白灰面是什么？

文 图/裴学松

白灰面是什么？

文 图/裴学松

枣阳雕龙碑遗址F15近似水泥材料的居住面（《枣阳雕龙碑》）

自新石器时代仰韶文化开始，遗址中的房址、窖穴、井台或陶器残片上常见涂抹一层白色石灰状物质，著名考古学家梁思永先生1931年在安阳后冈遗址首次发现了这种物质，并因其名称和用途不可确定而不得已临时采用了“白灰面”这一名称。时至今日，考古学界依然沿用“白灰面”这一名称。与20世纪30年代不同的是，经过学者们几十年的探索，关于白灰面的化学成分、功能、起源等问题已逐渐明朗。

白灰面的化学成分

从颜色、质地与用途等方面看，白灰面与石灰都颇为相似。当今建筑中所用石灰由石灰石（CaCO3）烧制成生石灰（CaO），再加水反应得到熟石灰（Ca(OH)2），其中最关键的一步是烧制。根据文献记载，石灰的使用最早出现在战国时期，《周礼•秋官•司寇》记载：“赤犮氏掌除墙屋，以蜃炭攻之，以灰洒毒之，凡隙屋除其狸虫。”这里的蜃是指由牡蛎壳烧制成的生石灰。“石灰”二字的出现则要晚至汉代，《后汉书•杨璇传》载：“特制马车数十乘，以排囊盛石灰于车上，既与贼战，乃顺风鼓灰，贼不得视，遂败。”这说明汉代的石灰产量已相当大。那么从仰韶时代开始出现的白灰面是否就是石灰制成的呢？

与石灰烧制相关的化学方程式：

白灰面残块（兴县碧村龙山时代遗址采集）

白灰面残块（兴县碧村龙山时代遗址采集）

20世纪50年代，胡继高先生在郑州龙山时期灰坑、商代建筑遗址以及破裂的大口尊上发现了白灰面的使用，随后他用遗址周围的料礓石（黄土中的钙质结核，状如生姜，俗名料姜）模拟实验得出白灰面可以经由料礓石磨成粉末加水调制而成的结论。赵全嘏先生依据化学实验发现郏县太朴村龙山遗址、郑州紫荆山北商代遗址的白灰面主要成分为碳酸钙，据此推断新石器时代和商代的白灰面可能为料礓石加工而成。

如果仅从化学成分上判定白灰面为料礓石磨制而成是存在一定缺陷的。因为熟石灰涂抹于地面、墙壁等处后吸收二氧化碳会反应重新生成碳酸钙，而料礓石主要成分也是碳酸钙。

1980年代，仇士华先生对夏县东下冯、安阳后冈、永城王油坊等遗址的白灰面进行了14C测定，得出了白灰面由烧石灰制成的新结论，测出它们的年代均在3800～4000年前，与各遗址的年代相符。天然石灰岩形成于久远的地质年代，内部的14C已衰变殆尽，人工材料制成的白灰面吸收了制作时期的14C，其内部含量依然可以被测定，因此通过测定14C的含量就能确定白灰面是否为人工材料制成。但是14C测定也有其缺陷，就是不能确定白灰面的化学成分，必须辅以化学成分检测。

此后，李最雄先生对秦安大地湾遗址的仰韶文化白灰面进行了偏光显微镜岩相鉴定、扫描电镜分析等，发现F901、F405两座房址的白灰面既不是石灰，也不是料礓石，而是人造粘土陶粒轻骨料和以这种骨料为集料，料礓石烧制的水泥为胶结材料的轻混凝土，其强度与现在的100号砂浆地面相近。人造轻骨料是近代发展起来的一种新型建筑材料，具有空隙大、保温性好、防潮性好等特点，目前有粘土陶粒、粉煤灰陶粒、页岩陶粒等十多种人造轻骨料。我国先民在5000年前就已掌握烧造轻骨料的技术，这不得不说是我国古代建筑史上的奇迹。陈瑞云先生还对F405的轻混凝土地面的表面饰面进行了检测，发现其表面是用石灰浆涂抹而成。

随着科技的进步，越来越多的技术手段被运用到考古研究之中。20世纪90年代中期，渑池班村遗址的白灰面通过X射线衍射谱、X射线荧光谱和电子能谱的检测发现白灰面表面为石灰反应生成的方解石(CaCO3)，从而以确凿的证据说明早至仰韶时代中期人类已掌握烧石灰的技术，并将石灰用作建筑材料。

进入21世纪，枣阳雕龙碑遗址三期白灰面经社科院考古所检测为人工烧制的石灰，与现在建筑中所用石灰性能相同。雕龙碑遗址F15等房址居住面上还发现了类似水泥性能材料的混凝土构筑层，其厚度达2～3厘米，是否含有水泥成分或是否属于水泥类有待进一步的鉴定，但已证明我国在5000多年前已发明使用类似水泥性能的材料。李最雄先生曾说：“石灰石中往往含有一定量的粘土等杂质……烧石灰时，随着石灰石中粘土含量的增加，烧成的生石灰和水进行化学反应生成熟石灰的能力逐渐变弱。如果石灰石中粘土等杂质的含量超过8%左右……会使生石灰的性质产生猝然变化，即这种生石灰由气硬性转向水硬性，明显具有水泥的性质。”雕龙碑史前先民可能在烧制石灰时采用了杂质较多的石灰石，从而促成了类似水泥性能材料的产生。

李乃胜等人在X射线衍射、拉曼光谱分析的基础上，借助X射线荧光光谱等技术，发现陶寺遗址白灰面成分有两种，一种是石灰，另一种是生石膏（CaSO4•2H2O）。这一研究结果表明我国先民早在新石器时代末期就开采使用石膏作为建筑材料，同时再次证明同一个遗址中的白灰面存在由不同原料制成的现象。

王晓毅先生也对陶寺遗址白灰面进行了主要元素分析，发现标本的生石灰（CaO）含量最高达到79.44%。与此同时，通过X射线光谱仪发现岢岚乔家湾和窑子坡遗址白灰面元素组成与现代白灰墙皮、成品熟石灰、当地石灰矿石基本一致，并且通过调查岢岚附近的石灰从原料开采、石灰烧制到熟石灰使用的产业链条，验证了乔家湾、窑子坡遗址的白灰面为当地生产。

至此，白灰面的制作原料已确定有石灰，石膏，人造粘土陶粒轻骨料和以这种骨料为集料，料礓石烧制的水泥为胶结材料的轻混凝土，以及近似水泥性能的材料。是否存在料礓石磨碎加水调制而成的白灰面尚存在争议，是否还有其他材质的白灰面同样有待学者们的继续研究。

白灰面的功能

关于白灰面的功能，《青海民和县喇家遗址2000年发掘简报》中曾指出抹草拌泥及白灰面的作用，一是防止房屋的生土壁进一步风化、裂隙变宽或出现新的裂隙；二是使壁面平整美观，白灰面涂抹后不易开裂，经打磨略有光泽，不仅美观，而且具有防潮作用。白灰面具有如此多的优良性能，其中蕴含的原理又是怎样的呢？

史前先民穴居野处的生活状况在古文献中早有记载，如《易•系辞》：“上古穴居而野处，后世圣人易之以宫室，上栋下宇，以待风雨。”《孟子•滕文公下》：“当尧之时，下者为巢，上者为营窟。”《礼记•礼运》：“昔者先王未有宫室，冬则居营窟，夏则居橧巢。”《诗经•大雅•绵》中也说：“古公亶父，陶复陶穴，未有家室。”这些文献都说明穴居是古人类主要的居住方式，这一点已被考古证实。为了使地穴式（半地穴式）房屋坚固耐用就必须采取一定的措施加固墙壁，白灰面就是绝佳的加固材料。以石灰为例，熟石灰涂抹墙壁表面后会吸收空气中的二氧化碳变成碳酸钙，碳酸钙具有坚固稳定的性能，使墙壁坚固耐用不易倒塌，居住面更加坚实平整。石膏、粘土陶粒轻骨料等材质的白灰面在干燥以后同样非常坚硬，能够很好地起到坚固墙壁、居住面的作用。

《晏子•谏下十四》记载：“其不为橧巢者，以避风也；其不为窟穴者，以避湿也”，可见房屋防潮同样是穴居面临的一大挑战。为方便对水源的利用，史前遗址选址多在地势较低且滨邻河流的地区。黄河中游地区许多遗址内的房屋地面抹有多层相互叠压的白灰面，例如芮城杏林遗址F1、F2、F3三座半地穴式房址地面均由2～3层草拌泥与白灰面涂抹而成，武功浒西庄遗址F6居住面为7层草拌泥与白灰面，汝州煤山遗址F2白灰居住面多达十几层。居住面多次整修，其原因可能是地势低而水位高，需要经常涂抹白灰面来阻隔土壤中的水汽。斯坦福大学的刘莉教授曾说：“对这一现象一个可能的解释是，遗址所在地区湿润的环境和因之形成的高水位。”生石灰防潮的原理是生石灰遇水发生化学反应生成熟石灰，从而消耗掉土壤中渗透的水分。熟石灰不具备生石灰的吸水功能，熟石灰用作建筑材料后，吸收二氧化碳变成碳酸钙，同时释放一定量的水分，这一过程反而增加了潮湿度。但是后期变成碳酸钙的白灰面非常致密，能将土壤中的水汽阻隔在外，从而达到防潮的作用。其他材质的白灰面同样能够利用其致密的物理性能阻隔土壤中的水汽达到防潮的功能，另外石膏与粘土陶粒轻骨料的内部有较多的空隙，能够起到吸附水分的作用。

白灰面美观、卫生的作用更是明显。白灰面涂抹在原是泥土的地面、墙壁上后，房屋内不再尘土飞扬，而涂抹在窖穴内的白灰面能够有效阻隔泥土对物品的污染。

根据药学原理，石灰能够有效地杀灭细菌害虫等，白灰面防潮的同时能够防止虫子蛀蚀粮食、房屋基柱等。《周礼•秋官•司寇》所载的石灰驱虫正是运用了这一原理，但是其他材质的白灰面不具备这一功能。

2001年春至2003年秋，中国社会科学院考古研究所与安徽省蒙城县文化局在蒙城尉迟寺遗址揭露了一处迄今规模最大、保存最完整、以烧烤房屋为特征的史前聚落遗存。尉迟寺遗址出土多座白灰面房址，其中大汶口文化晚期F38、F39、F86等房址的房顶内侧或外侧涂抹均匀平整的白灰面。报告编写者指出其作用一是美观、二是防雨。洁白平整的白灰面的确能起到很好的装饰效果，而其致密的性能也能够防止雨水渗透进屋内。

白灰面除上述功能外，胡继高先生在郑州发现破裂的大口尊上有白灰的使用，证明了除钻孔系绳修补陶器外，涂抹白灰也是修补陶器的一种方法。2016年笔者在兴县碧村遗址发现了外壁涂抹白灰面的蛋形瓮残片，蛋形瓮是一种粮食储藏器物，外壁涂抹白灰可能是为了防潮与防虫，但白灰出现在蛋形瓮残片断茬处，也不能排除其用于修补陶器的可能。

史前时期发现的众多房屋地画、壁画都绘制于白灰面之上。著名的白灰面地画有秦安大地湾遗址F411地画，画面长约1.2米、宽约1.1米，是我国迄今发现的最大的一幅新石器时代地画，其涵义曾引起李仰松等先生的热烈讨论。蒙城尉迟寺遗址一些房址白灰面上涂抹一层红彩。华县泉护村遗址二期F1001的墙脚白灰面上粉刷有颜色鲜艳的红色朱砂。2012～2013年石峁遗址东门址的“内瓮城”内侧曾发现近200块以白灰面为底的壁画残块。这些发现表明洁白平坦的白灰面是绘制图画的理想载体，而这一传统也延续到了历史时期壁画之中，比如北朝时期的太原娄睿墓、徐显秀墓等墓葬壁画均以白灰面为底。

石峁遗址以白灰面为底的壁画残块（《陕西神木县石峁遗址出土壁画制作材料及工艺研究》）

太原娄睿墓壁画白灰面残块（《北齐东安王娄睿墓》）

综上，白灰面具有坚固墙壁地面、清洁美观、防潮防虫、防雨、修补粘合等功能，还是绘制图画的完美载体。

白灰面起源

渭河流域史前料礓石与白灰面房址数量柱状图

关于白灰面的起源，严文明先生说过仰韶文化中期个别房址使用料礓石末掺细砂调浆抹平地面，可视为仰韶文化晚期普遍使用白灰面的先声。王炜林、张鹏程、袁明等先生认为料礓石在房屋地面中的利用起源于老官台文化时期，经过仰韶时代早期的发展，在仰韶时代中期发展为料礓石烧制的白灰面，并推测白灰面技术起源于渭河流域，其源头可能在关中西部和陇东地区。笔者据此整理出渭河流域史前房址中料礓石与白灰面使用情况，进而探究二者的关系。

从渭河流域史前房址中料礓石与白灰面的使用情况，我们发现在仰韶时代中期之前，房屋中使用料礓石的现象呈持续上升态势。自仰韶中期渭河流域出现白灰面以后，白灰面被迅速地运用到房屋建造中，仰韶晚期时已成为一种普遍流行的建筑材料。料礓石房址数量则在仰韶中期后逐渐减少，至齐家文化时期消失。这一现象的原因可能是史前居民在使用料礓石的过程中发明了白灰面，白灰面以其极佳的防潮等性能优势迅速取代料礓石成为主要的建筑材料，虽然两者有一段时间的并存，但白灰面最终完全取代了料礓石。由此可见白灰面起源于料礓石的可能性极大。

（作者为山西大学历史文化学院研究生）