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0 引言
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青铜器是商代最重要的文化遗产之一,位于陕西汉中的城固县和洋县是商代青铜器重要的出土地区,20世纪50年代以来,陆续出土了710件青铜器,主要包括兵器、容器、透顶泡、镰形器、人面饰及兽面饰等,被称为“城洋铜器群”[1]。这些青铜器种类丰富、风格多元、铸造工艺不尽相同,既有明显为商文化特征的礼器,如鼎、簋、尊、罍、瓿等,又包含有鲜明地方特色的青铜器物,如弯形器、璋形器等。
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其中青铜兽面饰共27件,均于20世纪60~90年代出土于城固县,1件出土于五郎庙镇湑水村,15件出土于宝山镇苏村塔冢,11件出土于宝山镇苏村小冢。该批兽面饰铸造精良,纹饰精美,对研究汉中地区的青铜器特征及其与关中地区、巴蜀地区的文化交流与差异具有重要意义。
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根据城固县出土的青铜兽面饰的出土地、器型特点及保存现状,选取了5件典型青铜兽面饰(详细信息见表1、图1)采用现代分析技术对其形貌特征及铸造痕迹、基体成分及锈蚀物组成进行分析,为该批兽面饰保护修复提供科学依据,同时进一步揭示其所蕴含的制作技术和相关考古学信息。
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图1 城固出土5件青铜兽面饰
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Fig.1 Five bronze beast-face decorations unearthed in Chenggu
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1 样品与分析
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1.1 样品介绍
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城固出土商代青铜兽面饰形似牛首,呈片状,重量各不同,纹饰及造型细节上略有差别。赵丛苍先生将该批兽面饰的年代归为城洋铜器群第三段,约处于殷墟二段或略晚,并对兽面饰进行分型[1]234。本研究所选5件青铜兽面饰中,兽面饰12、24、5属于A型,阳文纹饰,有中脊,眼球外凸,呈半球状;兽面饰1属于B型,阴文纹饰,有中脊,眼球低平,为圆角方形;兽面饰8为C型,阴文纹饰,无中脊,眼球低平,为圆角方形。
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1.2 分析方法
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本工作研究的5件商代青铜兽面饰表面为土锈覆盖,表面观察发现整体保存状况尚好。调查得知,这5件商代青铜器出土后从未进行过保护修复处理。本次无损分析主要包括青铜面饰整体的X光探伤探查、表面显微观察、基体的X荧光光谱分析及锈蚀物的激光拉曼光谱分析。
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根据5件兽面饰实际保存现状,对其进行无损分析,通过相关信息的提取,为青铜兽面饰的制作工艺研究、保存状况评估等提供科学依据。这些基本信息也是其保护修复方案编制的基础。
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1.2.1 X光探伤
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X光探伤技术在文物的研究中已经很成熟,其提供的清晰直观信息可揭示文物的纹饰特征,可探查文物的工艺痕迹,可反映文物的保存状况等。目前,在文物保护研究中,X光探伤技术已经是很基础的一种无损检测手段。检测仪器:便携式X射线探伤仪Flatscan 27。
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1.2.2 超景深显微镜
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采用超景深显微镜观察兽面饰表面,可反映锈蚀物特征,可提取工艺痕迹等。检测仪器:超景深显微镜Keyence VHX-600E。
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1.2.3 X射线荧光光谱仪
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采用X射线荧光光谱仪,对5件青铜兽面饰进行合金成分分析,每件文物采用多点位、多次测量求平均的方法进行检测,以了解其基体的合金配比。在分析之前,对检测点进行了洁净处理,以尽可能减少腐蚀对分析数据的影响。检测仪器:尼通XL 3t荧光光谱仪,检测参数:电压40kV,电流40 μA,时间60s,模式:常见合金模式。
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1.2.4 显微共聚焦激光拉曼光谱仪
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采用显微共聚焦激光拉曼光谱仪对兽面饰表面不同部位的锈蚀产物进行分析,以判断锈蚀物的组成。检测仪器:法国Jobin Yvon公司的显微共聚焦激光拉曼光谱仪(LabRAM HR Evolution)。具体检测条件因样品特征有所不同,样品检测具体条件见表2。
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2 结果与讨论
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2.1 形貌特征及铸造痕迹
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从X探伤及形貌分析整体来看,5件兽面饰虽表面有腐蚀,但基体保存状况尚好,其铸造水平也存在差异,其中兽面饰1和8质地细腻、制造精美,纹饰线条流畅,兽面饰薄厚较均匀(表3);而其他兽面饰,尤其是12和24,均出现了比较明显的铸造缺陷。兽面饰12整体布满细小裂纹,多处可见漏铜孔洞;兽面饰24左眼及鼻翼右侧有漏铜,其中左眼下侧有一小孔,鼻翼右侧有补铸痕迹(图2、图4);兽面饰5底部鼻翼两侧各有一小孔,左下角有两个小孔,中脊两侧铜体明显较别处薄;兽面饰1和兽面饰8整体铜质致密均匀,均在双目上方及底部鼻翼两侧各有一小孔,其中兽面饰8,左眼及鼻翼两侧小孔处各有一竖向打磨痕迹(图2~3),应该是兽面饰铸造成型之后,通过打磨凹槽的方式在器物上开孔,从而留下打磨凹槽,这种开孔方式在城固出土尖顶锡和透顶锡上较常见[2],仅在个别兽面饰上见到,其余4件兽面饰上孔洞边缘光滑、未见打磨痕迹,应为铸造而成。可见,这批城固兽面饰上孔洞应有两种开孔方式:一种为铸造而成,一种是在铸造完成后以打磨等方式再次加工而成。
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目前发掘出土商代青铜面饰的地点主要有,安阳殷墟[3]、汉中城固、西安老牛坡[4]、安阳郭家庄[5]、广汉三星堆[6],黄陂盘龙城[7]、安徽舒城[8]、岐山贺家村、江西新干大洋洲[9]。从考古类型学分析,城固出土青铜兽面饰造型与安阳殷墟(图5)、西安老牛坡出土兽面饰造型相似(图6),其中与西安老牛坡出土青铜兽面饰极为相似,而与三星堆出土兽面饰截然不同(图7)。根据柴晓明[10]、赵丛苍[1]244、王志友[11]等先生对商周时期的兽面饰研究结果,推测城固出土的兽面饰为祭祀活动中所用漆盾装饰,严格来说,可能为祭祀活动中武舞所用漆盾装饰,兽面饰上规则分布的孔洞应是用来固定在漆盾之上。牛首形兽面饰与蚩尤的传说有关,装饰在盾上可以起到震慑敌军、鼓舞士气的作用,同时也是一种身份等级的象征[1]291。
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图2 城固出土5件青铜兽面饰X光探伤照片
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Fig.2 X-ray detection photographs of the five bronze beast-face decorations unearthed in Chenggu
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图3 兽面饰8打磨痕迹
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Fig.3 Grinding trace on the surface of the No.8bronze beast-face decoration
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图4 兽面饰24补铸痕迹
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Fig.4 Re-casting traces of the No.24bronze beast-face decoration
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图5 殷墟西区M701出土的兽面饰[3]
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Fig.5 Beast-face decoration unearthed from M701in the western area of Yin Ruins
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图6 西安老牛坡M41出土兽面饰[4]
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Fig.6 Beast-face decoration unearthed from M41of Laoniupo, Xi’an
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图7 三星堆二号坑出土兽面饰[6]
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Fig.7 Beast-face decoration unearthed from the No.2pit of Sanxingdui
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2.2 基体成分
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5件青铜兽面饰合金成分分析结果显示(表4、图8),兽面饰8、12为锡青铜,兽面饰1、5、24为铅锡青铜。古代青铜器中加入锡,可改善铸造性能。Sn含量大于3%时,随着Sn含量的增加,硬度增高,脆性变大、韧性变差,大于15%时已相当脆[12]。5件兽面饰Sn含量均超过3%,其中属于锡青铜的兽面饰8和兽面饰12的Sn含量均超过15%。青铜合金中加入铅可改善合金溶液流动性,增强其充填能力,铅在青铜合金中以独立相存在,不与铜形成共溶体,铅的添加对青铜合金的机械性能影响较大[13]。兽面饰1含Pb14.8%、Sn 8.3%,Pb含量较高,其机械性能较差。5件兽面饰中都含有杂质Zn、Fe,含量均低于1%。
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图8 铜锡铅三元合金组成分布图
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Fig.8 Alloy compositions of the five bronze beast-face decorations
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兽面饰24补铸处合金成分检测结果显示(表5),补铸处合金成分与兽面饰24本体合金成分大致相同,工匠使用了熔补工艺,重新制作陶范、浇道对缺损处进行了二次浇注,并在器物内表面留下了浇道的痕迹(图4)。
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西安老牛坡出土兽面饰属于殷墟一期[14],城固出土兽面饰属于殷墟二期或略晚。城固出土兽面饰晚于老牛坡兽面饰而其与老牛坡出土兽面饰甚为相似,判断城固与西安老牛坡存在工匠技术和文化的交流,传播方向应是从西安老牛坡传向城固。安阳殷墟西区出土兽面饰属于殷墟四期,晚于城固出土兽面饰,推测城固兽面饰文化对安阳殷墟的兽面饰有一定的影响。
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2.3 锈蚀物分析
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对兽面饰1表面锈蚀物进行检测,其中1a、1b检测点Fe含量分别为12.3%、27.3%(表5),拉曼光谱检测结果显示(图9c、9d),1a、1b点拉曼光谱图分别与纤铁矿γ-FeOOH和赤铁矿Fe2O3的标准谱图匹配,判断其分别为纤铁矿γ-FeOOH和赤铁矿Fe2O3。兽面饰1为1992年出土于湑水村,未见铁质伴生器物出土,推测该铁锈的形成应是出土或保存环境中铁污染所致。兽面饰5a拉曼光谱检测结果显示(图9b),其表面有钙质沉积物碳酸钙。兽面饰12和兽面饰1表面铜锈检测结果显示,由于铜器锈蚀,导致Cu含量较本体降低(表5),表面锈蚀物为孔雀石CuCO3·Cu(OH)2(图9a、9e、9f)。
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图9 城固出土5件青铜兽面饰局部拉曼光谱图
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Fig.9 Raman spectra of the bronze beast-face decorations
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3 保护修复
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5件兽面饰基体保存较好,病害主要为表面泥土附着、表面硬结物、裂隙以及残缺。在兽面饰保存现状、基体成分及锈蚀物分析的基础上,对这批珍贵文物进行了表面清洗、补全、颜色协调及封护等保护修复处理,从而恢复文物原状,延长文物的保存寿命,使其得以安全稳定地保存。
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3.1 表面清洗
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兽面饰表面锈蚀物分布较为单一、均匀,以绿色锈蚀物孔雀石为主,局部检测到白色钙质层CaCO3,其中兽面饰1中检测到铁锈赤铁矿Fe2O3和纤铁矿γ-FeOOH,应为埋藏或保存环境中铁污染所致。保护修复过程中,保留表面较稳定的碱式碳酸铜CuCO3·Cu(OH)2。表面钙质层CaCO3影响文物整体形貌,纤铁矿γ-FeOOH(又称活性铁锈酸)为不稳定锈蚀物[15],故予以去除。赤铁矿Fe2O3具有三方结构较稳定,在文物表面能形成一薄层氧化膜与外界隔离[15]110,从而减缓外界环境对文物的损害,且锈蚀物现状基本不影响文物整体形貌,因此可予以保留。本次表面清洗以机械方式局部清洗为主,局部硬结物辅之以超声波洁牙仪及超声波清洗机进行清洗,清洗结束后将文物烘干。
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3.2 补全
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用记号笔在铜板上画出残缺处的形状,将铜板剪成相应形状,并进行退火处理,稍作锉、磨、敲打修整,作出一定的弧度以与原器物匹配,拼对茬口,将其与器身焊接。整体焊接完成后,以5%倍半碳酸钠溶液浸泡文物,以去除焊接时残留的助焊剂,随后,用去离子水清洗文物并烘干。铜片补全后,补全部位厚度不足处再以Quik Copper修补材料揉捏贴补,补全后磨锉修整、砂纸打磨直至与器物衔接自然。
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3.3 颜色协调
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将虫胶漆、无水乙醇和矿物颜料按不同比例混合后,以点、喷、弹、拍等方式将补全部位的颜色做到与原器物自然过渡并协调。首先,用虫胶漆、无水乙醇混合矿物颜料打底;随后多次调和颜色,分层渲染过渡,直到补全部位与原器物衔接自然;最后,用虫胶漆片、无水乙醇调和土粉对补全区域进行修饰,增加颗粒感,使其与原器物质感统一协调。
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3.4 封护
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为防止或减缓外界环境中水、氧气等有害成分对青铜文物的侵蚀,可在文物表面采用封护剂封护。在难以保证完全按照青铜器保存环境的要求来进行环境控制时,封护成为减缓环境中有害成分腐蚀青铜器的有效方法。本次采用2%Paraloid B72丙酮溶液对文物进行封护。
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3.5 修复档案
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详细完整地记录修复方法、材料、操作人员等。完成档案的记录、整理对今后文物的保存、再次修复都有着重要的指导意义,保护修复档案按GB/T30687—2014《馆藏金属文物保护修复记录规范》编写。部分青铜兽面饰修复后照片见图10。
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图10 部分青铜兽面饰修复后照片
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Fig.10 Parts of the bronze beast-face decorations after restoration
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4 结论
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综上所述,这五件出土于城固的青铜兽面饰,尽管为同一时期、同一遗址出土的同类型器物,除了形制相似外,器物间存在着诸多的差异性:1)器物的金属元素配比不同,五件兽面饰两件为锡青铜、三件为铅锡青铜,且二元合金、三元合金的金属元素配比也不相同。2)器物的铸造工艺水平差别较大,兽面饰1与8显然铸造工艺较高,整体器物壁厚均匀,完整性良好;而其它兽面饰,尤其是12与24,均出现了比较明显的铸造缺陷。在对兽面24的修补中,工匠使用了熔补工艺,重新制作陶范、浇道对缺损处进行了二次浇注,并在器物内表面留下了浇道的痕迹,这样的修补方式与殷墟同时期的工艺类似,只是稍显粗糙。3)同类型、同尺寸器物的壁厚相差较大,器物的高度基本都分布在16~18cm之间,十分相近,但器物的壁厚差别较大,且器物重量也差别巨大,五件器物中完整器物的重量最大的为236.1g,而最小的仅为133.5g。4)每个面具上都有4个功能性的小孔,这些小孔的制作方式也差别较大,如兽面饰8的孔显然为铸造完成后使用加工工艺制成,而其它兽面饰上的小孔则为铸造而成。5)城固出土兽面饰形貌特征与安阳殷墟、西安老牛坡出土兽面饰相似,而与三星堆出土兽面饰截然不同。城固与西安老牛坡存在工匠技术和文化的交流,传播方向应是从西安老牛坡传向城固。城固兽面饰文化或对安阳殷墟的兽面饰有一定的影响。
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由以上几个因素可见,在商代晚期,城固地区的器物成分混乱、工艺水平参差不齐、重量差别较大、制孔方式多样,这些器物唯一的共同点是其外形结构与平面尺寸。由此可见,这些器物的功用应是一致的,可能为祭祀活动中武舞所用漆盾装饰,而兽面饰上规则分布的小孔应是用于系挂或安装在漆盾之上。此外,在使用的过程中对器物的质量并没有太多要求,同类型器物做到形似即可。这与同时期殷墟器物的使用完全不同,殷墟妇好墓出土的大多数器物,其铜料来源稳定、成分配比合理,同类型器物的尺寸相差很小,有着近乎完美的器用模式。
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兽面饰作为城固青铜器非常有地方特色的组成部分,其制作与使用也与当地的其它器物风格一致,呈现出相对的无序性。这种无序性,或显示该地区的器物来源不同,或显示出正在发育中的、相对滞后的地方青铜文化的某些特质,而非如王畿地区的殷墟一般,是发育相对成熟的青铜文化。这些研究,为更好地理解商代晚期这一地区的青铜文化特征及其发展水平,提供了翔实的数据与工艺基础。本研究在基于全面检测基础上,对器物的整体保护与修复,也为同类型器物的保护与研究提供了范例。
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致谢:5件青铜兽面饰来自于城固县博物馆,特别感谢城固县博物馆提供支持与帮助!
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摘要
为对陕西城固出土的青铜兽面饰的保护修复提供科学依据,同时进一步揭示其所蕴含的制作技术和相关考古学信息,采用X光探伤仪、超景深显微镜、X荧光能谱仪及显微共聚焦激光拉曼光谱仪对5件商代青铜兽面饰进行了无损分析,分析结果显示,2件为锡青铜,3件为铅锡青铜,兽面饰表面铜锈以孔雀石CuCO3·Cu(OH)2为主,局部见赤铁矿Fe2O3、纤铁矿γ-FeOOH和钙质层CaCO3。分析结果为这组青铜兽面饰的保护修复提供了科学依据。根据检测结果,对兽面的铸造工艺、补铸痕迹、铜料配比、小孔的制作工艺等方面进行了讨论,并与殷墟及老牛坡出土同类型器物进行了类比,从而得出了这一地区兽面饰的工艺、风格与该地区铜器整体风格一致的结论,为从材料与工艺层面认知“城洋铜器群”提供了坚实的数据基础。
Abstract
In order to provide a scientific basis for the conservation and restoration of the bronze beast-face decorations unearthed in Chenggu County, Shaanxi Province, and to further reveal the production techniques and related archaeological information, five bronze beast-face decorations were analyzed, non-destructively, using X-ray inspection, hyper-depth-of-field microscopy, X-ray fluorescence (XRF) spectrometry and Raman spectrometry. The results show that two of them are tin bronze and the other three are lead-tin bronze. The corrosion objects on the surface of them are dominated by CuCO3·Cu(OH)2, Fe2O3, lepidocrocite γ-FeOOH and CaCO3 in some areas. In addition, their processes of casting, traces of re-casting, proportion of copper materials and the process of production of small holes are discussed. These bronze beast-face decorations are also compared with the same types of artifacts unearthed at Yin Ruins and Laoniupo. It is concluded that the craftsmanship and style of these bronze beast-face decorations are consistent with those of other bronzes in this area. This information provides a data basis for understanding the “Chengyang Bronze Group” from the perspective of materials and craftsmanship.
