咸陽成任墓地出土東漢金銅佛像科學分析

李建西 邵安定 宋俊榮 李 明 趙占銳

（1.陜西省考古研究院；2.漢景帝陽陵博物院）

陜西咸陽成任墓地東漢墓21XJM3015（以下簡稱M3015）出土的兩件金銅佛像，是迄今為止中國境內發現的年代最早的單體金銅佛像。關于其時代及意義，在發掘簡報及相關研究文章中已有較深入的討論。本研究主要采用多種科學分析手段以獲取金銅佛像制作工藝、合金成分等方面信息，并對其作技術視角的討論，以期為相關研究提供參考。

一、工藝考察

工藝考察采用宏觀觀察、超景深顯微攝像、X光攝像等方法揭示兩件金銅佛像表面制作及使用痕跡、內部結構等信息。

五尊佛像，編號M3015:9，為渾鑄而成。X光照片顯示五尊佛像為一整體，其中最上一尊佛左肩部可見一直徑約1.5毫米小孔，由于被銹蝕物覆蓋，尚未能確認其性質及其與鑄造工藝或使用功能之間的關系（圖一）。其背面可見橫豎兩個方向的輕微凸起以及模型修整痕跡（圖四）。

圖四 五尊佛像背面上部

圖一 五尊佛像X光照片

立佛像，編號M3015:10，主體與覆蓮座分鑄，以插接方式組合，在覆蓮座底部兩足對應位置可見兩個突出榫頭（圖五）。背面凸榫外端平面略弧凸，周緣略外延，可能與背面佚失構件的插接鉚固有關。立佛像左肩、左臂、袈裟左緣至左足跟外側可見斷續范線（圖三），立佛像右側亦見部分范線殘留，頭部及身軀背面殘留泥芯。在X光照片中可見頭部、身軀的背面空腔略左偏，并造成身軀左側厚度較?。▓D二）。立佛像頭部泥芯中可見植物遺存，其中一處提取出一顆植物種子（圖八）。

圖二 立佛像X光照片

圖三 立佛像左側范線

圖五 立佛像覆蓮座底部

圖八 立佛像頭部泥芯中植物種子（提取前后）

兩件佛像主體邊緣及覆蓮座底部邊緣均可見鑄后切割銼磨痕跡，其中五尊佛像右邊緣中部見有一處切割銼磨的卷曲毛刺殘留（圖六）。立佛像覆蓮座前后各有一個直徑3.5～4毫米的圓形小孔，其內壁可見旋紋，可知小孔為鉆成（圖七）。前部小孔之后還有一直徑相同的圓形小坑，推斷是因為器壁較厚原因廢棄的鉆孔。

圖六 五尊佛像右邊緣銼磨痕及卷曲毛刺

圖七 立佛像覆蓮座后部鉆孔痕跡

二、原位成分分析

對銅佛像不同部位采用原位分析方式，使用掃描電子顯微鏡—能譜儀獲取器物表面銹蝕形態和成分數據。儀器型號為TESCAN VEGA3掃描電子顯微鏡，配備OXFORD x-act能譜儀，工作電壓20kV，能譜工作距離15毫米，掃描時間60秒，結果如下。

兩件銅佛像表面普遍被厚薄不均的銹蝕沉積物覆蓋（圖九），在背散射像中可見灰黑的表面土銹混合沉積、亮白的鉛銹蝕產物集中沉積以及銹蝕較輕的灰白金屬基體（圖一〇）。選取五尊佛像背面3處和立佛像主體、背柱、覆蓮座的5處銹蝕較薄處，利用能譜分析獲取其成分數據，數據處理排除銹蝕引入的O、Cl及土壤污染附著的Si、Al等成分。結果表明兩件佛像主體不同部位的主成分均為銅、錫、鉛（表一）。

表一 銅佛像掃描電子顯微鏡-能譜成分分析結果

圖一〇 立佛像鼻子區域背散射像

圖九 立佛像上半身二次電子像

三、顯微組織及成分分析

選取銅佛像表面清理過程中獲得的基體銹蝕和泥芯樣品，以樹脂包埋，先后以600至2000目水砂紙、0.5μm金剛石懸濁液磨拋至光學顯微鏡下無明顯劃痕。使用ZEISS Scope.A1材料顯微鏡觀察樣品顯微組織形態，其中未銹蝕的青銅基體樣品以鹽酸氯化鐵溶液浸蝕。樣品經重新磨拋后，噴覆碳膜，使用掃描電子顯微鏡—能譜儀獲取顯微組織及成分信息，儀器型號及測試條件同原位分析。

五尊佛像基體樣品顯微結構為鑄態組織，α樹枝狀晶晶內偏析明顯，少量島嶼狀（α+δ）共析體分布于樹枝狀晶晶間，鉛以較大顆粒和細小彌散狀顆粒形態不均勻分布（圖一二）。掃描電子顯微鏡—能譜分析表明五尊佛像樣品物相組成除α固溶體（灰色基體相）、（α+δ）共析體（島嶼狀灰白相）、鉛（亮白顆粒相）之外，還有一定量的夾雜物（灰黑顆粒相），以CuS為主（圖一三）。

圖一二 五尊佛像基體樣品金相顯微組織，鹽酸氯化鐵溶液浸蝕

圖一三 五尊佛像樣品背散射像

顯微觀察顯示立佛像樣品金屬基體嚴重銹蝕，內部可見少量金屬殘留，銹蝕產物以氧化亞銅、孔雀石以及鉛礦物等為主（圖一四）。掃描電子顯微鏡背散射像也同樣顯示基體嚴重銹蝕，并可見基體銹蝕成分的不均勻遷移和堆積，其中鉛銹蝕產物在基體表面、附著沙土層之下富集沉積（圖一五）。

圖一四 立佛像銹蝕基體樣品暗場顯微照片

圖一五 立佛像銹蝕基體樣品背散射像

對以上兩個佛像基體樣品都使用能譜儀獲取了全截面平均成分，除立佛像樣品因銹蝕及土壤引入的成分外，兩個樣品主成分均為銅、錫、鉛（圖一一，表一）。

圖一一 五尊佛像基體樣品能譜

結合材料顯微鏡和掃描電子顯微鏡—能譜分析可知立佛像泥芯樣品絕大多數礦物顆粒粒徑在3～60μm之間，屬于粉砂質，顆粒間除粘土礦物外還有以鉛礦物為主的銅佛像銹蝕產物填充（圖一六、一七）。結合能譜分析，可以判斷粉砂顆粒主要包括鈉長石、鉀長石、石英等礦物。

圖一六 立佛像泥芯樣品暗場顯微照片

四、制作技術與產地

1.鑄造技術

古代青銅雕像的鑄造主要有陶范法和失蠟法兩種。范線和背面殘留泥芯表明立佛像應該為雙合陶范鑄造而成。立佛像以身軀一周為分型面，正、背面型腔分別位于兩塊陶范上，兩足跟的凸榫可能為澆冒口，合范后倒置澆鑄。立佛像泥芯為粉砂質，分選較好，其中的少量植物遺存可能與提高透氣性或潰散性有關。泥芯材質特征表明其制范技術較為成熟，前后型腔的錯位以及明顯的范線殘留說明陶范法應用于造像鑄造還不夠熟練。

五尊佛像呈片狀，背面大體為平面，周邊經切割銼磨，應當是為了去除范線毛刺采取的工藝措施，推斷也是陶范法鑄造而成。五尊佛像鑄型較立佛像更為簡單，型腔位于一塊陶范上，澆口位于造像底端，與另一塊平板范組合后倒置澆鑄。

立佛像主體和覆蓮座分鑄而成，以插接方式組合。五尊佛像為渾鑄而成。兩件佛像成型后又經過打磨、鉆孔處理。

2.合金成分

圖一七 立佛像泥芯樣品背散射像

鉛錫青銅在銹蝕過程中，銅、錫、鉛銹蝕產物因化學性質差異存在不均勻遷移和沉積，銅佛像表面的原位成分分析數據只能說明兩尊造像不同部位的材質均為銅錫鉛三元合金，即鉛錫青銅。五尊佛像包埋樣品基體未銹蝕，也未檢出氧、氯等銹蝕引入成分，是合金成分的真實反映。立佛像包埋樣品已經嚴重銹蝕，鉛在表面集中沉積，為減少合金元素的不均勻銹蝕遷移造成的影響，基體成分的能譜分析針對包埋樣品整個觀測截面，同時排除銹蝕和土壤污染引入的成分，其結果相較于表面原位分析更能真實指示基體原始成分。兩件佛像包埋樣品的成分數據均可反映其合金成分特征，其中鉛、錫含量相當，都在8～11%之間，沒有明顯差別，指示兩件佛像很可能是同批鑄造。

3.產地

基于兩件佛像的時代和風格，其來源只可能是中國本土鑄造或從古代犍陀羅地區輸入。立佛像頭部泥芯中發現的植物種子經比對屬于狗尾草屬植物。狗尾草屬植物中的農作物就是粟，粟的野生祖本即狗尾草。從外形來看，立佛像泥芯中發現的種子偏瘦，與粟較飽滿特征有差別，屬于狗尾草可能性更大。狗尾草屬植物在整個歐亞大陸廣泛分布。粟起源于中國北方，早在哈拉帕文化晚期就已經傳播到印度河流域，同時南亞地區也有狗尾草屬植物的本土馴化現象。立佛像泥芯中發現的狗尾草屬植物種子不能作為指示其產地的證據。

制作技術和合金成分特征的對比能為器物產地的判斷提供關鍵證據。古代犍陀羅地區的銅佛像使用失蠟法鑄造，材質為銅、錫、鉛、鋅含量不等的青銅或黃銅。文獻報道早期金銅佛像主要見于古代印度西北部的犍陀羅、斯瓦特和興都庫什等地區，其中早至公元1～2世紀的佛教銅造像只有3件公布有成分分析結果，分別是銅—鋅—錫—鉛四元合金1件和紅銅2件。該地區3～6世紀前后的佛教銅造像則有10余件成分報道，特征是普遍含有鋅，可能含錫和鉛（表二）。兩件銅佛像材質為鉛錫青銅，與同時期古代犍陀羅及周邊地區僅見報道的少量銅佛像合金成分均不同。陶范鑄造的技術特征也與古代犍陀羅地區所使用的失蠟法鑄造技術不同。反觀中國青銅冶金技術傳統，銅錫鉛三元合金（鉛錫青銅）和陶范法的普遍應用正是其最為顯著的兩大特征。成任墓地出土兩件銅佛像集這兩種技術于一體，是典型的中國本土青銅冶鑄技術產品。唐娜·斯特拉漢（Donna Strahan）在實物考察和文獻梳理基礎上指出中國發現的十六國至隋以前造像都是以塊范法（組合陶范法）使用鉛錫青銅鑄造的，是佛陀形象在中國本土冶鑄技術背景下的再造，成任墓地出土的銅佛像代表了這些早期銅佛像的技術源頭。

表二 中亞早期銅造像材質

五、結語

綜合對比鑄造技術和合金成分特征，成任墓地出土兩件金銅佛像是在犍陀羅藝術影響下采用中國技術在中國本土制造的宗教藝術品。早期金銅佛像是古代絲綢之路沿線文化、技術互動發展的重要實物證據。限于學力，本研究尚有不足之處，有進一步深入的必要，在后續配合保護修復過程中將利用科技手段進一步挖掘佛像礦料來源等內涵信息。

附記：研究過程中，陜西省文物保護研究院助理研究員相建凱完成了X光像的拍攝，西北大學講師田多博士幫助鑒定了植物種子，碩士研究生陳俐文協助拍攝了部分顯微照片，謹致謝忱！