科学家让泥芯“开口” 讲述青铜器产地故事

甲丁

科学家让泥芯“开口” 讲述青铜器产地故事                                                         

2021-01-15 11:55                    

                          
郧县乔家院墓地出土的青铜器。受访者供图
青铜器是中华民族文化的瑰宝，以其独特的器型、精美的纹饰、典雅的铭文揭示了中华民族的铸造工艺、文化水平和历史渊源。
长期以来，关于青铜器矿料来源的研究已经取得丰硕成果，但是青铜器铸造地的研究却进展缓慢。
1月9日，记者从中国科学院古脊椎动物与古人类研究所获悉，该所和中国科学院大学的研究人员，利用现代科技手段，在古代青铜器铸造地研究上取得重要进展。他们发现，古麇地即湖北省十堰市郧阳区乔家院墓地出土的青铜器，可能是楚国铸造的。相关研究成果在线发表于《考古学与人类学科学》杂志上。
残留泥芯可能包含青铜器“出生地”信息
铸造地与矿料来源是青铜器生产链条中非常重要的两个环节。铸造一件青铜器所用的金属原料，比如铜锭、锡锭及铅锭等，应当来自古代各金属矿山，而现已发现的铸铜作坊遗址多在古代城市遗址附近、远离古矿冶遗址。这说明青铜器的铸造地与矿源是不同的。
关于青铜器铸造地的研究，人们长期采用考古器型学的研究方法。也就是通过系统研究青铜器的器型、纹饰和铭文等，总结出不同地区的典型风格特征，并以此为标准，判断青铜器的产地。但是这种研究方法与研究人员的知识积累、经验等有着密切的关系，受研究人员的主观因素影响较大。且有时风格相同的器物也存在来自不同产地的可能。
近年来，铅同位素及微量元素分析等方法在古代青铜器研究中备受关注，业已取得丰硕的研究成果。“然而，青铜器本身的铅同位素和微量元素数据，主要反映的是青铜器矿料来源的信息，而不是青铜器的加工铸造地信息。毋庸讳言，利用现代科技手段开展青铜器铸造地研究，至今仍然是科技考古学中的一个难题。”中国科学院大学人文学院考古学与人类学系副教授罗武干告诉科技日报记者。
和美索不达米亚、埃及等地以失蜡法为主的铸造工艺不同，陶范法是夏商周三代青铜铸造技术的主流，它伴随着我国青铜文化的始终。采用陶范法铸造青铜器时，要经过制模、翻范、制芯、合范浇铸等工序，器物铸造完成后，泥芯常被封闭或半封闭在器物里，一般不再取出，从而残留于出土青铜器的耳、鋬、足等部位。
更重要的是，这种泥芯一般都是在铸造地就地选土。“因此，青铜器中残留的泥芯很可能包含着铸造地信息。”罗武干说，一件青铜器的出土地不一定就是其铸造地，通过对古代青铜器内残存泥芯的科技分析，即可判断其铸造地。
用科技手段破解青铜器铸造地研究难题
目前，现代科技手段在古代青铜器铸造地研究中已得到了广泛应用，破解了青铜器铸造地研究的难题。其中最常规的方法是利用X射线衍射分析、岩相分析等方法对古代青铜器内残存泥芯进行物相及微观结构分析。
同时，也可以利用波长色散X射线荧光光谱分析、原子发射光谱分析及中子活化分析等方法对泥芯的主量元素、微量元素组成及稀土元素特征进行分析。另外，更为巧妙的是，还可以利用植硅体分析技术揭示古代泥芯中的植硅体种类及其组合特征。
比如，对泥芯中主量元素进行分析时，研究人员主要采用波长色散X射线荧光光谱分析法。“这种分析是利用X射线与物质产生的X射线荧光而进行的元素分析方法，采用探测器检测特征X射线荧光的能量和强度，从而实现定性和定量分析。”中国科学院古脊椎动物与古人类研究所博士生马丁说，X射线荧光光谱分析具有快速、多元素分析、制样简单、重现性好、准确度高、非破坏性和对环境无污染等特点。
目前，研究人员已初步建立了古代青铜器铸造地研究的方法，青铜器泥芯科技分析数据库也已初具规模。
青铜器泥芯科技分析数据库的建设，是古代青铜器铸造地研究非常重要而基础性的工作。“目前，我们分别建立了河南安阳殷墟商代铸铜遗址、安阳任家庄商代铸铜遗址、陕西扶风李家西周铸铜遗址及侯马铸铜遗址、郑韩故城遗址等地出土的古代陶范科技分析数据库。”罗武干说。
研究人员还对湖北武汉盘龙城遗址、左塚楚墓、乔家院墓地、九连敦墓地及河南南阳夏饷铺墓地等地出土的青铜器中的泥芯进行了系统分析。
青铜器“户口”可反映当时贸易文化情况
一般来说，不同地域的地质背景、土壤条件和植被状况或多或少都会有差异，而这些差异都隐藏在黏土、草木灰等制范原料中。比如，前人的分析结果就表明，北方黄土含有较高的钙、镁、钠等元素，而南方红土中钙、镁、钠等含量则非常低，两者在主量元素上的差别非常显著。
基于此，在罗武干的指导下，马丁系统分析了在古麇地即湖北省十堰市郧阳区乔家院墓地出土青铜器泥芯中的主量元素、微量元素及稀土元素特征。结果表明，乔家院墓地青铜器泥芯的元素特征与南方红土相似，而明显异于北方黄土的地球化学特征。
同时，在稀土元素地球化学特征上，乔家院墓地出土青铜器的泥芯与山西侯马出土的东周铸铜陶范、陕西省宝鸡市扶风县出土的西周铸铜陶范等差异较为明显，更接近楚国即湖北武汉盘龙城及荆门市左塚楚墓出土的泥芯。
“因此，我们判定乔家院墓地青铜器泥芯的原料很可能来自南方红土区域，且与盘龙城及左塚泥芯具有同源性。”罗武干说，考虑到盘龙城及左塚所在地属于楚国中心区域，推测此批青铜器系在楚地铸造后输入古麇地，从另一角度讲述了麇国为楚所灭的历史。
此前，罗武干课题组还与河南省南阳市文物考古研究所合作，分析了南阳夏饷铺鄂国墓地出土青铜器的产地，结果表明此批青铜器系在鄂国当地铸造而成，但其使用了来自其他区域的金属原料。相关成果发表在《微量化学杂志》。
或许有人会问，弄清青铜器的铸造地和铜料来源有什么意义？
在罗武干看来，通过青铜器产地与矿源的研究，可以了解青铜时代人类贸易、迁徙和文化交流路线，以及对矿产资源的开发利用、再分配及不同文明的交流与互动等情况，在青铜时代历史研究中具有极其重要的学术价值。（记者 陆成宽）