廣州沙邊窯出土窯具及瓷器化學(xué)組成研究

牛 沛

(廣州市文物考古研究院，廣東 廣州 510006)

0 引 言

廣州，憑借其得天獨(dú)厚的地理位置，自秦漢以來(lái)就成為了海外通商的橋頭堡。至唐宋時(shí)期，隨著海上交通和貿(mào)易的蓬勃發(fā)展，“市舶”制度的逐步健全，廣州更是成為了海上絲綢之路上的一個(gè)重要貿(mào)易港口。此時(shí)，瓷器開(kāi)始在對(duì)外貿(mào)易中占據(jù)著越來(lái)越重要的地位，各地名瓷紛紛從廣州出口。為適應(yīng)瓷器大量的外銷需求，嶺南地區(qū)的窯場(chǎng)興盛起來(lái)，窯址數(shù)量迅速增加。位于廣州市番禺區(qū)南村鎮(zhèn)的沙邊窯就是其中一例。沙邊窯不見(jiàn)文獻(xiàn)記載，但從調(diào)查和發(fā)掘得知，沙邊窯是北宋時(shí)期一處主要生產(chǎn)外銷瓷的民窯[1]，于2008 年被公布為廣州市文物保護(hù)單位[2]。在遺址區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)有廢瓷、匣缽、窯磚等窯址廢棄物堆積，已發(fā)掘出3 座龍窯。其產(chǎn)品中青釉瓷是最主要的，黑、醬色釉占少數(shù)，器型以碗、碟、杯為主，少量青釉褐彩盆與廣州西村窯產(chǎn)品相似[3]。沙邊窯出土的各類遺物，為研究北宋外銷瓷提供了極其重要的實(shí)物資料，也反映了北宋時(shí)期廣州地區(qū)的制瓷工藝水平和海上絲綢之路貿(mào)易對(duì)瓷器的需求。

目前，針對(duì)沙邊窯開(kāi)展的研究不多，對(duì)其產(chǎn)品的化學(xué)組成、燒制工藝等研究也鮮有涉足。本文從沙邊窯1990 年、1994 年發(fā)掘出土的器物中，選取部分窯具、青釉瓷、醬釉瓷樣品作為研究對(duì)象，采用能量色散X 射線熒光進(jìn)行成分分析，初步討論了這批樣品的組成特征，為進(jìn)一步深入研究沙邊窯提供科學(xué)依據(jù)。

圖1 沙邊窯遺址位置示意圖Fig.1 Location sketch of Shabian kiln site

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 樣品

本文所用樣品共27 件，其中，窯具樣品7 件(含匣缽和墊餅，編號(hào)為1-7)、醬釉瓷樣品8 件(編號(hào)為8-15)、青釉瓷樣品12 件(編號(hào)為16-27)，樣品如圖2 所示。匣缽樣品斷面及內(nèi)側(cè)表面為土黃色，外側(cè)呈色較深，且表面似有光澤。墊餅樣品偏黃褐色，和匣缽一樣，肉眼可見(jiàn)大小均勻的砂粒和小氣孔。瓷器樣品胎色多白偏灰，較純凈；釉層較薄，醬釉瓷施醬色或近黑色釉，青釉瓷多呈淡青色，個(gè)別青瓷樣品釉層有開(kāi)片現(xiàn)象。

圖2 樣品照片F(xiàn)ig.2 Photograph of samples:(a)1 saggar sample;(b)5 pad sample;(c)9 brown glaze porcelain piece;(d)22celadon piece

1.2 測(cè)試方法

能量色散X 射線熒光(EDXRF)可以實(shí)現(xiàn)快速、無(wú)損、多元素同時(shí)測(cè)定，且檢測(cè)結(jié)果精度高、準(zhǔn)確度好，無(wú)需制樣，非常適合于古陶瓷的成分分析。沙邊窯的27 件樣品進(jìn)行超聲波清洗并烘干后，采用美國(guó)EDAX 公司生產(chǎn)的EAGLE Ⅲ XXL 型能量色散X 射線熒光光譜分析儀(EDXRF)進(jìn)行成分測(cè)試。測(cè)試條件為：側(cè)窗Rh 靶，Si(Li)探測(cè)器，X 射線束斑直徑為100 μm，X 射線管管壓40 kV，管流600 μA，真空光路，Mn Kα 處的分辨率為137.5 eV，時(shí)間約20 %。用Version3.0 的解譜軟件進(jìn)行樣品的定性、定量分析，樣品的定量分析采用陶瓷標(biāo)樣法。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1、表2。

2 結(jié)果與討論

2.1 瓷胎組成配方分析

從表1 可以看出，沙邊窯窯具樣品的主要成分是SiO2(62.9 %—75.4 %)、Al2O3(20.7 %—30.4 %)、TFe2O3(1.5 %—4.7 %)；其他成分含量較小，基本都在0.8 %以內(nèi)。所以，熔劑總含量偏低。整體而言，窯具的化學(xué)組成分散性較大，含雜質(zhì)(鐵)較多，質(zhì)地粗糙。

表1 樣品胎體的化學(xué)組成Tab.1 Chemical composition of the samples’ body

表2 樣品釉的化學(xué)組成Tab.2 Chemical composition of the samples’ glaze

沙邊窯瓷器樣品，胎中SiO2含量在58.9 %—66.0 %之間波動(dòng)，Al2O3主要分布在 26.1 %—33.8 %。由這種高鋁低硅的組成推斷，這些樣品以高鋁粘土為主要制胎原料。此次檢測(cè)還發(fā)現(xiàn)，這些瓷胎樣品有個(gè)共同的特點(diǎn)，就是K2O 含量較高(約3 %左右)。胎中較高的K2O，可作為助熔劑，降低瓷器的燒成溫度。胎中 TFe2O3含量在1.4 %—2.4 %之間，TiO2含量都在0.8 %以內(nèi)。所以，這些瓷器樣品多數(shù)為白色偏灰色調(diào)。相較而言，醬釉瓷胎成分中的鈣、鈦、磷含量略高于青釉瓷胎?？偟膩?lái)說(shuō)，沙邊窯醬釉瓷與青釉瓷胎的化學(xué)組成相近，在原料配方上沒(méi)有很大的區(qū)別。

由以上分析并結(jié)合圖3 可知，沙邊窯窯具和瓷胎的化學(xué)組成存在一定的差異。瓷胎相對(duì)窯具而言，各成分含量比較集中，且Al2O3、K2O 含量更高，TiO2、TFe2O3含量相對(duì)偏低。胎中鋁含量高，可以提高器物的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性與白度[4]。鐵雖為助熔劑，但如果其含量過(guò)高，也會(huì)影響瓷胎的顏色。因此，降低鐵含量對(duì)提高瓷器質(zhì)量具有非常顯著的作用[5]。一般情況下，窯具要選用耐火性能好的原料，才會(huì)具備一定的熱穩(wěn)定性。沙邊窯窯具中的鋁含量約25 %，仍略低于瓷胎。所以，其熔劑總含量要足夠低，才能保證在高溫條件下不會(huì)軟化變形。另外，窯具中摻合的砂粒，也能提高熱穩(wěn)定性[6]。因此，沙邊窯制備匣缽和瓷胎的原料可能不同，且二者對(duì)原料的處理工藝也存在一定差異。

圖3 沙邊窯窯具、青釉瓷和醬釉瓷胎中SiO2、Al2O3含量散點(diǎn)圖Fig.3 Scatter diagram of SiO2and Al2O3content in the sample's body

2.2 瓷釉組成配方分析

由表2 可知，沙邊窯醬釉樣品中CaO 的平均含量約4.3 %，K2O 的平均含量為3.6 %；青釉樣品中CaO 含量的平均值為5.1 %，K2O 含量的平均值在4.3 %。可見(jiàn)醬釉和青釉都以CaO 和K2O 為主要助熔劑，不過(guò)CaO 的含量略高而已。根據(jù)中國(guó)古瓷鈣釉類型的劃分標(biāo)準(zhǔn)[7]計(jì)算釉式系數(shù)得知,沙邊窯瓷器僅有5 個(gè)樣品為鈣釉，剩余樣品屬于鈣堿釉。釉中P 的含量明顯高于胎中含量，說(shuō)明釉中添加了草木灰。

鐵是醬釉和青釉中的主要著色元素，醬釉中鐵含量在3.4 %—7.2 %內(nèi)變化，青釉中鐵含量均在2.7 %以下。此外，醬釉中的鈦也明顯高于青釉，如圖9 所示。

3 與西村窯同類產(chǎn)品的比較

北宋時(shí)期，隨著港口和外貿(mào)的發(fā)展，為外銷服務(wù)的嶺南地區(qū)瓷業(yè)生產(chǎn)如雨后春筍，蓬勃發(fā)展。這些窯場(chǎng)形成了宋代嶺南瓷業(yè)的生產(chǎn)網(wǎng)，各窯間均互有影響和聯(lián)系，常見(jiàn)器物的造型與裝飾風(fēng)格也極為相似[8]。隨著以生產(chǎn)外銷瓷器為主的西村窯的建立，沙邊窯也適應(yīng)當(dāng)時(shí)的社會(huì)需求而建成。沙邊窯產(chǎn)品的外形特色與西村窯產(chǎn)品基本相同，只是種類比西村窯少。近年來(lái)，海外尤其是東南亞等國(guó)家，收藏或出土的西村窯制品很多。其中，有些很可能就是沙邊窯的產(chǎn)品[9]。因此，有學(xué)者將西村窯和沙邊窯歸為同一個(gè)產(chǎn)品系統(tǒng)[10]。

從沙邊窯樣品外觀來(lái)看，其外部施釉不到底，底部露胎。其施釉方法與西村窯一樣，采用“浸漬法”蘸釉，施釉后一般不再進(jìn)行修飾。所以，絕大多數(shù)器物外腹和圈足部分沒(méi)有釉，如圖4 所示。

為了解沙邊窯青釉瓷、醬釉瓷和西村窯同類產(chǎn)品間化學(xué)組成的異同，將已發(fā)表的西村窯樣品成分?jǐn)?shù)據(jù)[12]與本次測(cè)試結(jié)果進(jìn)行橫向比較，可以看出：

(1) 兩個(gè)窯口的樣品胎體化學(xué)組成比較接近，都選用了高鋁、高鉀的原料做瓷胎。但沙邊窯瓷胎中鋁含量略高，熔劑總含量卻低于西村窯，即沙邊窯產(chǎn)品燒結(jié)所需溫度要高于西村窯。沙邊窯瓷胎中TFe2O3含量也略高于西村窯，表明沙邊窯對(duì)制瓷原料的處理沒(méi)有西村窯精細(xì)。此外，西村窯瓷胎還具有高鈉的特征，含量在1.0 %—2.1 %。

(2) 沙邊窯和西村窯產(chǎn)品的瓷釉組成中，西村窯瓷釉中Na2O 含量明顯高于沙邊窯產(chǎn)品，鋁含量低于沙邊窯瓷釉，即西村窯產(chǎn)品瓷釉的熔融溫度要低于沙邊窯。從兩個(gè)窯口瓷釉中P 的含量判斷，配方中都加入了草木灰。其中，西村窯青瓷釉中P含量最少，但相應(yīng)的鈣含量卻不低。顯示西村窯青瓷釉配方中，除草木灰外還引用了其他富鈣原料。兩個(gè)窯口中，醬釉中的鈦、鐵含量均高于同窯口的青釉瓷。

圖4 沙邊窯與西村窯產(chǎn)品外表面Fig.4 Photograph of samples’ outer surface(a) sample 8 from Shabian kiln;(b) sample 22 from Shabian kiln;(c) brown glaze porcelain sample from Xicun kiln

圖5 沙邊窯、西村窯瓷胎中Al2O3、熔劑氧化物含量散點(diǎn)圖Fig.5 Scatter diagram of Al2O3and RxOy content in the body of porcelain from Shabian kiln and Xicun kiln

圖6 沙邊窯、西村窯瓷胎中Fe2O3、Na2O 含量散點(diǎn)圖Fig.6 Scatter diagram of Fe2O3and Na2O content in the body of porcelain from Shabian kiln and Xicun kiln

圖7 沙邊窯、西村窯瓷釉中Na2O、Al2O3含量散點(diǎn)圖Fig.7 Scatter diagram of Na2O and Al2O3content in the glaze of porcelain from Shabian kiln and Xicun kiln

圖8 沙邊窯、西村窯瓷釉中CaO、P 含量散點(diǎn)圖Fig.8 Scatter diagram of CaO and P content in the glaze of porcelain from Shabian kiln and Xicun kiln

圖9 沙邊窯、西村窯瓷釉中TiO2、Fe2O3含量散點(diǎn)圖Fig.9 Scatter diagram of TiO2and Fe2O3content in the glaze of porcelain from Shabian kiln and Xicun kiln

4 結(jié) 論

(1) 沙邊窯的樣品均選用了高鋁的制胎原料。窯具成分變化比較大，鈦、鐵等雜質(zhì)較多，且摻合有砂粒；而青釉瓷胎和醬釉瓷胎成分基本一致，都具有高鉀的特征。

(2) 沙邊窯的醬釉瓷和青釉瓷器樣品，釉的著色元素均為鐵，助熔劑以CaO 和K2O 為主，大多屬于鈣堿釉類型。

(3) 通過(guò)與西村窯同類產(chǎn)品成分的對(duì)比發(fā)現(xiàn)：兩個(gè)窯口均選用了高鋁高鉀的原料制胎；瓷釉類型多數(shù)為鈣堿釉，醬釉中鐵、鈦含量均高于青釉。西村窯制品的燒成溫度應(yīng)比沙邊窯低，對(duì)原料的處理也更為細(xì)致。同一窯口中醬釉瓷與青釉瓷的胎化學(xué)組成差別很小，其主要的區(qū)別僅在于施了不同的釉。西村窯產(chǎn)品的高鈉特征，可以作為判別西村窯和沙邊窯產(chǎn)品的一個(gè)重要指標(biāo)。

致謝：感謝廣州市文物考古研究院鄺桂榮研究館員和莫慧璇館員在樣品采集方面提供的幫助！本次分析測(cè)試在中山大學(xué)人類進(jìn)化與科技考古實(shí)驗(yàn)室由朱鐵權(quán)教授等人完成，在此一并致謝!