何文競 吳玲

生石膏（CaSO4·2H2O）是一種單斜晶系礦物，一般呈白色或無色，晶體多為透明或半透明狀，常帶玻璃、絲絹、珍珠光澤，是五大凝固材料之一，被廣泛應(yīng)用于建筑、模具、化工、醫(yī)藥、食品加工等領(lǐng)域。

人類利用石膏的歷史至少可以追溯到1萬年以前，新石器時代早期的先民即已開始使用石膏制作容器?；?qū)⑹嘤米鹘ㄖ脱b飾材料涂抹于墻壁和底板上。生石膏加熱到150℃左右脫水生成熟石膏（2CaSO4·H2O），熟石膏粉加水?dāng)嚢栌謺匦罗D(zhuǎn)化成生石膏，根據(jù)這一特性，熟石膏常被用來制作模型、工藝品、石膏繃帶等等。因其價格低廉、方便易得、無毒無異味、凝固速度快、有一定的強(qiáng)度又易于刻劃等方面的優(yōu)勢，熟石膏很早就被運(yùn)用到考古工作之中。

文物修復(fù)

熟石膏是文物修復(fù)，特別是陶、瓷器修復(fù)中使用頻率最高的一種材料。陶、瓷器是考古發(fā)掘常見的遺存，通常一個遺址發(fā)掘出土的文化遺存中都以陶片、瓷片體量最大、數(shù)量最多，它們對判斷遺址的時代和性質(zhì)都具有非常重要的意義?？脊殴ぷ髡哒碇?，往往可以從陶、瓷片中找出相當(dāng)數(shù)量的可復(fù)原器物（即一件器物從口沿、頸部、耳、腹部至底足都有足夠比例面積保存下來，可以根據(jù)殘留下來的部分復(fù)原其原始的形狀，考古學(xué)上稱之為“小件”）。但一般很難從陶、瓷片中找到一件器物的所有組成部分，并且陶片與陶片之間，特別是早期燒造溫度不高的的泥質(zhì)陶和夾砂陶，如果直接用膠粘接非常容易破碎脫落。另外，陶、瓷片或者殘損的陶、瓷器也不便于研究、展覽，特別是不便于沒有相關(guān)專業(yè)知識儲備的觀眾的參觀和學(xué)習(xí)。因此考古學(xué)家很早就開始使用石膏來對陶、瓷器進(jìn)行修復(fù)，這樣可以達(dá)到對文物本體的保護(hù)以及滿足研究、展覽和參觀的需求。

修復(fù)陶、瓷器的方法有很多種，有的先用黃色黏土將殘器修補(bǔ)完整，然后在其外表壁澆熔化的蜂蠟制作外范，再將黃色黏土去除，把熟石膏加水?dāng)嚢璧谷胂灧秲?nèi)，待石膏固化后稍作修整，便修復(fù)好了一件器物；有的則直接用橡皮泥附在殘器外表面翻范，澆石膏漿；還有的將殘器扣置于粉沙之上旋轉(zhuǎn)，以沙體為器物內(nèi)范，然后澆石膏漿修復(fù)器物。但無論用何種方法，過去都是用石膏作為修補(bǔ)的材料，如果要求稍高還可以對石膏進(jìn)行上色處理以達(dá)到逼真、美觀的效果。

填充遺跡孔洞

除了石、陶、瓷、金屬等無機(jī)材料外，古人也大量使用竹、木、漆、骨、植物纖維等有機(jī)材料。當(dāng)這些有機(jī)物被有意或無意埋藏于地下后，如果地層環(huán)境比較穩(wěn)定，有機(jī)質(zhì)腐朽分解后便會在地層中形成一類特殊的遺跡——空腔，因?yàn)槠浔４嫦铝诉z物或遺體的形狀，所以空腔也是非常重要的文化遺存。

用石膏作為填充物保存遺跡的形狀最早是由意大利考古學(xué)家基尤賽普·菲奧雷里（Giuseppe Fiorelli 1823—1896）在龐貝（ Pompeii）古城的考古發(fā)掘開始的。1863—1875年，在其主持龐貝古城的考古發(fā)掘期間，菲奧雷里發(fā)現(xiàn)火山灰下有許多空腔，這些空腔很多是維蘇威火山（Vesuvius）噴發(fā)遇難者尸體被腐蝕后所遺留下來的，它們記錄下了遇難者最后一刻的情形，將時間定格在災(zāi)難發(fā)生的那一刻，其重要性可見一斑。菲奧雷里創(chuàng)造性地用石膏灌入這些空腔，待石膏固化后再小心地將火山灰剝?nèi)?，如此便保留下了遇難者身體的形狀，時隔140多年這些石膏人體早已成為珍貴文物！

另一個比較著名的例子是英國考古學(xué)家倫納德·伍利（Leonard Woolley，1880—1960）20世紀(jì)20年代在蘇美爾時期的城市烏爾（Ur，今伊拉克波斯灣附近）的皇家陵園里的考古工作。這里曾發(fā)現(xiàn)了好幾件豎琴，包括“皇后豎琴（Queens Lyre）”，發(fā)現(xiàn)時豎琴的木質(zhì)部分已經(jīng)腐爛，伍利將石膏澆入木質(zhì)腐朽后形成的空腔內(nèi)，這樣就將豎琴的形狀以及附件裝飾品一同保護(hù)了下來。

固定易碎遺物

考古發(fā)掘中經(jīng)常會遇到一些比較脆弱的文化遺存，有的外形還在，比如竹、木、漆器、嚴(yán)重銹蝕的金屬器、人類以及動物骨骼，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)已完全朽壞，一觸即潰，稍有不慎歷史信息將會蕩然無存；有的輪廓尚完整，如破碎不堪的陶器、瓷器、工藝復(fù)雜的飾品、結(jié)構(gòu)精細(xì)的藝術(shù)品等，如果局部提取，打亂各部分的相對位置后幾乎無法對其復(fù)原。

對于這些文化遺存就需要打包或套箱，連同遺物周邊的泥土一起加固提取。以動物骨骼為例，地層中的動物骨骼經(jīng)過長時間的埋藏，被地下水腐蝕（地下水一般會具有一定的酸性或堿性），骨骼的內(nèi)部結(jié)構(gòu)已遭破壞，直接提取非常容易斷裂、破碎和粉化，這些遺物通常的處理方法是在其周圍開小槽，槽深大于骨骼的厚度，在槽內(nèi)灌石膏漿，石膏固化后形成石膏框，用薄板從石膏框底部平插，連同骨骼、石膏框以及它們之間的泥土一同托起打包帶回實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行精細(xì)的實(shí)驗(yàn)室考古。相較于野外環(huán)境，實(shí)驗(yàn)室中儀器設(shè)備、人員配置等各種條件都更為優(yōu)越，這樣可以最大限度地保護(hù)文物。

用石膏加固打包的做法不僅僅是在考古學(xué)中經(jīng)常使用，古生物學(xué)家在野外通常也是用石膏或者蘸過石膏漿的紙對古生物化石進(jìn)行加固打包，再運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究。

制作文物模型

有些比較脆弱的文物不便頻繁出庫入庫，但又有科研、展覽、教學(xué)的需求，便需要制作一些模型給研究人員研究，供學(xué)生學(xué)習(xí)或讓民眾參觀，其中使用最廣泛的還是石膏模型。有時候出于各種原因文物原件丟失或者損毀了，那么復(fù)制品的價值就愈加凸顯出來。

眾所周知，20世紀(jì)轟動全球的北京猿人頭蓋骨化石在戰(zhàn)亂中不知所蹤，成為我國乃至世界學(xué)術(shù)界難以平復(fù)的遺憾，著名舊石器時代考古學(xué)家賈蘭坡先生曾說過“這些北京人標(biāo)本化石，就像我的孩子，我對它們的感情是常人難以理解的。這些年來，我一直被失蹤的北京人頭蓋骨所折磨，我今生最大的心愿，就是能把它們找回來！”讓人略感欣慰的是，雖然北京人頭蓋骨原件遺失了，但早年國內(nèi)外學(xué)者曾制作了一批復(fù)制品，其中收藏于天津北疆博物院的幾個復(fù)制品就都是用石膏制作而成，再用水彩著色，制作者胡承志先生怕日久脫色還將模型放入蠟水中浸泡，用蠟?zāi)し庾o(hù)顏料。至今這批復(fù)制品仍然完好如新，現(xiàn)在已經(jīng)成為北疆博物院的“鎮(zhèn)院之寶”，正是因?yàn)橛辛诉@些復(fù)制品，才讓我們有機(jī)會一窺北京猿人頭蓋骨“容顏”！

其他輔助性功能

石膏可用于描繪遺跡單位的輪廓線，有豐富經(jīng)驗(yàn)的考古工作者可以根據(jù)平面上土質(zhì)、土色、包含物的變化分辨遺跡單位的輪廓和性質(zhì)，但對于普通參觀者就沒那么簡單了，于是就需要將遺跡單位的外輪廓線描畫出來才便于理解。另外隨著土壤暴露時間的增加，或者被雨水沖刷，遺跡單位的輪廓也會變得漫漶不清，即便是專業(yè)人員也難以分辨，因此用石膏漿將遺跡單位的平面輪廓線描繪出來就顯得十分必要。無論是參觀者還是專業(yè)人員拍照記錄時，有了輪廓線，考古就變得更直觀了。

石膏還有一些小的輔助功能，比如制作考古繪圖的固定支架。傳統(tǒng)考古繪圖要用直立的尺子作為測量的工具，如果一時沒有合適的固定工具便可以用石膏制作一個簡易的固定支架，方便實(shí)用。石膏還可以被翻制成鑄范，用熔化溫度較低的鉛錫澆鑄制作殘缺青銅器的配件，再將配件焊接到青銅器上，早年的一些青銅搖錢樹就是這樣修復(fù)完整的。當(dāng)然，石膏鑄范也可以用來做冶金考古鑄造模擬實(shí)驗(yàn)。

除了上面提及的用途之外，石膏在考古中的應(yīng)用一定還有一些，所以石膏可以算得上是考古研究的一大利器，在促進(jìn)考古學(xué)科的發(fā)展上功不可沒。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)水平的提高，一些新型材料不斷被引入考古工作之中，石膏的很多用途正在逐漸被其他材料所替代，如加固提取材料薄荷醇，可以用來加固、粘連提取脆弱文物，文物被提取保護(hù)后薄荷醇可以自行揮發(fā)，解決了去除加固材料時可能對文物造成的傷害；瓷器修復(fù)材料環(huán)氧樹脂跟石膏相比具有更良好的化學(xué)、物理性能，形變收縮率小、尺寸穩(wěn)定性高、硬度大等優(yōu)點(diǎn)；新型填充材料如玻璃纖維，相較于石膏，其透明度高、耐熱性強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度高、耐濕性好等優(yōu)點(diǎn)非常突出，現(xiàn)在龐貝的發(fā)掘者就是用玻璃纖維代替石膏，這樣可以看到遇難者的骨頭和身邊的器物，獲取更多歷史信息；最新的三維掃描和3D打印技術(shù)可以無損地復(fù)制出完美的器物部件，從而避免用石膏直接在器物上翻范時可能對器物造成的損害……雖然如此，由于受考古發(fā)掘往往出土器物數(shù)量巨大、經(jīng)費(fèi)不足、時間緊迫等各方面因素制約，現(xiàn)階段石膏還不會被完全取代，再加上石膏廉價易得、操作簡便，所以到目前為止，它仍然是考古工作必備的材料之一。

（作者何文競為蘇州市考古研究所工作人員；吳玲為無錫博物院工作人員）