良渚玉器中的地質(zhì)語言

李 平，廖宗廷，周征宇

（1.同濟(jì)大學(xué)海洋與地球科學(xué)學(xué)院，上海 200092；2.上海寶石及材料工藝工程技術(shù)研究中心，上海 200092；3.同濟(jì)大學(xué)人文學(xué)院，上海 200092）

良渚文化是長江下游地區(qū)新石器時(shí)代晚期最重要的文化遺存之一，出土了大量種類豐富、圖案優(yōu)美、工藝精湛的玉器［1］，為探究中華文明的起源提供了珍貴的線索，而制作如此之多玉器的原料從何而來一直困擾著廣大學(xué)者。一些學(xué)者從玉器的顏色、礦物組成、紅外及拉曼光譜等角度討論了小梅嶺軟玉與良渚玉器用料之間的相似性［2-4］；也有學(xué)者因二者Sr含量上的較大差異推斷小梅嶺軟玉不是良渚玉器用料的來源［5-6］；另有學(xué)者認(rèn)為良渚玉器的用料可能來自于遼東半島的岫巖［7］或者新疆和闐［8］。目前，由于缺乏對良渚玉器中所含地質(zhì)語言的系統(tǒng)破譯，導(dǎo)致對其玉料來源的認(rèn)識(shí)存在一定爭議。

本文結(jié)合前人的考古和地質(zhì)成果多角度地對良渚玉器攜帶的地質(zhì)信息進(jìn)行了破譯，并針對性地與上述潛在的玉料來源進(jìn)行了比對，以討論良渚先民用玉的地質(zhì)源頭。

1 良渚玉器中的地質(zhì)信息

長期以來地質(zhì)學(xué)家主要使用破壞性的測試方法對軟玉的礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、化學(xué)成分等進(jìn)行研究；而良渚玉器是非常珍貴的文物，其稀少性、獨(dú)特性、不可再生性等諸多特性決定了考古學(xué)家傾向使用無損測試的方法對其進(jìn)行探究［5-6，9］。雖然無損測試有利于文物的保護(hù)，但獲得的信息主要來自玉器發(fā)生風(fēng)化的表層，缺乏對玉器內(nèi)部信息的挖掘，如何構(gòu)建現(xiàn)有考古數(shù)據(jù)和地質(zhì)數(shù)據(jù)的聯(lián)系將有助于約束良渚先民用玉的來源。另外，良渚玉器經(jīng)歷了數(shù)千年的埋藏，其攜帶的地質(zhì)信息也隨著玉料的蝕變或多或少發(fā)生了改變，需要對獲得的玉器信息進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆囱莶拍苡糜谂c地質(zhì)數(shù)據(jù)的比對，特別要重視對風(fēng)化十分敏感的化學(xué)成分的變化。

1.1 礦物組成

軟玉是一種主要由透閃石或陽起石及少量其他礦物構(gòu)成的變質(zhì)巖，其礦物共生組合不是任意的，主要取決于形成軟玉時(shí)的物質(zhì)來源和相關(guān)地質(zhì)作用的物理化學(xué)條件［10］。對玉器礦物共生組合的探究有助于約束玉料的成因，進(jìn)一步圈定玉料的大致來源，這類似于利用陪葬的玉器組合確定墓主人的身份、等級(jí)和地位［11］。大部分良渚玉器主要由透閃石構(gòu)成［2，5-6，12］，含有透輝石、直閃石、陽起石、磁鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦等副礦物［2，12-13］。其中透閃石可分為兩類，一類是灰白色或灰綠色細(xì)粒透閃石構(gòu)成的基質(zhì)；另一類為白色或淺綠色的透閃石變斑晶，晶面潔凈少蝕變［2］。透輝石多為粗粒的白色或暗色單晶體，在基質(zhì)中離散分布［2，13］；陽起石一般為綠色或暗綠色纖維狀的集合體；磁鐵礦、褐鐵礦與赤鐵礦呈細(xì)小的斑點(diǎn)與陽起石共生［2，12］。

從地理位置上看，小梅嶺玉礦不僅與各個(gè)良渚文化遺址近在咫尺（圖1），而且是長江下游地區(qū)唯一一處具有一定儲(chǔ)量的高質(zhì)量玉礦，這些得天獨(dú)厚的條件使海拔僅有132 m的小梅嶺玉礦成為良渚玉器用料最重要的潛在來源。小梅嶺軟玉主要由微晶透閃石組成的基質(zhì)和透閃石變斑晶組成的集合體構(gòu)成，副礦物包括少量的透輝石、陽起石、磁鐵礦、赤鐵礦、金云母、螢石、磷灰石、鋯石等［14］。就礦物組成而言，前人在良渚玉器中鑒定出的礦物與小梅嶺軟玉的基本一致。而遼東半島的岫巖軟玉形成于區(qū)域變質(zhì)作用，礦區(qū)內(nèi)常見蛇紋石化、滑石化、綠泥石化等低溫蝕變現(xiàn)象［15-16］，玉中未見透輝石，因而礦物學(xué)方面的證據(jù)尚不支持良渚玉器的用料來自于遼寧岫巖。此外，部分良渚玉器主要由陽起石構(gòu)成［2-3］，這一點(diǎn)較目前產(chǎn)出的小梅嶺軟玉有所不同，可能說明了良渚先民用玉的多來源性。

圖1 小梅嶺玉礦及部分良渚遺址的分布Fig.1 Distribution map of Xiaomeiling nephrite and some Liangzhu sites

1.2 巖石結(jié)構(gòu)

變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)具有非常重要的指示意義，可以反映變質(zhì)巖的形成過程、期次、變質(zhì)程度等多方面的信息，也是變質(zhì)巖分類命名的重要依據(jù)［17-18］。良渚玉器的結(jié)構(gòu)十分獨(dú)特，許多玉器白化的基質(zhì)中分布著大量的暗色較自形的變斑晶（圖2a、2b）和帶狀的集合體（圖2a、2c）。良渚玉器顯示的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)代意義上的軟玉結(jié)構(gòu)存在較大的差異，反映出良渚先民與今人在軟玉結(jié)構(gòu)上的認(rèn)知差異。部分良渚玉器的基質(zhì)幾乎已經(jīng)完全白化，但其中的變斑晶卻似乎未發(fā)生蝕變（圖2c），可歸因于變斑晶與基質(zhì)的差異性風(fēng)化，變斑晶較小的比表面積使其具有更強(qiáng)的抗風(fēng)化能力［19］。風(fēng)化速率上的差異還將加速變斑晶與基質(zhì)在晶界上的機(jī)械性解離［20］，從而出現(xiàn)“基質(zhì)生坑”而“變斑晶凸出”的現(xiàn)象（圖2a）。

圖2 良渚玉器中較自形的變斑晶和變斑晶集合體帶Fig.2 Some idioblastic porphyroblasts and porphyroblast aggregate bands in Liangzhu jades

小梅嶺軟玉中的透閃石變斑晶發(fā)育了被微晶透閃石沿邊緣及解理進(jìn)行取代的多種交代殘留結(jié)構(gòu)（圖3a、3b）。由于交代作用不徹底，導(dǎo)致透閃石變斑晶集合體以條帶狀和斷續(xù)的斑塊狀殘留在細(xì)膩的基質(zhì)中（圖3a），形成的結(jié)構(gòu)與圖2a所示的巖石結(jié)構(gòu)十分相似。隨著交代作用的持續(xù)進(jìn)行，它們將進(jìn)一步縮小成半自形或它形的單個(gè)晶體（圖3b），形成的結(jié)構(gòu)與圖2b所示的巖石結(jié)構(gòu)較為接近。小梅嶺軟玉中的透輝石要么呈自形的柱狀（圖4b、4c），要么呈半自形的粒狀（圖4d）分布于細(xì)膩的基質(zhì)中，其形態(tài)與雙孔玉鉞（圖4a）和玉鼓形大珠（圖2b）中的變斑晶如出一轍，有力地支持了小梅嶺軟玉為這些良渚玉器用料的來源。總的來說，良渚玉器中的變斑晶自形程度較高，缺乏彎曲、扭折、破碎等常見的微觀構(gòu)造現(xiàn)象，與小梅嶺軟玉中的變斑晶所示狀態(tài)一致；而世界上大多數(shù)的軟玉礦床蘊(yùn)藏在造山帶，如新疆軟玉［21-23］、岫巖軟玉［15］、豐田軟玉［24-25］、東薩彥軟玉［26］、加拿大軟玉［27-28］、春川軟玉［29-30］等，這類軟玉很難避免構(gòu)造作用的影響，玉中的礦物常表現(xiàn)出各種變形，如葉理［26］、晶體彎曲［30］、礦物魚［31］等，可以與良渚玉器的用料相區(qū)別。

圖3 小梅嶺軟玉的結(jié)構(gòu)演化Fig.3 Texture evolution of Xiaomeiling nephrite

圖4 良渚鉞中的變斑晶形態(tài)（a）與小梅嶺軟玉中透輝石的形態(tài)（b、c、d）Fig.4 Morphology of porphyroblasts in Liangzhu Yue(a)and diopsides in Xiaomeiling nephrite(b,c,and d)

小梅嶺軟玉產(chǎn)于晚燕山期廟西花崗巖與二疊紀(jì)棲霞組碳酸鹽巖的接觸帶［32］，其氬氬年齡為（117.0±3.2）Ma，與廟西花崗巖中鉀長石的氬氬年齡（117.2±2.6）Ma基本一致［33］。該時(shí)期恰逢古太平洋板塊俯沖角度增加，下?lián)P子地區(qū)處于由擠壓向拉張演變的構(gòu)造轉(zhuǎn)換期［34-37］，這為小梅嶺軟玉中的礦物提供了寬松的生長空間，使礦物可按照自身的結(jié)晶習(xí)性自由生長。另一方面小梅嶺玉礦的三面皆被廟西花崗巖所包圍［32］，使狹小空間內(nèi)的小梅嶺軟玉獲得了持續(xù)而穩(wěn)定的熱量，客觀上促進(jìn)了粗粒變斑晶的生長，這樣的成礦環(huán)境正對應(yīng)于良渚玉器中粗粒變斑晶所指示的礦物生長條件。

1.3 化學(xué)成分

前人的研究已經(jīng)表明良渚玉器中缺乏Cr、Co、Ni等化學(xué)成分［5-6］，也未見蛇紋巖型軟玉中常見的鉻鐵礦，并且其巖石結(jié)構(gòu)也與蛇紋巖型軟玉不同，因此關(guān)于良渚玉器來源的討論可限定在東亞的碳酸鹽巖型軟玉之中。良渚玉器的一個(gè)重要成分特征是其具有很高的堿金屬含量（圖5）［14］，同時(shí)高城墩遺址出土玉器的平均堿金屬含量［5］明顯低于余杭遺址群出土的玉器［6］，但這兩個(gè)遺址出土玉器的平均堿金屬含量卻與不同顏色系列的小梅嶺軟玉如出一轍［4］。此外，鐘華邦［32］在小梅嶺軟玉中發(fā)現(xiàn)了Na2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)4.26%～6.47%的透閃石，這與余杭遺址群出土的ZJ1-1、ZJ1-11a、ZJ2-10等玉器中的Na2O含量較接近［6］。這些證據(jù)不僅有力地佐證了小梅嶺軟玉與良渚玉器用料的親緣性，還可能反映了不同良渚聚落之間用玉等級(jí)的差異［3，11］。等級(jí)高的余杭聚落用玉最為細(xì)膩，平均堿金屬含量最高，與Li等［4］研究的藍(lán)白色小梅嶺軟玉（LY-C-2）相對應(yīng)；等級(jí)略低的高城墩聚落用玉的質(zhì)量較低［3，11］，平均堿金屬含量也較低，與Li等［4］研究的黃綠（HL）、青（Q）和青白（QB）顏色系列的小梅嶺軟玉相對應(yīng)。

長江中下游酸性又潮濕的埋藏條件使得Na、K等活動(dòng)性元素易從良渚玉器中流失，誘發(fā)角閃石結(jié)構(gòu)的破壞，因此余杭遺址群出土的玉器較其他良渚遺址出土的玉器白化程度更明顯的現(xiàn)象很可能源于玉料中K、Na含量的差異。需要注意的是這些良渚玉器的主要化學(xué)成分是由非破壞性的質(zhì)子激發(fā)X射線熒光分析技術(shù)測定的，皆為玉器風(fēng)化表面的成分，換言之這些玉器在埋藏前應(yīng)含有更為豐富的K和Na，而目前僅有小梅嶺軟玉與之匹配，這也成為小梅嶺軟玉和良渚玉器用料之間的關(guān)鍵紐帶之一。

由于高城墩遺址和余杭遺址群出土的良渚玉器表面的Sr含量明顯低于小梅嶺軟玉中的Sr含量，有學(xué)者推測小梅嶺軟玉不是良渚先民用玉的來源［5-6］。然而Sr是一種活動(dòng)性很強(qiáng)的元素，會(huì)隨著巖石的風(fēng)化而損耗，所以風(fēng)化巖石中的Sr虧損是一個(gè)較普遍的現(xiàn)象［38-40］，例如岫巖河磨玉風(fēng)化層中剩余的Sr含量就低于未風(fēng)化層中的Sr含量［41］。向芳等［42］則是剔除了Rb、Sr、Ba等活動(dòng)性元素后，利用活動(dòng)性較弱的微量元素追溯金沙遺址出土玉器的地質(zhì)來源。因此，在利用化學(xué)成分對出土玉器進(jìn)行溯源時(shí)尤應(yīng)注意風(fēng)化過程中元素的地球化學(xué)行為；同時(shí)應(yīng)盡可能選擇未蝕變的玉器或玉器上蝕變程度低的區(qū)域進(jìn)行成分測試［43］。

1.4 紅外及拉曼光譜

紅外及拉曼光譜是分析礦物結(jié)構(gòu)的無損技術(shù)，已在古玉研究中得到廣泛應(yīng)用。良渚玉器的紅外及拉曼光譜［3，6］雖然與標(biāo)準(zhǔn)透閃石十分接近［44］，但也存在細(xì)微的差別。例如在紅外光譜中，良渚玉器中透閃石的OH伸縮振動(dòng)（υ（OH））位于3 671 cm-1附近［3］，略低于標(biāo)準(zhǔn)透閃石的3 675 cm-1；而在拉曼光譜中，良渚玉器中透閃石的Si-O-Si對稱伸縮振動(dòng)（υs（Si-O-Si））位于671 cm-1附近［6］，亦略低于標(biāo)準(zhǔn)透閃石的675 cm-1。這兩個(gè)變化反映了良渚玉器中透閃石的晶體結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)透閃石存在一定的差異。

對鈣角閃石族而言，拉曼光譜中675 cm-1附近的υs（Si-O-Si）與單位角閃石分子中的Fe2+原子數(shù)滿足簡單的線性關(guān)系：X=0.066×（υ-659.3），式中X的物理意義為X=Mg/（Mg+Fe2+）［44］。當(dāng)υs（Si-O-Si）為671 cm-1時(shí)，X=0.78，該礦物應(yīng)為陽起石而非透閃石，這與良渚玉器的主要組成礦物不符，因此上述兩個(gè)變化與角閃石中的Fe2+含量無關(guān)。當(dāng)角閃石硅氧骨架中的Si4+被Al3+替代后，Na+、K+等一些陽離子將占據(jù)晶格中的空位以平衡電荷，導(dǎo)致角閃石中的Al3+含量正比于堿金屬而反比于Si4+［45］，這與良渚玉器富堿富Al的成分特征相符。由于Al3+的離子半徑大于Si4+，被Al3+替代后的Al-O-Si鍵的鍵長大于Si-O-Si鍵的鍵長［46］，從而導(dǎo)致透閃石中的υs（Al-O-Si）由675 cm-1向671 cm-1的變化。當(dāng)角閃石中的空位被離子半徑較大的Na+和K+占據(jù)時(shí)，OH偶極子中的H+與Na+和K+之間的相互排斥會(huì)使OH基團(tuán)的鍵長縮短，將引起OH基團(tuán)的振動(dòng)頻率增加［47］，但OH基團(tuán)的振動(dòng)頻率會(huì)隨著角閃石中Al3+含量的增加而降低［45，48］，因此良渚玉器紅外光譜中3 675 cm-1到3 671 cm-1的變化是角閃石中Na+-Al3+耦合對OH基團(tuán)產(chǎn)生的影響。這恰與小梅嶺軟玉中透閃石表現(xiàn)出的振動(dòng)光譜特征相一致，佐證了小梅嶺軟玉與良渚玉器之間存在由陽離子含量和占位引起的透閃石局部構(gòu)型上的緊密聯(lián)系［4］。

1.5 長江下游地區(qū)的潛在軟玉

軟玉礦床的分布往往是區(qū)域性的，如塔里木盆地南緣分布的碳酸鹽巖型軟玉成礦帶［22，49］和北美地區(qū)的蛇紋巖型軟玉成礦帶［50-51］。江蘇溧陽小梅嶺村軟玉礦的發(fā)現(xiàn)表明長江下游地區(qū)具有開發(fā)其他軟玉礦床的潛力。其次，考慮到良渚文化的分布與長江下游地區(qū)在空間上的高度重疊，這些潛在的軟玉礦床也可能被良渚先民發(fā)現(xiàn)。古代典籍記載長江中下游地區(qū)盛產(chǎn)金、銀、銅及瑤琨（美玉）等礦產(chǎn)，其中金屬礦產(chǎn)已得到了長江中下游多金屬成礦帶的印證［52-53］?？脊殴ぷ饕脖砻髟缭谙惹貢r(shí)期的鄂東、皖南、寧鎮(zhèn)等地區(qū)已存在大規(guī)模的銅礦開采活動(dòng)［54-55］。這些金屬礦產(chǎn)多來自晚燕山期富堿侵入巖形成的矽卡巖型金屬礦床［52，56］，在矽卡巖成礦的過程中很可能也形成了一些軟玉，出露后被良渚先民發(fā)現(xiàn)并利用，但隨著文明的衰落漸漸被遺忘在歷史的長河中，正如現(xiàn)今已很難考證《山海經(jīng)·南山經(jīng)》中諸多金玉之山的確切位置。

句容市伏牛山矽卡巖型銅礦主要產(chǎn)于晚燕山期花崗閃長斑巖與棲霞組和青龍組碳酸鹽巖的接觸帶，矽卡巖礦物包括石榴子石、透輝石、透閃石、綠簾石、陽起石、符山石等［57］，而距此不遠(yuǎn)的句容丁沙地遺址就出土了具有良渚文化特征的軟玉質(zhì)玉璞和加工殘余料［58］。塘山遺址和中初鳴遺址則是余杭遺址群附近的兩個(gè)具有代表性的玉器作坊，也出土了大量的玉料、半成品玉器、成品玉器及殘件。不同的是塘山遺址出土的玉器主要由軟玉制成，而中初鳴遺址出土的玉器多由蛇紋石制成［59］，這些制玉作坊的發(fā)現(xiàn)不僅說明了良渚先民已經(jīng)能夠有效地鑒別一些玉石材料，而且反映了良渚文化至少在玉器的加工上已經(jīng)產(chǎn)生了勞動(dòng)分工。

2 結(jié)語

經(jīng)過幾千年的埋藏，良渚玉器攜帶的地質(zhì)信息或多或少發(fā)生了變化，應(yīng)將它們視為風(fēng)化巖石進(jìn)行研究。在對良渚玉器進(jìn)行溯源時(shí)既要考慮外部環(huán)境對玉器產(chǎn)生的影響，也應(yīng)注意玉器自身成分與結(jié)構(gòu)對風(fēng)化做出的響應(yīng)。良渚玉器在礦物組成、晶體形態(tài)、巖石結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分、紅外及拉曼光譜等諸多方面殘留的信息仍表明小梅嶺軟玉是良渚先民軟玉用料的重要來源之一，這是良渚文化本土起源的直接證據(jù)，而長江下游地區(qū)潛在的軟玉礦床為良渚先民提供了其他的用料可能。

從玉器作坊出土的加工玉料可以看出，良渚文化已形成了水平較高的玉石加工體系，而良渚文化、崧澤文化、馬家浜文化在玉器上表現(xiàn)出的演化步調(diào)詮釋了良渚先民在代代相傳中日漸精湛的制玉技藝，這種文化上的傳承是良渚文化作為太湖地區(qū)本土文化的另一重要見證。