北京市延庆县军都山山戎青铜合金技术初步研究

加 年第 期 总第 期 〔考古发现与研究 〕 北方 文物 」, 无气 加 , 北京市延庆县军都山山戎青铜合金 技 ‘ 术 初 步 研 究 何堂坤 靳枫毅 王继红 〔关 键 词 〕军都山 山戎 青铜 合金技术 〔内容提要 〕本文通过科学分析探讨军都山山戎青铜合金技术的发展水平 。 从分析结果看 , 以 锡为主要合金元素的 ‘ 三元系在山戎文化中已经完全确立 。 尤其是兵工器 , 其平均含锡员 都较多超过了平均含铅量 , 且含锡量不低 。 这与现代技术原理是大体相等的 。 因此 , 可以认为 , 山 戎青铜合金技术具有一定的发展水平 , 并在一定程度上满足了当时山戎部族生存和发展的需求 。 中图分类号 〕 〔文献标识码 〕 〔文章编号 以 犯 一 一 肠 一 年 , 北京市文物研究所在延庆县军都山先后发掘 、 清理了 多座 山 戎文化 墓葬 , 出土大小青铜器 万余件 , 包括生产工具 、 兵器 、 车马器 、 饰器和容器等 。 从形制 上看 , 唯少部分容器是中原文化区制造的 , 一般皆应山戎人所作 。 山戎是我国北方一支古老 的游牧民族 , 早在尧舜时期 , 便与 中原发生过密切联系 。 《史记 》卷 《匈奴列传 》载 “ 唐虞以上有 山戎 、 捡犹 、 荤粥 。 居于北蛮 , 随畜牧而转移 。 ” 又说 ‘’ 燕北有东胡 、 山戎 ” 本研究的主要 目的 , 是通过部分军都山 山戎青铜器的科学分析 , 来了解其青铜合金技术的发 展水平 。 一 、 试样外部形态考察 今分析的试样计 件 , 种类有 生产工具 , 包括斧 、 镑 、 削 、 锥 , 计 件 兵器 , 包 括短剑 、 箭傲 , 计 件 容器 , 包括敦和鼎 , 计 件 饰器 , 包括带钩 、 小铜扣 、 小铜铃 , 计 件 此外还有包金铜贝 件 。 除了 件容器属于中原文化区所产外 , 其余 件大约都 是山戎人制作的 。 试样名称 、 编号墓号 , 皆详列如表一 从实物考察来看 , 军都山青铜器似具有 如下 几个特点 大型容器较少 , 而且其中形制较大者多是中原文化区生产的 。 现今分析的敦 、 灿 便是中原遗物 前者在提钮部取样 , 后者是在足部分型面处取样的 。 在青铜生产工具中 , 最多 的是锥和削 在价与 斧中 , 则 以镑 为众 未曾发现青铜农 〔主要作者简介 〕何堂坤 , 男 , 叨 年 月生 , 年毕业于广西大学矿冶系 , 现为中国科学院自然科学研究 所研究员 , 邮编 〕汉 仇靳枫毅 , 年 月出生 , 年毕业于北京大学历史系考古专 业 , 年毕业于中国社会科学院研究生院考古学系 , 获硕士学位 , 现为北京市文物研究 所研究员 , 邮编 拟 刃 。 © 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 具 。 今分析的生产工具有削 件 、 锥 件 削分别在身部 、 柄部 、 刃部残断处取样 , 锥在身 部取样 。 兵器主要是短剑等 , 种类不是太多 。 其青铜剑亦是较为典型的北方式短剑 , 与鄂尔 多斯式青铜短剑大体属于同一类型 。 直接用于人体装饰的铜器数量较多 , 今分析的有带钩 、 小铜扣 、 小铜铃等 。 饰器一般较为短小 。 如铜扣 试样 、 斟 、 , 呈半球形 , 外径仅为 一 毫 米 , 大小如黄豆 , 其内侧尚有一根别棍 如铜铃 试样 、 , 口 径大约只有 厘米 左右 , 高约 厘米左右 , 其状若羊奶葡萄 。 它们都是连缀于覆面巾或衣服 , 或佩带于身的 装饰品 。 看来 这种器物特征与山戎人的游牧生活是直接相关的 。 军都山青铜器一般锈蚀较轻 , 遍体斑痕 、 受蚀 十分严重的不太多见 但基本上没有锈 蚀 、 至今依然光亮如新的器物也不多见 。 有的器物表面覆有一层薄薄的特殊表层 , 此特殊表 层较薄 , 致密地与器体粘连着 , 一定程度上起到了阻止或减缓金属基体受氧化的作用 也有 的则无此特殊保护层 。 前者的表面色态有青黑 、 青绿 、 灰白 、 灰黑等各种颜色 。 二 、 合金成份分析 我们用扫描电镜能谱分别对 件青铜器做了成份分析 , 结果示如表一 。 由之可见 这些器物大体上皆属 、 、 三元 , 或 、 二元合金 , 不见红铜和早期黄铜 、 砷铜 、 或锑青铜 。 说明 , 山戎青铜技术早已脱离了铜石并用时代那种原始性 , 并进人青铜时 代 。 在 件标本中 , 以铅为主要合金元素的标本只有锡铅青铜器 件 试样 、 , 占样总数的 , 以锡为主要合金元素的有锡青铜器 件 、 铅锡青铜器 件 , 计 件 , 计占试样总数的 。 若暂排除具有 中原形制的敦 、 鼎 不计 , 在山戎标本 中 , 锡 青铜和铅锡青铜器计占标本总数的 。 这说明 , 以锡为主要合金元素的青铜合金技术 体系 已在山戎文化中完全确立 , 其合金技术已发展到了一定的水平 。 大部分试样都显示了一定量的铁 、 硅 、 铝等元素夹杂 , 看来这主要与铜质精炼不足 有关 , 当然可能也有少量污染 。 值得注意是带有中原文化特征的敦盖 、 鼎 却未显示 出任何夹杂 。 这说明山戎青铜熔炼 、 精炼技术还是较中原稍低的 。 兵 工器 的平均 含 锡 量 皆高 于其平均 含铅量 。 如 件锌 、 斧 的 平 均 成份 为 铜 、 锡 、 铅 。 最高含锡 、 含铅量分别为 试样 现 和 试样 月 。 件青铜短剑的平均成份为 铜 、 锡 、 铅 。 最高含锡 、 含铅量分 别为 巧 试样 和 试样 。 在今分析过的几件山戎青铜锋刃器中 , 短 剑 以 的综合机构性能是较佳的 。 件削的平均成份为 铜 、 锡 、 铅 。 其最高含锡 、 含铅量分别为 试样 的平均成份 和 试样 的平均成份 。 在这 件青铜削 中 , 以 试样 、 较为锋利 。 件铜链使用 了 两种 不 同成份的合 金 三棱铜链 为铅锡青铜 , 平均成份为 铜 、 锡 、 铅 。 徽 的铅锡量较为接近 , 且含铅量较高 , 平均成份为 铜 、 锡 、 铅 。 件锥的平均成份为 铜 、 锡 、 铅 。 其最高含锡 、 含铅量分别为 试样 和 试样 。 此统计的兵器 、 生产工具计 种 件 , 可见除了铜链 可视为锡铅青铜外 , 其余 © 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 件大体上都是以锡为主要合金元素的锡青铜和铅锡青钢 , 而且含铅量不高 , 含锡量却较之高 出较多 , 这类合金便具有了一定的强度 、 硬度 , 以及锋利性能 。 傲 含锡 含铅量都较高 , 看来不会十分锋利 。 表一 军都山山戎金属器合金成份分析 样样 号号 器名名 墓 号或器号号 分析部倍倍 成份 合金种类类 铜铜铜铜铜铜铜 锡锡 铅铅 其它它它 敦 盖盖 钮部部 男 铅锡青铜铜 鼎鼎 足部分型面面 ’ 锡青铜铜 玉朝 斧斧 签部浇口口 研研 铅锡青铜铜 科 环 首削削 身刃部部 盼 的 锡青铜铜 以以 方环首削削 卯 柄部部 铅锡青铜铜 科 环首削削 刃部部 肠 锡青铜铜 价价 圣部浇口口 卯 铅锡青铜铜 工 镑镑 、飞 刃部部 锡青铜铜 】】目石石 短剑剑 刃部小耳环环 巧 铁 、 硅 、 铝 铅锡青钢钢 以以 一 带钩钩 扣部部 砧砧 铁 、 硅 、 铝 铅锡锡 一一 青铜铜同同同同同上另一处处 铁 以 、 硅 、 铝 科科科 抖 一 小铜扣扣 , 别棍棍 铁 、 硅 、 铝 铅铅 一一 锡锡同同同同同同同同同同上另一处处 肠 铁 、 硅 、 铝 , 青青 一一 铜铜扣扣扣扣扣扣扣扣扣扣体口沿沿 铁 、 硅 、 铝 一一 同同同同同同同同同同上另一处处 铁 、 硅 、 铝 扣扣扣扣扣扣扣扣扣扣体平均均 拐拐拐拐 别别别别别棍平均均 以以 哄哄 一 小铜扣扣 丫 别棍棍 肠肠 铁 、 硅 、 铝 铅铅 锡锡锡锡锡锡锡锡锡锡锡锡锡锡锡锡 一一 青青同同同同同同同同同同上另一处处 肠肠 铁 、 硅 、 铝 铜铜 一一 扣扣扣扣扣扣扣扣扣扣体口沿沿 铁 男 、 硅 住 、 铝 一一 同同同同同同同同同同上另一处处 铁 、 硅 、 铝 扣扣扣扣扣扣扣扣扣扣体平均均 别别别别别棍平均均 一 小铜扣扣 别棍棍 铁 、 硅 、 铝 铅铅 锡锡锡锡锡锡锡锡锡锡锡锡锡锡锡锡 一一 有有同同同同同同同同同同上另一处处 肠 仍仍 铁 、 五 、 铝 铜铜 一一 同同同同同同同同同同上另一处处 。 男男 铁 、 硅 住 、 铝 一一 扣扣扣扣扣扣扣扣扣扣体口沿沿 铁 、 硅 。 、 铝 一一 同同同同同同同同同同上另一处处 铁 、 硅 仍 、 铝 一一 同同同同同 上另一处处 以以 铁 、 硅 、 铝 扣扣扣扣扣体平均均 以以 别别别别别棍平均均 , © 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 样样号号 器名名 墓号或器号号 分析部倍倍 成份 合金种类类 铜铜铜铜铜铜铜 锡锡 铅铅 其它它它 包金铜贝贝 二 铜贝口沿沿 肠肠 盯盯 铁 、 铝 锡铅青铜铜 三翼傲傲 妾部部 铁 、 硅 、 铝 锡铅青铜铜 一一 同上另一处处 以以 铁 以 、 硅 、 铝 一 三棱铜链链 挺部部 伪伪 铁 匆 、 硅 、 铝 铅锡青铜铜 一一 同上另一处处 的的 铁 、 硅 、 铝 方体锥锥 身部部 斜 卯卯 铁 、 硅 、 铝 铅锡青铜铜 同同同同同同同同上另一处处 印印 铁 、 硅 、 铝一一 一 短剑剑 丫 刃部部 铁 、 硅 、 铝 铅锡青铜铜 同同同同同同同同上另一处处 铁 、 硅 、 铝一一 一 削削 刃部部 铁 住 、 硅 。 、 铝 铅锡青铜铜 同同同同同同同同上另一处处 铁 、 硅 、 铝一一 一 饰铃铃 二 身部部 卯 铁 、 硅 、 铝 铅锡青铜铜 同同同同同同同同上另一处处 如 铁 、 铝一一 一 饰铃铃 眨 肩部部 肠肠 肠肠 铁 、 铝 铅锡青铜铜 同同同同同同同同上另一处处 印印 铁 、 铝一一 同同同同同同同同上另一处处 铁 肠 、 硅 、 铝一一 同同同同同同同同上另一处处 铁 、 硅 、 铝一一 】】拓 方长休锥锥 初 身部部 铁 铅锡青铜铜 义泌泌 圆体锥锥 丫 身部部 铁 铅锡青铜铜 平平平 镑斧 件 砧砧 均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均均 成成成 剑 件 砧砧 伪伪 份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份份 削 件 锨锨锨 件 璐璐 锥锥锥 件 卯卯 饰饰饰铃 件 叭叭 铜铜铜扣 件 , 体部部 别别别棍棍棍棍棍棍棍棍棍棍棍棍棍棍棍棍棍棍棍棍棍棍棍棍棍棍棍棍棍棍棍棍棍棍棍 鼎鼎鼎 、 敦盖 件 带带带钩 件 除表中所列外 , 试样 侧吃 尚含有 的磷 、 一 含磷 以 、 一 含磷 , 川 一 含有 的 氯 。 三件小铜扣中 , “ 、 助 的成份分析数据都基本正常 , 唯 职旧 有些异样 , 除表中所列 组成份外 , 还有三组是 波动较大的 , 这可能是真实情况的反映 , 也可能与试样表面状态有关 。 今附于后 , 以备参考 。 铜扣 以 , 别棍 , 分析点 铜 翻 、 锡 、 铅 、 铁 、 硅 、 铝 、 氯 铜扣 , 别棍 , 分析点 铜 巧 、 锡 、 铅 、 铁 、 硅 的 、 铝 铜扣 砂旧 , 扣体口 沿部 , 分析点 铜 、 锡 、 铅 、 铁 、 硅 、 铝 。 包金铜贝计分析了两个点 , 成份分别为一 卜 铜 、 金 、 银 、 铁 一 铜 、 金 、 银 、 铁 、 钙 。 © 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 小铜扣的成份很值得注意 。 首先 , 不管体部还是别棍部 , 都是一种 含锡量不低的铅 锡青铜 , 而且锡 、 铅量相差较大 。 其次 , 别棍部的含锡量远远地超过了扣体部的含锡量 。 由 表可见 , 山戎青铜扣的扣体含锡量为 一 , 含铅量为 一 , 别棍含锡量为 一 , 含铅量为 一 。 件小铜扣体部的平均成份为 铜 、 锡 、 铅 别棍 部平均成份为 铜 、 锡 、 铅 〕 可见 , 这成份选择是较好的 。 当然 , 小铜扣作为一种饰器 , 成份选择甚至较刀 、 剑 、 锨 、 斧 、 锌 、 削 、 锥 、 鼎还要讲 究 、 这是未必需要的 但不管怎样 , 它毕竟反映了一种较高的技艺 、 件铃形饰的含锡量皆高于含铅量 , 不管局部成份还是平均成份皆是如此 , 其平均成 份为 铜 、 锡 、 铅 。 因其并非作为响器的铃 , 故这成份还是可以的 。 其余器物 因 无严格的性能要求 , 其成份大体亦能满足需要 。 值得一提的是角 样号 , 名为低锡青铜 , 实际上近于红铜 , 与 《考工记 · 六齐 》条的规定 , 与多数考古实物的 科学分析都存在一定差距 。 三 、 问题讨论 一 山戎青铜合金技术小结 本研究计分析了 枚山戎青铜器 , 其中 以铅为主要合金元素的标本 只有 枚 , 占样总 数的 , 以锡为主要合金元素的标本却达 件 , 计占标样本总数的 可见以锡为 主要合金元素的 、 、 三元合金技术体系在山戎青铜文化中 已经完全确立 。 尤其是兵 工器 , 包括剑 、 锨 、 削 、 锌 、 斧 、 锥 , 其平均含锡量都较多地超过了平均含铅量 , 如剑的平 均锡 、 铅量为 和 削 的平均锡 、 铅量为 和 镑 、 斧的平均锡 铅量为 和 锥的平均锡铅量为 和 。 足见其合金技术 己发展到 了 较高水平 , 且与现代技术原理基本相符 , 从而具有了较高的强度和硬度 , 在较大程度上满足 了社会生产和社会生活的需要 。 二 与夏家店文化上层青铜合金技术之比较 我们曾对 件辽西夏家店上层文化青铜器的合金成份进行过一番研究 ① , 其中有东胡 式青铜短剑 件 , 东周式青铜剑 件 、 青铜刀 件 、 青铜斧 件 , 分铸剑首及其铜嵌框架 枚 , 削 、 嫉 、 锥 、 变铃 、 镜形饰 、 铜泡各 枚 , 其年代多与中原的春秋时代相当 , 少数试样 可推至西周晚期 , 或延及战国 中晚期 从分析情况看 , 军都山 山戎文化的青铜合金技术似高 于辽西夏家店文化上层 。 辽西夏家店文化上层 的 、 、 三元合金系虽 已完全确立 , 但 锡在合金元素中的主导地位并未完全确立 。 在分析过的 件青铜器中 , 以锡为主要合金元 素的标本只有 件 锡青铜的 件 , 铅锡青铜的 件 , 占试样总数的 以铅为主 要合金元素的标本却有 件 铅青铜 件 , 锡铅青铜 件 , 计占试样总数的 。 可 知这实际上是一种以铅为主要合金元素的技术体系 , 甚至兵刃器也是这样 。 而在我们考察过 的 件 辽西青铜剑 中 , 以 锡 为 主要合金 元素 者 只有铅锡青 铜 件 , 计 占试样总数 的 , 。 以铅为主要合金元素者却有锡铅青铜和铅青铜计 件 , 占试样总数的 。 铅 青铜和锡铅青铜的强度和硬度都是不得与锡青铜和铅锡青铜相 比的 古人常用 “ 弩马铅刀 ” 来形容某种事物的钝弱之势 在此 , 东胡人的这种铅青铜刀剑 、 锡铅青铜刀剑 一 也是 比较钝 弱 、 不太锋利的 。 总体上看 , 辽西夏家店文化上层的青铜合金技术 , 大体与我国早期青铜时 代相 当 而山戎文化则是一个开始走向成熟的青铜时代 。 但有一点值得注意的是 , 从现有分 析资料看 , 山戎青铜器的含锡含铅量多较夏家店文化上层稍低 , 这可能与原料条件 、 操作习 惯等有一定关系 , 可以进一步研究 。 三 与中原青铜合金技术之比较 在中原文化中 , 以锡青铜和铅锡青铜为主的倾向约出现于二里岗时期 , 殷墟时期便已完 · · © 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 全确立 ②。 春秋战国时期 , 中原青铜合金技术便达到 了古代世界的最高水平 , 它不但在实际 生产 中有效地控制 了各种器物的不同合金成份 , 使其达到 了最佳使用状态 , 而且出 了一 套与现代技术原理基本相符的合金规律 。 虽军都山 山戎青铜器也使用 了 、 、 三元合 金 , 并且确立了锡在合金元素中 的主导地位 , 但从总体上看 , 山戎青铜合金技术依然较之为 低 ‘, 这主要是中原春秋青铜器所含铅 、 锡量较高 , 并与现代技术原理基本相符 。 有学者分析 过一批河南浙川下寺春秋墓青铜器合金成份 , 其 枚剑的成份为 铜 、 锡 、 铅 枚链的平均成份为 铜 、 锡 、 铅 ③ 从大量考古实物科学分析 资料看 , 中原东周式青铜剑含锡量相对集 中 的成份范围是 一 , 徽 的 含锡量大体上亦 处于这一成份范围 , 这是 比较合理的成份选择 ④。 山戎青铜锋刃器含锡量显然较之稍低 , 故 强度 、 硬度都是不得与之相 比的 , 自不如中原的锋利 。 北方式青铜剑皆较短小 , 这也是与合 金成份有关的 。 含锡量较低 , 强度 、 硬度便不会太高 , 剑身就不宜作得过长过大 , 否则容易 变得弯曲 。 中原式青铜剑虽然较长 , 但一般也只有 厘米左右 , 因含锡量较高时 , 虽硬度 较大 , 强度亦不太低 , 但塑性较低 , 过长则易于折断 , 这 也是青铜剑一般皆较铁剑为短的原 因 。 注 释 ①何堂坤 、 靳枫毅 《辽西东胡青铜合金技术初步研究 》, 待刊 。 分析数据采 自张 日清 、 曲长芝 《同位素 射线 荧光法对稀珍文物 的无狈分析 》, 《考古学集刊 》第 辑 , 中国社会科学 出 版社 , 年 。 按 该文 的主要 目的是论证 射线荧光法非破坏性分析的可行性 故 只公布 了辽西东胡青铜器的分析结果 , 认为此分析结 果是可信的 , 但对夏家店上层文化的青铜合金技术尚 未来得及讨论 。 ②何堂坤 《先秦青铜合金技术的初步研究 》 , 《自然利 一 学 史研究 》 卯 年第 期 。 ③李敏生 《浙川下寺春秋墓部分金属成份测定 》 《浙川 下寺春秋楚墓 》, 文物出版社 , 年 。 ④何堂坤 《春秋战国青铜剑科学分析 》 , 「 , 国 冶金史 料 》 侧刀 年第 期 。 州 , 沙 群 以 防 , 外 俪印 】 明 苗 祀 沮 , 一 , 飞 团。 〕 一 一 一 伽 犯 卯 老川 , 习 巴 , 山 即 瑙 , , 五 即 , 记。 、 记 叩 一五甲 肠 邵℃ 出 , , 战 户 一 一 阮 © 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. 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