寧夏彭陽王大戶戰(zhàn)國墓地青銅小件的檢測分析

劉美娟

摘 要：文章通過手持式X射線熒光光譜分析儀無損分析、金相組織觀察、掃描電鏡能譜分析、制作工藝觀察綜合分析寧夏彭陽王大戶春秋戰(zhàn)國墓地，為研究修復(fù)寧夏地區(qū)春秋戰(zhàn)國時期青銅技術(shù)的發(fā)展提供新的科學(xué)分析資料。

關(guān)鍵詞：青銅;檢測分析;金相分析

1 前言

寧夏彭陽縣王大戶墓地是一處面積較大的春秋戰(zhàn)國時期的墓地，盜掘現(xiàn)象較為嚴(yán)重。2007年7月，由寧夏文物考古研究所與彭陽縣文物管理所組成的考古隊對彭陽縣王大戶墓地進(jìn)行搶救性發(fā)掘。經(jīng)過一個月的發(fā)掘，先后發(fā)掘了7座墓葬，出土7具人體尸骨、百余件青銅器、陶器以及綠松石、瑪瑙和馬、牛、羊頭骨。青銅小件135件，器形簡潔大方，紋飾精美寫實，具有極高的歷史和藝術(shù)價值，大部分文物保存較好，有害銹蝕較少，僅有少量文物出現(xiàn)粉狀銹、裂隙、銹蝕、殘斷等。通過檢測分析，已初步揭示了王大戶出土青銅器的技術(shù)特征及其蘊含的文化信息，指出王大戶出土青銅器以鑄造為主，為Cu-Sn-Pb三元合金，合金組分Sn和Pb的含量都不高。本文擬通過手持式X射線熒光光譜分析儀無損分析、金相組織觀察、制作工藝觀察綜合分析，為研究修復(fù)寧夏地區(qū)春秋戰(zhàn)國時期青銅技術(shù)的發(fā)展提供新的科學(xué)分析資料。

2 檢測樣品概況

王大戶墓地出土器物中金屬器為大宗，數(shù)量較多，包括兵器、工具、車馬器、飾品、鈴等器形，既有獸形牌飾、鳥頭飾、鹿形飾、銅柄鐵劍等北方特色青銅器，又有戈等中原典型器物，為研究寧夏及周邊地區(qū)春秋戰(zhàn)國時期遺存的文化面貌提供了非常有價值的資料。其中青銅器135件，包括50件泡飾、1件車軎、2件馬銜、1件戈、3件牌飾、4件鳥頭飾、34件飾件、5把劍，3把刀、2件矛、5件環(huán)、3件錐、2件鈴、1件鑿、3件斧、4件扣、3件錛、4件鹿、2件鏃、2件管、1件佩飾。該批青銅器中發(fā)現(xiàn)有較多的鑄造缺陷，缺陷邊緣較為圓滑，無毛邊痕跡。

3 檢測分析

針對這批金屬器的制作工藝技術(shù)，利用宏觀觀察、X射線熒光光譜分析儀、金相分析、掃描電鏡能譜分析等手段，對其開展了青銅器合金技術(shù)、鑄造技術(shù)、表面處理和銅柄鐵劍制作技術(shù)的初步研究，以期揭示該批金屬器制造技術(shù)面貌，為相關(guān)考古學(xué)研究提供技術(shù)視角的科學(xué)證據(jù)。

3.1 無損成分檢測

利用手持式X射線熒光光譜分析儀（XRF）對寧夏王大戶墓地出土的11件銅器進(jìn)行了無損成分檢測。儀器型號為Bruker TRACER III SD，檢測時間為30s，模式為標(biāo)準(zhǔn)合金。

由于銅器表面不同程度的銹蝕，其中Cu、Sn、Pb各合金元素會有不同程度的流失或富集;除銹蝕引入的O、Cl、C、S等元素外，土壤中的Si、Al等成分也會進(jìn)入銹蝕表面。以上因素造成表面成分分析結(jié)果與金屬未銹蝕基體成分的差異，所以在分析過程中盡量選取銹蝕較輕區(qū)域進(jìn)行檢測。

從檢測結(jié)果可知，所檢測11件銅器均為Cu-Sn-Pb三元合金，合金組分Sn和Pb的含量都不高，且呈現(xiàn)較大波動。其中神獸牌飾鍍錫面M1∶40背面銹蝕較重，未能反映真實成分特征，正面銀白亮色，表面成分?jǐn)?shù)據(jù)表明含有較高的錫，推測經(jīng)鍍錫處理。

3.2 金相分析

對10件銅器的殘片或斷茬、1件泡飾內(nèi)泥芯進(jìn)行了取樣，用于金相分析和掃描電鏡能譜分析。所有樣品均以斷面為檢測面，用鑲樣機(jī)鑲樣，用不同粒度的砂紙磨光，再用拋光機(jī)拋光以達(dá)到樣品制備要求。所有銅器樣品先不經(jīng)浸蝕，在金相顯微鏡下觀察夾雜物及Pb的形態(tài)，然后用三氯化鐵鹽酸酒精溶液浸蝕樣品，在金相顯微鏡下觀察其組織形態(tài)。鐵劍樣品因完全銹蝕，未作浸蝕。金相分析所用顯微鏡型號為ZEISS Scop.A1。各樣品取樣情況及分析結(jié)果如表1所示。

金相分析表明大部分銅器均為鑄造成形，其中個別樣品有鑄造后受熱跡象。牌飾M1∶40表明銀白色富錫層高錫錫相局部向基體延伸，推斷是使用熱鍍錫技術(shù)形成的。鐵劍殘片的檢測表明劍身材質(zhì)可能為鋼，殘留珠光體組織。

3.3 制作工藝討論

3.3.1 銅器合金成分特征

由于銅器表面不同程度的銹蝕，其中Cu、Sn、Pb各合金元素會有不同程度的流失或富集;除銹蝕引入的O、Cl、C、S等元素外，土壤中的Si、Al等成分也會進(jìn)入銹蝕表面。從掃描電鏡能譜的分析可知，樣品均不同程度銹蝕，基體中鉛因銹蝕遷移在外表或局部不均勻沉積，同時由于取樣量和電鏡分析視場的限制，很難避免銹蝕樣品因元素的不均勻遷移和沉積造成的成分偏差。便攜式XRF雖然所檢測為器物表面成分，但其分析面積能達(dá)到幾平方毫米以上，遠(yuǎn)大于電鏡能譜的區(qū)域分析面積，能在一定程度上減少成分元素不均勻遷移和沉積造成的顯微成分偏差，其分析結(jié)果可作參考討論。為減小以上因素造成的分析結(jié)果與金屬原始合金成分的差異，在便攜式XRF分析過程中盡量選取銹蝕較輕區(qū)域進(jìn)行檢測。

從檢測結(jié)果可知，所檢測11件銅器均為Cu-Sn-Pb三元合金，合金組分Sn和Pb的含量都不高，且呈現(xiàn)較大波動。成分的不穩(wěn)定有檢測方式的因素，應(yīng)當(dāng)也在相當(dāng)程度反映了對合金比例控制的水平或要求較低。各器類的成分也未能發(fā)現(xiàn)明顯規(guī)律，可能與檢測數(shù)量的限制有關(guān)，也同樣可能與合金比例的控制有關(guān)。其中神獸牌飾M1∶40鍍錫面銀白亮色。背面銹蝕較重，XRF成分結(jié)果未能反映真實成分特征。掃描電鏡的斷面的區(qū)域成分分析則很好顯示了以а相為主的基體與鍍錫層的成分特征和相互作用。

3.3.2 鑄造工藝

該批銅器中馬銜、鈴等器物需要多塊范和芯組合，澆鑄系統(tǒng)相對復(fù)雜，可能是用陶范鑄造的。馬銜組范方式與山東新泰周家莊及其他中原出土東周馬銜相似，顯示其鑄造技術(shù)有來自中原王朝的明顯影像。而短劍、鏃、斧等簡單器形沒有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，一般為雙合范或雙合范加芯組合鑄造。

3.3.3 鍍錫工藝

部分銅器表面的鍍錫處理是該批銅器特色之一。通過分析一件牌飾鍍錫層的成分及其與基體作用形成的物相，證明應(yīng)當(dāng)是采用了熱鍍錫技術(shù)。目前經(jīng)檢測確認(rèn)的鍍錫器多為春秋中晚期至戰(zhàn)國、漢代，主要出土于鄂爾多斯地區(qū)[1]、巴蜀地區(qū)、云南古滇地區(qū)[2][3]以及寧夏[4]、甘肅、陜西[5]及長江中下游的吳越地區(qū)。河南、陜西及甘肅東部出土少量商至西周銅器也見有表面銀亮富錫層的存在，暗示東周時期流行于中原文化圈周邊的鍍錫技術(shù)很有可能是商周金屬工藝的擴(kuò)散結(jié)果。該批銅器中的牌飾、皮帶銅飾、車軎等均見鍍錫處理，數(shù)量不少，可見其流行程度，鍍錫層與基體也有較好的結(jié)合，至今保存較好，技術(shù)比較成熟。

4 小結(jié)

本文通過檢測分析寧夏彭陽縣王大戶春秋戰(zhàn)國墓出土青銅文物，為研究北方青銅文化提供了重要實物資料，具有極其重要歷史、文化、藝術(shù)價值。對該批文物進(jìn)行檢測分析，是為了保護(hù)修復(fù)、及時遏制部分文物的銹蝕，為文物本體的長期保存奠定了基礎(chǔ)，為研究寧夏青銅技術(shù)的發(fā)展提供了新的科學(xué)依據(jù)。

科學(xué)檢測分析揭示文物制作技術(shù)的基本特征，為考古學(xué)及技術(shù)史研究提供了重要的科學(xué)證據(jù)?？茖W(xué)檢測達(dá)到了揭示技術(shù)信息和病害分析的目的，為保護(hù)好歷史文化的珍貴載體做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]韓汝玢，埃瑪·邦克.表面富錫的鄂爾多斯青銅飾品的研究[J].文物，1993（9）：80-96.

[2]韓汝玢，李曉岑.云南古滇地區(qū)的金屬制作技術(shù)與北方草原青銅文化[M]//文物科技研究（第5輯）.北京：科學(xué)出版社，2007：1-10.

[3]崔劍鋒，吳小紅，劉弘，等.四川鹽源出土的一件鍍錫九節(jié)魚紋雞首仗[M]//文物科技研究（第5輯）.北京：科學(xué)出版社，2007：18-23.

[4]孫淑云.寧夏固原春秋戰(zhàn)國時期兩件青銅飾物表面鍍錫層的SEM-EDS分析與研究[M]//文物科技研究（第5輯）.北京：科學(xué)出版社，2007：11-17.

[5]馬清林，大衛(wèi)·A.斯科特.春秋戰(zhàn)國時期鍍錫青銅板帶鍍錫技術(shù)研究[M]//文物科技研究（第5輯）.北京：科學(xué)出版社，2007：24-40.