当前位置: 首页学术动态学术动态学术动态
学术动态
中国青铜器和其他材质文物中的铅料——2017年度考古学研究系列学术讲座第十二讲
发布时间:2017-09-07    文章出处:中国考古网    作者:考古所科研处    点击率:
  2017年8月25日下午,由中国社会科学院考古研究所主办的“2017年度考古学研究系列学术讲座”第十二讲在考古研究所八楼多媒体厅举行。本场讲座邀请到牛津大学马克•波拉德教授(Mark Pollard)(图一),为大家带来题为“中国青铜器和其他材质文物中的铅料”的学术讲座。中国社会科学院考古研究所陈星灿所长主持并点评(图二)。来自中国社会科学院考古研究所、牛津大学、吉林大学、西北大学等单位的专家学者和学生们聆听了此次讲座。
 
图一:主讲人 马克•波拉德(Mark Pollard)教授
 
 
图二:主持人 陈星灿所长
 
  马克•波拉德教授首先介绍了由欧洲科学研究委员会资助、波拉德教授所主持的FLAME项目(Flow of Ancient Metal across Eurasia,即“欧亚大陆古代金属的流动”项目)。本次讲座内容源自该项目最近数周的相关研究方法、研究数据和阶段性成果。
 
  该项目的研究目的主要是利用分析化学成分的方法来确定青铜合金的矿料来源,以不同类型铜料及其合金分布规律为线索尝试探索青铜时代不同地区和社会间人类的交流行为和相互关系。项目首先通过大数据收集的方式来确保研究成果的准确性,并建立起了欧亚大陆青铜时代铜器化学组成数据库(GIS Database of Analyses of Eurasian Bronze Age Copper Alloy Artefacts)。目前大多数所收集到的数据主要集中在西欧,因为此地学者对此研究已经持续200余年;此外,对东欧、中亚的数据还略有不足,故仍持续收集中;相对而言,中国的数据是比较少的,需要进一步的工作。这一数据库将在地理层面为大家展示欧亚大陆上锡和铅的使用情况。待项目完成后,所有数据将全部上传至数据库并对外公开。
 
  接下来,波拉德教授用三角作图法展示了现代合金成分的分类体系,并解释由于现代合金成分与古代有所不同,所以在FLAME项目中并未采用现代合金成分分类体系,而是通过合金元素的存在与否进行分类,从中国青铜器角度来说,就是锡和铅的存在与否。该项目中以元素含量1%为界限进行分类,以此界限可划分纯铜、青铜、铅青铜等。紧接着,波拉德教授用一组地图展示了从公元前约3500年至公元前1600年期间,欧亚大陆范围内锡青铜的产生、传播和扩展的过程。随后又用另一组地图展示了铅的使用及其在欧亚大陆上的传播过程。
 
  对比完锡青铜和铅青铜的传播过程之后,波拉德教授指出:中国青铜时代的特殊性在于铅青铜的使用。从东亚的草原地带、半月形地带和中原地区的合金成分对比可以发现,草原地带主要是纯铜或含砷铜,中原地带主要为含铅青铜,半月形地带则基本与中原一致。而如果将此发现与当地器物类型结合起来,可以发现半月形地带与草原地带的器物类型相似。由此推测出两种可能性:一是半月形地带的居民通过来自中原的铅青铜的重熔来制造自己本身已有的器物类型;二是半月形地带的居民使用本地铜料制作青铜器,但在制作过程中模仿了中原合金的做法。根据这些推测,可以发现铅的使用是中原和半月形地带至关重要的特征,中国似乎是利用欧洲青铜时代晚期的技术开启了自己的青铜时代。那么,为什么会出现这种情况?这种情况又是如何产生的呢?
 
  就中国青铜时代的冶金术来说,我们不能仅仅只看铜和锡这两种元素,更需要关注铅这一元素。铅同位素分析法就为我们了解铅料提供了重要的研究方法,而了解研究铅料的供应网络对于理解中国青铜时代至关重要。
 
  在铜器制造中,加铅可以降低合金熔点。例如,在制造铜器时加入10%的铅可以使得铜铅合金的熔点从1083度降至约1000度。那么,是否因为这一原因使得中国青铜时代发展出了铅青铜的技术呢?进一步思考的话,中国青铜时代使用铅青铜是否因为复杂的范铸工艺要求加铅以提高流动性?亦或是铅青铜的使用促使中国发展出了复杂的范铸工艺?目前而言,铅青铜与范铸工艺孰先孰后这一问题仍在研究中。
 
  随后,波拉德教授利用核密度分析方法对安阳殷墟的青铜器成分进行了比较分析。通过对殷墟II、III和IV期高等级典型墓葬出土青铜器合金成分的比较,波拉德教授指出,在殷墟III期,合金工艺出现重大转变,由之前的高锡低铅转为低锡高铅。这一结果暗示在殷墟III期锡料的供应体系或许出现了重要变化。并且,以妇好墓、郭家庄M160和刘家庄北M1046为代表的殷墟高等级墓葬中的青铜器合金成分与殷墟西区出土青铜器合金成分相比存在显著区别。根据核密度分布,我们可以得知高等级墓葬中出土青铜器的合金元素为人为有意识添加,所以浮动范围非常小。但殷墟西区出土铜器的合金成分分布非常宽泛,或许是在制作这些铜器时使用了多种合金配比,亦或是存在回收重熔的过程。
 
  接下来,波拉德教授将内容转向考古学中铅同位素数据的运用。他首先介绍了1967年考古学家Robert H. Brill等人是如何在考古学中展现铅同位素数据的。接着讲解了铅同位素有4种,比值有3种,在Brill的时代会在作图上表现这3种比值,即Pb206/Pb204、Pb206/Pb207、Pb208/Pb207(Brill and Wampler, 1967, Fig 3;图三)。直到现在,我们依然使用Brill在1967年的作图方法来运用铅同位素分析青铜器合金成分。在地质学中,地质学家通常采用传统铅同位素作图方法来计算矿山年龄,而将其套用到考古学中的做法直到现在还在用于铜器合金成分的分析。但是,这种做法方式是否在考古学中是最好的作图方式呢?对此,波拉德教授介绍了另外一种方法,即锶元素的作图方式(图四),可以将这种作图方式应用到铅同位素的作图上,即y轴表示一组铅同位素的比值,x轴表示铅含量的百分比或其倒数。通过数学计算可证明此种作图方式会表现出线性关系。
图三:Brill的作图方式(Brill and Wampler, 1967, Fig 3;图片提供:Mark Pollard)
 
 
图四:锶元素的作图方式(图片提供:Mark Pollard)
 
  波拉德教授采用这种作图方式比较了商周交替时期铅料来源的变化。之后,他又通过其他图表来探讨二里岗和盘龙城之间铅料流通的关系。此外,他还用铅同位素的方法比较安阳殷墟I、II、III和IV期的青铜器铅含量,及它们的混熔情况;用铅同位素比值和铅含量结合来研究含普通铅的铜器和含高放铅的铜器之间的混合关系。
 
  基于波拉德教授的作图分析,提出了以下问题:高放铅源自何处?为什么中国很多地方都出现了高放铅?铅源是否唯一,如果不是,为何多个遗址在同一时间使用高放铅?这些问题也是中国学界长期讨论的问题。为了试图解决上述问题,波拉德教授制作了高放铅在古代中国的分布图,并与欧洲铅矿石的数据分布进行类比分析,目前中国仅在中原、西南、长江流域、东北部有此类数据样本已有过铅同位素分析。
 
  此外,波拉德教授还提出了一种新方法,即将测定的铅同位素转化为确定铅成矿的化学环境的参数。并采用这种新的作图方式对二里头、二里岗、盘龙城、安阳和西周时期的数据进行了比较。
 
  对于之前提到的高放铅的来源问题,波拉德加教授认为可以从中国其他材质文物中(如玻璃、瓷釉和颜料等)的铅同位素比值来进行研究,并展示了目前所收集到的西周、战国、汉初、西汉、秦汉、东汉至三国、西魏、唐代等不同时代的不同地区的玻璃、瓷釉和颜料的铅同位素比值数据。同时,还加入了日本弥生时代的铅同位素比值数据一同进行对比。
 
  最后,波拉德教授对本次讲座进行了总结:自二里头时期开始,大规模使用铅青铜就成了中国的特殊标志,但目前仍不清楚原因;铅同位素分析揭示出普通铅应有多个来源,高放铅在中国被大量使用,但其来源仍不清楚;二里岗和安阳的高放铅并不是唯一的,高放铅也存在于中国各个区域多种文物当中。
 
  另外,波拉德教授对未来的工作提出了以下方向:一、为了解商周时期高放铅向普通铅的转变,我们需要研究后期的青铜器和其他文物中的铅;二、需要更多来自青铜时代冶炼遗址的铅同位素数据;三、我们现在可以看出高放铅本身的流布要比其在商代青铜器的流布更加广泛,情形也更加复杂;四、我们需要分析铅料在青铜器和同时期其他材料中的使用情况,以了解生产组织方式和原料供应体系等方面的不同。
 
  讲座结束后,与会学者就日本、中国东北和东北亚地区青铜器铸造和传播进行对比研究的可能性、战国以前铜镜的合金成分分析、后续工作中中国和西亚青铜器的化学元素分析及原料、铸造方式差异等话题进行了热烈地讨论。

图五:陈星灿所长为马克•波拉德教授颁发讲座嘉宾聘书

 
图六:讲座现场
 
  最后,陈星灿所长再次向马克•波拉德教授表示感谢,并颁发讲座嘉宾聘书(图五)。他认为此次讲座提供的资料十分系统详尽,详细介绍了FLAME项目组目前所获得的青铜器在泛欧亚大陆上出现和使用的大致情况。通过结合青铜器和其他材质文物的化学组成与铅同位素分析,对铅料的使用进行了进一步阐释。在追踪铅同位素和铅含量随时代地域变化的基础上,归纳和展现不同种类的铅料在中国青铜时代供应体系的动态图景。激发了在座观众的思考(图六)。
 
(整理:武冰  审核:刘睿良、陈北辰)

 
转载请注明来源:中国考古网
分享到:
版权所有:中国社会科学院考古研究所
地址:北京王府井大街27号(100710) E-mail:kaogu@cass.org.cn
备案号:京ICP备05027606

您是第
AmazingCounters.com
位访问者

 
学术动态

中国青铜器和其他材质文物中的铅料——2017年度考古学研究系列学术讲座第十二讲

发布时间: 2017-09-07

  2017年8月25日下午,由中国社会科学院考古研究所主办的“2017年度考古学研究系列学术讲座”第十二讲在考古研究所八楼多媒体厅举行。本场讲座邀请到牛津大学马克•波拉德教授(Mark Pollard)(图一),为大家带来题为“中国青铜器和其他材质文物中的铅料”的学术讲座。中国社会科学院考古研究所陈星灿所长主持并点评(图二)。来自中国社会科学院考古研究所、牛津大学、吉林大学、西北大学等单位的专家学者和学生们聆听了此次讲座。
 
图一:主讲人 马克•波拉德(Mark Pollard)教授
 
 
图二:主持人 陈星灿所长
 
  马克•波拉德教授首先介绍了由欧洲科学研究委员会资助、波拉德教授所主持的FLAME项目(Flow of Ancient Metal across Eurasia,即“欧亚大陆古代金属的流动”项目)。本次讲座内容源自该项目最近数周的相关研究方法、研究数据和阶段性成果。
 
  该项目的研究目的主要是利用分析化学成分的方法来确定青铜合金的矿料来源,以不同类型铜料及其合金分布规律为线索尝试探索青铜时代不同地区和社会间人类的交流行为和相互关系。项目首先通过大数据收集的方式来确保研究成果的准确性,并建立起了欧亚大陆青铜时代铜器化学组成数据库(GIS Database of Analyses of Eurasian Bronze Age Copper Alloy Artefacts)。目前大多数所收集到的数据主要集中在西欧,因为此地学者对此研究已经持续200余年;此外,对东欧、中亚的数据还略有不足,故仍持续收集中;相对而言,中国的数据是比较少的,需要进一步的工作。这一数据库将在地理层面为大家展示欧亚大陆上锡和铅的使用情况。待项目完成后,所有数据将全部上传至数据库并对外公开。
 
  接下来,波拉德教授用三角作图法展示了现代合金成分的分类体系,并解释由于现代合金成分与古代有所不同,所以在FLAME项目中并未采用现代合金成分分类体系,而是通过合金元素的存在与否进行分类,从中国青铜器角度来说,就是锡和铅的存在与否。该项目中以元素含量1%为界限进行分类,以此界限可划分纯铜、青铜、铅青铜等。紧接着,波拉德教授用一组地图展示了从公元前约3500年至公元前1600年期间,欧亚大陆范围内锡青铜的产生、传播和扩展的过程。随后又用另一组地图展示了铅的使用及其在欧亚大陆上的传播过程。
 
  对比完锡青铜和铅青铜的传播过程之后,波拉德教授指出:中国青铜时代的特殊性在于铅青铜的使用。从东亚的草原地带、半月形地带和中原地区的合金成分对比可以发现,草原地带主要是纯铜或含砷铜,中原地带主要为含铅青铜,半月形地带则基本与中原一致。而如果将此发现与当地器物类型结合起来,可以发现半月形地带与草原地带的器物类型相似。由此推测出两种可能性:一是半月形地带的居民通过来自中原的铅青铜的重熔来制造自己本身已有的器物类型;二是半月形地带的居民使用本地铜料制作青铜器,但在制作过程中模仿了中原合金的做法。根据这些推测,可以发现铅的使用是中原和半月形地带至关重要的特征,中国似乎是利用欧洲青铜时代晚期的技术开启了自己的青铜时代。那么,为什么会出现这种情况?这种情况又是如何产生的呢?
 
  就中国青铜时代的冶金术来说,我们不能仅仅只看铜和锡这两种元素,更需要关注铅这一元素。铅同位素分析法就为我们了解铅料提供了重要的研究方法,而了解研究铅料的供应网络对于理解中国青铜时代至关重要。
 
  在铜器制造中,加铅可以降低合金熔点。例如,在制造铜器时加入10%的铅可以使得铜铅合金的熔点从1083度降至约1000度。那么,是否因为这一原因使得中国青铜时代发展出了铅青铜的技术呢?进一步思考的话,中国青铜时代使用铅青铜是否因为复杂的范铸工艺要求加铅以提高流动性?亦或是铅青铜的使用促使中国发展出了复杂的范铸工艺?目前而言,铅青铜与范铸工艺孰先孰后这一问题仍在研究中。
 
  随后,波拉德教授利用核密度分析方法对安阳殷墟的青铜器成分进行了比较分析。通过对殷墟II、III和IV期高等级典型墓葬出土青铜器合金成分的比较,波拉德教授指出,在殷墟III期,合金工艺出现重大转变,由之前的高锡低铅转为低锡高铅。这一结果暗示在殷墟III期锡料的供应体系或许出现了重要变化。并且,以妇好墓、郭家庄M160和刘家庄北M1046为代表的殷墟高等级墓葬中的青铜器合金成分与殷墟西区出土青铜器合金成分相比存在显著区别。根据核密度分布,我们可以得知高等级墓葬中出土青铜器的合金元素为人为有意识添加,所以浮动范围非常小。但殷墟西区出土铜器的合金成分分布非常宽泛,或许是在制作这些铜器时使用了多种合金配比,亦或是存在回收重熔的过程。
 
  接下来,波拉德教授将内容转向考古学中铅同位素数据的运用。他首先介绍了1967年考古学家Robert H. Brill等人是如何在考古学中展现铅同位素数据的。接着讲解了铅同位素有4种,比值有3种,在Brill的时代会在作图上表现这3种比值,即Pb206/Pb204、Pb206/Pb207、Pb208/Pb207(Brill and Wampler, 1967, Fig 3;图三)。直到现在,我们依然使用Brill在1967年的作图方法来运用铅同位素分析青铜器合金成分。在地质学中,地质学家通常采用传统铅同位素作图方法来计算矿山年龄,而将其套用到考古学中的做法直到现在还在用于铜器合金成分的分析。但是,这种做法方式是否在考古学中是最好的作图方式呢?对此,波拉德教授介绍了另外一种方法,即锶元素的作图方式(图四),可以将这种作图方式应用到铅同位素的作图上,即y轴表示一组铅同位素的比值,x轴表示铅含量的百分比或其倒数。通过数学计算可证明此种作图方式会表现出线性关系。
图三:Brill的作图方式(Brill and Wampler, 1967, Fig 3;图片提供:Mark Pollard)
 
 
图四:锶元素的作图方式(图片提供:Mark Pollard)
 
  波拉德教授采用这种作图方式比较了商周交替时期铅料来源的变化。之后,他又通过其他图表来探讨二里岗和盘龙城之间铅料流通的关系。此外,他还用铅同位素的方法比较安阳殷墟I、II、III和IV期的青铜器铅含量,及它们的混熔情况;用铅同位素比值和铅含量结合来研究含普通铅的铜器和含高放铅的铜器之间的混合关系。
 
  基于波拉德教授的作图分析,提出了以下问题:高放铅源自何处?为什么中国很多地方都出现了高放铅?铅源是否唯一,如果不是,为何多个遗址在同一时间使用高放铅?这些问题也是中国学界长期讨论的问题。为了试图解决上述问题,波拉德教授制作了高放铅在古代中国的分布图,并与欧洲铅矿石的数据分布进行类比分析,目前中国仅在中原、西南、长江流域、东北部有此类数据样本已有过铅同位素分析。
 
  此外,波拉德教授还提出了一种新方法,即将测定的铅同位素转化为确定铅成矿的化学环境的参数。并采用这种新的作图方式对二里头、二里岗、盘龙城、安阳和西周时期的数据进行了比较。
 
  对于之前提到的高放铅的来源问题,波拉德加教授认为可以从中国其他材质文物中(如玻璃、瓷釉和颜料等)的铅同位素比值来进行研究,并展示了目前所收集到的西周、战国、汉初、西汉、秦汉、东汉至三国、西魏、唐代等不同时代的不同地区的玻璃、瓷釉和颜料的铅同位素比值数据。同时,还加入了日本弥生时代的铅同位素比值数据一同进行对比。
 
  最后,波拉德教授对本次讲座进行了总结:自二里头时期开始,大规模使用铅青铜就成了中国的特殊标志,但目前仍不清楚原因;铅同位素分析揭示出普通铅应有多个来源,高放铅在中国被大量使用,但其来源仍不清楚;二里岗和安阳的高放铅并不是唯一的,高放铅也存在于中国各个区域多种文物当中。
 
  另外,波拉德教授对未来的工作提出了以下方向:一、为了解商周时期高放铅向普通铅的转变,我们需要研究后期的青铜器和其他文物中的铅;二、需要更多来自青铜时代冶炼遗址的铅同位素数据;三、我们现在可以看出高放铅本身的流布要比其在商代青铜器的流布更加广泛,情形也更加复杂;四、我们需要分析铅料在青铜器和同时期其他材料中的使用情况,以了解生产组织方式和原料供应体系等方面的不同。
 
  讲座结束后,与会学者就日本、中国东北和东北亚地区青铜器铸造和传播进行对比研究的可能性、战国以前铜镜的合金成分分析、后续工作中中国和西亚青铜器的化学元素分析及原料、铸造方式差异等话题进行了热烈地讨论。

图五:陈星灿所长为马克•波拉德教授颁发讲座嘉宾聘书

 
图六:讲座现场
 
  最后,陈星灿所长再次向马克•波拉德教授表示感谢,并颁发讲座嘉宾聘书(图五)。他认为此次讲座提供的资料十分系统详尽,详细介绍了FLAME项目组目前所获得的青铜器在泛欧亚大陆上出现和使用的大致情况。通过结合青铜器和其他材质文物的化学组成与铅同位素分析,对铅料的使用进行了进一步阐释。在追踪铅同位素和铅含量随时代地域变化的基础上,归纳和展现不同种类的铅料在中国青铜时代供应体系的动态图景。激发了在座观众的思考(图六)。
 
(整理:武冰  审核:刘睿良、陈北辰)

 

作者:考古所科研处

文章出处:中国考古网