广西宋代土东窑青白瓷科技研究*

吴 同,汪常明,杨小平,莫定平

(1.北京科技大学 科技史与文化遗产研究院,北京 100083;2.广西民族大学 科技史与科技文化研究院,广西 南宁 530006)

0 引言

青白瓷又称影青瓷、隐青瓷和映青瓷,它是创烧于五代并在宋代得到迅猛发展的一个新品种,以其釉色青白淡雅、温润可人的特点而别具一格.广西青白瓷大约创烧于北宋中期,并显示出较高的技术水准,是广西瓷业的一个重要突破,窑址主要聚集在广西东部的北流河流域、中部的桂平地区及东南部的武思江上游地带,[1]这些青白瓷窑口无疑是宋代中国青白瓷窑系的重要组成部分.

土东窑是广西武思江上游地带烧造宋代青白瓷的主要窑口之一,其遗址位于广西钦州市浦北县寨圩镇政府东北方向约8.9 km 处,濒临武思江,窑址沿江两岸分布于赏功村、分村、平塘村及土东村等地(图1),绵延长约2 km.土东窑因年代久远且缺乏保护,窑址遭破坏严重,现已基本不见窑形.笔者在2019年的实地考察中,发现沿江8处遗迹,共计10座窑址,遗物中目前尚未发现明确的纪年器物,根据产品器型、纹饰等特征推断土东窑年代大致在南宋晚期.[2]

土东窑以烧制青白瓷为主,兼烧酱釉瓷,器形以碗、盘类为大宗,少见罐、壶.青白瓷器物厚度不一,胎质较细;釉面常发黄泛灰,器内满釉,外部施釉不及底,且多刻划有菊瓣纹或弦纹;圈足处不见乳钉,有明显的修胎利坯痕.该窑以匣钵装烧、仰烧法为主要装烧方式.

目前有关土东窑青白瓷的资料较少,所探讨的内容主要涉及产品年代、器型等方面,且皆为介绍性的描述.为深入探索土东窑青白瓷的技术水平,进而探讨其原料特征,文章利用真空法、热膨胀法对土东窑青白瓷的吸水率及烧成温度等物理性能进行了分析,通过能量色散型X 荧光光谱分析法(EDXRF)对该窑的青白瓷标本的胎和釉进行化学组成分析,并与同期广西本地及其他省份的青白瓷进行比较研究,以期为广西陶瓷史研究提供数据支撑及丰富中国陶瓷史的相关内容.

图1 土东窑窑址分布图Fig.1 The distribution of Tudong kiln

1 实验内容

1.1 实验样品

笔者选取分布在平塘村、赏功村、分村等地不同窑口的土东窑青白瓷样品共计8 件,起止编号为TDY-01～TDY-12.样品瓷胎多为青白色,胎质较细,部分样品胎体泛黄发灰、质粗夹砂;釉色常呈青白色,部分发黄,釉面较亮,外壁施釉不及底,器内满釉无涩圈;个别样品外壁刻划有菊瓣纹,且有积釉现象.部分样品外观特征见图2.

图2 样品外观照片Fig.2 Photograph of sample

1.2 测试方法与实验结果

使用陶瓷真空吸水率测定仪(型号:湘仪TXY型)、电子天平(精度0.01 g)、电热恒温干燥箱(型号:AISET YLD-2000)等仪器来测试样品干重、湿重,并根据公式W/%=(m2-m1)/m1×100%计算出样品的吸水率W.使用热膨胀仪(型号:德国耐驰DIL 402PC)采用5 K/min的升温速率得到样品的热膨胀温度数值,测量与取值方法见文献[3-4].样品的吸水率与烧成温度结果见表1.

使用能量色散型X 射线荧光光谱仪(型号:岛津EDX-8100)对样品进行无损测试,分别得到样品的胎釉元素成分信息.为便于比较测试结果,采用Seger式(aR2O·b RO·c R2O3·d RO2)来表示样品胎、釉的化学组成,其中R2O、RO 分别代表碱金属氧化物和碱土金属氧化物,R2O3、RO2分别代表三价氧化物和四价氧化物,胎式和釉式中的a、b、c、d分别是当三价氧化物R2O3和碱性氧化物(R2O+RO)的摩尔数为1时的系数,结果见表2、表3.

表1 样品吸水率和烧成温度Tab.1 Water absorption and sintering temperature of samples

表2 土东窑青白瓷胎元素含量Tab.2 Elemental composition of sample body

表3 土东窑青白瓷釉元素含量Tab.3 Elemental composition of sample glaze

2 结果分析与讨论

2.1 吸水率分析

吸水率是反映陶瓷物理性能的重要表征,在某种程度上代表着先民对原料筛选、淘洗的精细程度及烧制工艺水平.如表1所示,土东窑青白瓷吸水率介于0.80%～4.87%之间,平均值为2.37%.根据结果可将样品分为三类:一是TDY-04,吸水率小于1%;二是TDY-01、TDY-02、TDY-03、TDY-07、TDY-09和TDY-11,吸水率大于1%而小于3%;第三类是TDY-12,吸水率大于3%.这表明样品TDY-12的胎质最为疏松,而样品TDY-04 的胎质结合最紧密,其他样品胎质的致密性介于两者中间.根据中国现行标准(GB5001-1985),日用瓷器坯体的吸水率一般控制在3%之内,其中普通瓷器的吸水率一般不大于1%,细瓷吸水率不大于0.5%.从测试数据来看,除了样品TDY-12的吸水率为4.87%之外,其他样品的吸水率均在3%以下,这表明宋代土东窑青白瓷样品的气孔率低,胎质较为细腻,基本达到了中国日用瓷的标准,个别样品甚至达到了细瓷的品质.

根据前人研究,广西藤县中和窑宋代青白瓷吸水率在0.3%～3.88%之间,平均值为1.69%;桂平窑在0.83%～8.88%之间,平均值为5.11%;容县城关窑在0.24%～3.61%之间,平均值为2.33%.[4]139土东窑青白瓷样品的吸水率与中和窑、城关窑较为接近,低于桂平窑,且各窑青白瓷吸水率多分布在0.8%～3%之间,可见广西宋代青白瓷的胎质密度相差不大,品质相近,可能有着相同的原料和烧制工艺.

对比广西以外的宋代青白瓷吸水率数据,如湖北罗州城窑(≤0.796%)、[5]湖北青山窑(≤0.43%)、[6]江西吉州窑(≤0.66%)、[7]江西南市街窑(平均值为1.025%)、[8]福建德化窑(≤0.87%)[9]362.可以看出,广西宋代青白瓷的吸水率整体偏高,这可能与宋代广西的制胎工艺相对落后有关,但某些质量较好的青白瓷仍可以和同期景德镇产品相媲美.

2.2 烧成温度分析

烧成温度不仅是区分陶与瓷的主要参数,也是评判陶瓷器质量的关键指标之一,故而是古陶瓷研究中的重要一环.根据表2所示,土东窑青白瓷样品的烧成温度在1197.0℃～1454.0℃之间,其平均值为1294.9℃.陶瓷的正烧温度一般在1200℃～1400℃之间.从图3可知,各样品的烧成温度基本在1200℃以上,个别样品存在过烧的情况(图4),反映了宋代土东窑具有相对成熟的烧制技艺,但不同样品之间的温度差异较大,可能与坯体装烧时的窑位分散有关.

图3 样品烧成温度折线图Fig.3 Line chart of sample sintering temperature

图4 样品TDY-07热膨胀曲线图Fig.4 Thermal expansion curve of sample TDY-07

广西本地的宋代青白瓷烧成温度如下:藤县中和窑在1087.1℃～1288.7℃之间,平均值为1185.3℃;桂平窑在1164.1℃～1455.5℃之间,其平均值为1307.3℃;容县城关窑在1188.7℃～1319.5℃之间,平均值1233.1℃.[4]280-295土东窑青白瓷的平均烧成温度与桂平窑接近,高于中和窑和城关窑,这说明在早期经验的积累下,广西宋代晚期的瓷窑建设得更加完善,窑工的温控技术也愈加成熟.

广西以外的地区,如江西吉州窑宋代青白瓷的烧成温度集中在1120℃～1200℃之间,平均值为1170.8℃;[9]景德镇南市街窑北宋青白瓷的烧成温度在1163℃～1197℃之间,平均值为1176.9℃;[7]景德镇湖田窑宋代青白瓷的温度在1100℃～1150℃之间;[10]349湖北青山窑北宋青白瓷的烧成温度分布在1240℃(±20℃);[5]福建德化窑南宋青白瓷的烧成温度在1250℃～1270℃之间[9]362.从数据来看,土东窑青白瓷样品的平均烧成温度与湖北青山窑、福建德化窑较为接近,但温度波动范围大,存在过烧的产品,可能是装烧工艺或温控技术不如上述窑口;与江西吉州窑、南市街窑及湖田窑相比,土东窑青白瓷样品的平均温度和最高温度都要高出不少,这极有可能是因为胎料中组分含量的差异而造成的.

2.3 胎元素组分分析

化学组成是陶瓷的基本信息,与器物属性的表征息息相关.因此,古陶瓷胎釉的化学组分研究是陶瓷科技考古中的重要内容.根据表3所示,土东窑青白瓷胎中SiO2含量为67.40%～72.81%,Al2O3含量为19.86%～23.69%,符合中国南方瓷系中常见的“高硅低铝”特征.胎中显色成分Fe2O3和TiO2的含量较低,因此大部分样品胎色呈白色,部分泛青偏黄;碱土金属Mg O 和CaO 的平均含量分别是0.22%和1.34%;碱金属K2O 和Na2O 的平均含量分别是4.19%和0.14%(样品TDY-11 的Na2O 未检测出,不计入内).一般来说,陶瓷中的K2O 主要来自云母和钾长石,较高含量的K2O 说明了土东窑青白瓷瓷胎中的熔剂成分主要为云母和钾长石,使得瓷胎在烧制过程中生成的玻璃相物质黏度变化小,胎体在高温下更坚致不易变形.

广西的宋代青白瓷胎中,藤县中和窑、容县城关窑及桂平窑的胎体组分含量与土东窑相似,[4]144-145都具有高硅、高钾、低铝的特征.他们胎中的SiO2和Al2O3均值分别是68.11%～70.51%和21.06%～22.42%的范围内轻微波动,SiO2/Al2O3的均值则都在3.1上下浮动,说明窑口含量差距很小.另外,除土东窑胎中CaO 的含量(均值1.34%)要稍高一些,Na2O 的含量(均值0.12%)略低以外,其他氧化物的含量都相对接近,这些数据也印证了上文得出的广西青白瓷瓷胎品质相近的结论.在这三个窑口之中,又以中和窑青白瓷的胎体成分与土东窑最为相似,胎中硅铝氧化物的含量差别仅在1%以内.

陶瓷材料的烧成温度主要与原料中的矿物组成有关.当瓷胎中的Al2O3含量较高时,能够在高温时与胎中的SiO2产生赋予瓷胎更高强度、硬度及耐火度的莫来石晶体.因此,瓷胎的烧结温度会随着胎中Al2O3含量的增加而升高,样品TDY-07的热膨胀实验也证明了这点(见图4,该样品瓷胎中Al2O3的含量最高,烧成温度也是最高的,达到了1454℃).综合前人研究可知,中国古代南方地区常用的制瓷原料——瓷石,是岩类矿石经过长年累月的热液及风化作用而形成的土质原料,其矿物成分主要为绢云母、石英和少量长石.虽然瓷石粉碎后即可单独制成胎料,但是如果其中的石英矿物含量过高时,会在烧瓷过程中的高温段产生大量的玻璃相从而发生坯体变形、坍塌等现象,限制了瓷器质量的进一步提高.所以瓷石能否单独成胎,关键是看瓷石中SiO2和Al2O3的含量是否合适.据统计,广西地区的瓷土矿石中,由霏细岩风化而成的矿石化学成分为:Al2O3含量为20.05%～27.67%,SiO2含量为66.47%～70.81%,Fe2O3含 量 为0.40% ～1.09%,TiO2含 量 为0.045%～0.64%;由霏细斑岩风化而成的矿石其化学成分为:Al2O3含量为22.08%～29.29%,SiO2的含量为72.85%～76.79%,Fe2O3含量为0.5%～0.82%,TiO2含量为0.045%～0.063%.[11]可以看出,广西本地的瓷土矿石原料中SiO2和Al2O3的含量与土东窑青白瓷瓷胎含量接近,且Al2O3的含量较高,尤其是霏细斑岩矿石中的含量高达30%,已能完全满足土东窑制瓷胎料的要求,故不再需要通过掺入富铝原料来提高瓷胎高温下的坚致性.而且,考虑到土东窑作为南宋晚期的民间瓷窑,制瓷成本必然是其考虑的重要因素,在交通效率低下的古代,若本地拥有合适的瓷石,窑厂没必要舍近求远去使用外地原料.另外,与土东窑胎体成分高度相似的广西宋代藤县中和窑青白瓷是直接以本地的瓷土制胎,并且没有添加其他的原料,[4]147那么,同为宋代的广西青白瓷窑口的土东窑也很可能采用了与中和窑相似的原料.综上,笔者认为土东窑应是以本地的瓷土单独成胎,但原料来源的具体地点还有待于进一步研究.

表4 其他窑口的宋代青白瓷瓷胎主成分含量Tab.4 Main ingredient content of sample body

从表4可以看出,安徽繁昌窑、湖北青山窑和土东窑青白瓷同为高硅低铝瓷胎,而景德镇窑为高硅高钾胎,铝含量则相对较低(除了个别样品外,Al2O3的含量多集中在16%～18%之间).虽然胎中高含量的Al2O3能够使瓷器做到薄而不变形,但也会使窑炉烧造时坯体的釉比胎收缩得快,造成釉面的开片现象.另外,使高铝瓷胎达到正烧也需要更高的温度和更好的窑炉气氛控制,稍有不当,釉面就很容易出现泛黄现象.

2.4 釉元素组分分析

根据表4所示,土东窑青白瓷釉中SiO2含量为61.21%～67.99%,Al2O3含量为14.29%～17.51%,SiO2/Al2O3摩尔比数值为3.64～4.75;CaO 含量为9.00%～16.65%.根据罗宏杰针对中国古瓷提出的钙系釉划分标准[13](钙釉:b≥0.76;钙-碱釉:0.76＞b≥0.50;碱-钙釉:0.50＞b),经计算,所测样品的釉中RO 系数b在0.80～0.93之间,因此土东窑青白釉属于钙质釉的范畴.部分样品釉中的Ca O/K2O 数值较高,所以釉料中釉灰所占的比例相对较高,高含量的CaO 使得釉层在高温下流动性增大,这便是器物外表出现局部积釉现象的重要原因(图5).

图5 样品TDY-11出现的积釉现象Fig.5 Glaze build-up in sample TDY-11

瓷釉中Na2O 含量为0.05%～0.31%,平均值为0.16%;K2O 含量为2.07%～4.22%,平均值3.21%.部分样品的K2O 含量达到了4%以上,釉中碱金属含量的提高使得釉层在高温下的黏度增加、流动性降低,增加了釉层的厚度,使器物外观显得更加饱满淡雅;釉中的气泡不易逸出从而对入射光线产生了散射和折射效应,看起来更加温润柔和,有如美玉般的效果.瓷釉中P2O5的含量为0.53%～1.20%,比胎中高出不少(0.04%～0.20%),且釉中SiO2/Al2O3的摩尔比为3.64～4.75,明显高于胎的数值(2.96～3.39),说明胎和釉不是采用同种瓷土配置而成.在景德镇青白瓷的传统制瓷工艺中,釉料以釉果75%～92%、釉灰8%～25%的比例配置而成,视釉灰用量的由多到少,釉的透明程度逐渐增加.其中釉果常为风化较浅的瓷石,含有大量K2O 和Na2O 等碱金属氧化物,釉灰主要由狼萁草与石灰石煅烧制成,含有大量CaO及部分Mg O、P2O5等氧化物,所以说,釉中的磷主要是由釉灰中的草木灰引入的一种元素.据此,可以认为土东窑青白瓷的釉料很可能采用的是与景德镇青白瓷相同的方式,即釉灰加釉果的传统方法配置而成.瓷釉中Fe2O3含量为0.72%～1.45%,平均值为1.04%,釉中铁元素的含量与瓷釉的颜色关系密切,这点从随着样品釉中Fe2O3含量的逐渐增加,土东窑青白瓷釉色也会随之变深显绿.

广西本地的宋代青白瓷釉中,藤县中和窑、容县城关窑及桂平窑CaO 和Na2O 的平均含量都比土东窑略高(CaO 分别为13.41%、14.01%、14.95%;Na2O 分别为0.73%、1.05%、0.98%),但釉 中其他成分的含量整体差别不大.[4]145经计算,藤县中和窑青白釉中SiO2/Al2O3摩尔比数值为3.75～4.59,城关窑为4.23～4.54,桂平窑为3.10～4.54,以中和窑和土东窑的数值(3.64～4.75)最为接近,瓷釉组分含量相近再一次说明了他们的原料有着很高的相似度.

表5 其他窑口的宋代青白瓷瓷釉主成分含量Tab.5 Main ingredient content of sample glaze

从表5可以看出,各窑青白釉中Fe2O3的含量相近,均在0.70%～1.40%左右浮动;经计算,繁昌窑青白瓷釉中SiO2/Al2O3的摩尔比为4.15～5.15,景德镇窑为3.94～4.77,青山窑为3.53～4.32;繁昌窑青白釉中RO 分子数为0.86～0.91,景德镇窑分子数为0.76～0.92,青山窑为0.82～0.90.从SiO2/Al2O3的摩尔比数值可以看出(土东窑为3.64～4.75),土东窑青白釉中硅铝氧化物的含量与景德镇窑和青山窑相似,与繁昌窑的差别主要在Al2O3的含量上(土东窑比繁昌窑含量高);从RO 分子数可以看出(土东窑分布在0.80～0.93),土东窑青白釉中碱土金属氧化物(CaO、MgO)的含量与各窑青白釉也较接近,说明它们瓷釉中组分的差别主要在碱金属氧化物(K2O、Na2O)的含量上.土东窑青白釉中K2O 含量都比它们高,而Na2O 含量与青山窑接近,低于繁昌窑和景德镇窑.

3 结论

(1)土东窑青白瓷吸水率介于0.80%～4.87%之间,平均值为2.37%,整体较低;吸水率与同期本地窑口的青白瓷接近,与外地的青白瓷相比偏高,这可能与宋代广西的制胎工艺相对落后有关.

(2)土东窑青白瓷平均烧成温度的为1294.9℃,基本分布在1197.0℃～1454.0℃之间,胎体烧结程度高,致密性较好;平均烧成温度与同期本地桂平窑的青白瓷接近,比湖北青山窑、福建德化窑的青白瓷略高,而远高于江西吉州窑、湖田窑及南市街窑的青白瓷.较高的烧成温度与广西本地的高铝胎料密不可分,也说明了在早期经验的积累下,广西在宋代晚期已经拥有了高水平的瓷窑.

(3)土东窑青白瓷的胎质具有高硅、高钾、低铝的特征;瓷胎成分与同期本地窑口及安徽繁昌窑、湖北青山窑的青白胎相似,但比江西景德镇诸窑青白胎中的Al2O3含量高;胎料由广西本地的瓷土单独制成.

(4)土东窑青白瓷的瓷釉属于钙系釉中的钙釉类型(RO 系数b在0.80～0.93之间),瓷釉成分与同期本地窑口的青白釉相似,与外地窑口青白釉的差别主要在碱金属氧化物K2O 和Na2O 的含量上.瓷釉可能采用釉果加釉灰的方法配置而成.

致谢:本文在实验过程中得到了中国科学技术大学考古实验室金正耀教授、范安川教授、陈彪教授的热心帮助,在写作过程中得到了广西民族大学吴致远教授,北京科技大学周本源博士、童永东博士的悉心指导,笔者在此致以深深的谢意!