劉 成,田丹玉,潘 嬌,張凱歌

[1. 西北大學文化遺產學院,陜西西安 710127;2. 中國-中亞人類與環(huán)境“一帶一路”聯(lián)合實驗室(西北大學),陜西西安 710127;3. 云南省博物館,云南昆明 650206]

0 引 言

1955年至1996年,云南省博物館對云南省昆明市晉寧縣城西5千米的石寨山先后展開了五次清理發(fā)掘,清理戰(zhàn)國至漢代的古墓86座,出土大量銅器、金銀器等,推測出土文物都為古代彝族的遺物。石寨山墓地作為戰(zhàn)國至漢代滇王及其家族臣仆的墓地[1],是石寨山文化最早發(fā)掘的具有代表性的遺存[2],屬于漢代時期滇池地區(qū)的土著青銅文化,其中部分銅器表面鍍錫[3-4],這與中原地區(qū)的青銅制作工藝存在較大差異,推測應為少數民族的獨特審美愛好。學者們對該文化的發(fā)掘資料進行了整理和匯總,取得了一定成果[5-6]。

云南處于南方絲綢之路文明的交點上,該地出土的器物融合了巴蜀、嶺南、中原及西南亞地區(qū)等地的文化因素,體現了漢代該地與周邊區(qū)域的文化交流與融合情況。但是目前國內青銅器的科學研究多集中于中原地區(qū)[7]、華東地區(qū)[8]與中部地區(qū)[9]等,且大多都為商周時期的產物,而滇文化的研究與討論稍顯不足。故本研究將對晉寧石寨山早期發(fā)掘得到的31件銅器展開金相組織和合金組成的科學研究,討論石寨山文化青銅器的制作方式和合金類型,豐富石寨山文化的銅器研究,并在前人研究基礎上,對滇人、昆明人、滇越、哀牢人以及勞浸、靡莫人這四個不同族屬的銅器進行制作技術異同的分析研究,從而反映出不同族屬之間銅器的文化交流情況,為云南漢代時期的銅器考古學以及金屬技術史補充部分資料。

1 樣品和方法

1.1 樣品概況

本次研究的樣品為來自石寨山甲區(qū)墓葬群的31件青銅器,文物等級較高,均為該墓地出土的生產工具及兵器類,具有代表性。樣品分別來自M3、M5、M6、M7、M10、M12這6個墓葬群,其中有M3墓葬7件、M5墓葬3件、M6墓葬13件、M7墓葬1件、M10墓葬1件、M12墓葬6件。這7個墓葬都屬于石寨山第二次發(fā)掘的墓葬[10],其中,根據墓葬內出土器物的不同,發(fā)掘者將其分為四種類型,而本次展開分析的M3、M10和M12為第二類型(西漢中晚期),M5、M6和M7為第三類型[11](西漢晚期-東漢初葉)。本次采樣均遵循“最小干預原則”,避開器物的紋飾及造型區(qū)域,僅從文物的脆弱及殘損處進行最小限度的選擇性取樣,取樣后對文物的原貌無影響。本次取樣的樣品基本信息如圖1和表1所示。

表1 石寨山墓地出土銅器取樣信息表

圖1 石寨山銅器匯總圖

1.2 分析方法

1.2.1金相組織觀察 使用金相顯微鏡的儀器型號為ZEISS Axio Scope A1。先使用Araldite環(huán)氧AB膠對樣品進行鑲嵌,后使用不同目的砂紙及拋光布對樣品進行打磨及拋光至基本無劃痕,再使用三氯化鐵鹽酸酒精溶液(試劑配比為乙醇∶鹽酸溶液∶三氯化鐵=12∶3∶1)浸蝕1～3 s,并對浸蝕后的樣品轉移至金相顯微鏡下進行表面觀察。

1.2.2合金成分分析 將樣品再次拋光,并進行噴碳,使用TESCAN VEQA-3XMU掃描電子顯微鏡及OXFORD INCAx-act X射線能譜儀對樣品進行顯微形貌觀察和成分分析。每次測試前均使用純銅片進行最優(yōu)化校正,考慮到銅器樣品的偏析,每件樣品選取5處區(qū)域進行元素含量分析,后取其平均值代表樣品的組成成分。測試條件:鎢絲燈電子槍,背散射探頭,激發(fā)電壓為20 kV,掃描時間為60 s,工作距離15 mm。原始數據總含量在95%～105%之間,所有數據已進行歸一化處理,成分含量以質量分數表示。

2 實驗結果

2.1 金相顯微觀察結果

金相組織觀察如表2及圖2至圖8所示,結果表明,大部分器物的基體為α固溶體樹枝晶,部分晶間分布(α+δ)共析組織,存在少量鑄造縮孔缺陷。石甲M12:21/石十二17-2西漢舉手人紋銅戈(圖8)樣品在金相顯微觀察下的基體為α再結晶晶粒及孿晶,說明樣品進行過熱加工,為熱鍛組織。石甲M3:1/石三173A西漢卷云紋銅鏟(圖2)、石甲M5:22西漢銅鏟(圖3)僅畫面邊緣處的部分枝晶存在輕微形變,其余枝晶不存在,應是取樣時受到較大應力造成。該31件樣品中,有30件為鑄造組織,1件為熱鍛組織,未發(fā)現明確的冷加工痕跡。

表2 樣品金相組織觀察及元素組成分析結果

圖2 石甲M6:29金相組織圖片

圖3 石甲M3:10金相組織圖片

2.2 元素組成分析結果及討論

通過掃描電鏡觀察及X射線能譜分析,可以獲得樣品組成元素的信息。檢測結果如表2所示。以2%作為判斷其主要合金類型的標準[12],可以發(fā)現,該31件器物樣品中,有1件石甲M5:22銅鐓石甲M5:22為紅銅,其余30件為銅錫合金。器物的含錫量范圍為0.51%～17.12%;31件器物的含鉛量范圍為0.04%～1.58%,此外還含有少量鐵、砷、硫等雜質元素。

按照古代錫青銅分類,含錫量高于17%的為高錫青銅,低于17%的為低錫青銅[13],故該30件錫青銅器物中有1件石甲M12:21西漢舉手人紋銅戈為高錫青銅(含錫量為17.12%),其余為低錫青銅。通常鑄造情況下,含錫量小于6%時,顯微組織為單相α固溶體,大于6%時存在(α+δ)共析體,這與本次數據結果基本一致。

3 討 論

3.1 制作工藝分析討論

石甲M6:29西漢人頭柄銅劍(圖2)和石甲M3:10西漢銅狼牙棒(圖3)的基體為標準的α固溶體樹枝晶,枝晶未見變形且生長十分均勻,為典型的鑄造組織圖像。

石甲M3:1/石三173A西漢卷云紋銅鏟樣品(圖4)和石甲M6:99西漢鍍錫銅矛樣品(圖5)的基體為明顯的α固溶體樹枝晶,樣品邊緣處存在扭曲形變,而中心部位形變量小,未見明顯滑移帶,推測這兩件樣品的形變應為采樣導致。

石甲M5:22西漢銅鐓樣品(圖6)為粗大的α固溶體樹枝晶,該樣品為紅銅材質,樹枝晶偏析程度較小,寬大的深色網狀組織應是微量砷富集而成。底部枝晶存在變形扭曲,中間部分形變量小且未見明顯滑移帶,故推測該樣品的形變也為采樣不當所致。

圖6 石甲M5:22金相組織圖片

石甲M6:124-3西漢鍍錫六邊形銅鋤(圖7)的金相觀察結果顯示,該樣品的基體為α固溶體樹枝晶,且枝晶均向一個方向整齊排列,這是因為觀測面為枝晶的縱剖面,枝晶生長的方向即為金屬液冷卻的方向。

圖7 石甲M6:124-3金相組織圖片

石甲M12:21/石十二17-2西漢舉手人紋銅戈(圖8)樣品可看到清晰的α再結晶等軸晶及孿晶組織,部分晶內存在少量滑移線,鉛顆粒分布晶間,為熱鍛組織。其中(α+δ)共析體組織分布于晶界,推測應為加熱溫度不夠高或者保溫時間不夠長導致。觀察石甲M12:21/石十二17-2西漢舉手人紋銅戈(圖9)表面特征可以看出,該器物表面存在均勻向內凹陷的線條,且孔洞內有少量未經打磨的毛刺,說明該器物整體為鑄造成型,在刃部進行了局部的熱處理。

圖8 石甲M12:21金相組織圖片

圖9 石甲M12:21圖片

綜上,可以得知這31件石寨山出土漢代銅器的樣品均為鑄造工藝,其中有1件器物(西漢舉手人紋銅戈)的刃部經歷過熱鍛。

3.2 合金材質分析討論

通過表2可以發(fā)現,不同墓葬之間的兵器類和生活用具類器物的合金成分略有差異,但基本相同,尤其是同一墓葬內相同類型的銅器,其合金比例更為相近。例如M3墓葬中的3件銅矛(石3:48西漢立豹銅矛、石甲M3:102/石三129西漢單栓銅矛、石甲M3:104西漢雙栓銅矛)的含錫量比較相近,在7.18%～8.67%之間;M6墓葬的3件銅矛(石甲M6:99西漢鍍錫銅矛、石甲M6:88西漢立牛銅矛和石甲M6:20/石六12-3西漢銅矛)的錫含量在5.12%～8.30%之間;M12墓葬的4件銅矛的含錫量也比較相似,在13.1%～15.97%之間?？紤]到分析樣品數量的局限性,對于同一墓葬同類型器物的合金配比問題,有待進一步擴大樣品數量展開分析與研究。

M6墓葬出土的3件銅劍,石甲M6:46西漢鍍錫虎紋銅劍含錫量為4%,而其余兩件石甲M6:29西漢人頭柄銅劍與石甲M6:76西漢無格銅劍的含錫量為13%以上,錫含量差異較大。觀察可知,石甲M6:46西漢鍍錫虎紋銅劍表面鍍錫,且手柄處嵌有大量綠松石,應為禮器,日常生產活動中不會使用,故錫含量低;而另外兩件并未發(fā)現鍍錫,由于錫含量的增高可以提高器物的機械性能,提高器物硬度,故可以發(fā)現,當時制作器物的工匠應已掌握銅器的合金成分配比,可以針對不同功能的器物添加不同含量的錫料,有意識地通過改變銅液的金屬配比,來滿足日常生活生產中不同需求。

石甲M12:21西漢舉手人紋銅戈的錫含量超過17%,通過金相觀察又可得該器物的刃部經過熱加工,推測應是工匠為了降低合金熔點,方便加工而增加了錫料。

本次分析的銅器樣品均為兵器類與生活用具類,僅發(fā)現紅銅和錫青銅兩種材質,并未發(fā)現鉛錫青銅材質,可能與取樣的種類和數量的局限性有關,對于這兩類銅器是否存在銅錫鉛材質,還需展開進一步分析。

通過以上分析可得,該31件器物樣品中,有1件銅鐓(石甲M5:22)為紅銅,其余30件為銅錫合金,呈現出該地特有的銅器合金配比,這與云南含有大量錫礦有關[14-15],且云南自古盛產各種有色金屬,《漢書·地理志》中也有記載“賁古,采山出銀,羊山出銀鉛,烏山出錫?！睗h代賁古即為今日的蒙自、個舊一帶,當時歸屬于古滇國的管轄范圍內。豐富的礦產資源為古滇文化的燦爛發(fā)展提供了重要的物質基礎。

3.3 滇銅器的討論

目前,關于滇人在戰(zhàn)國至漢代時期的重要青銅文化遺存有晉寧石寨山、江川李家山、呈貢天子廟和石碑村和羊甫頭等墓地,楊根[16]、李曉岑[3,17-19]、李艷萍[20]等學者也對該地區(qū)出土的青銅器展開科學分析的研究,大部分采用金相顯微觀察來分析其制作工藝,通過掃描電鏡及能譜分析來判斷其合金成分。將以上遺址銅器的合金含量及制作工藝繪制成箱線圖和餅圖,如圖10～圖11所示。由圖10可知,石寨山、李家山、石碑村和天子廟、羊甫頭該四處墓葬的銅器均以鑄造為主,僅部分兵器的刃部、銅鐲及甲片等存在不同程度的熱鍛和冷加工痕跡,體現出工匠可以針對不同器物進行不同的加工方式。其中羊甫頭墓地遺址銅器鑄后經過冷熱加工的比例最大,達到78%左右,而石碑村和天子廟的銅器鑄后進行冷熱加工痕跡最少,推測可能與該地經過科學分析銅器的數量及種類較少有關。關于四處遺址的合金成分方面,由圖11可以看出,李家山墓地出土銅器的錫含量與石寨山銅器錫含量基本相同,鉛含量比石寨山銅器更為分散。這是因為該地區(qū)分析的器物更為種類豐富,例如銅鼓和貯貝器這類薄壁空心器物,工匠為了提高溶液流動性會加入鉛料,從而降低了合金中錫含量的占比;而銅鐲、扣飾類制作較為復雜的器物又會加入大量錫料,起到降低合金熔點,方便鑄造的作用。而李家山墓地出土的兵器類和生產工具類器物,也以銅錫合金為主,且銅成分在80%～90%之間,兵器制作技術較為穩(wěn)定,與石寨山出土的兵器類和生產工具類銅器成分相似。呈貢石碑村和天子廟出土的11件銅器均為兵器與生活用具類,出土于貴族及平民墓葬,材質為紅銅和錫青銅,合金種類與本次分析的石寨山墓葬出土的銅器相同,而總體錫含量與石寨山墓葬的銅器相比稍低一些。羊甫頭墓地出土的兵器類器物均為銅錫合金,除個別幾件高錫器物以外,該地器物錫含量與呈貢地區(qū)的接近,且從戰(zhàn)國到西漢兵器的錫含量有逐漸降低的趨勢。

圖10 四處遺址出土銅器的制作工藝餅圖

圖11 四處遺址出土銅器的Sn含量和Pb含量箱式圖

可見,以上四處墓葬的銅器均以鑄造為主,僅部分銅鐲、甲片及兵器刃部等存在熱鍛和冷加工痕跡;銅器以錫青銅為主,少部分為紅銅和鉛錫青銅材質。四處遺址中,李家山墓葬出土器物的鉛含量最高,其余三處遺址的鉛含量基本相同,與以鉛錫青銅材質為主的中原地區(qū)銅器存在明顯差異,體現出滇池區(qū)域獨特的銅器制作風格。

3.4 滇與其他西南夷族群銅器的討論

云南是一個多民族共同生活的區(qū)域,在古代統(tǒng)稱為“西南夷”,這一時期除了滇池地區(qū)的滇人,在滇西滇東方向也發(fā)現有其他民族生活的遺跡。洱海、祥云、楚雄地區(qū)發(fā)現的青銅文化應是昆明族的青銅文化,保山地區(qū)發(fā)現的應是滇越、哀牢族的青銅文化,曲靖盆地發(fā)現的為勞浸、靡莫的青銅文化[21]。現對同一時期的昆明[22-30]、滇越、哀牢[31-35]及勞浸、靡莫[36-39]經過科學分析的銅器進行整理,主要為器物本體的金相顯微觀察和合金成分檢測的結果,其匯總情況如圖12所示。

圖12 西南夷銅器制作工藝餅圖

由圖12可知,該地區(qū)不同族屬之間,制作方式基本相同,都以鑄造為主,部分器物經過熱鍛。其中滇經過熱加工的銅器數量最少,在已檢測的銅器之中所占比例也最小,在10%左右,昆明和滇越、哀牢經歷熱加工銅器的比例在28%～33%左右,而勞浸、靡莫經過熱加工的銅器占比最高,達到了45%左右,其中曲靖八塔臺經過工藝分析的銅器中,有超過一半的銅器經歷過熱加工。滇人的熱鍛器物為甲片、鋤的刃部和劍鞘,其中還有個別器物伴隨著一定程度冷加工;昆明人進行熱加工的銅器為臂甲、盾飾、牌等裝飾品類和銅棺,大部分器物又經歷了冷加工,少部分僅鑄后受熱,無進一步加工;滇越、哀牢主要進行熱加工的銅器為兵器類的刃部位置及低錫銅鐲,且絕大部分都伴隨著一定程度的冷加工,還有部分器物鑄后受熱未進行鍛打;勞浸、靡莫進行熱加工的銅器為管飾、薄片泡飾、銅鐲等裝飾品類,其中少部分經過冷加工,還有個別器物僅鑄后受熱,未經鍛打。兵器刃部在加熱后適當鍛打可以提高其機械強度,且無紋飾的裝飾品類器物也更適合通過熱鍛加工來得到更薄的器壁,而帶有紋飾的裝飾品類銅器主要采用鑄造的加工方式?？梢园l(fā)現當時工匠可以根據器物的類別及造型來選擇不同的加工方式。

由圖13可知,這四個民族的銅器以錫青銅和紅銅為主,鉛含量普遍較低,在1%～2%之間,不同地區(qū)的錫含量存在一定差異。昆明族銅器的錫含量最為集中,且為四個不同族屬中含量最低的,這與馬仁杰等[40]對祥云地區(qū)357件銅器展開PXRF檢測的分析結果基本一致。例如在楚雄萬家壩、祥云大波那、祥云檢村三處遺址的銅器成分檢測分析中,主要材質為紅銅,且楚雄萬家壩也是目前已知成分的云南銅器時代古墓中,紅銅比例最大的一個墓葬群[31],錫青銅的使用尚不普遍,鉛含量也普遍較低且具有一定隨機性,很可能是使用銅鉛共生礦冶煉而成的,體現出早期青銅時代的技術特征。滇越、哀牢銅器錫含量的波動范圍最大,為4%～16%,甚至墳嶺崗在分析中發(fā)現有一枚錫含量46.85%的銅牌飾[30],表明在戰(zhàn)國至西漢初期時,該地還未完全掌握金屬的合金配比,以適應器物所需的機械強度。滇銅器的錫含量平均水平為四個族屬之中最高,超過一半銅器的含錫量超過10%,上下波動范圍也較大。勞浸、靡莫銅器的含錫量相對集中,合金配比較為穩(wěn)定,基本在5%～15%之間。

圖13 西南夷銅器的Sn含量和Pb含量箱式圖

4 結 論

通過金相組織觀察和合金成分分析,對石寨山甲區(qū)6座墓葬中出土的31件銅器展開分析,可以發(fā)現這31件器物均為鑄造而成,其中有1件器物(西漢舉手人紋銅戈)的刃部經歷過熱鍛;銅器主要為錫青銅,還有1件為紅銅材質,呈現出該地特有的銅器合金配比,這與云南含有大量錫礦有關。本研究豐富了石寨山地區(qū)出土銅器的科學分析樣本,為進一步探究云南漢代時期的銅器考古學以及金屬技術史補充部分資料。

結合其他已發(fā)表的關于滇人、昆明人、滇越、哀牢人以及勞浸、靡莫人4個不同族屬的銅器分析數據可以發(fā)現,這一時期,四個民族之間的銅器在制作工藝和鉛錫合金配比方面,大體相似,卻又略有不同。這些銅器均以鑄造為主,部分銅器根據造型和使用方式,經歷過不同程度的冷加工和熱加工;該地器物以錫青銅和紅銅為主,僅少部分銅器含鉛超過2%,這與以鉛錫青銅為主要合金類型的中原地區(qū)差異明顯,體現出西南夷地區(qū)銅器合金配比的獨特風格,也反映出不同族屬之間的文化交流情況。由于目前部分地區(qū)經過科學檢測分析銅器的數量不多,樣品在數量和種類的選擇方面存在一定局限性,有待進一步展開西南夷地區(qū)更多銅器的科學分析和討論。

致 謝：本研究工作得到陜西省考古研究院李建西老師在金相顯微觀察分析方面給予了很多指導和幫助,在此一并表示衷心感謝!