PDF《湖北随州叶家山西周墓地 M28 出土铜锭 相关问题研究 *》

江汉考古 2016.

5/总第

146 期

一、引言 叶家山M28是西周早期的一代曾侯墓, 出 土铜、 陶、 玉、 原始瓷、 漆木等质地器物约600 余件, 其中有多件青铜器带 曾侯 和 曾侯 谏 铭文[1] . 出土的两件铜锭, 一为圆形, 一为 方形,是全国西周墓地考古中极重要的一次 发现. 商周铜锭在冶铸遗址、 窖藏、 灰坑和墓 葬中均有出土, 形状有圆形、 长方形、 菱形、 铲 形和不规则块状等.就其性质目前主要有两 种看法: 一是作为称量货币, 二是作为铸铜原 料[2] , 这两种情况看似均有可能. 然M28出土的 两件铜锭形状不同, 有着怎样的技术特征? 这 两件铜锭原料是否来自同一地区?尤其是跟 邻近的长江流域铜矿带有着怎样的关系? 另外, 这两件铜锭随葬在曾侯墓中, 且与铜礼器 共存, 是否具有特殊的文化内涵? 鉴此, 本文 采用多种手段对这两件铜锭进行检测分析, 并结合文献内容进行综合讨论,以推动对上 述问题的深入理解和认识.

二、样品与实验结果 两件铜锭 (圆铜锭M28 :

160、 方铜锭M28 :

161 ) , 均出土于墓室北二层台东部 (图一) . 保 存完整, 表面附着铁锈色. 正面粗糙, 有细小 的蜂窝状气孔, 背面光滑平整, 密度较大. 圆 铜锭直径29.

5、 边沿厚1.8厘米, 重2865克;

方 摘要:随州叶家山墓地 M28 出土的两件铜锭, 不仅形状不同, 而且埋藏位置颇为讲究.本文利用金相 显微镜、 扫描电镜能谱仪、 多接收双聚焦等离子质谱仪和电感耦合等离子体原子发射光谱仪对这两 件铜锭的金相、 成分、 铅同位素比值和微量元素含量进行了检测分析, 初步揭示出其重要的技术特 征;

二者均为 α+ (α+Cu2O ) 亚共晶组织, 为纯铜制品;

但是不是同一批铜料制成, 与已知的长江流域铜 矿冶遗址未有直接的联系.文章还结合古代青铜器铭文有关内容的记载, 对这两件铜锭的文化内涵 进行了初步探讨, 对深化认识西周时期金属物料流通机制和器用制度具有重要意义. 关键词:西周;

叶家山;

曾国;

铜锭 郁永彬陈建立常怀颖陈坤龙黄凤春李玲梅建军(北京 100871) (北京 100710) (湖北 武汉 430077) (北京 100871) 作者:郁永彬、 陈建立, 北京大学考古文博学院. 湖北随州叶家山西周墓地 M28 出土铜锭 相关问题研究 * 图一 铜锭出土位置照片 (《江汉考古》2013年第3期彩版四图1) 科技考古中图分类号:K871.3 文献识别号:A 文章编号:1001-0327 (2016 ) 05-0100-08

100 表二 两件铜锭的铅同位素比值分析结果 器名 编号 分析结果 207Pb/206Pb 208Pb/206Pb 206Pb/204Pb 207Pb/204Pb 208Pb/204Pb 圆铜锭 M28:160 0.886 2.161 17.562 15.566 37.951 53.89 34.42 方铜锭 M28:161 0.920 2.208 16.771 15.424 37.034 44.05 25.25 矢量值 V1 V2 注:铅同位素矢量V1和V2系根据崔剑锋、吴小红著《铅同位素考古研究》一书

第三章

第二节所用方法计算得出[3] . 铜锭长36.

3、宽14.1~14.

6、厚1.2~2.3厘米, 重2960克 (图

二、 三) . 分析样品均取自铜锭边缘 的凸瘤状处, 剖面可见较多气孔. 本文对样品分别进行了金相组织观察、 合金成分分析、铅同位素比值测定以及微量 元素分析.金相组织观察所用仪器为北京科 技大学冶金与材料史研究所的莱卡 (Leica ) DM4000M金相显微镜, 结果见图四和图五;

夹 杂物和特殊相的成分分析所用仪器为北京科 技大学分析测试中心的ZEISS EVO18高分辨 扫描电镜及其配备的BRUKER X Flash Detector 5010型X 射线能谱仪 (SEM-EDS ) , 结果见表

一、 图六和图七;

铅同位素比值分析所用仪器 为北京大学地空学院的VG Axiom型多接收双 聚焦等离子质谱仪 (MC-ICP-MS ) , 结果见表 二;

微量元素分析所用仪器为北京大学考古 文博学院的Prodigy SPEC型电感耦合等离子 体原子发射光谱 (ICP-AES ) , 结果见表三. 检测结果表明: 两件铜锭均为纯铜制品, 圆铜锭和方铜锭含铜分别为96.6%和96.9%, 含氧分别为3.4%和3.1%,含氧是由于α+ (α+ Cu2O ) 亚共晶组织的存在;

金相观察仅见晶界 和部分晶内有细小灰黑色点状、条带状的 Cu2O (图

四、 图五) ;

背散射电子图像显示圆铜 锭基体内有少量不规则状银颗粒,直径约在 1~3μm之间 (图六) , 方铜锭基体内有少量铅 图二 圆铜锭 M28:160 (注释[1]图版三 ) 图三 方铜锭 M28:161 (注释[1]图版三一 ) 表一 两件铜锭样品的 SEM-EDS 分析结果 器物 编号 测试部位 化学组成 Wt% 备注 Cu Pb Ag As O 其他 图六 圆铜锭 M28:160 基体 (平均 ) 96.6 3.4 铜氧化物 92.9 7.1 银颗粒 12.8 87.2 图七 方铜锭 M28:161 基体 (平均 ) 96.9 3.1 铅砷相

1 12.2 75.7 12.1 铅砷相

2 12.6 77.3 10.0 铅硒颗粒 40.4 35.7 5.2 Se:10.2 Te:8.4

101 图四 圆铜锭 (M28:160) 的金相组织(Cu 和Cu2O 亚共晶组织, 点状灰黑色相为 Cu2O ) 图五 方铜锭(M28:161)的金相组织 ( Cu 和Cu2O 亚共晶组织, 点状、 条带状灰黑色相为 Cu2O ) 表三 两件铜锭的化学元素组成分析结果 器名 编号 分析结果 (ppm ) Sn Pb Fe Ni As Zn Sb Se Te Ag Bi 圆铜锭 M28:160 90.03 2.32 34.89 15.15 24.16 0.51 15.90 10.77 44.65 10.04 31.30 方铜锭 M28:161 14.90 93.84 28.25 5.31 14.42 3.26 19.40 6.71 53.18 10.45 21.67 图六 圆铜锭(M28:160)的背散射电子像 (灰白色相为银颗粒 ) 图七 方铜锭(M28:161)的背散射电子像 (白色相为铅砷相 ) 砷颗粒和铅硒颗粒,直径约在1~10μm之间 (图七) ;

两件铜锭的铅同位素比值均为高比 值特征铅, 但比值结果有所差异;

两件铜锭的 锡、 铅、 镍、 锌等微量元素含量均有所差异.

三、相关问题探讨 1.关于铜锭的成分 铜料是商周时期最为重要的资源之一, 在当时社会中具有重要作用, 在商周时期重要 铸铜作坊或炼铜遗址中多有发现, 因此对铜料 的成分进行系统分析无疑具有重要意义. 北方地区的殷墟和周原遗址的铸铜作坊 出土一些铜锭类遗物, 成分分析表明这些铜料 含有较多杂质元素. 安阳殷墟历年考古发掘的 青铜器铸造遗址有多处, 如苗圃北地、 孝民屯 西地、 薛家庄南地和小屯东北地等[4] , 其中苗

102 圃北地铸铜遗址出土有铜锭、 铜块等, 经检测的1件长方形 铜块, 重约46.7克, 含铜97.2%、 锡2.7%, 为铜锡合金[5] . 周原 地区的召李和上康出土两件圆饼状铜锭,召李铜锭直径 30.9厘米, 厚约2厘米, 重约4990克, 上康铜锭直径23.9厘米, 重约4654克. 分析表明, 召李铜锭含铜97.6%、 铁0.6%、 硫0.6%, 为纯铜锭, 但含铁和硫较高, 应是冶炼的直接产 品;

上康铜锭含铜97.0%、 铅2.3%, 为低铅青铜锭, 基体中 夹杂有铅颗粒[6] . 周公庙和孔头沟铸铜遗址出土了一些红 铜块, 经分析发现有纯铜块和粗铜块, 可能是铜锭残块[7] . 西周晚期的云塘―― ―齐镇建筑基址的铜器残块经检测普 遍为含铁量较高的粗铜[8] . 这些铸铜遗址出土的熔炼渣中 也普遍发现纯铜块或纯铜颗粒,这些铜块可能直接来自 纯铜锭, 也可能是粗铜锭经过精炼而成. 可见商晚期至西 周时期,经分析的殷墟和周原两大青铜器铸造中心出土 铜锭、 铜饼或铜块的纯度均不甚高, 可能多为未经精炼的 粗铜制品. 长江中下游地区的一些冶铸遗址亦发现不少铜锭或 铜块, 经过精炼者也不多. 安徽铜陵木鱼山遗址发现西周 时期菱形铜锭数十千克, 经检测的3件铜锭中有2件含铁约 2%, 1件含铁高达9.5%[9] , 这些铁含量较高的铜锭可能是炼 好的粗铜直接铸成的.铜陵师姑墩遗址出土一些两周时 期的纯铜和粗铜块, 有的铜块含少量铅, 它们可能直接来 自铜锭, 也可能是经精炼的粗铜[10] . 吴越地区的句容、 金坛 等地土墩墓出土的青铜块 大都含有较大比重的铅和微 量的锑 [11] . 湖北铜绿山古矿区中, 铜锭或与铜锭性质接近 的遗物, 在考古发掘中也曾有发现. 春秋时期的大冶铜绿 山遗址3#炉缸西侧出土铜块一块, 4#炉缸底中部残留粗铜 一块, 经检测含铜分别为93.3%和94.0%[12] . 湖北大冶湖边 出土圆饼状铜锭10余块, 每块重约1.5千克, 其中1块经检 测含铜为91.9%[13] , 也应是冶炼的粗铜. 仅有湖北大冶茅陈 垴遗址出土两周时期的凿形器为纯铜制品,在氧化气氛 下重熔精炼过,可能兼有铸铜原料和称量货币的性质[14] . 由此可知,长江中下游地区冶铸遗址出土铜锭多为直接 冶炼的产物, 经过精炼的证据较少. 叶家山M28出土两件铜锭可能经过精炼. 粗铜在重熔 精炼时能降低铁和硫等杂质元素的含量,经扫描电镜能 谱成分分析,叶家山M28出土的两件铜锭材质均为红铜, 铜含量达99%以上 (去除氧) ;

两件铜锭基体中均未发现硫 或铁的夹杂物, 另外, Cu与Cu2O亚共晶组织的存在, 表明 这两件铜锭可能是在氧化气氛下重熔精炼的.值得注意 图九 扶风法门上康村出土的 圆饼状铜锭(引自《周原出土青铜器》) 图一一 大冶湖边采集的圆铜锭 (引自《铜绿山古矿冶遗址》图版) 图八 扶风庄白召李村出土的 圆饼状铜锭(引自《周原出土青铜器》) 图一 大冶铜绿山遗址 4# 炉缸底 部粗铜块(引自《铜绿山古矿冶遗址》图版)

103 的是, 背散射电子像显示, 圆铜锭 含有少量银颗粒 (图六 ) , 而方铜锭 则含有一定量的铅砷相(图七 ) , 表 明这两件铜锭可能不是同一批铜料 制成. 总之,从成分分析结果而言, 叶家山墓地出土铜锭似为有意精 炼的结果, 与长江中下游地区冶铸 遗址和北方地区铸铜作坊出土未 经精炼的铜锭与铜块有一定差别, 这是否具有更多的文化与技术内 涵, 值得进一步研究. 2.关于铜锭的产地 为探讨叶家山M28出土铜锭矿 料利用特征, 本文结合铅同位素比 值和微量元素分析做了进一步研 究. 结果表明, 圆铜锭和方铜锭的 铅同位素比值均为普通铅. 本文首 先对这两件铜锭铅同位素数据进 行了V矢量填图 (图一二 ) , 此法 消 除了成矿时间的........