遼寧法庫灣柳遺址出土銅器的科學(xué)分析

王永樂 王賀

（1.內(nèi)蒙古博物院 2.遼寧省文物考古研究所）

法庫灣柳遺址位于遼寧省法庫縣丁家房鄉(xiāng)灣柳街村，1979年被發(fā)現(xiàn)，之后進(jìn)行過多次調(diào)查，1987年進(jìn)行過試掘，1988年進(jìn)行發(fā)掘，出土有石器、陶器、骨器和銅器等遺物①，為高臺(tái)山文化遺址。

高臺(tái)山文化是分布在遼北地區(qū)的一支考古學(xué)文化，該文化的時(shí)間上限和下限均晚于遼西地區(qū)的夏家店下層文化，年代大致相當(dāng)于夏代晚期至商代晚期。1973年，考古學(xué)家首次發(fā)掘了遼寧省新民縣高臺(tái)山遺址的一批墓葬，由于考古資料所限，長期內(nèi)人們對(duì)該文化內(nèi)涵的認(rèn)識(shí)不夠充分，直至1989年前后，考古學(xué)者對(duì)所有考古資料充分分析，明確了“高臺(tái)山文化”的命名。該文化經(jīng)調(diào)查、試掘或發(fā)掘的遺址有新民高臺(tái)山遺址、公主屯后山遺址、彰武平安堡遺址、法庫灣柳遺址、葉茂臺(tái)墓地、阜新平頂山墓地等②。高臺(tái)山文化發(fā)現(xiàn)的銅器有喇叭口耳環(huán)、刀、管銎式戰(zhàn)斧、鹿首刀等。受發(fā)掘遺址數(shù)量所限，目前出土的銅器不多，器類以小型工具和裝飾品為主，到晚期出現(xiàn)武器。筆者有幸獲得法庫灣柳遺址9件銅器，并對(duì)其進(jìn)行了科學(xué)分析研究，希望能有助于推動(dòng)遼北地區(qū)早期青銅技術(shù)的深入探討。

一、成分分析結(jié)果

銅器樣品經(jīng)打磨和拋光后需在未浸蝕狀態(tài)下進(jìn)行噴碳處理，噴碳后的樣品可用掃描電子顯微鏡進(jìn)行微區(qū)觀察和無標(biāo)樣定量成分測定，此次經(jīng)掃描電鏡分析的樣品均保存較好，平均成分測定時(shí)較多樣品只掃描一個(gè)較大區(qū)域，經(jīng)多次掃描證實(shí)分析結(jié)果準(zhǔn)確可靠。成分分析結(jié)果如下：

成分分析樣品9 個(gè)，分別取自9件器物。從分析結(jié)果來看，法庫灣柳遺址銅器主要由銅錫合金、銅錫鉛合金和銅鉛合金三種材質(zhì)組成，其中銅錫鉛合金7件，銅錫合金1件（含鉛），銅鉛合金1件（表一）。同類器中的鉛錫含量差別較大，似乎說明其對(duì)合金配比的掌控不甚精準(zhǔn)。

表一 法庫灣柳遺址銅器SEM-EDS 分析結(jié)果

二、制作工藝分析結(jié)果

將整理好的器物進(jìn)行分類并取樣，金相樣品制作時(shí)要選取合適的分析面（一般為樣品切割面），置于模具中用配好的冷鑲樹脂進(jìn)行澆注，待其固化后進(jìn)行手工打磨和拋光，至無劃痕時(shí)在未浸蝕狀態(tài)下置于顯微鏡下進(jìn)行浸蝕前觀察和拍照。然后對(duì)樣品進(jìn)行浸蝕，所用浸蝕劑為3%的三氯化鐵鹽酸酒精溶液，浸蝕后再用顯微鏡進(jìn)行觀察和拍照，所用顯微鏡為Olympus Vanox、Leica DMLM 金相顯微鏡和Leica4000 光學(xué)顯微組織分析系統(tǒng)。

通過金相顯微觀察，發(fā)現(xiàn)灣柳遺址銅器的制作工藝有熱鍛、鑄造和冷加工（表二）。從金相顯微組織推測，對(duì)不同器物進(jìn)行冷加工的程度也不同，鈴首刀0042 不但可見大量滑移線，再結(jié)晶晶粒和孿晶已產(chǎn)生嚴(yán)重變形和拉伸，故其可能受到較強(qiáng)程度的冷加工，而很多樣品中僅有少量滑移線，晶粒并未發(fā)生變形，推測應(yīng)該是制作好之后做打磨處理或者在后期使用過程中受到外力而造成的，亦或兩者皆有。由這些顯微圖片可以看到當(dāng)時(shí)的制作工藝已經(jīng)比較成熟和全面。從夾雜物來看，灣柳遺址銅器中的硫化物含量略高，質(zhì)地不太純凈。

三、鉛同位素比值測定

MC-ICP-MS（多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜）應(yīng)用于此次銅器樣品的鉛同位素比值測定，本論文的鉛同位素比值測定使用的是英國VG 公司生產(chǎn)的VG Axiom 型多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀。測試條件為：氬氣流量：13.5L/min，霧化器：0.9 L/min，輔助器：0.68 L/min。標(biāo)準(zhǔn)為美國國家標(biāo)準(zhǔn)局鉛同位素測試標(biāo)準(zhǔn)溶液NB-SRM981。

此次共檢測2 個(gè)樣品，0278 為銅錫鉛合金，且含鉛量較高，數(shù)據(jù)表征的是鉛料同位素信息，而樣品0282 為銅錫合金，并且含鉛量極低，所以該數(shù)據(jù)反應(yīng)的應(yīng)是銅礦信息，這兩件樣品的鉛同位素?cái)?shù)據(jù)非常接近，基本上可以確定其礦料來自同一地區(qū)（表三）。從這兩個(gè)樣品的鉛同位素?cái)?shù)據(jù)來看，樣品中放射性成因鉛比例偏大。在鈾和釷元素衰變產(chǎn)生鉛元素時(shí)，206Pb 要比207Pb 和208Pb 增長的更多，所以放射性成因鉛含量高的樣品中207Pb/206Pb 和208Pb/206Pb兩項(xiàng)數(shù)值要比普通鉛的數(shù)值小，而206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb 三項(xiàng)數(shù)值要比普通鉛高，灣柳遺址的這兩個(gè)樣品的數(shù)據(jù)明顯符合這一特征，表明該遺址樣品中的鉛屬高放射性成因鉛。

表二 法庫灣柳遺址部分銅器金相組織鑒定結(jié)果

表三 灣柳遺址銅器微量元素分析結(jié)果

兩個(gè)樣品分別為銅錫合金和銅錫鉛合金，但是微量元素的種類和相對(duì)含量均區(qū)別不大，銅錫合金樣品0278 中微量元素平均含量為0.18%，銅錫鉛三元合金0282 中的微量元素平均含量為0.03%，兩個(gè)樣品中As 和Ag 的相對(duì)含量均較高。兩個(gè)樣品的錫含量相當(dāng)，銅錫鉛三元合金（0278）中的As 含量較銅錫合金（0282）中高，推斷可能和鉛礦有關(guān)系。

四、結(jié) 語

分析檢測結(jié)果表明灣柳遺址出土銅器皆為青銅，銅錫鉛合金占比最高。金相分析結(jié)果表明該遺址銅器以鑄造為主，其中部分器物進(jìn)行了冷加工處理，熱鍛器物僅兩件，總體來看灣柳遺址的青銅冶煉和制作技術(shù)已經(jīng)較為成熟。

此次分析檢測結(jié)果中值得關(guān)注的是鉛同位素比值數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示鉛同位素?cái)?shù)據(jù)具有高放射性成因鉛特征，這也是在東北地區(qū)首次發(fā)現(xiàn)這種鉛，筆者查閱了東北地區(qū)的金屬礦鉛同位素?cái)?shù)據(jù)，未發(fā)現(xiàn)高放射性成因鉛，包括其與林西縣大井古銅礦數(shù)據(jù)也相差較遠(yuǎn)③，說明灣柳遺址出土銅器的礦料可能不是來自當(dāng)?shù)?，而是由其他區(qū)域流入。

這種高放射性成因鉛目前幾乎僅見于商代青銅遺物，需要說明的是此次分析的9 個(gè)灣柳遺址銅器的年代也為商代，該遺址的14C 檢測結(jié)果顯示年代為公元前1300年左右④。經(jīng)過前人研究，在三星堆遺址出土銅器⑤、新干大洋洲商代墓葬出土銅器⑥、湖北盤龍城遺址出土銅器、江西青江吳城商代青銅器及河南安陽商代青銅器均有高放射性成因鉛發(fā)現(xiàn)⑦，近年來又在陜北地區(qū)的商代青銅器中發(fā)現(xiàn)高放射性成因鉛⑧，因此在商代時(shí)期這種高放射性成因鉛幾乎不分地域的廣泛存在，有可能在這一時(shí)期有一處金屬礦，其礦料流布各地。已有不少學(xué)者對(duì)這種鉛料的來源問題做過研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)我國疆域內(nèi)現(xiàn)存的金屬礦中鮮有高放射性成因鉛發(fā)現(xiàn)⑨，其礦料來源尚不十分明確，也有學(xué)者認(rèn)為其礦料可能分布于長江流域和西南地區(qū)⑩。不論礦料來自何處，本次檢測結(jié)果可以反映出灣柳遺址出土銅器與其它地區(qū)可能存在某種關(guān)聯(lián)，這種文化交流互動(dòng)的具體形式尚不明確，但這一現(xiàn)象應(yīng)該引起重視。

注釋

①④遼寧大學(xué)歷史系考古教研室、鐵嶺市博物館：《遼寧法庫縣灣柳遺址發(fā)掘》，《考古》1989年12期。

②董新林：《高臺(tái)山文化研究》，《考古》1996年6期。

③董利軍：《夏家店上層文化礦冶遺址的考察研究》，北京科技大學(xué)博士學(xué)位論文，2012年。

⑤金正耀、馬淵久夫、Tom Chase、陳德安、三輪嘉六、平尾良光、趙殿增：《廣漢三星堆遺物坑青銅器的鉛同位素比值研究》，《文物》1995年2期。

⑥金正耀、W.T.Chase、平尾良光、彭適兒、馬淵久夫、三輪嘉六、詹開遜：《江西新干大洋洲商墓青銅器的鉛同位素比值研究》，《考古》1994年8期。

⑦彭子成、劉永剛、劉詩中、華覺明：《贛鄂豫地區(qū)商代青銅器和部分銅鉛礦料來源的初探》，《自然科學(xué)史研究》1999年3期。

⑧劉建宇、陳坤龍、梅建軍、邵安定、喬建軍、馬明志、郝志國：《陜西子洲出土商代銅器的科學(xué)分析及其相關(guān)問題》，《文物》2015年4期。

⑨常向陽、朱炳泉、金正耀：《殷商青銅器礦料來源與鉛同位素示蹤應(yīng)用》，《廣州大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）》2003年4期。

⑩金正耀：《中國鉛同位素考古》，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2008年。