玉門火燒溝遺址出土騸馬文化銅器的科學(xué)分析研究*

陳坤龍 王璐 梅建軍,2 王穎琛 陳建立 王輝

（1.北京科技大學(xué)科技史與文化遺產(chǎn)研究院； 2.英國劍橋李約瑟研究所；3.北京大學(xué)考古文博學(xué)院； 4.甘肅省文物考古研究所）

火燒溝遺址位于甘肅省玉門市清泉鄉(xiāng)火燒溝村東清泉中學(xué)西側(cè)及周圍，甘肅省博物館文物工作隊于1976年開始對該墓地進行正式發(fā)掘，清理墓葬312座，以四壩文化遺存為主，并發(fā)現(xiàn)少量的騸馬文化遺存，首次從層位關(guān)系上證明騸馬文化晚于四壩文化[1]。2005年在對該遺址的第三次發(fā)掘中，發(fā)現(xiàn)一批騸馬文化的遺址和墓葬，出土有陶器、石器、骨器、銅器等。銅器30多件，均為小件器物，可辨器形包括刀、鈴、鏃、飾件、殘塊等，為了解騸馬文化的用銅狀況提供了新的考古證據(jù)。

河西走廊在四壩文化衰落以后至漢代以前，實際上仍處于史前時期，文化遺存發(fā)現(xiàn)不多，在年代上也有一些缺環(huán)，四壩文化的發(fā)展流向及晚期青銅時代的文化面貌仍不甚明朗，騸馬文化遺存的發(fā)現(xiàn)為探討這些問題提供了線索[2]。騸馬文化首次發(fā)現(xiàn)于20世紀(jì)50年代，因在玉門一帶發(fā)現(xiàn)所謂“騸馬式”陶器而逐漸引起重視。隨著考古調(diào)查的深入，近年來在酒泉、敦煌、瓜州、玉門、肅北馬鬃山等地均發(fā)現(xiàn)騸馬文化的遺址，其分布范圍東起張掖、酒泉，西至敦煌，年代為公元前第一千紀(jì)左右[3]。騸馬文化遺存分布零散，主要遺存多發(fā)現(xiàn)于玉門地區(qū)。1986年曾在玉門調(diào)查所獲一批騸馬式遺物，包括陶器和首次發(fā)現(xiàn)的21件小件銅器，如牌、泡、聯(lián)珠紋飾、鏡、斧、管和鈴等；一些器物如管銎銅斧、鷹形牌飾體現(xiàn)了北方草原的風(fēng)格[4]。火燒溝遺址的發(fā)掘補充了考古出土騸馬文化遺存的信息，出土銅器也均為小件器物（圖一），數(shù)量較少，刀和鏃是新見器類。

騸馬文化及鄰近地區(qū)的兔葫蘆類型遺存代表了河西走廊西部公元前第一千紀(jì)的文化面貌，填補了河西走廊在四壩文化之后晚期青銅時代到早期鐵器時代的空缺。為更好地了解騸馬文化銅器的技術(shù)特征，本文首次對火燒溝遺址出土騸馬文化時期的銅器進行了科學(xué)分析研究?，F(xiàn)將分析檢測結(jié)果整理公布，并在此基礎(chǔ)上對河西走廊晚期青銅時代銅器的技術(shù)變化及區(qū)域特征進行初步的探討。

圖一 火燒溝遺址出土部分騸馬文化銅器

一、取樣情況及分析方法

本研究對火燒溝遺址的騸馬文化銅器進行取樣分析，共取得樣品13件，樣品破損嚴(yán)重，可辨器形包括銅刀3件、銅管1件、銅泡2件、銅鏃1件、銅飾1件及其它殘銅片、銅塊等5件。樣品詳細(xì)情況見表一。

表一 火燒溝遺址騸馬文化銅器取樣信息表

樣品經(jīng)熱鑲處理后，依次使用由粗到細(xì)不同粒度的砂紙打磨，再進行拋光。利用金相顯微鏡分別觀察未浸蝕和經(jīng)3%三氯化鐵鹽酸酒精溶液浸蝕后的樣品，識別浸蝕前后樣品的組織、夾雜物形貌及分布等特征，考察銅器的制作成型工藝。金相觀察所用儀器為萊卡（Leica）DM4000M金相顯微鏡。

樣品再次拋光并進行噴碳處理，利用掃描電子顯微鏡進行微觀組織觀察，并用能譜儀進行無標(biāo)樣定量成分測定。在測定整體成分時，為減少樣品不同區(qū)域組織差異和成分偏析的影響，對樣品不同部位選擇2～3個微區(qū)分析其成分，取平均值作為整體成分結(jié)果。本次分析所用掃描電子顯微鏡為德國ZEISS EVO18高分辨掃描電鏡，能譜采用BRUKER X Flash Detector5010，激發(fā)電壓為20kV，掃描時間≥60s。

表二 火燒溝遺址騸馬文化銅器的金相組織觀察結(jié)果

表三 火燒溝遺址騸馬文化銅器的合金成分分析結(jié)果（wt%）

二、分析結(jié)果

1.金相組織觀察

對火燒溝遺址騸馬文化的13件樣品進行金相組織觀察，其中有6件樣品因完全銹蝕無法辨認(rèn)金相組織，另有1件礦石和1件冰銅冶煉的產(chǎn)物，其余5件樣品的金相觀察結(jié)果見表二。

這5件樣品中有3件熱鍛成型，2件鑄造成型，其中3件銅刀有2件為熱鍛而成（圖二），1件銅飾也為熱鍛成型，其余1件銅刀和1件銅鏃均為鑄造（圖三）。由于取樣所限，本次分析的樣品較少，尚難以看出騸馬文化銅器的器物類型與成型工藝之間的明確聯(lián)系。

2.合金成分分析

采用掃描電鏡能譜分析儀對13件樣品進行了合金成分分析，其中有6件完全銹蝕樣品，僅作定性判斷，樣品SM002取自銹皮表層，基本不含銅，無法判斷其材質(zhì)；還有1件冰銅塊及1件嚴(yán)重風(fēng)化的礦石。成分分析結(jié)果見表三。

圖二 SM008殘銅刀金相組織，熱鍛

圖三 SM009銅鏃金相組織，鑄造

圖四 SM012殘銅塊的掃描電鏡背散射電子像

本次分析的銅器數(shù)量雖然不多，但仍顯示出一定的技術(shù)特征。由表三可知，火燒溝遺址出土騸馬文化銅器的材質(zhì)以紅銅為主，有少量二元合金，包括錫青銅、鉛青銅，并可能存在砷銅。錫青銅中有1件含錫量為9%，另1件由于銹蝕錫含量偏高；砷青銅和鉛青銅各1件，含砷量和含鉛量均低于5%；紅銅中有個別樣品含有微量或少量的砷、鉛元素。銅器的夾雜物以硫化物夾雜為主，個別樣品中檢測到細(xì)微的銀或鉛顆粒。就本次分析的樣品而言，騸馬文化銅器的器物類型與材質(zhì)沒有明顯的對應(yīng)關(guān)系，在有限的合金材質(zhì)中已出現(xiàn)錫、鉛、砷合金元素，除錫青銅外其余合金化程度均不高。

樣品SM005銹蝕嚴(yán)重，基體殘存少量未銹蝕的礦物顆粒，經(jīng)檢測為銅鐵硫化合物，鐵含量較高，推測可能為風(fēng)化的含有黃銅礦的天然礦石。樣品SM012（圖四）為冰銅殘塊，基體為銅硫化合物，成分接近白冰銅，此樣品可基本確認(rèn)為人工冶煉的產(chǎn)物，表明火燒溝遺址在騸馬文化時期已存在對硫化礦石利用甚至與冰銅冶煉相關(guān)的活動。

三、討論

1.騸馬文化銅器的技術(shù)特征

根據(jù)本文的分析結(jié)果，可初步總結(jié)火燒溝遺址出土騸馬文化銅器的技術(shù)特征如下：

首先，銅器的材質(zhì)以紅銅為主。在本次分析的13件樣品中，除去1件無法判斷材質(zhì)、1件冰銅及1件受風(fēng)化的礦石，其余10件樣品包含6件紅銅、2件錫青銅、1件砷銅和1件鉛青銅，表明火燒溝居民在騸馬文化時期使用了多種材質(zhì)制作銅器，且以紅銅為主，銅合金均為二元合金。這與河西走廊地區(qū)出土的早期銅器相比，大體上是一致的。這種類似的現(xiàn)象在河西走廊早期銅器中較為多見，張掖西城驛二期[5]及火燒溝四壩文化時期[6]的銅器也均以紅銅為主，多含有少量或微量的錫、砷、鉛、銻等元素。早期紅銅中常見有雜質(zhì)元素，并存在不同形式的夾雜物，這可能與其選用的礦料相關(guān)，是銅冶煉技術(shù)發(fā)展早期階段的表現(xiàn)?；馃郎线z址在晚期青銅時代的騸馬文化時期，紅銅依然占有較高的比例，早期銅器合金化程度較低、含有較多的雜質(zhì)元素等技術(shù)特征在騸馬文化時期并未見明顯的改變。

其二，合金制品數(shù)量較少，但合金類型多樣。騸馬文化的銅合金材質(zhì)，單就本次分析而言，包含錫青銅、鉛青銅和砷青銅三種，鉛青銅1件，砷青銅樣品由于完全銹蝕暫且存疑；錫青銅2件，含錫量除1件因銹蝕偏高，另1件為9%左右，似表明錫作為合金元素已占有相對重要的位置。以往的研究顯示，錫青銅在河西走廊早期青銅時代已較為常見，在火燒溝遺址四壩文化時期，錫青銅器物的比例僅次于紅銅[7]，在以酒泉干骨崖[8]、安西鷹窩樹[9]為代表的四壩文化偏晚階段，錫青銅已占有絕對優(yōu)勢。含砷青銅在河西走廊早期銅器中普遍存在，尤其是河西走廊偏東地區(qū)，張掖西城驛遺址從二期開始就已發(fā)現(xiàn)少量砷青銅，到四壩文化時期已成為重要青銅材質(zhì)[10]；民樂東灰山四壩文化遺址經(jīng)檢測的13件銅器全部含有一定量的砷[11]；而火燒溝遺址在四壩文化時期也有少量的含砷青銅。

可以看出，在火燒溝遺址，早期銅器的技術(shù)傳統(tǒng)在晚期青銅時代未有明顯的變化，在材質(zhì)上紅銅占據(jù)主要地位，錫青銅的重要性開始顯現(xiàn)，少量砷銅等其他材質(zhì)仍有發(fā)現(xiàn)；在制作工藝上，鑄造與鍛造共存，器物類型與其材質(zhì)及制作工藝未見有直接聯(lián)系。從更大的范圍來看，騸馬文化的銅器技術(shù)特征至少反映了河西走廊西部在晚期青銅時代的發(fā)展?fàn)顩r，明確了火燒溝遺址銅器技術(shù)發(fā)展的延續(xù)性，這一觀察對于探討四壩文化的發(fā)展變化及流向具有重要的意義。

2.甘青地區(qū)晚期青銅時代的區(qū)域技術(shù)特征

甘青地區(qū)大約在公元前第二千紀(jì)后半葉進入青銅時代晚期，早期強盛的齊家文化和四壩文化逐漸瓦解，大約在公元前1600至前1000年，洮河流域及青海東部的寺洼文化、辛店文化和卡約文化開始興起。公元前1000年前后，河西走廊的沙井文化、騸馬文化也逐漸發(fā)展，晚期青銅文化延續(xù)時間較長，年代下限可能到公元前一千紀(jì)的后半葉。目前針對甘青地區(qū)晚期銅器已有一些零散的研究成果，以下將對銅器的分析結(jié)果進行梳理，以探討在整個甘青地區(qū)的視野下，晚期青銅時代銅器技術(shù)的區(qū)域特征。

寺洼文化甘肅莊浪縣徐家碾墓地有7件銅器進行成分分析，其中鉛青銅4件、鉛錫青銅2件及錫青銅1件，兵器材質(zhì)較為多樣化，工具和裝飾品則均為鉛青銅[12]。甘肅岷縣占旗遺址有30件銅器經(jīng)過檢測，發(fā)現(xiàn)27件為鉛錫青銅，紅銅、鉛青銅和鉛砷青銅各1件，鉛含量普遍較高，以鑄造成型為主[13]。

辛店文化甘肅永靖縣張家咀遺址出土銅容器殘片1件、銅矛1件及銅渣2塊，銅渣經(jīng)分析是含有銅、錫、鉛的青銅渣，銅片和銅矛經(jīng)檢測均為鑄造成型，銅片為含錫、鉛的青銅器，銅矛為含錫、鉛、砷、銻的青銅器[14]；永靖縣瓦家咀的1件銅錐經(jīng)檢測為鉛錫青銅，永靖縣黑頭咀的1件銅匕經(jīng)檢測為錫青銅，含錫量大體為9%至12%，含鉛量3%左右[15]。

卡約文化青海阿哈特拉墓地有14件銅器進行檢測[16]，結(jié)果表明，銅器材質(zhì)包括銅、銅錫、銅錫鉛、銅鉛、銅錫砷、銅砷（含鐵）及銅錫鉛砷幾種，材質(zhì)類型呈現(xiàn)多樣化。

河西走廊西部的騸馬文化，如前所述，以紅銅為主，同時存在錫青銅、砷銅、鉛青銅等二元合金，鑄造和熱鍛比例接近。值得注意的是，肅北馬鬃山玉礦遺址年代為公元前一千紀(jì)晚期，存在騸馬文化遺存，發(fā)現(xiàn)4件為含砷三元合金的銅片[17]。河西走廊東部的沙井文化年代稍晚，甘肅永昌縣蛤蟆墩遺址的1件銅鈴經(jīng)檢測為銅錫鉛砷合金；永昌縣西崗遺址的6件銅器中，包含銅錫鉛砷合金3件、銅錫鉛2件及銅錫鉛砷銻1件，除1件銅刀為熱鍛外，其余均鑄造成型[18]。

雖然目前的分析數(shù)據(jù)還比較有限，但不同地區(qū)在晚期青銅時代的差異性已初露端倪。河西走廊地區(qū)，西部的騸馬文化與東部的沙井文化在銅器材質(zhì)方面有明顯的不同，騸馬文化與早期銅器技術(shù)的差異不大，紅銅依然占有較大比例，不少器物為鍛制成型；沙井文化則以多元合金為主，存在部分高錫、高鉛器物，鑄造成為主要的成型工藝，體現(xiàn)了晚期銅器技術(shù)的特點，但銅器普遍含砷，似也體現(xiàn)了該地區(qū)早期以使用砷銅為主的傳統(tǒng)。洮河流域寺洼文化的銅器材質(zhì)完全過渡至銅錫鉛三元合金體系；青海東部的卡約文化銅器材質(zhì)呈現(xiàn)多樣化；辛店文化的分布區(qū)域介于卡約文化與寺洼文化之間，雖存在少量含砷銅器，但也以鉛錫青銅較為多見。

總體看來，多種金屬材質(zhì)并存是甘青地區(qū)晚期青銅時代的主要特征，除受到技術(shù)傳統(tǒng)的影響，也可能與西北地區(qū)的礦料選擇及文化互動相關(guān)。具體到不同區(qū)域，銅器主體材質(zhì)的差異性也反映出來自不同技術(shù)體系的影響。甘南地區(qū)寺洼文化以鉛錫青銅為主導(dǎo)的技術(shù)特征似乎暗示其與中原地區(qū)的聯(lián)系更為廣泛，中原地區(qū)從二里頭文化三期開始就已確立鉛錫青銅的主導(dǎo)地位[19]，并在寺洼文化也見有關(guān)中及中原風(fēng)格的銅器，如莊浪徐家碾的三角援戈[20]、占旗的中原式戈[21]等，而中原銅器體系在其他區(qū)域的影響并不明顯，辛店文化、卡約文化發(fā)現(xiàn)的零星銅容器可提供一些跡象，如臨夏蓮花臺發(fā)現(xiàn)的辛店文化雙大耳銅罐[22]、西寧古城臺卡約文化遺址發(fā)現(xiàn)的二里崗風(fēng)格的銅鬲[23]等。河西走廊的情況則更加體現(xiàn)了本土技術(shù)傳統(tǒng)的延續(xù)性，正如李水城所述[24]，依據(jù)現(xiàn)有的考古資料，河西走廊史前文化大體以永昌為界，形成東西不同的文化格局，在晚期青銅時代，東部沙井文化和西部騸馬文化也承襲著各自早期的銅器技術(shù)傳統(tǒng)，而中原銅器體系則一直未對河西走廊產(chǎn)生太多的影響。

四、結(jié)論

通過本文對火燒溝遺址騸馬文化銅器的科學(xué)分析可以看出，紅銅是其主要材質(zhì)，并有少量的錫青銅、鉛青銅和砷銅共存，成型工藝方面鑄造和鍛造均有。早期銅器合金化程度較低、含有較多的雜質(zhì)元素等技術(shù)特征在騸馬文化時期并未見明顯的改變，以紅銅為主、多種材質(zhì)并存的技術(shù)特點與火燒溝遺址四壩文化銅器有較大的相似性。

基于現(xiàn)有的材料，雖然甘青地區(qū)晚期青銅時代各考古學(xué)文化銅器的形制風(fēng)格較為一致，但銅器技術(shù)有明顯的區(qū)域特征。河西走廊地區(qū)以本土技術(shù)傳統(tǒng)為主，東部的沙井文化與西部的騸馬文化有一定的差異，似乎代表了東西不同的發(fā)展趨勢；洮河流域更多地體現(xiàn)與中原技術(shù)體系的聯(lián)系，向西滲透至辛店文化甚至卡約文化，尤其是含鉛青銅的普遍使用，這點在其他區(qū)域并不明顯。

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