0 引言

考古发掘中,常遇到一类表面积较大、厚度较薄、具有一定组合关系、叠压复杂、不能直接提取的脆弱质遗存,是考古发掘现场出土遗存提取的一个难点。针对此类遗存通常采用揭取法进行提取^[1],其主要操作流程包括覆盖依托物、施加临时固型材料、提取、背部加固支撑、去除临时固型材料、后期保护等六个步骤。前人先后使用了桃胶^[2]、浆糊^[3]、蜡^[4]、B72^[5-6]、环十二烷^[7]、AC-33丙烯酸乳液^[8-9]、非水分散体加固剂^[10]、薄荷醇^[11-14]等临时固型材料。由于薄荷醇具有自主挥发、操作简便等特性,其作为临时固型材料越来越广泛地应用于脆弱文物提取^[15]。

故郡遗址位于河北省行唐县故郡村北,是近年来河北地区东周时期考古的一次重要发现。其中CMK2车马坑出土了纵向排列的5辆车,这5辆车分别被套箱异地迁移至室内进行实验室考古研究^[16]。五号车位于CMK2车马坑最前端,是一辆独辀双轮马车,其左右两轮被拆下后分别斜靠在车厢两侧,车轮上部分紧靠车厢外侧,是研究东周时期车制的重要实物资料。车轮材质为木质髹漆,经过长时间埋藏,车轮木胎腐朽不存,轮毂内被泥土填充,部分辐条及车牙被泥土填充,车轮整体轮廓尚存,成为“漆土质”遗存,这类遗存外形保存较好,但整体机械强度较低。在不破坏下方车厢的前提下将车轮进行完整提取,是本研究需要解决的问题。课题组于2018年11~12月完成了五号车左轮的整体提取和保护工作。

1 左轮整体提取与保护

1.1 精细发掘与预探测

发掘可知,五号车左右两轮被拆下后分别斜靠在车厢两侧,车轮上部分紧靠车厢外侧(图1)。左轮出土时变形,前后长约146cm、上下宽约130cm,车牙厚约2cm,轮毂处残厚约20cm,有38根辐条;车轮通体髹漆,木质腐朽不存,轮毂内被泥土填充,部分辐条及车牙被泥土填充;左轮正上方车牙处叠压1支铜戈、前上方紧贴车厢左前方彩绘、后上方紧贴车厢左后方铜质贴金饰件,车轴穿过辐条间压在车牙上(图2)。左轮整体扭曲变形严重,高低不平,为整体提取增加了难度(图3)。

车厢左后方的铜质贴金饰件位于车厢外侧,如果可探知铜质贴金饰件的分布,即可得知左轮与下方叠压未发掘的车厢左侧位置关系。使用“东美DS110”型手持式金属探测器(试验可知五号车土体探测深度约6cm)将左轮整体探测一遍,探知左轮上半部分水平距轮毂上边缘约10cm处有一条金属饰件带,表明左轮上半部分与车厢距离很近,不宜从左轮和车厢之间掏土提取车轮。轮毂周围及左轮下半部分未探测到金属迹象,表明其下方土体最少厚6cm,为后来使用“L”型刚性支撑体加固轮毂提供了数据支撑。综上考虑,遂采用揭取法提取左轮,这样能更好保护左轮下方叠压的车厢。

1.2 薄荷醇对土样孔隙率影响实验

为确保薄荷醇在提取车轮中的安全性,将采集的故郡遗址CMK2开口所在地层土样分成2块。样品1作为空白对照烘干后直接使用压汞法测试其孔隙率,压汞仪使用麦克默瑞提克(上海)仪器有限公司MicroActive AutoPore V 9600;样品2烘干后使用三维视频显微镜对其表面进行观察,然后敷上纱布施加熔融薄荷醇,待薄荷醇固化后使用乙醇溶解法去除薄荷醇,然后使用三维视频显微镜观察形貌变化,再使用压汞法测试其孔隙率。通过对比样品1和样品2孔隙率、样品2施加薄荷醇前后的形貌变化来评估薄荷醇在故郡遗址土样上使用的安全性。图4a为土样在薄荷醇处理前的原始形态;图4b熔融状态的薄荷醇;图4c施加薄荷醇;图4d薄荷醇覆盖的土样;图4e乙醇溶解法去除薄荷醇;图4f薄荷醇完全去除后土样的形态。实验使用土样质量为18.1g,施加约4mL的薄荷醇,在薄荷醇去除后通过超景深显微镜观察发现土的外观形态几乎没有变化。

对薄荷醇加固前和挥发后的故郡遗址土样孔隙结构进行测试。结果如图5,可知薄荷醇处理后土样的孔峰型和孔径分布与未处理土样大致相同,二者孔隙率分别是40.67%和40.49%,说明薄荷醇提取土样不会对其孔隙结构造成破坏。

1.3 加固与隔离

左轮发掘完成后,用MH加固剂(氟硅化合物)加固车轮及其承托土体^[17](图6),然后用2层潮湿宣纸对下方遗存进行了精细隔离,舍弃车厢左前方彩绘及左后方铜质贴金饰件位置的部分车牙和辐条,以保证车厢完整(图7)。隔离完成后将承托辐条的土体两侧、车牙下方土体进一步清理,以减少车轮与下方遗存的连接面截面面积,便于整体提取车轮。

1.4 临时固型

车轮及承托土体固化干燥后,沿辐条方向敷1块长80cm、宽20cm的纱布,覆盖2根辐条和对应车牙,车牙外侧多余纱布暂时保留,轮毂端过宽的纱布剪掉(对应呈辐射状的车牙),纱布沿辐条两侧紧贴承托土体根部,将薄荷醇晶体水浴加热至65~80℃,使用毛刷涂刷熔融薄荷醇使纱布与车轮及承托土体粘为一体(隔离部分不涂刷);用铁丝制作与辐条起伏相应的“一”字型刚性支撑体,一端紧靠轮毂、另一端抵达车牙外侧边缘,支撑体上制作环形扣,为提取时栓绳所用;将刚性支撑体放在辐条上,再用1块留有刚性支撑体环形扣孔洞的纱布覆盖刚性支撑体、露出环形扣,再次涂刷薄荷醇;如此依次叠压,进行临时固型。同时,每两根辐条对应的车牙部分使用“X”型刚性支撑体(车轮上后方车牙隔离部分用双股刚性支撑体连接4个车牙),穿过车牙上方“一”字形刚性支撑体下方,用纱布和薄荷醇固定,使车牙和辐条连为一体;车牙外侧多余纱布包住车牙下方纵深约2cm,用薄荷醇固定,多余纱布剪掉,将车牙除下方支撑土体外整个包裹固定(图8)。辐条和车牙固定好之后,使用薄荷醇和纱布对轮毂进行临时固型。轮毂质量较大,使用粗铁丝制作8根长约15cm的“L”型刚性支撑体沿辐条间近轮毂端斜插入轮毂根部、均匀分布在轮毂四周(插入深度控制在6cm以内,以免伤及下方遗存),短边紧扣在辐条上用纱布和薄荷醇固定。车轮临时固型共使用“一”字形刚性支撑体38根、“X”型刚性支撑体17根、双股刚性支撑体1组、“L”型刚性支撑体8根,至此车轮临时固型步骤完成(图9)。

1.5 整体提取

车轮平面积较大,厚度较薄,提取时需整个平面同时用力。本研究采取的措施是用绳子将38根“一”字形刚性支撑体、17根“X”型刚性支撑体和1组双股刚性支撑体连接起来,以轮毂为中心分为上下两部分,每个部分使用一根方钢管穿起来便于整体受力;轮毂的着力点在8根“L”型刚性支撑体上,用绳子将这8个“L”型刚性支撑体相对的2个先连接起来,然后再将这4组绳子绑在一起,调节高度,轮毂部分单独用一根方钢管。左轮整体被分为三大部分,提取时注意三根方钢管同时用力,将车轮完整“拔”起来(图10)。左轮提取后,下方遗存保存基本完好(图11)。提取后的左轮放到提前做好的木箱内,木箱内根据左轮起伏铺有细潮土,去掉方钢管和绳子,铺上塑料薄膜,回填土并封箱。

1.6 加固保护

将左轮木箱翻转至底面向上,开箱清理左轮背面填土,去除隔离用的宣纸。因涂刷薄荷醇前对左轮进行了加固,所以薄荷醇纱布与车轮比较容易剥离。将薄荷醇纱布按压至脱离辐条两侧,用细土掩埋并用塑料薄膜隔离辐条间空隙,隔离完成后再用细土隔离一层;将车牙外侧薄荷醇纱布剥离后剪掉;轮毂背面周围露出的8根“L”型刚性支撑体末端露出约4cm,将其剪掉,防止浇注树脂时粘连造成正面拆除时不便(图12)。在车牙外围紧贴车牙用铁皮围成一个高约15cm的闭合圆圈,为下一步浇注树脂做准备(图13)。在隔离好的左轮背面加盖玻璃布,作为加强筋(图14)。

根据左轮背面起伏情况用铁丝制作一个刚性支撑框架:周边为闭合的圈,中间用4根铁丝均匀交错并固定在周边的圈上。将框架放置在玻璃布上,浇注191不饱和聚酯树脂(图15)。树脂固化后拆除周边铁皮,回填土并封箱,翻转至左轮正面向上,清理回填土,将左轮整体移至用来长期保存的木箱内。放置一段时间后,随着薄荷醇自主升华,去掉正面的纱布、各种刚性支撑体、辐条间的塑料薄膜,清理渗透到正面的少量树脂,用土和MH加固剂修补左轮因保护车厢而未提取的部分,至此左轮加固保护工作完成(图16)。

2 相关问题讨论

2.1 出土脆弱质遗存提取技术流程

五号车左轮的提取分为前期准备、薄荷醇临时固型、整体提取、背面清理与加固、正面清理保护等5个步骤。前期准备可分为精细发掘与预探测、湿宣纸隔离辐条间空隙、加固车轮及其承托土体3个步骤。薄荷醇临时固型可分为首次涂刷薄荷醇、贴敷纱布、二次涂刷薄荷醇、添加刚性支撑、三次涂刷薄荷醇5个步骤。整体提取可分为绳子整体捆绑、穿三根方形钢管、同时提取3个步骤。背面清理与加固可分为清理辐条间、塑料薄膜隔离、填干燥细土、加盖玻璃布、浇灌树脂5个步骤。正面清理保护可分为薄荷醇自主挥发、去掉纱布和刚性支撑、清理车轮3个步骤。

2.2 精细发掘是遗存提取的关键

发掘是全方位认知出土遗存及其伴存关系的基础。五号车在室内温湿度可控条件下进行了精细发掘,明确了车轮与车厢、车轮与车轴、车轮与其他遗存的伴存关系,是下一步本体加固和隔离下方遗存的基础。值得注意的是,发掘过程中发现,木材腐朽、有机质渗出漆皮,使紧贴车牙、辐条及车毂厚约2~3cm的土体呈现深褐色并夹杂白灰,出现“假遗迹”现象;若根据土质土色变化很容易认为这层深褐色土体就是车轮遗迹,导致发掘不到位,后期整体提取更无从谈起。所以针对这类漆土质遗存,应以发掘到漆皮为准。提取车轮后对五号车进行了细致清理,五号车左轮的成功提取,既保护了脆弱的漆土质车轮,又不影响对车厢的进一步发掘,五号车车轮提取没有影响车厢的发掘(图17)。

2.3 遗存本体系统认知是遗存提取的前提

考古发掘现场出土遗存的提取,其前提是对遗存本体的系统认知,包括提取对象的形制、材质、尺寸、与伴生遗存之间的叠压关系等。五号车左轮的提取的意义,是通过发掘确认了左轮的形制、尺寸和伴生关系等考古学基本信息,对左轮有了一个全面的认识,为下一步提取打下基础。

3 结论

薄荷醇对土样孔隙率影响实验研究显示,薄荷醇的施加和去除,对行唐遗址土样的孔隙率基本没有影响,可以用薄荷醇作为临时固型材料提取车轮遗迹。本研究对故郡CMK2五号车左轮遗迹的成功提取和保护,也验证了薄荷醇作为临时固型材料提取脆弱漆土质遗存的可行性,本研究创立的薄荷醇临时固型刚性支撑技术,可用于同类别脆弱漆土质遗存的整体提取。其中发掘技术、刚性支撑技术、临时固型材料薄荷醇起到了关键作用。精细发掘厘清了左轮保存状态、叠压关系,刚性支撑保证了左轮提取过程中不折断、不错位,薄荷醇发挥了提取时粘结紧密、去除纱布时自主升华的临时固型作用。需要指出的是,191不饱和聚酯树脂固化过程中放热并释放有害气体,需要做好防护措施,探寻其替代材料刻不容缓。故郡CMK2五号车左轮的成功提取和保护,将脆弱的车轮完整保存下来,为研究东周时期车舆制度提供了珍贵的实物资料,为同类型脆弱漆土质遗存的整体提取和保护提供了技术参考。

出土脆弱质遗存提取是实验室考古研究的重要方面,实验室考古研究模式为脆弱质遗存提取提供了有利条件。实验室考古主张将墓葬、灰坑、车马坑等遗存单位整体套箱异地迁移回室内进行发掘等工作,保证了遗存信息完整性。精细发掘是脆弱质遗存提取的前提,室内温湿度调节等环境控制手段为精细发掘提供环境和时间保障。出土脆弱质遗存具有多样性,发掘和提取技术是一个积累的过程,要注重技术传承与创新。同时,关注化学、材料学等相关学科研究进展,扩大研究视野,促进出土脆弱质遗存提取与保护研究不断进步。

致谢:研究过程中得到河北省文物局、河北省文物考古研究院、行唐县文物保护管理所的大力支持。侯玉林、黄大路、王静、罗瑞阳、龚欣、韦雪、魏廷芬、王永亮、柴新卫、王忠刚、柴佳佳、韩梦琳等人参与了车轮揭取和保护工作,薄荷醇对土样孔隙率影响实验数据由北京科技大学韩向娜副教授、黄琦钧硕士提供。在此一并致以诚挚的谢意!文中照片由刘勇和龚欣拍摄。

参考文献