絳縣橫水西周墓地青銅器的合金技術(shù)研究

《文物世界》 2012年02期

南普恒

一、前 言

橫水西周墓地位于山西省運城市絳縣以西約11公里的橫北村之北，南北約長200米，東西約寬150米，面積約3萬平方米叫。2004～2006 年，山西省考古研究所等對其進行了考古發(fā)掘，出土西周鼎、簋、、盤、益、鬲、觚、爵等銅禮樂器180余件。從銅器銘文、墓葬規(guī)模和隨葬品級別可知，該墓地為西周時期傭國國君、夫人及其國人的墓地區(qū)。

為探討橫水墓地青銅器的合金技術(shù)及其發(fā)展情況，采用XRF對部分青銅器的合金成分進行了檢測分析，確定了其合金類型和元素特征，并將分析結(jié)果與部分商周時期青銅器的合金技術(shù)進行了比較分析。

二、實驗部分2.1研究方法

以切割面為測試面，首先將59件標本用砂紙打磨、超聲波清洗，最后使用EAGLE-ⅢμXXL 型EDXRF對基體進行了成分檢測。儀器參數(shù)為40kV，100μA，Res 134.5，100s。

2.2實驗結(jié)果2.2.1青銅容器

由表1和圖一至圖三可知∶青銅容器的合金以錫青銅因為主，其次是低鉛錫青銅，而類青銅

或純銅及鉛青銅則相對較少，基本不被使用；合金的錫含量多處于中高區(qū)域，特別是10%~20%的中等含量區(qū)域；此外，低鉛是其最顯著的合金特色。

2.2.2青銅兵器

從表2及圖四至圖六可以看出，青銅兵器的合金特點是主要使用高錫錫青銅及低鉛中錫的鉛錫青銅，基本不使用類青銅或純銅或鉛青銅。

2.2.3青銅工具

青銅工具樣品僅有3件，其合金數(shù)據(jù)很難反映此類器物合金類型全貌，僅就以上數(shù)據(jù)，可以看出，此類器物主要使用含錫中等的錫青銅和低鉛中錫的鉛錫青銅，不見鉛青銅和類青銅或純銅制品（見表3）。

2.2.4車馬器

從表4可以看出，車馬器的合金大多使用含錫量中等的錫青銅，較少使用低鉛鉛錫青銅，基本不使用鉛青銅。因而，低鉛，含錫中等是其主要合金特色。

三、橫水墓地青銅器合金技術(shù)3.1合金類型

綜合以上分析，可將橫水墓地青銅器的合金類型及特點概括如下∶

（1）錫青銅，34件，占總樣品量58%。錫含量范圍4.53~26.68%，多集中于11~26%之間，平均18.05%。兵器、工具則多集中于20%以上，容器及車馬器則多集中于20%以下。整體來看，兵器和工具含錫量略高于容器及車馬器。

（2）鉛錫青銅，23件，占總樣品量40%。錫含量范圍6.66~23.09%，多集中于10~20%之間，少量容器和1件兵器在20%以上，平均16.91%，鉛含量范圍2.47~7.88%，集中于2~5%之間，平均3.65%，均屬低鉛錫青銅。

（3）鉛青銅，1件，占總樣品量1%，含鉛7.26%。

（4）類青銅或純銅，1件，占總樣品量1%，含銅97.15%、錫1.24%、鉛1.09%。

（5）如圖八所示，容器類，主要為錫青銅，其次是占有一定比例的鉛錫青銅兵器及工具類，主要為錫青銅及鉛錫青銅；車馬器，主要為錫青銅，鉛錫青銅較少，不見鉛青銅。

可見，此批青銅器的合金以含錫量中等的錫青銅為主，同時低鉛鉛錫青銅也占有相當大的比例，兩者是青銅合金的主流。僅就以上材料而言，二者中錫青銅略多一些。此外，還存在少量的鉛青銅和類青銅或純銅器。

3.2合金性能

如前所述，橫水墓地青銅器合金類型以錫青銅和低鉛鉛錫青銅為主，類青銅或純銅和鉛青銅制品較少。現(xiàn)僅就錫青銅和鉛錫青銅合金性能分析如下

3.2.1錫青銅

錫青銅樣品共34件，容器21件，兵器及工具6件，車馬器及其他7件，含錫量詳見表5。

隨著錫含量增加，錫青銅硬度和強度會逐漸提高。相對容器和車馬器，兵器和工具由于使用功能的需要，要求具備較好的機械性能，而較高含錫量比較符合其功能需求。這說明，此時期已能夠根據(jù)器類的需要配置不同的合金原料。

3.2.2鉛錫青銅

鉛錫青銅樣品共23件，容器15件，兵器及工具6件，車馬器及其他2件，其鉛、錫含量范圍詳見圖七。

由鉛錫青銅合金的抗拉強度、布氏硬度及延伸率曲線 可知，隨著鉛含量增加，合金強度、硬度等機械性能均大為降低?，F(xiàn)代金屬學研究也表明，鉛可降低錫青銅摩擦系數(shù)，改善耐磨性能，提高可切削性能，但使合金力學性能下降，對合金性能影響較大卵。如果僅就機械性能而言，高鉛含量合金，使用性能較差，實用價值較低。但由于古代鉛礦資源相對豐富，相對較易獲取，因而也常用于代替錫料以降低成本，此類器物也大部分當做明器使用。

此外，由于鉛一般不溶于銅或銅的化合物，在合金中呈游離態(tài)存在，因而在器物的澆鑄過程中，會強烈割裂銅的組織結(jié)構(gòu)，從而提高了銅液的流動性和充型性能，有助于紋飾細膩復雜的容器成功澆鑄。再者，鉛的熔點較低，一般在青銅熔液中最后凝固，有利于在合金凝固的最后階段填補枝晶間的空隙，這些都有利于大件及厚薄不均的容器成功澆鑄。所以部分中低錫含量的鉛錫青銅中所添加的低含量的鉛，大多是處于此種考慮。

從表6可以看出，其錫含量多處于中等范圍，機械性能均較好，兵器及工具錫含量略高于容器，基本符合不同器類功能的需要。相對而言，鉛含量則均在5%以內(nèi)，屬低鉛范圍?？梢姡朔N低鉛中錫的合金配比，并非是處于節(jié)省錫料降低成分的考慮，更主要是為了在保證機械性能前提下增加合金熔液的流動性，以提高其充型能力，進而使器物紋飾更加清晰，外形更加規(guī)整。

四、討論

4.1西周青銅器合金技術(shù)

目前，關(guān)于西周青銅器合金技術(shù)較系統(tǒng)的研究成果主要有晉侯墓地、陳家坡墓地及強國墓地的數(shù)據(jù)。但由于樣品腐蝕，發(fā)表的數(shù)據(jù)很多總量偏低，不到90%，這顯然影響了對其合金類型的整體認識。為盡可能客觀的認識其合金面貌，僅對總量超過90%的數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計，結(jié)果詳見圖九至圖一一。

從圖八至圖九可知，雖然晉侯墓地、強國墓地、張家坡墓地及橫水墓地青銅器合金類型均以錫青銅和鉛錫青銅為主，但其各類合金的比例差異仍然十分明顯。相對而言，橫水墓地青銅器中錫青銅比例高于鉛錫青銅，鉛青銅則較少，其低鉛特征十分顯著。晉侯墓地青銅器中，鉛錫青銅占主體地位，比例高于錫青銅，鉛青銅數(shù)量則多于橫水墓地青銅器。而張家坡墓地青銅器，鉛錫青銅比例遠遠高于錫青銅，錫青銅數(shù)量則相對較少。

此外，從鉛錫青銅含鉛量的范圍（圖一二）也可以看出，橫水墓地與其他三處墓地青銅器含鉛量差異明顯。橫水墓地鉛錫青銅含鉛量主要集中于5%以下，最大值7.88%，平均值僅為3.65%，遠低于其他三處墓地青銅器。

值得注意的是，晉侯墓地個別鉛錫青銅含鉛高達43.54%，而其含錫卻僅2.31%。如此高鉛含量的鉛錫合金，基本不具備使用性能，因而其可能作為明器使用，高含量的鉛是為減少錫料消耗而添加的?？梢姡瑫x侯墓地中鉛的使用已經(jīng)非常普遍張家坡墓地鉛錫青銅占有絕對優(yōu)勢，遠高于橫水墓地和晉侯墓地，略高于強國墓地，鉛青銅合金也高于其他墓地。綜合多種因素，較之晉侯墓地和漁國墓地，其鉛的使用更加廣泛。

從圖一三不難看出，西周時期，各地區(qū)青銅器合金成分的差異是非常明顯的，這種差異集中體現(xiàn)在鉛青銅和鉛錫青銅的比例，特別是鉛錫青銅在各自青銅合金中的比例及含鉛器物鉛含量的高低之上。

4.2山西商周青銅器合金技術(shù)

由圖一四可以看出∶旌介商墓青銅器的合金類型與橫水墓地較為接近，皆以錫青銅和鉛錫青銅為主，錫青銅比例略高于鉛錫青銅，且均發(fā)現(xiàn)有少量類青銅或純銅器。但橫水墓地青銅器中發(fā)現(xiàn)有少量鉛青銅器物，與旌介商墓略有不同晉侯墓地青銅器合金類型也是以錫青銅和鉛錫青銅為主，不同的是，其鉛錫青銅的比例要高于錫青銅，與橫水墓地差異明顯。此外，晉侯墓地青銅器中發(fā)現(xiàn)有較多的鉛青銅器物，其比例略高于橫水墓地分水嶺東周墓地和崔家河春秋晚期墓地青銅器中鉛錫青銅占有絕對的數(shù)量，與橫水墓地青銅器差異極為顯著。

綜上所述，不難看出①商時期，旌介商墓青銅器的合金元素值較低，表現(xiàn)出低錫、低鉛的特點，三元鉛錫青銅占有一定的比例∶②西周時期，橫水墓地青銅器用鉛量變化不大，合金也表現(xiàn)出低鉛的特點，但錫含量卻明顯增加。晉侯墓地青銅器，錫含量變化不大，但鉛錫青銅和鉛青銅比例卻有所增加，鉛含量也隨之增加。如前所述，青銅合金的強度、硬度和使用性能會隨著錫含量的增加而提高。因而，中等錫含量的合金中加入較低或中等含量的鉛，不僅是為了降低熔點，更主要是為了在保持使用性能的前提下增加合金熔液的流動性，增加鑄液的充型性能，以便紋飾繁縟器物的成功鑄造。至于少量高鉛低錫合金，高含量鉛則主要是為了節(jié)省錫料，降低成本，部分器物甚至可能作為明器使用。這一現(xiàn)象說明此時期已掌握了青銅合金配比的規(guī)律，技術(shù)上已臻于成熟③到了東周時期，分水嶺墓地和崔家河墓地青銅器鉛錫青銅的使用比例大量增加，占到絕對的數(shù)量。較之西周時期，其鉛、錫量變化不大，錫含量仍多集中于10~20%的中等范圍，而鉛含量范圍則相對較大，低鉛、中鉛及高鉛含量均有。這一現(xiàn)象說明，鉛的各種用途均有使用，技術(shù)上更加成熟和完善。

五、小 結(jié)

1.錫青銅和低鉛鉛錫青銅是橫水墓地青銅器的主流合金，錫青銅比例略高于鉛錫青銅，兩者在青銅合金中占主要地位，起主導作用。此外，低鉛是其青銅合金最顯著的特色。

2.西周時期，不同區(qū)域墓葬的青銅器合金面貌均不相同，差異主要體現(xiàn)在鉛錫青銅和鉛青銅的比例及其含鉛量高低之上，即使地理位置接近的晉侯墓地與橫水墓地，其青銅合金技術(shù)也相去甚遠，此差異與其各自不同的區(qū)域文化有關(guān)。3. 從旌介商墓、晉侯墓地、橫水墓地、分水嶺墓地及崔家河墓地青銅器的合金類型結(jié)構(gòu)上，可以清晰的看到一條自商代至東周，青銅合金由錫青銅為主逐漸發(fā)展至鉛錫青銅為主，含鉛器物使用逐漸增多，技術(shù)逐漸成熟的發(fā)展路線。

致謝∶本研究受到山西省科技攻關(guān)計劃項目（農(nóng)業(yè)與社會發(fā)展）20100312040專項資助，特致謝忱。

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