江西海昏侯墓主槨室出土青銅器製作工藝初步分析_風聞

摘要：利用掃描電鏡—能譜（SEM-EDS）及金相顯微鏡，對江西海昏侯墓主槨室內出土部分青銅器進行了合金成分及金相分析。結果表明，海昏侯墓主槨室內出土的銅器錫含量測量平均值為9.3%，鉛含量測量平均值為2.9%，其中青銅容器錫含量測量平均值為10.5%，鉛含量測量平均值為3.2%。不同器類器物具有不同的合金配比，反映工匠在製作器物時會考慮器物的使用功能及顏色等性質。銅器的製作工藝包括鑄造、鑄後受熱退火以及鑄後熱鍛。海昏侯墓出土的青銅器的科技分析，豐富了西漢時期銅器科技檢測相關分析，對研究西漢銅器生產體系等問題具有重要的意義。

一、引言

青銅器在漢代社會生活中仍然廣泛使用，並完成了從禮器到生活用器的轉變，但目前漢代銅器無論是傳統考古還是科技考古的相關研究數量均不及先秦。通過漢代青銅器的研究對當時社會、技術文化變遷等相關研究具有重要意義。

海昏侯墓位於南昌市新建區大塘坪鄉觀西村老裘村民小組東北約500米的墎墩山上。2011年起，江西省文物考古研究院對被盜墓葬周圍5平方千米區域進行全面系統的考古調查，發現了紫金城遺址、歷代海昏侯墓園、貴族和平民墓等遺存，並對海昏侯墓進行重點鑽探。2012至2013年開始發掘，至2014年完成主墓（M1）封土和墓室內填土的發掘，2015年對主槨室進行發掘並對遺物開始提取與保護，2016年完成了主墓的一期發掘工程，取得了許多令人矚目的考古發現，確認墓主為第一代海昏侯劉賀。海昏侯墓共出土青銅器3000餘件（套），其中主墓內共出土銅器500餘件（套），器類包括食器、酒器、水器、樂器、生活用器、度量衡器、兵器、車馬器、工具、雜器配件，大致依功用相應放置於主槨室、車馬庫及迴廊形藏槨的廚具庫、酒具庫、樂器庫、武庫、娛樂用器庫等位置。海昏侯墓的發掘為研究漢代歷史及相關考古研究提供了重要的依據。

目前，西漢帝陵及叢葬坑出土銅器的科技分析包括陽陵叢葬坑出土的一件銅鐵複合器與茂陵陪葬坑出土的少量車馬器；北京大葆台漢墓、河北滿城漢墓、江蘇徐州獅子山楚王陵與北洞山楚王墓、山東青州香山漢墓、河南永城梁王墓等諸侯王級大墓出土的部分銅器已經過合金成分分析；列侯級別墓葬出土銅器經過檢測分析的較少，其中海昏侯墓槨室外迴廊及車馬坑出土的部分青銅器有部分數據發表；安徽巢湖漢墓、天長三角圩漢墓、陝西西安龍首原漢墓等高級官吏及中小貴族地主墓葬出土的部分銅器亦有相關分析報道；河南淅川葛家溝墓地、湖北宜城跑馬堤墓地出土戰國至西漢時期銅器的科技分析檢測也已報道，但這些墓羣墓主人社會等級較低，可能為平民階層。在邊疆地區，如廣東廣州南越王墓、廣西貴縣羅泊灣漢墓、合浦漢墓以及非漢王朝勢力控制範圍內的諸如貴州赫章可樂、雲南晉寧石寨山、江川李家山等墓地出土銅器也已開展相應的工作，旨在討論中原與邊疆、漢室與西南夷之間的關係。

以往研究中雖已積累了部分漢代銅器的科技分析數據，但仍存在一定的問題：例如部分遺址和墓葬數據樣本量較少不能代表整體面貌；或是部分遺址分析樣品以青銅貨幣或銅鏡為主，對其餘器類重視不夠；或是由於樣品鏽蝕嚴重導致數據不能進行定量討論；亦或是歷時性的分析較為欠缺等。本文擬通過對海昏侯墓主槨室內出土青銅器的製作工藝、合金配比等問題進行探討，以豐富漢代青銅器科技考古的相關研究。

二、樣品製備及測試條件

本文對主槨室內38件銅器所取44件樣品進行檢測分析，取樣時遵循最小干預原則，儘量從器物殘缺處取樣（圖一）。

對採集的樣品進行鑲嵌、打磨、拋光至無劃痕後，利用北京大學考古文博學院科技考古實驗室的Hitachi-TM3030超景深台式電子顯微鏡及EDS能譜儀進行背散射成像觀察及化學成分測試。SEM測試模式選擇低真空條件，掃描電壓為15kV，測試時間以能譜成分顯示穩定為依據，通常控制在90~120秒。考慮到樣品組織結構的差異，部分樣品選擇不同區域進行多次掃描，掃描時應避開鏽蝕區域，並儘量增大測試面積以使結果反映樣品的平均成分。

隨後使用3%氯化鐵—鹽酸—酒精溶液對已拋光的金屬樣品進行浸蝕，並使用北京大學冶金考古實驗室LEICADM4500M金相顯微鏡進行金相觀察，照相。

三、結果分析

1.海昏侯墓主槨室出土青銅器的合金成分

海昏侯墓主槨室中出土青銅器的合金成分見表一。

根據EDS的結果，剔除墊片以及氧含量高於2%的數據後，青銅器基體的錫含量測量值在1.6％~27.6%之間，平均值為9.3%，鉛含量測量平均值為2.9%，最高值為7.6%。根據海昏侯墓器物分類情況，食器（主要為銅鼎及其配套鼎蓋）錫含量大多高於10%，日用器類（主要為燈、博山爐）、雜器（如銅鐓、掛鈎等）錫含量大多低於10%，酒器（銅壺）與水器（銅匜、銅洗）的錫含量均在10%左右，而銅鏡的含錫量則接近28%（圖二）。銅器中的含有一定量的夾雜物，經EDS分析，夾雜物成分中以銅、硫為主，為硫化亞銅夾雜，系冶煉時使用的礦石帶入。

2.金相分析

本次共對海昏侯主槨室內19件器物的19個樣品進行了金相分析，器類涵蓋食器、酒器、水器、生活用器及雜器五類。各樣品金相組織描述見表二。

海昏侯墓主槨室出土的青銅器製作工藝多樣，包括鑄造、鑄後受熱退火、鑄後熱加工（熱鍛）等多種。不同器類有不同的製作方式，其中食器（鼎及鼎蓋）多經過受熱，可能均為實用器；日用器具，如博山爐、銅燈，則多為直接鑄造成型，製作工藝較為簡單；水器（如匜、洗）則使用直接鑄造以及鑄後熱加工的不同製作工藝。

四、討論

1.海昏侯墓主槨室出土青銅容器的合金配比

青銅器的合金成分與其物理性能有一定的關聯：對於有力學性能需求的兵器或需要保證加工性能的飾片，製作時往往加入足量的錫以保證器物的機械性能；而對力學性能要求不高的青銅容器，合金配比可一定程度上反映墓主人生活時代以及身份等級特徵。海昏侯墓主槨室出土的青銅容器錫含量測量平均值為10.5%，鉛含量測量平均值為3.2%，總體偏低。對比西漢中期其餘高等級貴族墓出土青銅器的情況：如滿城漢墓出土青銅容器錫含量測量平均值為9.6%，南越王墓出土青銅容器錫含量測量平均值為9.4%，與海昏侯墓主槨室出土青銅容器的錫含量配比基本一致，均在10%左右，一定程度上反映了西漢中期銅器的生產面貌。

與錫含量不同，青銅器中鉛含量的測量值數據波動較大，無明顯的規律。這可能是由於鉛本身不溶於銅錫固溶體，以鉛顆粒的形式存在於基體中，且鉛存在比重偏析，同一件器物不同區域鉛含量也會存在差異，均一性不如錫。

西漢中期，由於生產管控方式的轉變，諸侯王的勢力被壓制，私人工商業的根基亦被削弱，銅礦的開採及銅器的生產均由中央政府及郡縣工官控制。在這一時代背景下，銅器生產技術體系在西漢早期各地區獨立生產的基礎上得到了進一步的規範，使得這一時期青銅容器合金配比情況基本趨同。

2.海昏侯墓主槨室出土的紅銅器與高錫青銅器

戰國以來，青銅器的合金配比趨於標準穩定化，西漢時期青銅容器錫含量已基本穩定在10%左右的區間。不過，海昏侯墓主槨室中出土了多件博山爐（M1:1552、M1:1642），鉛、錫含量均較低，接近紅銅材質，此外還有兩件銅鐓（M1:1791、M1:1792）也為紅銅材質。與青銅相比，紅銅熔點高、硬度低、質軟，實用性能相對較差。因此，製作者在青銅生產已穩定成熟的時代，選擇以紅銅材質作器應有其他方面的考量。

青銅器錫含量高低，除了與力學性能相關外，還會影響銅器基體的顏色：錫含量越低，青銅基體越接近紅銅的紅色，隨着錫含量的上升，青銅基體的顏色逐漸變為金黃色，錫含量至20%時金屬基體呈銀白色。銅器表面的裝飾工藝，諸如鑄鑲紅銅、錯金銀、鎏金等至戰國時已趨於成熟，從設計角度考慮，由於裝飾工藝中所使用的金、銀、銅、錫以及礦石均有一定的特徵顏色，若銅合金基體的顏色與表面裝飾材料一致，從視覺效果上兩者便沒有明顯的差異，無法凸顯出裝飾材料。因此，類似於銅器主紋與地紋，銅合金基體需要襯托出裝飾材料的顏色，在錫資源充足的情況下，選用低錫青銅，可能是基於選擇了低錫青銅顏色接近紅銅，能與金、銀等貴金屬進行區分，以起到襯色功能（表三）。

海昏侯墓主槨室內出土部分博山爐與銅鐓在應急處理後發現表面部分區域有鎏金現象，而在車馬坑內出土青銅器表面鎏金、鎏金銀、錯金銀等裝飾工藝更為普遍。表面裝飾工藝又可分為兩類：第一類為對錶面局部區域進行裝飾，包括局部區域鎏金、錯金銀等，如在主墓北迴廊樂器庫內出土的鎏金編鐘（M1:164-1A等）、車馬坑中出土的鎏金馬鑣（K1:167）、錯金銀當盧（K1:286）等。汪淼分析了海昏侯墓出土的3件鎏金甬鐘的製作工藝，結果表明其錫含量在17.2%~20.6%區間內。葉學賢先生等通過研究認為編鐘理想的含錫量在14%左右，鉛含量應低於3%，此時金屬基體多呈金黃色，而海昏侯墓出土甬鍾基體選擇較高的錫含量，可能是為了與器表局部鎏金區域顏色產生反差而特意提高了錫含量有關。楊小林等在研究錯金銀當盧時發現基體已完全礦化，僅可確認其為銅錫鉛三元合金，蔡毓真等在分析海昏侯墓部分當盧時確認當盧大多為錫含量7%左右的低錫青銅，此時青銅基體顏色偏橙色，仍與金層存在有一定的顏色差異形成視覺反差。因此，表面局部裝飾器物選擇高錫或低錫青銅（甚至紅銅）基體可能與通過鎏金、錯金銀等紋飾區域與器物基體顏色形成反差相關。第二類為通體鎏金，如車馬坑出土當盧（K1:400）、軛飾（K1:401）等，在主墓中部分器物亦存在部分器物通體鎏金，如銅鋞（M1:397，M1:425）。此時，鎏金層下的青銅基體雖可調控合金配比以選擇一定的基體底色，但鎏金層的金黃色將大面積掩蓋基體顏色，底色是否合理可能並不重要，此時鎏金青銅器更多是墓主人生前身份等級的象徵。

海昏侯墓主槨室出土銅鏡的錫含量為27.7%，屬於高錫青銅。從春秋晚期至漢唐時期的銅鏡含錫量在20％~26%之間，海昏侯墓出土銅鏡合金配比與大量統計值基本一致。早年對銅鏡製作中是否經過淬火過程存在爭議，但根據海昏侯墓出土銅鏡及其他戰國秦漢時期出土的銅鏡的金相組織來看，銅鏡應為直接鑄造成型。銅鏡通常使用高錫青銅製作，何堂坤先生認為高錫青銅顏色白亮，比較美觀，且高錫青銅強度和硬度都比較高，易於磨拭。

3.薄壁青銅器的製作工藝

海昏侯墓主槨室中出土的青銅器壁厚不一：厚壁的銅器，如銅壺、銅燈、銅燻爐、銅鏡等，器壁厚度可達1至2毫米（圖一一），而薄壁的銅器，如銅鼎及其鼎蓋、銅鐓、銅鈎、銅洗、銅環等，厚度在0.5毫米左右（圖一二）。

金屬器物減薄處理除了可以在鑄形設計時減少銅液流動的空間外，也可以利用金屬具有的延展性，通過鍛打的方式將器壁厚度減薄，以獲得薄壁的金屬器。通過金相分析，可以發現海昏侯墓主槨室出土的薄壁青銅器有不同的製作工藝。銅鼎及其鼎蓋（如M1:1756、M1:1760等）等大部分薄壁青銅器，金相組織中多以α固溶體再結晶等軸晶組織為主，反映其經過熱處理，但幾乎未見鑄後熱加工所形成的孿晶組織或是冷加工後形成的滑移線及晶粒變形現象，據此可判斷這批銅鼎及鼎蓋未經過鍛打加工處理，為直接鑄造成型，體現了較為高超的設計理念與製作工藝；而龍首匜（M1:1741）的金相組織中出現了α再結晶等軸晶及孿晶，反映了其製作過程中使用了鑄後熱鍛的工藝。李洋統計了先秦兩漢時期的熱鍛薄壁青銅器，總結了熱鍛薄壁青銅器包括低錫熱鍛（錫含量低於17%，熱鍛温度在200~300℃）與高錫熱鍛（錫含量高於17%，熱鍛温度在500~700℃）兩大類，其中絕大多數器物均為低錫熱鍛成型。張吉通過模擬實驗發現易於加工的錫青銅錫含量不超過15%，含15%~18%的錫青銅咋較高温度下仍可進行一定程度的加工，而錫含量高於18%以上的錫青銅基本沒有鍛打價值。海昏侯墓主槨室龍首匜的錫含量為13.1%，介於9%~15.8%（固溶上限）之間，坯材軟硬適中，鉛含量為4.1%，脆性適宜，這一合金配比符合可鍛性條件。

鍛造技術自晚商時就已應用於各類薄壁飾物的製作，如殷墟花園莊東地M54所出圓形器，崇信於家灣出土的銅鍚等。自春秋中晚期以來，鍛制容器開始流行，多個墓地出土了鍛制而成的青銅容器，其中以盤、匜居多，如蚌埠雙墩鍾離君柏墓、鄖縣喬家院M5、M6等。鍛制銅容器在春秋中晚期的流行與範鑄工藝的簡化、鑄後裝飾的流行、以及錫資源的充裕密切相關。至戰國時期，鍛制匜分佈範圍已從漢淮及至全國各地，如定襄中霍、建昌東大杖子、淮陰高莊、荊門左冢等墓地均有出土；西漢時期，天長三角圩漢墓中出土的洗、釜以及匜仍為鍛製品，延慶西屯墓地出土的盆、洗亦經過鍛制加工，可見西漢時期鍛制工藝在製作洗、匜等薄壁水器時仍為主流的技術選擇。

五、結論

海昏侯墓主槨室出土青銅器的合金成分不一，錫含量測量值在1.6%~27.6%之間，平均值為9.3%，鉛含量測量值在0.4%~7.6%之間，平均值為2.9%，其中青銅容器錫含量測量平均值為10.5%，鉛含量測量平均值為3.2%。錫含量與西漢中期早年發掘的高等級墓出土青銅容器相接近。部分器物有不同的合金配比，反映工匠在製作器物時會根據器物的使用功能及顏色等性質配製合金原料。銅器的加工製作工藝包括鑄造、鑄後受熱退火以及鑄後熱加工（熱鍛）。海昏侯墓出土青銅器壁厚不同，其中薄壁青銅器有着不同的製作工藝，銅鼎及鼎蓋多為直接鑄成，而部分水器則使用了鑄後熱鍛技術製成。

海昏侯墓出土的青銅器的科技分析，豐富了西漢時期銅器科技檢測的分析，在研究西漢銅器生產規模、技術特徵等方面具有重要的意義。

附記：北京科技大學科技史與文化遺產研究院博士研究生韓化蕊在取樣時提供了幫助；北京大學考古文博學院陳建立教授與張吉博士後在本文寫作與修改中提供了寶貴的意見，在此致以誠摯的感謝。