鹿邑太清宮長(zhǎng)子口墓出土玉器的材料屬性與制作工藝研究

陳建輝 ，胡永慶

(1. 國(guó)家文物進(jìn)出境審核海南管理處，海南?？?570100； 2. 河南省文物考古研究院，河南鄭州 450000)

0 引 言

長(zhǎng)子口墓位于河南省鹿邑縣太清宮鎮(zhèn)，是一座西周早期的貴族墓葬。由于該墓保存完整、規(guī)模大、隨葬品豐富、地域特征明顯，受到了學(xué)術(shù)界廣泛關(guān)注[1]。長(zhǎng)子口墓平面呈“中”字形，出土有數(shù)量眾多的青銅器、玉器、骨器、蚌器、原始瓷器、陶器等文物精品。其墓葬形制、隨葬器物類型及組合特征等方面表明，長(zhǎng)子口墓同時(shí)包含有商和周兩種文化特征，是商末周初的一座大墓[2]。長(zhǎng)子口墓主人生活歷經(jīng)商周兩朝，其身份是長(zhǎng)國(guó)之君還是西周早期宋國(guó)的開(kāi)國(guó)國(guó)君微子啟或其弟微仲衍，目前學(xué)術(shù)界尚存爭(zhēng)議[3-4]。長(zhǎng)子口墓地的發(fā)掘，對(duì)商末周初的歷史、墓葬形制、器物斷代以及古代先民的文化交流等諸多方面都提供了詳實(shí)的實(shí)物資料，具有重要的學(xué)術(shù)意義和研究?jī)r(jià)值。本工作為探討中原地區(qū)商末周初玉器的用料傳統(tǒng)、制玉工藝、文化交流、原料來(lái)源等信息，選取了長(zhǎng)子口墓出土的部分典型玉器進(jìn)行材料屬性及制作工藝的科學(xué)分析和相關(guān)研究。

1 樣品信息

本工作選取了長(zhǎng)子口墓出土48件典型玉器樣品，器形主要包括玦、環(huán)、璧、戈、鉞、柄形器及各種動(dòng)物形制的玉佩飾等。典型玉器照片如圖1所示，樣品簡(jiǎn)要信息如附錄所示。

a～j依次為樣品M1：34、M1：71、M1：105、M1：312、M1：316、M1：340、M1：346、M1：364、M1：330和M1：284圖1 長(zhǎng)子口墓地出土典型玉器樣品照片F(xiàn)ig.1 Some typical jade samples excavated from the tomb of Changzikou

2 分析技術(shù)

對(duì)這批玉器進(jìn)行原位無(wú)損分析，主要采用以下三種技術(shù)：

2.1 X射線熒光光譜技術(shù)(XRF)

采用美國(guó)Thermo Niton手持式能量色散型X射線熒光光譜儀(HXRF)，型號(hào)為Niton XL3t 950 GOLDD+series，其主要激發(fā)源為微型X射線管，Ag靶，50 kV/200 μA最大值，分析元素范圍為Mg～U。配備CamShotTMCCD彩色攝像功能，可以實(shí)時(shí)記錄測(cè)試部位的照片。

2.2 拉曼光譜技術(shù)(Raman)

實(shí)驗(yàn)采用必達(dá)泰克光電科技(上海)有限公司的MiniRam微型近紅外激光拉曼光譜儀，型號(hào)為BTR111-785。設(shè)備采用基于“CLEANLAZETM”技術(shù)的高純度785 nm窄線寬激光光源(輸出功率大于300 mW)，光譜響應(yīng)范圍在175～3 200 cm-1，其高靈敏度響應(yīng)范圍在175～2 800 cm-1，光譜分辨率為10 cm-1，激光輸出功率可在10%～100%之間進(jìn)行調(diào)整。HXRF與便攜式拉曼光譜儀聯(lián)合已經(jīng)成功應(yīng)用于廣西合浦漢墓出土珠飾的科學(xué)研究中[5]。

2.3 光學(xué)顯微鏡技術(shù)(OM)

采用基恩士VHX-5000型超景深數(shù)碼光學(xué)顯微系統(tǒng)對(duì)樣品表面進(jìn)行顯微觀測(cè)。該設(shè)備由日本基恩士公司研制，配備有兩種型號(hào)的光學(xué)顯微鏡頭，型號(hào)分別為VH-Z20(×20～200)、VH-Z100R(×100～1 000)，可實(shí)現(xiàn)20×至1 000×的顯微觀測(cè)。同時(shí)，本系統(tǒng)還具有自動(dòng)對(duì)焦、全幅對(duì)焦、深度合成、多角度觀測(cè)、超高分辨率和高清晰度顯示、三維合成、實(shí)時(shí)觀測(cè)以及三維測(cè)量等先進(jìn)功能。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 玉器材質(zhì)判定

綜合HXRF(表1)和Raman光譜分析結(jié)果，該批玉器樣品的玉料主要包括透閃石-陽(yáng)起石系列(軟玉)、方解石、白云石、白云母、蛇紋石、瑪瑙、綠松石等7種礦物類型。需要說(shuō)明的是，由于HXRF未采用工作曲線法進(jìn)行定量分析，故其分析結(jié)果僅為半定量分析結(jié)果，與礦物理論組分含量存在一定誤差。

表1 河南省鹿邑太清宮長(zhǎng)子口墓出土玉器半定量分析結(jié)果Table 1 Semi-quantitative analysis results of the chemical compositions of jade artifacts excavated from the tomb of Changzikou (%)

(續(xù)表1)

1) 透閃石-陽(yáng)起石玉器。該類玉器共有37件，主要組分為MgO、SiO2、CaO，其含量范圍分別為9.83%～15.02%、66.01%～77.57%和9.01%～13.36%，次要組分為Al2O3，其含量為0.33%～1.99%，F(xiàn)e2O3含量皆<2%(樣品M1：330的Fe2O3含量為9.34%)。上述化學(xué)成分特征與透閃石[Tremolite，化學(xué)結(jié)構(gòu)式為Ca2Mg5Si8O22(OH)2]的化學(xué)成分理論值(MgO 24.8%，SiO259.16%，CaO 13.8%)相比，SiO2含量偏高，MgO和CaO的含量偏低。上述樣品典型拉曼譜圖如圖2所示。從圖2中可以看到Si-Obr-Si的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰(1 063 cm-1)、硅氧四面體鏈中Si-Obr-Si的完全對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰(679 cm-1)以及O-H-O基團(tuán)晶格振動(dòng)峰(228 cm-1)，屬于透閃石-陽(yáng)起石系列(軟玉)礦物[6]。化學(xué)成分分析結(jié)果與理論值存在一定差異，主要是由于礦物本身的不均勻性和儀器的系統(tǒng)誤差造成。

圖2 透閃石玉器M1：366的拉曼圖譜Fig.2 Raman spectrum of a tremolite-type jade artifact M1：366

2) 方解石型玉器。在本次測(cè)試的樣品中，3件樣品(M1：282、M1：209、M1：74)中CaO的含量達(dá)到84.56%～95.61%，它們的拉曼特征振動(dòng)峰主要分布于285、717、1 091 cm-1，如圖3所示，其中1 091 cm-1為(CO3)2-的對(duì)稱拉伸振動(dòng)模式，717 cm-1為(CO3)2-的面內(nèi)彎曲振動(dòng)[7]，因此該樣品屬于典型的方解石型玉器。

圖3 方解石質(zhì)玉器M1：282的拉曼圖譜Fig.3 Raman spectrum of a calcite-type jade artifact M1：282

盡管M1：212和M1：281兩件玉器樣品的拉曼圖譜(圖4)與上文方解石拉曼譜圖十分相似，但這兩件樣品的化學(xué)成分與M1：282、M1：209、M1：74存在明顯差異。M1：212和M1：281主要成分為MgO(4.55%～16.07%)、CaO(44.91%～66.82%)、SiO2(25.3%～35.3%)，與方解石M1：282、M1：209、M1：74相比，其CaO的含量偏低，而MgO的含量偏高。研究表明，白云石[CaMg(CO3)2]與方解石同屬方解石族礦物，其拉曼特征譜具有相似性[7]，但化學(xué)成分存在明顯差異。綜合化學(xué)成分和物相結(jié)構(gòu)分析結(jié)果，判斷M1：212和M1：281材質(zhì)為白云石。

圖4 白云石質(zhì)玉器M1：212的拉曼圖譜Fig.4 Raman spectrum of a dolomite-type jade artifact M1：212

3) 白云母型玉器。樣品M1：286和M1：348的化學(xué)成分較為接近，主要組分為SiO2(59.85%～61.83%)、Al2O3(27.68%～28.80%)，K2O(8.72%～9.74%)，F(xiàn)e2O3(0.40%～2.29%)，這與白云母{KAl2[Si3AlO10](OH，F(xiàn))2}的主要化學(xué)成分SiO2(44%～50%)、Al2O3(20%～33%)、K2O(9%～10%)、Fe2O3(2%～6%)比較一致。主要拉曼特征峰(圖5)分布在267、407、700 cm-1，低波數(shù)的振動(dòng)峰是由SiO6八面體內(nèi)部振動(dòng)引起，407 cm-1是由OH振動(dòng)和Si-O振動(dòng)疊加后產(chǎn)生，而700 cm-1則是由Si-O-Si振動(dòng)引起的，與文獻(xiàn)中報(bào)道的云母的特征峰相一致[8]。

圖5 玉器M1：286的拉曼圖譜Fig.5 Raman spectrum of jade artifact M1：286

4) 蛇紋石型玉器。龍鳳佩玉器M1：340中含有較高的MgO和SiO2，分別為22.87%和73.80%。其拉曼特征峰主要位于235、378、687、1 046 cm-1附近(圖6)，其中235 cm-1附近為O-H-O基團(tuán)引起的振動(dòng)，378 cm-1附近為SiO4的對(duì)稱ν5(e)振動(dòng)，687 cm-1附近為Si-Ob-Si對(duì)稱拉伸振動(dòng)，1 046 cm-1為Si-Ob-Si反對(duì)稱拉伸振動(dòng)[9]。由于在1 046 cm-1出現(xiàn)了特征峰，且在378 cm-1附近沒(méi)有觀測(cè)到由SiO4彎曲振動(dòng)產(chǎn)生的拉曼特征峰，通過(guò)拉曼光譜進(jìn)一步確認(rèn)這件樣品為葉蛇紋石型玉器。

圖6 蛇紋石玉器M1：340的拉曼圖譜Fig.6 Raman spectrum of a serpentine-type jade artifact M1：340

5) 石英質(zhì)玉器。該類玉器僅1件玉玦M1：34，主要化學(xué)成分為SiO2(98.97%)，其拉曼光譜(圖7)的分布情況(132、214、468 cm-1)，468 cm-1由Si-O彎曲振動(dòng)引起，214 cm-1由SiO4的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)引起。由于顯晶質(zhì)石英和隱晶質(zhì)石英(水晶、瑪瑙、玉髓)的拉曼光譜非常相似，根據(jù)文獻(xiàn)[10]，顯晶質(zhì)石英在500 cm-1附近沒(méi)有弱振動(dòng)峰出現(xiàn)，水晶在509 cm-1附近有一個(gè)弱峰，而玉髓和瑪瑙的這個(gè)弱峰則通常在501 cm-1附近出現(xiàn)。這個(gè)小振動(dòng)峰是由斜硅石(moganite，屬于單斜晶石英組)石英中Si-O對(duì)稱彎曲振動(dòng)引起[11]。由于便攜式拉曼信號(hào)強(qiáng)度較弱，501 cm-1附近拉曼特征峰并不明顯。結(jié)合器物外觀特征，確定該玉器為瑪瑙，而不是水晶。

圖7 玉器M1：34的拉曼圖譜Fig.7 Raman spectrum of jade artifact M1：34

6) 綠松石型玉器。該類玉器包括M1：69和M1：70兩件，以及M1：304中間鑲嵌部分。其拉曼特征峰主要出現(xiàn)于422、1 042 cm-1(圖8)，分別歸屬于磷酸根基團(tuán)(PO4)3-的伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)[12]。該類樣品中含有較高的Al2O3(35.47%～44.69%)、SiO2(15.02%～17.35%)和P2O5(19.48%～26.32%)，與綠松石[CuAl6(PO4)4(OH)8·5H2O]的理論化學(xué)成分較為接近[13]。M1：304中間鑲嵌部分化學(xué)成分析結(jié)果中MgO含量較高，表明透閃石基體對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生了影響。

圖8 M1：304鑲嵌綠松石拉曼圖譜Fig.8 Raman spectrum of the turquoise-type mosaic of a jade artifact M1：304

表2對(duì)所分析的長(zhǎng)子口墓出土玉器材質(zhì)礦物類型及數(shù)量進(jìn)行了歸納總結(jié)。從中可以看出，透閃石-陽(yáng)起石型系列(軟玉)玉器在西周早、中期的數(shù)量最多，其他礦物類型的玉器數(shù)量較少，由此可推斷該時(shí)期這一區(qū)域的主流玉器已經(jīng)逐漸過(guò)渡到透閃石-陽(yáng)起石型系列(軟玉)玉器，表明商代以后透閃石-陽(yáng)起石型玉器在中原地區(qū)大量出現(xiàn)，并成為隨葬玉器的主流[14-16]。

表2 長(zhǎng)子口墓地不同材質(zhì)玉器數(shù)量統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistical information of the jade artifacts of different mineral types excavated from the tomb of Changzikou

3.2 玉器制作工藝微痕特征

長(zhǎng)子口墓出土儀仗類玉器以兵器為主，包括刀、戈、箭鏃等，器形規(guī)整，表面紋飾簡(jiǎn)明流暢，是制作最為精美的一類。儀仗器表面紋飾較為簡(jiǎn)單，以直線陰刻紋為主。玉刀樣品M1：330表面陰刻紋飾的顯微形貌特征(圖9a、9b)表明，M1：330樣品表面的短直陰刻紋飾在寬度和深度上呈現(xiàn)出漸縮趨勢(shì)。紋飾寬度最大值約為1.35 mm，說(shuō)明砣具寬度在1.35 mm左右。紋飾底部存在明顯的“平行線”摩擦痕，紋飾橫截面輪廓為“U”形，且底部光滑。玉戈樣品M1：284表面長(zhǎng)直陰刻紋飾的顯微圖像(圖9c)中可以觀察到紋飾內(nèi)部明顯的“平行線”狀摩擦痕，紋飾寬度較為一致，變化范圍在1 254～1 313 μm，平均值為1 285 μm，表明砣具厚度在1.28 mm左右。陰刻紋飾輪廓亦呈現(xiàn)“U”形，且紋飾內(nèi)部光滑。上述微痕特征與文獻(xiàn)[17]中砣具砣刻微痕特征相符，表明此類紋飾是利用快速運(yùn)動(dòng)的砣具在玉器表面進(jìn)行砣刻而成。

a和b為樣品M1：330； c為樣品M1：284圖9 陰刻直線紋飾顯微形貌及截面輪廓Fig.9 Micro-morphology and cross-section profile of shaded line patterns

裝飾類玉器是本次所分析數(shù)量最多的一類器形，包括鹿、鳥(niǎo)、兔、龍、鳳等形狀的佩飾等，也主要以陰刻紋飾為主。圖10給出了幾件典型裝飾類玉器直線陰刻紋飾的微觀特征。從圖中可以觀察到符合砣具砣刻的工藝特征，如陰刻紋飾內(nèi)部“平行線”狀摩擦痕，截面“U”形輪廓。長(zhǎng)直紋飾處紋飾寬度的一致性，以及短直紋飾寬度的漸變性。需要注意的是，利用砣具砣刻出的紋飾的“U”截面輪廓，并不具有較好的對(duì)稱性，如圖10b所示。在高度不一致的表面，此種不對(duì)稱性會(huì)更加突出，容易與西周時(shí)期的“一面坡”工藝相互混淆[18]。由于砣具砣刻只能制作直線陰刻紋飾，在砣刻彎曲紋飾時(shí)，需要利用多次連續(xù)地改變砣刻角度制作短直紋飾形成曲線紋飾。由于工匠的熟練程度、玉料材質(zhì)屬性、砣具硬度等客觀因素的影響，不可避免地會(huì)在曲線紋飾周圍形成放射狀不規(guī)則歧出雜紋，如圖11a所示。盡管有研究表明，利用手持片狀工具加工圓弧形表面時(shí)，也可形成兩端尖淺、中間深寬的形狀[1]，但在平整表面形成對(duì)稱性較好的兩端尖淺、中間深寬的陰刻紋飾(圖11b)，只能是采用砣具砣刻而成。紋飾寬度表明砣具厚度在0.77 mm左右。

a為樣品M1：70； b為樣品M1：312圖10 長(zhǎng)子口墓地出土裝飾類玉器陰刻紋飾及其截面輪廓Fig.10 Micro-morphology and cross-section profile of shaded straight line patterns

a為樣品M1：364； b為樣品M1：105圖11 砣刻工藝其他特征Fig.11 Other features of the engraving process

本次所分析長(zhǎng)子口墓出土玉器的穿孔形狀主要有兩種類型，分別是喇叭形和圓柱形。喇叭形穿孔孔徑由表面向內(nèi)部逐漸縮小，穿孔內(nèi)壁呈現(xiàn)為喇叭形(圖12)。裝飾類玉器通常具有多個(gè)穿孔，且穿孔大小不一，穿孔直徑從1 mm至6 mm，多數(shù)穿孔直徑集中在2～4 mm。此類片形飾厚度較薄，以單面鉆孔為主。此種類型穿孔主要利用桯鉆結(jié)合解玉砂工藝進(jìn)行鉆孔[19]。圓柱形穿孔內(nèi)壁漸縮性沒(méi)有第一類明顯，相對(duì)來(lái)說(shuō)，較為陡直，孔道形狀近似圓柱形(圖13)。此種類型穿孔應(yīng)該以管鉆工藝為主[20]。圓柱型穿孔主要發(fā)現(xiàn)于儀仗類器物，同時(shí)還包括1件柄形器(M1：81)。對(duì)儀仗器M1：284、M1：330和柄形器M1：81穿孔直徑進(jìn)行測(cè)量，分別為11.35 mm、8.17 mm和10.25 mm。圓柱形型穿孔直徑明顯大于喇叭形穿孔孔徑，且內(nèi)壁較為光滑。

a為樣品M1：338； b為樣品M1：364圖12 喇叭形穿孔形狀Fig.12 Shape of taper perforation

a為樣品M1：284； b為樣品M1：81圖13 圓柱形穿孔及其硅膠覆膜顯微形貌Fig.13 Micro-morphology of cylindrical perforation and silica gel models of the perforation

盡管長(zhǎng)子口墓出土了多種不同功能用途的玉器，但每種類型的玉器均具有較高的拋光度(圖14)。由圖14可以看出，玉器表面存在著細(xì)密的打磨拋光痕跡。值得注意的是，在儀仗器(M1：330，圖14c)、裝飾類玉器(M1：290，圖14b；M1：364，圖14d)及柄形器(M1：81，圖14a)等不同類型的玉器表面均發(fā)現(xiàn)了較為細(xì)密且有序的打磨拋光痕，表明了不同類型的玉器均采用了相似的打磨拋光工藝，而且拋光程度較高。但由于玉器材質(zhì)、埋藏環(huán)境等客觀因素造成玉器表面不同程度的風(fēng)化，少數(shù)樣品表面較為粗糙不平，不容易觀察到打磨拋光微痕。

3.3 玉器材質(zhì)-器形-功能-工藝之間的關(guān)系

長(zhǎng)子口墓出土玉器，依據(jù)其功能用途可大致分為儀仗器、禮器、裝飾品、工具及生活用具四類。

儀仗器的器形主要有刀、戈、鉞、箭鏃等，均以武器為主，整體造型十分規(guī)整。材質(zhì)主要以透閃石類礦物為主，少量為方解石、白云石、云母等礦物。儀仗器表面紋飾以陰刻直線紋飾為主，利用砣具砣刻而成。個(gè)別樣品有利用桯鉆制作的圓形凹陷作為裝飾紋飾。穿孔主要是利用管鉆工藝制作而成，孔徑相對(duì)較大。

禮器的器形則主要以簋、璧、琮、柄形器等為主，表面通常為素面，沒(méi)有任何紋飾。柄形器表面紋飾較少，僅個(gè)別樣品有穿孔，如M1：81。材質(zhì)同樣以透閃石為主，少量為瑪瑙(M1：34，瑪瑙玦)、方解石和白云石。禮器類樣品穿孔以桯鉆為主，相對(duì)較大的孔徑則可能采用管鉆工藝，如璧、琮的內(nèi)部大孔。

裝飾類玉器以動(dòng)物造型以及玦、環(huán)、璜為主，材質(zhì)以透閃石為主，少量為綠松石、蛇紋石等。此類玉器表面紋飾仍以陰刻紋飾為主，紋飾線條流暢簡(jiǎn)潔，采用了砣具砣刻。器物表面有數(shù)量較多的穿孔，體積較小，采用桯鉆鉆孔。

表3對(duì)長(zhǎng)子口墓地出土玉器功能、材質(zhì)、陰刻工藝和鉆孔工藝等進(jìn)行了總結(jié)。由表3可知，長(zhǎng)子口墓出土玉器材質(zhì)以透閃石礦物為主，同時(shí)還有綠松石、蛇紋石、方解石、瑪瑙等其他礦物類型。陰刻紋飾主要采用砣具砣刻。儀仗器穿孔以管鉆工藝為主，而裝飾類玉器則以桯鉆工藝為主。這可能是由于器物實(shí)際使用功能所導(dǎo)致。裝飾類玉器主要為佩飾，用細(xì)線系于服飾，或串成串飾佩戴于人身，穿孔無(wú)需太大。儀仗器則需要利用粗繩進(jìn)行固定，因而穿孔孔徑較大。管鉆工藝還應(yīng)用于大孔徑的穿孔制作，如玦、璧、琮、環(huán)等的內(nèi)部孔徑制作。

a～d依次為樣品M1：81、M1：290、M1：330和M1：364圖14 玉器表面拋光微痕顯微圖像Fig.14 Photomicrographs of surface polishing of jade artifacts

表3 長(zhǎng)子口墓地出土部分典型玉器材質(zhì)-器形-功能-工藝關(guān)系信息表Table 3 Relationships between material， shape， function and making techniques of typical jade artifacts excavated from the tomb of Changzikou

4 結(jié) 論

河南西周早期鹿邑太清宮長(zhǎng)子口墓出土玉器材質(zhì)礦物種類主要包括透閃石-陽(yáng)起石系列(軟玉)37件、方解石類玉器3件、白云石類玉器2件、白云母類玉器2件、蛇紋石類玉器1件、瑪瑙類玉器1件和綠松石類2件。陰刻紋飾主要采用了砣具砣刻，砣具厚度(0.76～1.50 mm)并不一致。鉆孔工藝有桯鉆和管鉆兩種。桯鉆通常用于孔徑相對(duì)較小的鉆孔，以及儀仗器表面的圓形裝飾，管鉆通常用于孔徑相對(duì)較大的穿孔，常見(jiàn)于儀仗器、禮器等類型。儀仗器、禮器、裝飾類器物及柄形器均以透閃石-陽(yáng)起石類型礦物為主。除了禮器璧、琮和裝飾類玉器玦、環(huán)、璜等為素面外，其他各類型玉器均以砣具砣刻進(jìn)行陰刻紋飾制作。研究結(jié)果表明，在殷商晚期至西周早期的時(shí)間段內(nèi)，透閃石-陽(yáng)起石型玉器已經(jīng)在中原地區(qū)大量出現(xiàn)，并成為高等級(jí)墓葬隨葬玉器的主流。砣具砣刻工藝已經(jīng)較為成熟，管鉆及桯鉆工藝兼用。