杜瑞妍，馮吉祥，張茂林，楊敬好，郁永彬，吳 琳

(1． 景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)古陶瓷研究中心，江西景德鎮(zhèn) 333001； 2． 內(nèi)蒙古自治區(qū)文物考古研究所，內(nèi)蒙古呼和浩特 010010； 3． 河北曲陽(yáng)縣定窯遺址文物保管所，河北保定 073104)

0 引 言

缸瓦窯位于今內(nèi)蒙古昭烏達(dá)盟赤峰市西南68公里的缸瓦窯屯，窯址東西長(zhǎng)約1 500 m，南北寬約1 000 m，是遼代規(guī)模較大的窯廠，為遼代官窯[1]。缸瓦窯始燒于遼太宗至遼世宗年間，至今已經(jīng)歷7次田野考古發(fā)掘，堆積層可分遼、金兩個(gè)時(shí)期，遺存豐富，出土遺物以白瓷為主[2]。根據(jù)文獻(xiàn)記載，缸瓦窯制瓷工匠極大可能來(lái)自定窯[3]。有學(xué)者認(rèn)為定窯工匠的遷移為缸瓦窯提供了制瓷技術(shù)[4-5]，其窯爐形制與瓷器燒制工藝仿自定窯[6]，產(chǎn)品中細(xì)白瓷與定窯白瓷較為相似[7]。根據(jù)考古學(xué)研究，可知缸瓦窯與定窯關(guān)系密切，但目前還缺少科技分析和系統(tǒng)的對(duì)比研究。為科學(xué)揭示缸瓦窯與定窯之間胎、釉制作工藝關(guān)系，本工作運(yùn)用能量色散X射線(xiàn)熒光光譜儀測(cè)試缸瓦窯與定窯白瓷的化學(xué)組成，并用因子分析方法對(duì)兩窯瓷器數(shù)據(jù)進(jìn)行了解析，同時(shí)結(jié)合顯微結(jié)構(gòu)與熱分析，為探究?jī)蓚€(gè)窯址出土瓷器產(chǎn)地特征信息、制瓷工藝，以及二者關(guān)系等問(wèn)題提供科學(xué)依據(jù)。

1 樣品和方法

1．1 標(biāo)本

本工作共選擇47件內(nèi)蒙古文物考古研究所提供缸瓦窯遼時(shí)期和定窯遺址文物保管所提供定窯白瓷北宋時(shí)期標(biāo)本，其中缸瓦窯粗白瓷15件、細(xì)白瓷9件、定窯白瓷23件。缸瓦窯粗白瓷編號(hào)：1-15號(hào)，細(xì)白瓷編號(hào)：16-18、49-54號(hào)，定窯白瓷編號(hào)：1-6、8-13、15、16、18-26號(hào)。利用切割機(jī)將所取樣本切割成所需尺寸，用去離子水洗凈烘干后待測(cè)。

1．2 方法與結(jié)果

1．2．1EDXRF分析 采用美國(guó)EDAX公司生產(chǎn)的Eagle-Ⅲ型能量色散X射線(xiàn)熒光光譜分析儀(EDXRF)，對(duì)樣品胎、釉化學(xué)組成進(jìn)行測(cè)試分析。測(cè)試時(shí)X光管電壓為50 kV，管電流為200 μA，經(jīng)毛細(xì)管光學(xué)系統(tǒng)聚焦后的光斑直徑為300 μm，掠射和出射角分別為65°和60°。Si(Li)探測(cè)器采用Al-Cu合金的Al Ka和Cu K峰來(lái)標(biāo)定能量刻度。測(cè)試結(jié)果詳見(jiàn)表1～4。

表1 缸瓦窯、定窯白瓷胎體主量元素百分比含量的均值和標(biāo)準(zhǔn)差Table 1 Mean values and standard deviations of the major element percentage contents of the bodies of white porcelain from Gangwa kiln and Ding kiln (%)

表2 缸瓦窯、定窯白瓷釉主量元素百分比含量的均值和標(biāo)準(zhǔn)差Table 2 Mean values and standard deviations of the major element percentage contents of the glazes of white porcelain from Gangwa kiln and Ding kiln (%)

表3 缸瓦窯、定窯白瓷胎微量元素含量的均值和標(biāo)準(zhǔn)差Table 3 Mean values and standard deviations of the trace element contents of the bodies of white porcelain from Gangwa kiln and Ding kiln (μg/g)

表4 缸瓦窯、定窯白瓷釉微量元素含量的均值和標(biāo)準(zhǔn)差Table 4 Mean values and standard deviations of the trace element contents of the glazes of white porcelain from Gangwa kiln and Ding kiln (μg/g)

1．2．2顯微結(jié)構(gòu)分析 采用蔡司Axio Scope．A1透反一體光學(xué)顯微鏡對(duì)部分樣品進(jìn)行巖相分析，觀測(cè)樣品胎、釉及化妝土與反應(yīng)層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，采用KEYENCEVHX-5000型超景深顯微鏡觀察樣品的表面形貌，結(jié)果見(jiàn)圖1～3。

圖1 超景深顯微鏡觀察圖Fig.1 Images of observation with a depth-of-field microscope

圖2 缸瓦窯GWY-12偏光顯微鏡觀察圖Fig.2 Images of observation of GWY-12 with a polarized light microscope

圖3 定窯DY-6偏光顯微鏡觀察圖Fig.3 Images of observation of DY-6 with a polarized light microscope

1．2．3物理性能分析 采用德國(guó)耐馳公司的DIL-402C型熱膨脹分析儀，在空氣氣氛中以5 ℃/min的升溫速率測(cè)量樣品胎體的熱膨脹曲線(xiàn)，以此分析樣品的燒成溫度，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 缸瓦窯與定窯白瓷物理性能對(duì)比Table 5 Comparison of physical properties between Gangwa kiln and Ding kiln white porcelain

2 分析討論

2．1 胎體配方工藝特征

缸瓦窯細(xì)白瓷與粗白瓷可能使用了不同的原料，細(xì)白瓷主量元素含量與定窯更相近。由表1可以看出，樣品中細(xì)白瓷胎中Al2O3含量(均值34.81%)較粗白瓷胎中Al2O3含量(均值27.64%)偏高，定窯白瓷胎中Al2O3含量均值30.69%，可見(jiàn)缸瓦窯細(xì)白瓷與定窯白瓷胎體中Al2O3含量較高；根據(jù)分析結(jié)果顯示，缸瓦窯粗白瓷胎體中Fe2O3含量(均值1.80%)高于細(xì)白瓷胎體中Fe2O3含量(均值0.89%)，高于定窯白瓷胎體中Fe2O3含量(均值0.69%)。由此可知缸瓦窯瓷器胎料主量元素含量基本符合我國(guó)北方地區(qū)白瓷胎料特征，但細(xì)白瓷與粗白瓷瓷胎組成差距較大，而與定窯白瓷更為接近。

進(jìn)一步利用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS18對(duì)缸瓦窯、定窯白瓷和缸瓦窯附近原料的元素組成數(shù)據(jù)進(jìn)行因子分析，并提取前兩個(gè)因子做散點(diǎn)圖(圖4)。從圖4來(lái)看，盡管缸瓦窯細(xì)白瓷與定窯白瓷胎體鋁、硅、鐵等含量接近，但在散點(diǎn)圖上還是可以清晰區(qū)分，這主要是因?yàn)樗鼈兊腒2O、MgO等元素含量具有較為明顯的差異。根據(jù)以往學(xué)者對(duì)缸瓦窯附近原料的成分分析表6，結(jié)合圖5可知，細(xì)白瓷胎體所用原料可能為赤峰猴頭溝南山的硬矸子，粗白瓷胎體所用原料可能為赤峰猴頭溝大山的粘矸子；細(xì)白瓷原料經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的淘洗處理，盡可能去掉影響成型、燒制的粗顆粒雜質(zhì)等，降低了Fe2O3含量，提高原料中K2O和Al2O3含量[8]；從而提高胎體穩(wěn)定性、機(jī)械性能和白度，取得更接近定窯白瓷的效果。

圖4 胎體MgO-CaO-K2O三維散點(diǎn)圖Fig.4 3D scatter plot of MgO-CaO-K2O of different bodies

表6 缸瓦窯附近原料主量元素組成Table 6 Major element composition of raw materials near Gangwa kiln (%)

圖5 胎體化學(xué)組成主成分散點(diǎn)圖Fig.5 The first three component scatter plot derived from multivariate statistical analysis of the chemcial compositions of bodies

由表6可知，缸瓦窯白瓷胎所用原料為高鋁矸子土，助熔劑含量較低，不易燒結(jié)。結(jié)合表1還可以看出，缸瓦窯白瓷胎具有很高的CaO含量，粗白瓷CaO、K2O、MgO含量均值分別為2.3%、1.6%、0.7%，細(xì)白瓷CaO、K2O、MgO含量均值分別為2%、3%、0.6%。這說(shuō)明為了促使胎體燒結(jié)致密，缸瓦窯窯工可能對(duì)原料進(jìn)行了淘洗，該工藝有效提高了CaO和K2O的含量，但細(xì)白瓷仍較粗白瓷K2O含量高，可能為其他原料引入，使胎體更易燒結(jié)。顯然，這與定窯白瓷的做法類(lèi)似，區(qū)別在于兩窯選用的助熔劑原料不盡相同，定窯白瓷瓷胎中MgO含量平均為1.4%，應(yīng)選用了MgO含量較高的原料作為助熔劑。從這一點(diǎn)來(lái)看，缸瓦窯在胎體配方方面可能受到了定窯技術(shù)的影響，在一定程度上驗(yàn)證了缸瓦窯仿燒定窯白瓷的觀點(diǎn)[5]。

2．2 瓷釉工藝特征

圖6是缸瓦窯與定窯白瓷釉中堿土金屬RO(CaO+MgO)和堿金屬R2O(K2O+Na2O)含量散點(diǎn)圖。

圖6 瓷釉中CaO+MgO與K2O+Na2O含量散點(diǎn)圖Fig.6 Scatter plot of CaO+MgO and K2O+Na2O contents of glazes

從圖6中可以看出，缸瓦窯與定窯白瓷明顯分為兩區(qū)域，相對(duì)而言，定窯白瓷瓷釉中堿金屬和堿土金屬氧化物含量都較低。缸瓦窯細(xì)白瓷與粗白瓷部分重疊在一起，但粗白瓷分布更為分散。粗白瓷瓷釉中CaO含量均值為8.87%，最高可達(dá)14.57%。細(xì)白瓷瓷釉中CaO與定窯范圍接近，均值分別為6.29%和4.52%，但細(xì)白瓷瓷釉中K2O含量可達(dá)4%以上，明顯高于定窯白瓷，說(shuō)明缸瓦窯白瓷釉可能是引入了含鉀原料。我國(guó)古代瓷釉基本都是以CaO為主要助熔劑，而CaO的來(lái)源一般是石灰石和草木灰[9]。由表6可知缸瓦窯白瓷釉P2O5含量較高，可能使用了草木灰作為助熔劑。

根據(jù)缸瓦窯與定窯白瓷樣品瓷釉中的Fe2O3含量由表2可以看出，缸瓦窯與定窯白瓷釉中Fe2O3含量均低于1%；其中缸瓦窯細(xì)白瓷Fe2O3的含量均值最低，為0.55%左右，缸瓦窯粗白瓷與定窯白瓷Fe2O3的含量均值都在0.64%左右；可見(jiàn)缸瓦窯對(duì)燒制精細(xì)白瓷產(chǎn)品的釉料有著進(jìn)一步的處理與篩選，以降低釉中著色劑Fe2O3含量，從而提高細(xì)白瓷產(chǎn)品質(zhì)量。

2．3 微量元素

古陶瓷化學(xué)組成中微量元素因含量極少，很難人為控制，從而蘊(yùn)含著古陶瓷原料的產(chǎn)地等信息。隨著檢測(cè)設(shè)備檢出限的降低，使得微量元素化學(xué)組成檢測(cè)對(duì)判別窯口與類(lèi)別起到重要的作用。根據(jù)胎釉微量元素繪制圖7和圖8，由此可以看出，缸瓦窯白瓷胎和釉中均有較高的Sr元素含量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于河北定窯白瓷中Sr元素的含量，可以作為判斷缸瓦窯和定窯白瓷產(chǎn)地的特征依據(jù)。

圖7 缸瓦窯與定窯白瓷胎中微量元素平均值折線(xiàn)圖Fig.7 Broken line diagram of the average values of trace element contents of the bodies of white porcelain from Gangwa kiln and Ding kiln

圖8 缸瓦窯與定窯白瓷釉中微量元素平均值折線(xiàn)圖Fig.8 Broken line diagram of the average values of trace element contents of the glazes of white porcelain from Gangwa kiln and Ding kiln

2．4 顯微結(jié)構(gòu)特征

顯微結(jié)構(gòu)分析對(duì)認(rèn)識(shí)瓷器物理性能具有重要作用。本工作使用超景深顯微鏡對(duì)樣品GWY-12、GWY-50和DY-6胎釉橫截面與釉面進(jìn)行觀察，結(jié)果見(jiàn)圖1。由圖1a、1b可以看出，缸瓦窯粗白瓷樣品胎顆粒較大，為遮蓋胎體粗糙，先用化妝土再施釉，清晰可見(jiàn)胎、化妝土和釉的明顯色差與分層，樣品釉層略黃較透明有少量氣泡。圖1c、1d缸瓦窯細(xì)白瓷樣品胎體顆粒較細(xì)有少量氣孔，顏色潔白，無(wú)化妝土，胎釉結(jié)合較好。定窯胎體處理較缸瓦窯精細(xì)，從而提高了胎體致密度。如圖1e、1f所見(jiàn)定窯胎體細(xì)膩潔白胎質(zhì)緊密，無(wú)化妝土直接施薄釉，釉層小氣泡較多。

使用偏光顯微鏡觀察缸瓦窯樣品GWY-12的顯微結(jié)構(gòu)，可見(jiàn)胎體顆粒較大，有少量氣孔與未完全熔融石英(圖2c)，溫度的提高使石英外形趨圓邊緣熔蝕?；瘖y土厚度約200 μm，細(xì)膩均勻。釉面厚度約為130 μm，偏光片顯示無(wú)色透明為玻璃釉，由于釉層有氣體未排出并產(chǎn)生少量卵圓形氣泡。瓷片胎體內(nèi)Al2O3含量超過(guò)30%，通過(guò)正交偏光觀察化妝土到釉生長(zhǎng)有鈣長(zhǎng)石晶束，燒結(jié)過(guò)程中化妝土與釉發(fā)生反應(yīng)交界處有自化妝土向釉面內(nèi)生長(zhǎng)小于20 μm長(zhǎng)度鈣長(zhǎng)石晶體(圖2d)，化妝土頂端的析晶有著短小且無(wú)序的特點(diǎn)。定窯DY-06在偏光顯微鏡下則可以看出其釉層厚度約為330 μm(圖3a)，定窯胎體中Al2O3含量較高，無(wú)化妝土，故胎與釉層結(jié)合處相同，有少量晶叢自胎向釉層內(nèi)生長(zhǎng)(圖3c)。定窯與缸瓦窯相比胎體顆粒較小，多細(xì)小密集石英顆粒，邊緣均熔蝕。定窯胎質(zhì)精細(xì)釉面平整無(wú)化妝土，但胎體中仍有氣孔(圖3b)，燒制過(guò)程中氣體到達(dá)釉層未排出，形成氣泡直徑可達(dá)120 μm(圖3c)。

2．5 物理性能

從表6燒成溫度的測(cè)試結(jié)果來(lái)看，缸瓦窯粗白瓷燒成溫度均值為1 269 ℃左右，定窯白瓷燒成溫度均值為1 344 ℃左右，細(xì)白瓷受樣品尺寸限制暫無(wú)測(cè)試數(shù)據(jù)。顯然，相關(guān)樣品的燒成溫度與其胎體和釉料組成配方是相適應(yīng)的。圖9為兩窯白瓷釉的熔融溫度范圍，定窯白瓷釉由于堿土金屬、堿金屬等熔劑元素含量都較低，所以熔融溫度范圍較高。缸瓦窯細(xì)白瓷釉的熔融溫度范圍略低于粗白瓷。從胎體吸水率的測(cè)試結(jié)果來(lái)看，缸瓦窯粗白瓷吸水率均值為5．56%，這與它們的原料組成和燒成溫度都也相對(duì)應(yīng)。定窯白瓷吸水率則較低均值為3．87%，可見(jiàn)胎體比缸瓦窯粗白瓷致密。原料組成與燒成溫度之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的變化，說(shuō)明缸瓦窯工匠已經(jīng)掌握了相對(duì)成熟的制瓷技藝。另外，缸瓦窯白瓷的色調(diào)普遍泛黃，所以它們應(yīng)該都是在偏氧化的氣氛下燒成的，而北方燒制白瓷也多用氧化焰，同時(shí)考古發(fā)掘表明缸瓦窯燃料也存在著同定窯一樣由柴而煤的代更[10]。

圖9 白瓷釉的熔融溫度范圍點(diǎn)線(xiàn)圖Fig.9 Point plot of the melting temperature range of white glazes

3 結(jié) 論

1) 缸瓦窯粗白瓷和細(xì)白瓷胎體原料分別為窯址附近粘矸子和硬矸子，細(xì)白瓷胎體原料經(jīng)過(guò)進(jìn)一步淘洗，鋁、硅、鐵等主要元素含量與定窯十分接近。胎體中還加入了含鈣、鉀原料作為助熔劑，以促進(jìn)胎體燒結(jié)，應(yīng)是受到了定窯相關(guān)技術(shù)的影響。

2) 缸瓦窯白瓷釉中堿土金屬和堿金屬氧化物含量明顯高于定窯。缸瓦窯白瓷釉中P2O5含量較高，可能在釉料中使用了草木灰；SrO含量普遍偏高，可作為產(chǎn)地判別特征。

3) 缸瓦窯粗白瓷胎體顆粒較大，雜質(zhì)多，覆蓋化妝土后施釉，從而改善釉面缺陷。細(xì)白瓷與定窯白瓷胎體較為細(xì)膩，均無(wú)化妝土。

4) 缸瓦窯白瓷燒成溫度在1 250 ℃左右，較定窯燒成溫度較低，與其胎釉組成相匹配。