陜西甘泉縣閻家溝墓地出土晚商青銅器的科學分析研究

劉 成，吳昊澤，徐興彬，王奕舒，李延麗，梁 偉

(1.西北大學文化遺產學院，陜西西安 710069；2.甘泉縣博物館，陜西延安 716199)

0 引 言

2005年，陜西甘泉縣下寺灣鎮閻家溝村在一次施工中發現一座商代墓葬，后經縣博物館工作人員搶救性發掘，共出土包括禮器、兵器、雜器等各類青銅器共計57件，年代均屬于殷墟文化三期[1]。

閻家溝商墓位于陜北地區，是迄今為止陜北地區出土青銅器數量最多的商晚時期墓葬，根據墓葬中出土器物形制推斷墓主人為李家崖文化先民人群中的高級貴族，其出土青銅器物含有典型北方青銅器的文化因素[2]。墓中出土了多套組合青銅器物，紋飾風格與關中地區出土青銅器具有明顯差別[3]。對閻家溝商墓出土青銅器進行科學分析，可為探究晚商時期關中地區與陜北地區之間的文化交流和陜北地區青銅鑄造業的發展狀況提供重要資料。

1 樣品概況

本次進行分析的青銅器共有12件，均出土于閻家溝墓地。器物為搶救性發掘出土，保存狀況較差，多數器物均破損嚴重，表面覆蓋有較厚的銹蝕產物和干硬的包裹土。對全部器物進行拍照，并采取樣品進行分析測試，樣品信息如表1所示。

表1 閻家溝墓地出土青銅器樣品信息

2 實驗方法

2.1 XRF分析

選用測量儀器為德國布魯克公司生產的ARTAX-400型X射線熒光光譜儀，測試參數為：50 kV電壓，600 μA電流；Anode為Rh，No filter，Optic為Collimator1.000，Air模式；測量時間為200 s；光斑直徑為2 mm；選用Cu標準曲線。元素組成的測試部位為樣品本體，測量點的表面覆蓋物利用物理方法去除，用酒精擦拭干凈，自然干燥后，上機測試。測試前使用標準樣品對儀器進行校對，成分分析結果進行歸一化處理。

2.2 SEM-EDS分析

使用陜西省文保院中德國ZEISS公司生產的型號為EVOMA25的掃描電子顯微鏡及能譜儀對所選樣品進行微區和打點成分分析，測試電壓為20 kV，距離約為9 mm。檢測前均使用標準樣進行校對，各分析結果均為三次以上檢測結果平均值。

2.3 金相顯微觀察

對樣品進行鑲樣、打磨、拋光及浸蝕處理，使用倒置金相顯微鏡對樣品分別進行觀察，并拍照。

3 結果討論

3.1 “無錫高砷”的成分特征

由表2可見，這批青銅器材質主要為紅銅、砷青銅和鉛砷青銅，幾乎不含錫元素，雜質元素含量較少，主要為鐵元素。XRF分析結果顯示，這批青銅器材質的突出特征為“幾乎不含錫元素，且砷元素含量較高”。這一結果具有較高的特異性，為了驗證這一結果的準確性，選擇兩件青銅器樣品再進行掃描電鏡觀察及能譜分析，分別為GQ746和GQ754。GQ746樣品XRF測得的鉛含量在12件青銅器中相對偏高，GQ754樣品XRF測得的鉛元素含量在12件青銅器中相對偏低。

表2 閻家溝墓地出土青銅器本體成分分析結果

根據SEM-EDS的分析結果(表3，圖1～6)可知，青銅器樣品中依然未檢測到錫元素，鉛元素含量依然很高，砷元素含量相對增高。能譜分析的檢驗結果說明，XRF的定性檢測結果準確，不同儀器的定量分析結果存在差異，但各元素含量的相對特征具有一致性。

表3 閻家溝墓地出土青銅器本體SEM-EDS分析結果

圖1 GQ746微區照片

圖2 GQ746點1分析照片

圖3 GQ746點2分析照片

圖4 GQ754微區照片

圖5 GQ754點1分析照片

圖6 GQ754點2分析照片

3.2 材質判別及簡單分類

這12件青銅器主要成分為銅，并含有一定量的鉛、鐵、砷等元素，且鉛、砷元素含量相差較大。12件器物中幾乎均不含錫，可能與晚商時期錫礦的開采較少有一定的關系。中國的錫礦分布主要集中于華南區和燕遼區，閻家溝地區對錫料的需求成本較高[4]，從而導致器物中錫含量較少或不含錫。

考慮到儀器分析誤差，以3%質量分數[5]的含量為界判斷金屬材質，12件青銅器中有5件紅銅材質，4件鉛砷青銅材質，2件砷青銅材質，1件鉛青銅材質。

3.3 材質特征及相關問題分析

為了更好地辨識器物的材質特征，對所取樣品進行了金相顯微觀察，結果如表4所示。本次進行金相分析的樣品共有12件，均有不同程度的銹蝕。根據觀察結果，12件樣品的金相均呈現出典型的鑄造組織特征：α固溶體樹枝晶偏析較為明確；鉛含量的較大差異[6]，在金相組織中以不同的形態及分布體現出來；個別樣品因砷元素含量相對較高，出現了較多的(α+δ)共析體組織。

表4 閻家溝墓地出土青銅器本體金相組織分析結果

圖7 GQ742金相照片

圖8 GQ743-1金相照片

圖9 GQ745-1金相照

圖10 GQ754 金相照片

其中3件青銅鼎(圖11)均屬于紅銅材質的青銅器，3件敞口弦紋青銅簋(圖12)均屬于鉛砷青銅材質的青銅器，說明當時該地區的青銅器鑄造可能已經出現了批量生產的模式，工匠可能會根據青銅器用途的不同，使用不同的合金配比，器物類型與材質具有一定的對應關系。

圖11 閻家溝墓地出土三件青銅鼎

圖12 閻家溝墓地出土三件敞口弦紋青銅簋

值得注意的是，3件青銅鼎其造型和紋飾也不完全相同，編號GQ743-1獸面紋青銅鼎的紋飾更為精美、復雜(圖13)，具有典型商晚時期中原青銅器的紋飾風格[7]。考慮到其材質與簡化獸面紋青銅鼎的相似性，推測其應為當地鑄造的仿制青銅器。

圖13 獸面紋青銅鼎紋飾圖

編號GQ743-2簡化獸面紋青銅鼎(圖14)，其材質、鑄造工藝與鉛砷青銅材質的敞口弦紋青銅簋具有一致性，與紅銅材質的青銅鼎具有不同的材質和鑄造工藝；編號GQ745-4敞口弦紋青銅簋(圖15)，與鉛砷青銅材質的敞口弦紋青銅簋在材質、鑄造工藝上存在較大差異。這一結果表明，在青銅器鑄造的過程中，不同的合金配比與器物類型、用途之間的對應關系并不十分嚴格。

圖14 閻家溝墓地出土簡化獸面紋青銅鼎

圖15 閻家溝墓地出土敞口弦紋青銅簋

在這12件青銅器中，紅銅材質青銅器與鉛砷青銅材質青銅器、紅銅材質青銅器與砷青銅材質青銅器、砷青銅材質青銅器與鉛砷青銅材質青銅器，從分析數據可見，主要元素含量之間的差異均十分明顯。

綜上所述，閻家溝地區青銅器材質具有較為嚴格的合金配比體系，但不同種類的青銅器與合金配比成分之間并不一一對應。12件青銅器中類型分類結果與材質分類結果的相互交叉現象，說明這批青銅器在鑄造地上具有一定關聯性，很可能為同一地點鑄造。

3.4 器物材質的文化特征

閻家溝墓葬地處陜北地區，在商周時期這一地區已經呈現出北方少數民族游牧文化與中原地區農耕文化共存的局面[8]，其出土青銅器屬于晉陜高原出土青銅器中的“融合式”器類[9]，墓中出土兵器的造型、紋飾與中原文化具有極大差別[10]。過往研究[11]已證明，閻家溝地區受到商文化青銅禮器及先進鑄造技術的影響，同時與草原青銅文化也存在密切的交流，最終結合其自身文化特點進行了吸收、改進和發展，并對先周文化產生了深刻影響。

陜西子洲出土青銅器具有與商文化核心區域青銅器相同的合金配比特征，這批青銅器經過SEM-EDS無標樣定量分析及手持式XRF定性分析表明，青銅材質均為銅、錫、鉛三元合金，主要為錫青銅和鉛錫青銅，且鉛錫青銅中錫元素含量均遠高于鉛元素含量。另外，在晉、陜北部的黃河兩岸地區，僅陜西清澗、綏德、子長三縣已經發現了一百三十余處李家崖文化遺址，兩地出土商周青銅器五百余件[12]。其中對陜北地區出土的近二百件商晚時期青銅器進行XRF成分分析，可見其材質主要是鉛錫青銅和錫青銅，部分器物中含有一定量的砷元素，與中原青銅器屬于相近的合金配比體系[13]。出土青銅器還包括少量的紅銅、砷銅及鉛青銅。鉛青銅材質的青銅器多為兵器，在一定范圍內提高青銅器中鉛元素的含量可以增加其可塑性和抗腐蝕性能，明顯是為了提高兵器的實用性能。

本次進行分析的十二件青銅容器，XRF檢測結果顯示有多個鉛青銅、鉛砷青銅，含量最高達到8.15%。這一現象與中原地區青銅器完全不同，與陜北地區出土的其他晚商時期青銅器有一定的相似之處，與歐亞草原文化中青銅器的材質特征也略有相似[14]。通過對比北方系青銅器文化的典型代表夏家店上層文化的青銅器材質[15]，可見其材質特征差異依舊明顯。由此可見，此次閻家溝多數青銅器所表現出的無錫含鉛高砷的材質特征為其自身的典型特征，不完全屬于受中原青銅器與北方青銅器文化的影響所形成，其文化因素并不單純。

4 結 論

閻家溝墓葬靠近陜北地區與關中地區的交界地帶，處于與商文化交流的前沿，地理位置造就了其較為復雜的文化來源。商代青銅禮器及其鑄造技術的傳入、發展，北方青銅器帶有的草原文化影響，不同文化因素相互碰撞、融合，使得閻家溝墓葬出土的青銅器中包括了商代青銅禮器組合、北方青銅器典型紋飾的兵器及晉陜高原特有形制的青銅器。食容器為主，酒器為輔的組合表明該地區與陜北其他地區出土青銅器的商青銅禮器組合不同，具有更為明顯的重食傾向。墓葬內也未出土李家崖文化典型陶器，推測出現這一現象的原因主要有以下兩點：一是閻家溝地區主要受西周重食傳統的影響，商文化的影響相對較弱；二是閻家溝墓葬可能處于李家崖文化的早期發展時期，此時期的李家崖文化農業生產水平仍處于發展階段。該較大區域自身尚未形成統一的文化傳統，各小范圍地區內由受到的商文化、草原文化及周文化影響程度的不同，形成不同的文化傳統。

綜上所述，出土青銅器的材質雖與晚商時期陜北地區的李家崖文化青銅器略有不同，但其本質上仍是屬于李家崖文化遺址中的一員，其差異可能來源于當地小范圍內的文化傳統差異，此現象具有特異性。