湖南出土戰(zhàn)國時(shí)期蜻蜓眼玻璃珠的科學(xué)研究

王宜飛,段曉明,董俊卿,劉 松,李青會(huì)

[1. 湖南博物院,湖南長沙 410005; 2. 科技考古與文物保護(hù)利用湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(湖南博物院),湖南長沙 410005; 3. 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所科技考古中心,上海 201800; 4. 中國科學(xué)院大學(xué)材料科學(xué)與光電工程中心,北京 100049]

0 引 言

蜻蜓眼玻璃珠是我國春秋戰(zhàn)國至漢代最為典型的一類玻璃器,出土數(shù)量多、器形豐富、風(fēng)格多樣、分布地域廣泛,具有多種用途和功能,是學(xué)界關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)。湖南在春秋戰(zhàn)國時(shí)期屬于楚國的核心區(qū)域,而楚國又是我國古代玻璃技術(shù)起源與發(fā)展以及技術(shù)和文化交流的關(guān)鍵區(qū)域。湖南境內(nèi)出土了大量戰(zhàn)國時(shí)期的蜻蜓眼玻璃珠,多達(dá)240余件[1],器形多樣——球形、扁球形、算珠形、圓柱形、短圓柱形等,珠體有透明、半透明和不透明三種。大多是組玉佩中的部件,少量作為手串或項(xiàng)鏈?zhǔn)褂肹2]。蜻蜓眼玻璃珠飾在中外文化交流、技術(shù)傳播,以及中國古代玻璃技術(shù)起源與演變過程中具有舉足輕重的作用。早在20世紀(jì)50年代,袁翰青就曾科學(xué)分析過湖南長沙出土的玻璃器[3];隨后的80年代,高志喜[4-6]、石美光[5]、熊傳新[5]、吳銘生[7]和周世榮[8]等學(xué)界專家,對湖南境內(nèi)出土的戰(zhàn)國至漢代的玻璃璧、劍飾及玻璃矛等開展了多學(xué)科研究。21世紀(jì)以來,亦有少量湖南出土戰(zhàn)國玻璃璧和玻璃珠得到過科學(xué)分析[9-11]和文物學(xué)研究[12];此外,崔劍鋒等[13-14]、趙瑞廷等[15]曾對湖南常德出土的玻璃璧、劍飾及少量蜻蜓眼玻璃珠進(jìn)行過科學(xué)分析。但截至目前,仍缺乏對湖南出土的蜻蜓眼玻璃珠的專題科學(xué)研究。

1 樣品情況

本工作選取11顆湖南長沙、常德和衡陽出土的戰(zhàn)國時(shí)期蜻蜓眼玻璃珠進(jìn)行科學(xué)分析,研究其化學(xué)成分體系、助熔劑類型、著色工藝、加工工藝,并探討其風(fēng)格特點(diǎn)和產(chǎn)地來源。樣品照片見圖1,樣品詳細(xì)信息見表1。這11顆蜻蜓眼玻璃珠共有6種形態(tài),其中:11032為扁平形(圖1a);11031為球形(圖1b);4855和435平眼球形(圖1c和圖1d);442為扁球形(圖1e);11029為球形多眼珠(圖1f);11286～11288為筒形管狀多眼珠(圖1g～圖1i)。

圖1 蜻蜓眼玻璃珠樣品照片F(xiàn)ig.1 Photos of the eye glass bead samples

表1 蜻蜓眼玻璃珠樣品信息Table 1 Information of the glass eye bead samples

(續(xù)表1)

11029、11031(A、B、C)、11032、11286～11288號樣品均是1980年出土于湖南省常德市臨澧縣九里公社(現(xiàn)九里鄉(xiāng))一號大型楚墓的。該墓形制為正東西向的帶有斜坡墓道的近正方形豎穴土坑木槨墓。根據(jù)隨葬的虎座鳳鳥鼓架、鎮(zhèn)墓獸等在江陵中期楚墓中比較常見的器物,推斷該墓葬年代應(yīng)在戰(zhàn)國中期偏早。從墓坑規(guī)模和葬具規(guī)格判斷墓主人地位與湖北江陵天星觀一號墓墓主人邸陽君相當(dāng)——不是楚國的一般官吏,其身份極有可能是楚國派到長江以南的一個(gè)封君[16]。442號樣品于1964年在長沙北郊九尾沖水泥電桿廠工地M1出土,根據(jù)對長沙楚墓分類及分期研究成果,該墓為乙類四期八段,即戰(zhàn)國晚期中段的使用二至四鼎的士級墓[9]。435號樣品1954年出土于長沙新河19號戰(zhàn)國墓,根據(jù)對長沙楚墓分類及分期研究成果,該墓為丙類四期,即戰(zhàn)國晚期使用一鼎和日用陶器隨葬的庶人、平民和貧民墓[9]。而4855號樣品1954年出土于衡陽公行山的戰(zhàn)國時(shí)期5號墓[1]。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 能量色散型X射線熒光光譜分析技術(shù)

采用型號為OURSTEX 100FA能量色散型X射線熒光光譜儀進(jìn)行化學(xué)成分分析。該設(shè)備采用金屬鈀(Pd)作為X射線源,X射線管的激發(fā)電壓最高可達(dá)40 kV,最大功率為50 W,輻照到樣品表面的X射線焦斑直徑約為2.5 mm。設(shè)備主要由四個(gè)單元——探測器單元、高壓單元、控制單元和數(shù)據(jù)處理單元組成。探測器單元又包括低真空探測單元和大氣探測單元,本次測試采用低真空探測器單元。數(shù)據(jù)處理單元主要包括控制軟件及定性、定量分析軟件。儀器相關(guān)參數(shù)及定量分析方法請參閱相關(guān)文獻(xiàn)[17]。此設(shè)備已經(jīng)成功應(yīng)用于新疆[18]、廣西[19]、河南[20]以及廣東、江蘇、湖北、山東等地[21-23]出土的古代鈉鈣、鉛鋇和鉀(鈣)玻璃器研究。

2.2 顯微觀察

顯微分析采用日本HIROX公司生產(chǎn)的HRX-01型三維數(shù)字顯微系統(tǒng),配有XYZ三軸全電動(dòng)系統(tǒng)(Z軸50 nm、X、Y軸156 nm步進(jìn)精度),搭配HR-1020E電動(dòng)遠(yuǎn)心變焦鏡頭(10～200倍),自動(dòng)捕獲Z軸全焦點(diǎn)圖像,一鍵拍攝圖像最高1億像素,內(nèi)置可編程全景XYZ視場拼接軟件,可獲取巨幅超高清畫質(zhì)圖像。

3 結(jié)果與討論

這批蜻蜓眼玻璃珠的化學(xué)成分分析結(jié)果如表2所示,從中可知這9顆蜻蜓眼玻璃珠可分為鈉鈣、鉀鈣和鉛鋇硅酸鹽玻璃三種體系,其中鈉鈣玻璃又包括泡堿型和植物灰型兩個(gè)亞類。

表2 蜻蜓眼玻璃珠樣品的pXRF化學(xué)成分分析結(jié)果Table 2 Chemical compositions of the glass eye bead samples using pXRF

3.1 化學(xué)成分分析

3.1.1鈉鈣玻璃 湖南臨澧九里M1出土的編號為11032和11031(A、B、C)的4顆蜻蜓眼玻璃珠的基體和眼珠部位均有含量較高的Na2O、CaO和SiO2,其含量范圍分別為0.99%～8.25%、6.65%～9.38%和74.08%～83.24%,表明4顆蜻蜓眼玻璃珠為域外輸入鈉鈣玻璃。不過,由于古代玻璃的風(fēng)化腐蝕會(huì)導(dǎo)致表面助熔劑流失,故通過表面無損分析所獲取的助熔劑含量會(huì)低于真實(shí)成分[24]。所分析的3顆球形蜻蜓眼珠樣品11031表面的Na2O含量均低于2.50%,系風(fēng)化所致。此外,這3顆樣品中未檢出MgO和P2O5,且K2O的含量均低于1.20%,屬于泡堿型鈉鈣玻璃亞類;而扁平形蜻蜓眼玻璃珠樣品11032的基體和眼珠中均有含量較高的MgO,含量分別為2.57%和4.39%,并含有約1.30%的K2O,該扁平蜻蜓眼珠為植物灰型鈉鈣玻璃[25]——這種類型的蜻蜓眼玻璃珠在中國國內(nèi)發(fā)現(xiàn)較少,其他發(fā)現(xiàn)地有湖北隨州擂鼓墩曾侯乙墓[26]、江蘇無錫鴻山越墓[27]等。臨澧出土的扁平形蜻蜓眼玻璃珠,與曾侯乙墓的化學(xué)成分也頗為相似,且均含有少量的SnO2。

3顆球形珠樣品中有2顆的眼珠部位有含量較高的Co(約700 μg/g)和Fe2O3(1.80%左右),而MnO和CuO含量極低,深藍(lán)色眼珠使用了高鐵低錳特點(diǎn)的鈷料做著色劑。此外,這3顆蜻蜓眼珠的基體和眼珠部位中均檢測到含量較高的Sb2O3,含量分布范圍為1.75%～8.03%,應(yīng)該是白色部位所使用的銻酸鈣乳濁劑(CaSb2O6)滲透所致,這種類型的蜻蜓眼珠在河南徐家?guī)X楚墓[28]、湖北隨州曾侯乙墓[26]和棗陽郭家廟[29]以及遼寧建昌東大杖子[30]等戰(zhàn)國墓均有發(fā)現(xiàn)。而扁平形蜻蜓眼玻璃珠樣品11032有含量較高的CuO(基體和眼珠部位的含量分別為2.03%和2.49%)和含量較低的Fe2O3(不足1%),說明該樣品的著色劑為銅離子。此外,該樣品中的藍(lán)色部位還檢測到少量的Sb2O3(基體和眼珠部位含量分別為0.28%和0.72%),可能是因?yàn)榘咨课皇褂昧虽R酸鈣乳濁劑滲透到藍(lán)色區(qū)域所致。

蜻蜓眼玻璃珠早在古埃及第十八王朝晚期的阿蒙霍特普三世(Amenhotep Ⅲ)時(shí)期(公元前1391—公元前1353)業(yè)已十分流行。在埃及或東地中海沿岸,層疊眼珠技術(shù)于公元前7世紀(jì)得到恢復(fù)[31]。與扁平蜻蜓眼珠類似的雙眼紋裝飾珠飾最早在兩河流域的烏爾(Ur)地區(qū)有類似紋飾的石質(zhì)珠飾,后來在古埃及第十八王朝時(shí)期出現(xiàn)了與本工作所分析扁平蜻蜓眼玻璃珠十分相似的玻璃珠飾,且化學(xué)成分也較為接近,但其時(shí)代相對較早。與本工作所分析扁平玻璃珠年代相近,且化學(xué)成分相似的玻璃珠飾在伊朗地區(qū)有發(fā)現(xiàn),但未發(fā)現(xiàn)雙眼紋裝飾的珠飾。

公元前3世紀(jì)以前中西方交流的主要貿(mào)易途徑是陸上絲綢之路(沙漠絲綢之路和草原絲綢之路),結(jié)合以往戰(zhàn)國時(shí)期鈉鈣蜻蜓眼玻璃珠的研究結(jié)果,本研究傾向于認(rèn)為這4顆鈉鈣蜻蜓眼玻璃珠系通過陸上絲綢之路——可能由埃及或東地中海地區(qū)傳入的。

3.1.2鉛鋇玻璃扁球形蜻蜓眼玻璃珠 樣品442中均有含量較高的PbO和SiO2(其含量分別為34.38%和51.41%),該樣品還含有少量的Al2O3、BaO和CaO(其含量分別為6.29%、1.56%和1.76%)。參考以往戰(zhàn)國時(shí)期鉛鋇玻璃的研究結(jié)果[21],筆者認(rèn)為該蜻蜓眼玻璃珠應(yīng)屬于國產(chǎn)鉛鋇玻璃,BaO含量偏低可能與風(fēng)化導(dǎo)致助熔劑流失有關(guān)。樣品中有含量較高的Al2O3,說明配方可能使用了含量較高的Al2O3石英礦物原料。該樣品中K2O和MgO的含量較低(不足1%)。著色劑方面,樣品442的綠色眼珠部位則具有銅高鐵低的特點(diǎn)——CuO和Fe2O3含量分別為1.03%和0.57%,著色劑以銅離子為主。此外,采用奧林巴斯手持式X射線熒光光譜儀對菱形點(diǎn)紋蜻蜓眼玻璃珠435和4855進(jìn)行了定性分析,兩者也屬于鉛鋇玻璃。

3.1.3鉀鈣玻璃樣品 樣品10209、11286、11287和11288為藍(lán)色基體,外表基本滿飾深藍(lán)色眼紋,基體和眼珠中均有含量較高的K2O、CaO和SiO2(其含量范圍分別為8.38%～13.87%、3.61%～7.55%和64.29%～76.56%),表明這4顆蜻蜓眼玻璃珠為本土典型鉀鈣玻璃。這4顆蜻蜓眼珠的基體和眼珠中還有含量較高的CuO(3.52%～6.54%)和少量的Fe2O3(1.10%～1.77%),說明這類蜻蜓眼玻璃珠的主要著色劑為銅離子,但鐵離子也對著色起到一定作用。

3.2 顯微形貌制作工藝分析

從鈉鈣蜻蜓眼玻璃珠樣品的顯微照片(圖2)可以看出:扁平形珠11032的白色和淺藍(lán)色眼紋均呈不完全規(guī)則圓形,向四周有不同程度延伸,眼珠部位可見玻璃液流動(dòng)的紋路和氣泡(圖2a和圖2b);而球形珠11031的乳白色、棕色和藍(lán)色玻璃層疊鑲嵌玉藍(lán)色基體之上,乳白色和棕色眼紋部分呈不規(guī)則圓形,兩個(gè)眼紋之間也嵌入乳白色“鼻根部”(圖2c和圖2d)。棕色條紋嵌入乳白色條紋之中,深淺不一,條紋粗細(xì)不一,細(xì)處約70 μm,表面棕色條紋破裂處可見乳白色。相對而言,深藍(lán)色眼珠較為規(guī)整,直徑約3 300 μm,大多嵌入乳白色眼紋一角,極個(gè)別嵌在中心位置。說明這兩類蜻蜓眼玻璃珠均采用層疊鑲嵌工藝:應(yīng)是先用型芯法(rod-forming)[32]制成藍(lán)色或綠色基體;然后在有熱源的情況下,再用非凝固狀態(tài)下軟化的乳白色、藍(lán)色、深藍(lán)色、棕色玻璃片或條依次鑲嵌,形成多層結(jié)構(gòu),而不是用冷卻后的玻璃片進(jìn)行鑲嵌。對扁平形蜻蜓眼珠而言,將白乳色的玻璃條嵌入眼睛部位,形成白色底紋,然后再將藍(lán)色玻璃片嵌到白色之上,形成眼珠紋。由于藍(lán)色玻璃片比基體薄,在與之相鄰的白色玻璃條或片襯托下,以致眼珠的顏色較基體的顏色淺。對球形蜻蜓眼玻璃珠而言,在有熱源的情況下,用軟化的乳白色玻璃條嵌入綠色基體,再將軟化的棕色玻璃條嵌入到乳白色之上,最后將半凝固狀態(tài)的深藍(lán)色玻璃條嵌入到乳白色條紋之中,這與河南省淅川縣徐家?guī)X出土該類蜻蜓眼玻璃珠層疊鑲嵌工藝類似[28]。這兩類蜻蜓眼玻璃珠的穿孔都很光滑,無明顯鉆磨痕跡,應(yīng)該是預(yù)制孔。

圖2 鈉鈣蜻蜓眼玻璃珠樣品顯微照片F(xiàn)ig.2 Micrographs of the soda-lime eye glass bead samples

圖3為鉛鋇蜻蜓眼玻璃珠的顯微照片,從中可以看出所鑲嵌的眼紋均有不同程度的缺失和殘損。相對而言,菱形點(diǎn)紋蜻蜓眼珠樣品4855保存最好,缺失最少,白色和藍(lán)色眼圈粗細(xì)不均勻,大蜻蜓眼珠的中心藍(lán)色眼珠居中,而小蜻蜓眼紋中心的藍(lán)色眼珠偏向一側(cè)(圖3a和圖3b)。而樣品435上所鑲嵌的眼珠均已脫落,留下鑲嵌時(shí)外力作用形成的凹坑(圖3c和圖3d)。扁球形蜻蜓眼玻璃珠442(圖3e和圖3f)的制作工藝與凸角形珠類似,眼珠微微凸起,只是珠體較薄。從殘損的眼珠斷面來看,藍(lán)色眼珠嵌入白色眼底內(nèi)部。從工藝來說,這幾顆鉛鋇玻璃蜻蜓眼珠也屬于層疊鑲嵌工藝,白色和藍(lán)色眼紋應(yīng)是玻璃條在半凝固狀態(tài)下鑲嵌所致的,樣品4855的溫度和工藝控制得更嫻熟,制作考究,眼紋和珠體貼合較好。光滑的珠孔也是在用型芯法制作玻璃基體時(shí)預(yù)制而成的。

圖3 鉛鋇蜻蜓眼玻璃珠樣品顯微照片F(xiàn)ig.3 Micrographs of the lead-barium eye glass bead samples

用菱形點(diǎn)紋裝飾的是一類典型的本土鉛鋇玻璃蜻蜓眼珠,除了長沙和衡陽外,湖南里耶麥茶、湘鄉(xiāng)牛形山和賀家山、岳陽汨羅、益陽郝山廟、懷化黔陽古城、辰溪米家灘、郴州、永州等多地的戰(zhàn)國楚墓皆有發(fā)現(xiàn)[1]。另外,在河南新鄭西亞斯和南陽萬家園戰(zhàn)國墓[20],四川青川縣郝家坪戰(zhàn)國墓和重慶市南岸上新街電信局西漢墓[33]亦有發(fā)現(xiàn)。從出土數(shù)量和分布地域來看,楚文化地域最多。湖南境內(nèi)蘊(yùn)藏有富含鉛和鋇的礦床資源,如臨湘、桂陽、郴縣(今郴州市蘇仙區(qū))等有鉛鋅礦[主要礦物有方鉛礦(PbS)和閃鋅礦(ZnS)等],衡南、衡陽、綏寧、隆回、湘潭、新化等有重晶石(BaSO3)礦[34]。而長沙楚墓中有20座墓中出土有鉛餅、鉛塊、鉛條或鉛鼎等鉛器[9]。依據(jù)“基于風(fēng)格與分布的考古遺物產(chǎn)地推定法”[35],本研究傾向于認(rèn)為楚國的中心地區(qū)如長沙等地是該類蜻蜓眼玻璃珠的制作中心,并向周邊地區(qū)輸送。

由圖4可以看出,鉀鈣蜻蜓眼玻璃珠采用的也是層疊鑲嵌工藝,均是用型芯法先制作球形或筒形玻璃珠體,然后在上面依次鑲嵌白色和藍(lán)色眼紋,眼紋皆凸起于基體表面。相對而言,球形珠的白色眼紋鑲嵌得不牢固,缺失眼珠,藍(lán)色眼珠也多有殘缺(圖4a),應(yīng)該與鑲嵌時(shí)玻璃片的冷卻溫度掌握得不夠嫻熟有關(guān)。而管狀蜻蜓眼玻璃珠的白色和藍(lán)色眼紋鑲嵌得較為牢固,該類蜻蜓眼珠制作時(shí),留一面不飾眼紋(圖4b),以平放便于眼紋鑲嵌操作。管狀珠的白色眼紋也存在粗細(xì)和深淺不均的現(xiàn)象,邊界略不規(guī)整,藍(lán)色眼紋亦有向白色滲透的趨勢(圖4c和圖4d)。從顯微斷面來看(圖4e～圖4i),該類玻璃珠在制作時(shí)似乎要先制作一個(gè)石英砂芯層,厚度約900 μm,這可能與中國富鉀釉砂的施釉法制作技術(shù)存在一定淵源[36]。藍(lán)色玻璃厚度約1 800 μm,白色眼紋厚度厚處490～580 μm。從珠體3D圖像及測量結(jié)果(圖4j和圖4k)來看,藍(lán)色眼珠的高度1 000～1 500 μm,直徑4 400～5 700 μm。

圖4 鉀鈣蜻蜓眼玻璃珠顯微照片F(xiàn)ig.4 Micrographs of the potash-lime eye glass bead samples

鉀鈣玻璃是中國最早的一類本土玻璃,始于春秋末期至戰(zhàn)國早期,如江蘇無錫戰(zhàn)國早期的鴻山越墓出土有藍(lán)色鉀鈣玻璃管和珠等[37];在湖北襄樊(今襄陽)、團(tuán)山和江陵,湖南常德澧縣新洲墓[38],河南南陽淅川申明鋪[39],陜西西安[40]及四川[41]等地也發(fā)現(xiàn)一些戰(zhàn)國中期至晚期的鉀鈣玻璃或玻璃化鉀鈣釉砂蜻蜓眼和管等器物。另外,湖北江陵望山1號墓出土的著名越王勾踐劍的劍格上也鑲嵌有鉀鈣玻璃片。而歐洲的鉀鈣玻璃主要是在中世紀(jì)才大量出現(xiàn)[42]。中國西周中晚期到春秋時(shí)期,許多富鉀的釉砂被發(fā)現(xiàn)[36],且湖北棗陽郭家廟在西周晚期至春秋時(shí)期就也發(fā)現(xiàn)有鉀鈣釉砂,這客觀上為鉀鈣玻璃的起源積累了一定原料配方基礎(chǔ)。從出土數(shù)量來看,鉀鈣玻璃主要發(fā)現(xiàn)于戰(zhàn)國時(shí)期以湖北和湖南為中心的楚文化范圍內(nèi),楚國應(yīng)該是鉀鈣玻璃的一個(gè)制作中心。由此,本工作所分析的鉀鈣玻璃蜻蜓眼珠當(dāng)為楚地制作的。

4 結(jié) 論

結(jié)合以往的研究結(jié)果來看:此次所分析的鈉鈣蜻蜓眼玻璃珠應(yīng)產(chǎn)自埃及或東地中海地區(qū),均經(jīng)由陸上絲綢之路傳入湖南境內(nèi);鉛鋇和鉀鈣蜻蜓眼玻璃珠則產(chǎn)自楚國境內(nèi),為本地工匠借鑒域外輸入的蜻蜓眼玻璃珠的造型和層疊鑲嵌工藝,并受到中國傳統(tǒng)富鉀釉砂的技術(shù)影響,采用兩種中國特色的本土配方燒制和加工而成的。

本工作所分析的蜻蜓眼玻璃珠均屬于層疊玻璃珠,采用層疊鑲嵌工藝:先用型芯法制作玻璃珠體;然后在有熱源的情況下,再用非凝固狀態(tài)下軟化的玻璃條或片進(jìn)行層疊鑲嵌,以呈現(xiàn)眼紋裝飾。不同的工匠對玻璃條或片的冷卻溫度掌握和鑲嵌技術(shù)熟練程度存在較大差異,以至于不同顏色紋飾會(huì)有相互滲透、條帶邊界和深淺不規(guī)整的現(xiàn)象。域外輸入的鈉鈣蜻蜓眼玻璃珠的眼紋嵌入到基體內(nèi)部,基本不凸起。而本土制作的鉛鋇和鉀鈣蜻蜓眼玻璃珠的眼紋大都凸起于表面之外,這一方面與工匠特殊的造型創(chuàng)意有關(guān),另一方面也可能與當(dāng)時(shí)的制作技術(shù)不成熟有關(guān),與諸如湖北荊州楚墓[43]、河南淮陽平糧臺(tái)[30]和山東曲阜魯國故城[44]等地出土的鉛鋇蜻蜓眼珠的制作質(zhì)量和工藝水平存在明顯差異。

致 謝:感謝中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所袁儀夢女士及湖南博物院覃璇女士和劉琦先生在實(shí)驗(yàn)過程中給予的支持和幫助。