白灰面是什么？

文 圖/裴學(xué)松

白灰面是什么？

文 圖/裴學(xué)松

棗陽雕龍碑遺址F15近似水泥材料的居住面（《棗陽雕龍碑》）

自新石器時代仰韶文化開始，遺址中的房址、窖穴、井臺或陶器殘片上常見涂抹一層白色石灰狀物質(zhì)，著名考古學(xué)家梁思永先生1931年在安陽后岡遺址首次發(fā)現(xiàn)了這種物質(zhì)，并因其名稱和用途不可確定而不得已臨時采用了“白灰面”這一名稱。時至今日，考古學(xué)界依然沿用“白灰面”這一名稱。與20世紀(jì)30年代不同的是，經(jīng)過學(xué)者們幾十年的探索，關(guān)于白灰面的化學(xué)成分、功能、起源等問題已逐漸明朗。

白灰面的化學(xué)成分

從顏色、質(zhì)地與用途等方面看，白灰面與石灰都頗為相似。當(dāng)今建筑中所用石灰由石灰石（CaCO3）燒制成生石灰（CaO），再加水反應(yīng)得到熟石灰（Ca(OH)2），其中最關(guān)鍵的一步是燒制。根據(jù)文獻(xiàn)記載，石灰的使用最早出現(xiàn)在戰(zhàn)國時期，《周禮?秋官?司寇》記載：“赤犮氏掌除墻屋，以蜃炭攻之，以灰灑毒之，凡隙屋除其貍蟲?！边@里的蜃是指由牡蠣殼燒制成的生石灰?！笆摇倍值某霈F(xiàn)則要晚至漢代，《后漢書?楊璇傳》載：“特制馬車數(shù)十乘，以排囊盛石灰于車上，既與賊戰(zhàn)，乃順風(fēng)鼓灰，賊不得視，遂敗。”這說明漢代的石灰產(chǎn)量已相當(dāng)大。那么從仰韶時代開始出現(xiàn)的白灰面是否就是石灰制成的呢？

與石灰燒制相關(guān)的化學(xué)方程式：

白灰面殘塊（興縣碧村龍山時代遺址采集）

白灰面殘塊（興縣碧村龍山時代遺址采集）

20世紀(jì)50年代，胡繼高先生在鄭州龍山時期灰坑、商代建筑遺址以及破裂的大口尊上發(fā)現(xiàn)了白灰面的使用，隨后他用遺址周圍的料礓石（黃土中的鈣質(zhì)結(jié)核，狀如生姜，俗名料姜）模擬實(shí)驗得出白灰面可以經(jīng)由料礓石磨成粉末加水調(diào)制而成的結(jié)論。趙全嘏先生依據(jù)化學(xué)實(shí)驗發(fā)現(xiàn)郟縣太樸村龍山遺址、鄭州紫荊山北商代遺址的白灰面主要成分為碳酸鈣，據(jù)此推斷新石器時代和商代的白灰面可能為料礓石加工而成。

如果僅從化學(xué)成分上判定白灰面為料礓石磨制而成是存在一定缺陷的。因為熟石灰涂抹于地面、墻壁等處后吸收二氧化碳會反應(yīng)重新生成碳酸鈣，而料礓石主要成分也是碳酸鈣。

1980年代，仇士華先生對夏縣東下馮、安陽后岡、永城王油坊等遺址的白灰面進(jìn)行了14C測定，得出了白灰面由燒石灰制成的新結(jié)論，測出它們的年代均在3800～4000年前，與各遺址的年代相符。天然石灰?guī)r形成于久遠(yuǎn)的地質(zhì)年代，內(nèi)部的14C已衰變殆盡，人工材料制成的白灰面吸收了制作時期的14C，其內(nèi)部含量依然可以被測定，因此通過測定14C的含量就能確定白灰面是否為人工材料制成。但是14C測定也有其缺陷，就是不能確定白灰面的化學(xué)成分，必須輔以化學(xué)成分檢測。

此后，李最雄先生對秦安大地灣遺址的仰韶文化白灰面進(jìn)行了偏光顯微鏡巖相鑒定、掃描電鏡分析等，發(fā)現(xiàn)F901、F405兩座房址的白灰面既不是石灰，也不是料礓石，而是人造粘土陶粒輕骨料和以這種骨料為集料，料礓石燒制的水泥為膠結(jié)材料的輕混凝土，其強(qiáng)度與現(xiàn)在的100號砂漿地面相近。人造輕骨料是近代發(fā)展起來的一種新型建筑材料，具有空隙大、保溫性好、防潮性好等特點(diǎn)，目前有粘土陶粒、粉煤灰陶粒、頁巖陶粒等十多種人造輕骨料。我國先民在5000年前就已掌握燒造輕骨料的技術(shù)，這不得不說是我國古代建筑史上的奇跡。陳瑞云先生還對F405的輕混凝土地面的表面飾面進(jìn)行了檢測，發(fā)現(xiàn)其表面是用石灰漿涂抹而成。

隨著科技的進(jìn)步，越來越多的技術(shù)手段被運(yùn)用到考古研究之中。20世紀(jì)90年代中期，澠池班村遺址的白灰面通過X射線衍射譜、X射線熒光譜和電子能譜的檢測發(fā)現(xiàn)白灰面表面為石灰反應(yīng)生成的方解石(CaCO3)，從而以確鑿的證據(jù)說明早至仰韶時代中期人類已掌握燒石灰的技術(shù)，并將石灰用作建筑材料。

進(jìn)入21世紀(jì)，棗陽雕龍碑遺址三期白灰面經(jīng)社科院考古所檢測為人工燒制的石灰，與現(xiàn)在建筑中所用石灰性能相同。雕龍碑遺址F15等房址居住面上還發(fā)現(xiàn)了類似水泥性能材料的混凝土構(gòu)筑層，其厚度達(dá)2～3厘米，是否含有水泥成分或是否屬于水泥類有待進(jìn)一步的鑒定，但已證明我國在5000多年前已發(fā)明使用類似水泥性能的材料。李最雄先生曾說：“石灰石中往往含有一定量的粘土等雜質(zhì)……燒石灰時，隨著石灰石中粘土含量的增加，燒成的生石灰和水進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成熟石灰的能力逐漸變?nèi)酢Ｈ绻沂姓惩恋入s質(zhì)的含量超過8%左右……會使生石灰的性質(zhì)產(chǎn)生猝然變化，即這種生石灰由氣硬性轉(zhuǎn)向水硬性，明顯具有水泥的性質(zhì)。”雕龍碑史前先民可能在燒制石灰時采用了雜質(zhì)較多的石灰石，從而促成了類似水泥性能材料的產(chǎn)生。

李乃勝等人在X射線衍射、拉曼光譜分析的基礎(chǔ)上，借助X射線熒光光譜等技術(shù)，發(fā)現(xiàn)陶寺遺址白灰面成分有兩種，一種是石灰，另一種是生石膏（CaSO4?2H2O）。這一研究結(jié)果表明我國先民早在新石器時代末期就開采使用石膏作為建筑材料，同時再次證明同一個遺址中的白灰面存在由不同原料制成的現(xiàn)象。

王曉毅先生也對陶寺遺址白灰面進(jìn)行了主要元素分析，發(fā)現(xiàn)標(biāo)本的生石灰（CaO）含量最高達(dá)到79.44%。與此同時，通過X射線光譜儀發(fā)現(xiàn)岢嵐喬家灣和窯子坡遺址白灰面元素組成與現(xiàn)代白灰墻皮、成品熟石灰、當(dāng)?shù)厥业V石基本一致，并且通過調(diào)查岢嵐附近的石灰從原料開采、石灰燒制到熟石灰使用的產(chǎn)業(yè)鏈條，驗證了喬家灣、窯子坡遺址的白灰面為當(dāng)?shù)厣a(chǎn)。

至此，白灰面的制作原料已確定有石灰，石膏，人造粘土陶粒輕骨料和以這種骨料為集料，料礓石燒制的水泥為膠結(jié)材料的輕混凝土，以及近似水泥性能的材料。是否存在料礓石磨碎加水調(diào)制而成的白灰面尚存在爭議，是否還有其他材質(zhì)的白灰面同樣有待學(xué)者們的繼續(xù)研究。

白灰面的功能

關(guān)于白灰面的功能，《青海民和縣喇家遺址2000年發(fā)掘簡報》中曾指出抹草拌泥及白灰面的作用，一是防止房屋的生土壁進(jìn)一步風(fēng)化、裂隙變寬或出現(xiàn)新的裂隙；二是使壁面平整美觀，白灰面涂抹后不易開裂，經(jīng)打磨略有光澤，不僅美觀，而且具有防潮作用。白灰面具有如此多的優(yōu)良性能，其中蘊(yùn)含的原理又是怎樣的呢？

史前先民穴居野處的生活狀況在古文獻(xiàn)中早有記載，如《易?系辭》：“上古穴居而野處，后世圣人易之以宮室，上棟下宇，以待風(fēng)雨?！薄睹献?滕文公下》：“當(dāng)堯之時，下者為巢，上者為營窟。”《禮記?禮運(yùn)》：“昔者先王未有宮室，冬則居營窟，夏則居橧巢。”《詩經(jīng)?大雅?綿》中也說：“古公亶父，陶復(fù)陶穴，未有家室?！边@些文獻(xiàn)都說明穴居是古人類主要的居住方式，這一點(diǎn)已被考古證實(shí)。為了使地穴式（半地穴式）房屋堅固耐用就必須采取一定的措施加固墻壁，白灰面就是絕佳的加固材料。以石灰為例，熟石灰涂抹墻壁表面后會吸收空氣中的二氧化碳變成碳酸鈣，碳酸鈣具有堅固穩(wěn)定的性能，使墻壁堅固耐用不易倒塌，居住面更加堅實(shí)平整。石膏、粘土陶粒輕骨料等材質(zhì)的白灰面在干燥以后同樣非常堅硬，能夠很好地起到堅固墻壁、居住面的作用。

《晏子?諫下十四》記載：“其不為橧巢者，以避風(fēng)也；其不為窟穴者，以避濕也”，可見房屋防潮同樣是穴居面臨的一大挑戰(zhàn)。為方便對水源的利用，史前遺址選址多在地勢較低且濱鄰河流的地區(qū)。黃河中游地區(qū)許多遺址內(nèi)的房屋地面抹有多層相互疊壓的白灰面，例如芮城杏林遺址F1、F2、F3三座半地穴式房址地面均由2～3層草拌泥與白灰面涂抹而成，武功滸西莊遺址F6居住面為7層草拌泥與白灰面，汝州煤山遺址F2白灰居住面多達(dá)十幾層。居住面多次整修，其原因可能是地勢低而水位高，需要經(jīng)常涂抹白灰面來阻隔土壤中的水汽。斯坦福大學(xué)的劉莉教授曾說：“對這一現(xiàn)象一個可能的解釋是，遺址所在地區(qū)濕潤的環(huán)境和因之形成的高水位?！鄙曳莱钡脑硎巧矣鏊l(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成熟石灰，從而消耗掉土壤中滲透的水分。熟石灰不具備生石灰的吸水功能，熟石灰用作建筑材料后，吸收二氧化碳變成碳酸鈣，同時釋放一定量的水分，這一過程反而增加了潮濕度。但是后期變成碳酸鈣的白灰面非常致密，能將土壤中的水汽阻隔在外，從而達(dá)到防潮的作用。其他材質(zhì)的白灰面同樣能夠利用其致密的物理性能阻隔土壤中的水汽達(dá)到防潮的功能，另外石膏與粘土陶粒輕骨料的內(nèi)部有較多的空隙，能夠起到吸附水分的作用。

白灰面美觀、衛(wèi)生的作用更是明顯。白灰面涂抹在原是泥土的地面、墻壁上后，房屋內(nèi)不再塵土飛揚(yáng)，而涂抹在窖穴內(nèi)的白灰面能夠有效阻隔泥土對物品的污染。

根據(jù)藥學(xué)原理，石灰能夠有效地殺滅細(xì)菌害蟲等，白灰面防潮的同時能夠防止蟲子蛀蝕糧食、房屋基柱等。《周禮?秋官?司寇》所載的石灰驅(qū)蟲正是運(yùn)用了這一原理，但是其他材質(zhì)的白灰面不具備這一功能。

2001年春至2003年秋，中國社會科學(xué)院考古研究所與安徽省蒙城縣文化局在蒙城尉遲寺遺址揭露了一處迄今規(guī)模最大、保存最完整、以燒烤房屋為特征的史前聚落遺存。尉遲寺遺址出土多座白灰面房址，其中大汶口文化晚期F38、F39、F86等房址的房頂內(nèi)側(cè)或外側(cè)涂抹均勻平整的白灰面。報告編寫者指出其作用一是美觀、二是防雨。潔白平整的白灰面的確能起到很好的裝飾效果，而其致密的性能也能夠防止雨水滲透進(jìn)屋內(nèi)。

白灰面除上述功能外，胡繼高先生在鄭州發(fā)現(xiàn)破裂的大口尊上有白灰的使用，證明了除鉆孔系繩修補(bǔ)陶器外，涂抹白灰也是修補(bǔ)陶器的一種方法。2016年筆者在興縣碧村遺址發(fā)現(xiàn)了外壁涂抹白灰面的蛋形甕殘片，蛋形甕是一種糧食儲藏器物，外壁涂抹白灰可能是為了防潮與防蟲，但白灰出現(xiàn)在蛋形甕殘片斷茬處，也不能排除其用于修補(bǔ)陶器的可能。

史前時期發(fā)現(xiàn)的眾多房屋地畫、壁畫都繪制于白灰面之上。著名的白灰面地畫有秦安大地灣遺址F411地畫，畫面長約1.2米、寬約1.1米，是我國迄今發(fā)現(xiàn)的最大的一幅新石器時代地畫，其涵義曾引起李仰松等先生的熱烈討論。蒙城尉遲寺遺址一些房址白灰面上涂抹一層紅彩。華縣泉護(hù)村遺址二期F1001的墻腳白灰面上粉刷有顏色鮮艷的紅色朱砂。2012～2013年石峁遺址東門址的“內(nèi)甕城”內(nèi)側(cè)曾發(fā)現(xiàn)近200塊以白灰面為底的壁畫殘塊。這些發(fā)現(xiàn)表明潔白平坦的白灰面是繪制圖畫的理想載體，而這一傳統(tǒng)也延續(xù)到了歷史時期壁畫之中，比如北朝時期的太原婁睿墓、徐顯秀墓等墓葬壁畫均以白灰面為底。

石峁遺址以白灰面為底的壁畫殘塊（《陜西神木縣石峁遺址出土壁畫制作材料及工藝研究》）

太原婁睿墓壁畫白灰面殘塊（《北齊東安王婁睿墓》）

綜上，白灰面具有堅固墻壁地面、清潔美觀、防潮防蟲、防雨、修補(bǔ)粘合等功能，還是繪制圖畫的完美載體。

白灰面起源

渭河流域史前料礓石與白灰面房址數(shù)量柱狀圖

關(guān)于白灰面的起源，嚴(yán)文明先生說過仰韶文化中期個別房址使用料礓石末摻細(xì)砂調(diào)漿抹平地面，可視為仰韶文化晚期普遍使用白灰面的先聲。王煒林、張鵬程、袁明等先生認(rèn)為料礓石在房屋地面中的利用起源于老官臺文化時期，經(jīng)過仰韶時代早期的發(fā)展，在仰韶時代中期發(fā)展為料礓石燒制的白灰面，并推測白灰面技術(shù)起源于渭河流域，其源頭可能在關(guān)中西部和隴東地區(qū)。筆者據(jù)此整理出渭河流域史前房址中料礓石與白灰面使用情況，進(jìn)而探究二者的關(guān)系。

從渭河流域史前房址中料礓石與白灰面的使用情況，我們發(fā)現(xiàn)在仰韶時代中期之前，房屋中使用料礓石的現(xiàn)象呈持續(xù)上升態(tài)勢。自仰韶中期渭河流域出現(xiàn)白灰面以后，白灰面被迅速地運(yùn)用到房屋建造中，仰韶晚期時已成為一種普遍流行的建筑材料。料礓石房址數(shù)量則在仰韶中期后逐漸減少，至齊家文化時期消失。這一現(xiàn)象的原因可能是史前居民在使用料礓石的過程中發(fā)明了白灰面，白灰面以其極佳的防潮等性能優(yōu)勢迅速取代料礓石成為主要的建筑材料，雖然兩者有一段時間的并存，但白灰面最終完全取代了料礓石。由此可見白灰面起源于料礓石的可能性極大。

（作者為山西大學(xué)歷史文化學(xué)院研究生）