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殷墟陶范、陶模、泥芯的材料来源与处理

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摘 要:安阳地区分布有黄土和黑土两种古土壤。殷墟陶范、陶模、泥芯的原材料均来自原生黄土。粉砂是制作陶范、陶模、泥芯的理想材料和关键所在。陶范具有高粉砂的特性,陶范中细料范和双层范的细料层的粉砂含量明显高出原生黄土的粉砂含量,“洗土去泥(去掉黏土)”来提高陶范的粉砂含量是制作陶范的一道重要工序;而粗料范和双层范的粗料层的砂含量远高于黄土的砂含量,这就需要有一个人为加砂的工序。陶模和泥芯的粉砂含量多数略高于原生黄土的粉砂含量,其原因是在洗土去掉杂质的过程中黏土流失造成,非有意提高。陶模的砂含量大多数接近原生黄土的砂含量;而大部分泥芯的砂含量明显高于黄土的砂含量,有的还高出多倍,这说明在制作这些泥芯时有一个人为加砂的工序。另,陶范内部空洞的成因应该是加入了诸如牛粪之类的有机物质,有机物质在焙烧陶范时被燃烧掉形成了空洞。陶范内应该加入了消石灰,消石灰的作用使粉砂之间粘结了起来。

关键词:殷墟; 陶范; 陶模; 泥芯; 材料; 来源处理

Abstract:Two kinds of paleosols available to Shang craftsmen are found in the Anyang area: loessic soil (loess) and alluvial soil (alluvium). All ceramic molds, models and cores unearthed at Yinxu were made of loess. Silt, a primary component of loess, is key to manufacturing ceramic molds, models and cores. Molds, either those of fine-grained or finer parts of double-layered molds, contain much higher percentage of silt than unprocessed loess materials. As a critical step in the production of molds, the removal of clay from raw loess materials is intended to increase the percentage of silt. The sand content in coarser parts of double-layered molds is much higher than that in loess, suggesting intentional use of sand tempers. Models and cores are slightly higher in silt content than raw loess materials, probably indicating no intention of concentrating silt. Models has similar sand context to loess, while cores contain much higher percentage of sand, suggesting that tempering cores with sand was a deliberate step of core making. Ceramic molds are characterized by the presence of a large amount of microscopic voids which was most likely due to tempering with organic materials such as cattle dung, and subsequent heating during the stage of mold baking. Acting as a binder, lime was added in the making of molds to hold together silt grains that have no plasticity and stickiness.

Key words:Yinxu, ceramic mold, ceramic model, ceramic core, raw materials, provenance, processing

我们要想了解殷代工匠是取哪些土资源作为制作陶范、陶模、泥芯原材料的,首先需要了解安阳地区有哪些古土壤适合用来做陶范、陶模、泥芯。通过前些年在洹河流域的地质考古资源调查,我们知道殷墟时期在安阳地区分布着两种古土壤①:京广铁路以西,主体分布着更新世和全新世原生或次生黄土,主要是由风的作用形成的。黄土顶部普遍发育一层红褐色的古土壤,当地人称其为“红土”。而京广线以东地区主要分布着浅灰或深灰色的冲积土,其顶部发育一层褐黑色古土壤,当地人称其为“黑土”(图一)。殷人在这两种古土壤上活动,其生活、生产应该与这两种古土壤密切相关,也应对它们有很深的认知。

一、 取样分析

前些年,我们采集了一些殷代铸铜遗物和安阳地区的古土壤样品,并对它们做了理化分析。结果表明,这些铸铜遗物的成分均与安阳地区的原生黄土比较接近,说明这些铸铜遗物的原材料很可能是取自安阳当地的原生黄土②。

近年来,我们再次较为系统地对殷墟出土的陶范、陶模、泥芯以及安阳地区的原生土进行了样品采集。采集的样品有:6个黄土, 7个冲积土, 35个孝民屯陶范(其中细料范样品25个,双层范样品10个),14个苗圃北地陶范(其中细料范样品7个,粗料范样品5个,双层范样品2个),9个孝民屯陶模(其中1个样品分内外两层),1个苗圃北地陶模, 15个孝民屯泥芯, 3个苗圃北地泥芯(其中1个样品有红色和褐色两种颜色)。通过偏光显微镜与电子显微镜,对这些样品进行了显微结构观察,且分别做了总体物质成分分析(其中孝民屯双层范样品中有3个样品的细料层不可用)。还做了一些相应实验进行了验证。

二、 陶范、陶模、泥芯的材料来源

从安阳地区两种古土壤的显微图像可以看出,原生黄土中物质颗粒径相对均匀,而冲积土中物质颗粒径差别较大;冲积土中有较多砂粒径大小的颗粒,而在原生黄土中很少见到砂粒径大小的颗粒(图版一)。原生黄土的粉砂平均含量(19.5%±3.3)比冲积土的粉砂平均含量(8.6%±0.7)高出一倍多(图二)。

从附表我们可以观察到,孝民屯陶范、陶模、泥芯与苗圃北地陶范、陶模、泥芯的总体成分均非常接近,证明这两处铸铜遗址制作陶范、陶模、泥芯的原材料是相同的。陶范的粉砂平均含量,无论是细料范(孝民屯细料范33.5%±4.6)、双层范的细料层(孝民屯32.8%±5.2,苗圃北地细料范和双层范的细料层33.4%±5.3)、双层范的粗料层(孝民屯26.7%±5.4,苗圃北地28.4%±4.1),陶模的粉砂平均含量(孝民屯24.2%±6.2,苗圃北地24%),以及泥芯的粉砂平均含量(孝民屯22.9%±3.0,苗圃北地24.0%±4.6),均高于原生黄土的粉砂平均含量(19.5%±3.3)。另,殷墟铸铜遗址内出土的焙烧火候较低的陶范、处于阴干阶段的陶模、少量泥芯内部均呈现出土之本色,与原生黄土的颜色接近。这些均证明殷墟陶范、陶模、泥芯的原材料均来自安阳地区的原生黄土,而非冲积土。

三、 陶范的材料处理

从附表一、二可以看出,细料范与双层范的细料层无论是基质平均含量(孝民屯细料范64.5%±5.1,孝民屯双层范的细料层64.9%±5.2),还是粉砂平均含量(孝民屯细料范33.5%±4.6,孝民屯双层范的细料层32.8%±5.2),以及砂的平均含量(孝民屯细料范2.0%±1.3,孝民屯双层范的细料层2.3%±0.95),以及砂粒平均指数(孝民屯细料范1.005±0.02,孝民屯双层范的细料层1.00±0),均非常接近,证明细料范与双层范的细料层是采用相同的原料及处理工艺。

陶范具有高粉砂的特性,尤其细料范与双层范的细料层高粉砂的特性更明显,其粉砂含量比原生黄土粉砂含量高出许多,有的陶范样品粉砂含量高达40%以上,比原生黄土的粉砂含量高出一倍多(图三、图四)。如何得到高粉砂的陶范?这就要求必须对原生黄土进行处理,来提高其粉砂含量,以满足陶范,尤其细料范与双层范的细料层高粉砂的需求。近几年我们通过实验,采用多次、反复淘洗的办法,去掉或减少黄土中黏土的成分来提高其粉砂含量(图版二)。实验结果达到了预期目标,较好地提高了陶土的粉砂含量。所以我们认为“洗土去泥(去掉黏土)”是处理陶范材料的一个非常重要的工序。

另,从附表一至表三又可以看出,双层范的粗料层和粗料范砂的平均含量(孝民屯双层范的粗料层11.7%±4.2,苗圃北地双层范的粗料层和粗料范7.7%±3.6)远远高于原生黄土内砂的平均含量(1.8%±1.3),且双层范的粗料层和粗料范的砂质颗粒大小不一(图版三、图版四),较大者往往肉眼可视。这就要求在处理双层范的粗料层和粗料范时有一道人为加砂的工序。

还有,我们从显微图像观察到许多陶范内部普遍存在着大量空洞,黏土很少,有的甚至几乎看不到黏土的存在(图版五)。空洞是怎么形成的?没有了黏土,陶范内的粉砂是如何组织在一起的?带着这些疑问,我们进一步观察陶范样品的电镜背散射影像,结合定量X射线衍射和能量弥散X射线谱的分析,发现粉砂之间普遍存在一种“隐晶钙质物”(图版六,红色部分),其成分为碳酸钙化的消石灰,粉砂之间是被这种物质所粘结起来的。苗圃北地出土的一块陶范的显微图像显示其左侧消石灰含量明显多于右侧(图版七),这是添加消石灰时搅拌不均匀造成的,自然界不可能存在这种现象,这使我们更加确信陶范中人为加入消石灰的判断。另外,陶范样品中还经常分析到富磷\铁\钙的隐晶物质(图版八,粉色部分),动物粪便中含有较高的磷、铁、钙等矿物成分,牛、羊等食草动物的粪便中又含大量植物纤维等有机物质,故我们推测陶范中应该是加入了诸如牛粪之类的有机质,在焙烧陶范的过程中,磷被淋滤(因磷很容易被淋滤掉)、有机物质被燃烧后形成了空洞。为了验证我们的推断,我们在实验陶范材料的过程中加入了一些石灰和牛粪(图版九)。新作的陶范不但较好地粘合了起来,而且内部还形成了许多空洞(图版一)。

四、 陶模的材料处理

从附表四可以看出,陶模的粉砂平均含量(孝民屯24.2%±6.2)和砂的平均含量(孝民屯2.2%±1.2)略高于原生黄土的粉砂平均含量(19.5%±3.3)和砂的平均含量(1.8%±1.3),证明孝民屯铸铜遗址的陶模是直接用原生黄土制作的,其粉砂含量略高于原生黄土的原因应该是在洗土去掉杂质的过程中少量黏土流失造成的。双层模数量甚少,样品AG08-10为双层模,外层的粉砂含量38%,高于黄土的粉砂平均含量(19.5%±3.3)约一倍,应该如细料范和双料范中的细料层一样,有一道洗土去泥(黏土)的工序;而内侧的粉砂含量18%,接近于黄土的粉砂含量,说明内层是用黄土直接制成,没有经过处理(图五)。

五、 泥芯的材料处理

从附表五可以看出,泥芯的粉砂平均含量(孝民屯22.9%±3.0,苗圃北地24.0%±4.6)与陶模相似,也略高于原生黄土的粉砂平均含量(19.5%±3.3)。证明殷墟铸铜遗址的泥芯也是直接用原生黄土制作的,其粉砂含量略高于原生黄土的原因也应该是在洗土去掉杂质的过程中少量黏土流失造成的。但泥芯内砂的平均含量(孝民屯6.2%±5.4,苗圃北地10.2%±5.4)要比原生黄土内砂的平均含量(1.8%±1.3)高得多,有的泥芯内含砂量高达17%,远高于原生黄土的含砂量;另有少量泥芯含砂量与原生黄土含砂量接近(图六)。考古发掘出土的兵器芯的含砂量要高于其他泥芯。以上这些说明在制作不同器类的泥芯时,少数不加砂,大部分需要人为加砂,尤其兵器芯需加砂更多一些。

六、 结 语

通过以上分析和实验,我们已了解,粉砂是制作陶范、陶模、泥芯的理想材料和关键所在。由于原生黄土的粉砂含量高,颗粒度比较均匀,而原生冲积土的粉砂含量低,且颗粒度大小不一,所以殷代工匠选用原生黄土作为制作陶范、陶模、泥芯的原材料。陶范中细料范和双层范的细料层的粉砂含量明显高出原生黄土的粉砂含量,这就需要通过“洗土去泥(去掉黏土)”的工序来提高这些陶范的粉砂含量;而粗料范和双层范的粗料层的砂含量远高于黄土的砂含量,这就需要在制作这些陶范时,有一个人为加砂的工序。陶模和泥芯的粉砂含量有的接近原生黄土的粉砂含量,有的略高于原生黄土,略高于原生黄土的原因是在洗土去掉杂质的过程中黏土流失造成,并非有意提高的。陶模的砂含量大部分接近原生黄土的砂含量;而大多数泥芯的砂含量明显高于黄土的砂含量,有的还高出多倍,这说明在制作这些泥芯时有一个人为加砂的工序。

注释:

① James Stolman、荆志淳、唐际根、George (Rip) Rapp:《商代陶器生产――殷墟、洹北商城出土陶器的岩相学分析》,《多维视域》,科学出版社,2009年。

② 刘煜、岳占伟:《殷墟陶范的材料及处理工艺的初步研究》,《2004年安阳殷商文明国际学术研讨会论文集(夏商周文明研究q六)》,社会科学文献出版社,2004年。