為主，它們之間可能存在銅器制作技術(shù)的聯(lián)系。

[1][12]云南省文物考古研究所.曲靖市麒麟?yún)^(qū)瀟湘平坡墓地發(fā)掘報告.云南考古報告集：之二[R].昆明：云南科技出版社，2006：47-54.

[2]孫 華. 滇東黔西青銅文化初論——以云南昭通及貴州畢節(jié)地區(qū)的考古材料為中心[J].四川文物，2007(5)：24.

[3]葉成勇.黔西滇東地區(qū)戰(zhàn)國秦漢時期考古遺存研究——以南夷社會文化變遷與文明化進程為重點[D].北京：中央民族大學(xué)，2009：81.

[4]孫淑云，李曉岑等.中國青銅器表面鍍錫技術(shù)研究[J].文物保護與考古科學(xué)，2008(20)：50.

[5]周衛(wèi)榮.中國古代錢幣合金成分研究[M].北京：中華書局，2004：36-39.

[6]中國社會科學(xué)院考古研究所，河北省文物管理所.滿城漢墓發(fā)掘報告[R].北京：文物出版社，1980：379-380.

[7]戴志強，王體鴻.北宋銅錢金屬成分試析[J].中國錢幣，1985(3)：7-16.

[8]肖蘊英.漢代銖兩銅幣化學(xué)成分概述[J].西安金融，2004(9)：60-61.

[9] (漢)司馬遷.史記·平準(zhǔn)書[M].北京：中華書局，1963：1434-1435.

[10]楊 根.云南晉寧青銅器的化學(xué)成分分析[J].考古學(xué)報,1958（3）:75-77.

[11]李曉岑,韓汝玢.古滇國金屬技術(shù)研究[M].北京:科學(xué)出版社,2011:33-34,171-181.

[13]劉 煜，賈 瑩.赫章可樂墓地出土銅器檢測分析[R]//貴州省文物考古研究所.赫章可樂二000 年發(fā)掘報告.北京:文物出版社,2008:183-184.