湖北宜昌万福垴遗址出土费昂斯珠科技分析与研究

陈天然，崔剑锋，黄文新，史德勇，向光华

(1. 北京大学考古文博学院，北京 100871； 2. 湖北省文物考古研究所，湖北武汉 430077； 3. 宜昌博物馆，湖北宜昌 44300)

0 引 言

费昂斯(faience的音译，意译为釉砂)是一种原料与外观都类似玻璃的材料，有学者认为是玻璃制品的先驱。一般是用细磨石英颗粒或石英砂，搀和少量的碱水，塑成一定形状之后，加热到900 ℃左右而制成。表面二氧化硅在碱助熔剂的帮助下熔融之后，形成薄薄一层光亮的釉层，但是内部石英颗粒并没有熔融，仍保持晶体状态[1]。费昂斯最早出现在两河流域和埃及，年代约在公元前5500年至公元前4000年。

目前考古发现的我国费昂斯主要集中出自西北地区和北方地区，以黄河流域为主，年代在西周至春秋时期。长江流域也有发现，年代集中在春秋至战国时期。黄河流域的费昂斯大都出土于高等级的贵族墓葬中，通常作为组玉佩和项饰的配饰，如河南三门峡虢国墓地、山西侯马晋侯墓地、陕西梁代村芮国墓地等。

本次对湖北宜昌万福垴遗址出土的疑似费昂斯珠残片进行了科技分析。万福垴遗址位于湖北省宜昌市白洋工业园区，被认为是一处大型周代聚落遗址，年代从西周中期至春秋中期，文化内涵丰富，其总体文化面貌与汉西地区同时期遗存有较大的差异，汇聚了鄂东乃至长江下游和峡江地区及长江上游的多种文化因素，同时与周文化保持了非常亲密的亲缘关系，呈现出多元文化因素融合的特征[2]。但究其主要文化内涵仍属楚文化范畴。此次分析的样品均出自万福垴遗址2016年发掘的M8中。

1 材料与方法

1.1 样品描述

此次分析样品编号为M8：1，是多枚费昂斯珠组成的串饰，取了其中8件已经残碎的样品用于科技分析，将分析的残片逐一编号为M8：1-1～M8：1-8，样品图片参见表1。

表1 部分费昂斯样品显微照片Table 1 Faience from M8 at Wanfunao Site

1.2 实验条件

样品制备：使用无水乙醇清洁样品表面，去除样品表面杂质，保证测试的准确度。使用环氧树脂包埋样品1～8号，并抛光，表层喷金以便在扫描电镜中观察。

分析仪器：扫描电子显微镜(Tescan Vega3，Czech)及配属的能量色散谱仪(EDAX Element，USA)开展相应的微区分析，其中形貌分析使用背散射电子模式，详细测试条件见拍摄图像(图1)下方的参数栏，成分分析使用20 kV加速电压，120 s点分析采集活时间，1.5 nA束流，计数率维持在8 000计数每秒以上。

(续表1)

图1 样品M8：1-1背散射电子像Fig.1 SEM image of M8：1-1

2 分析结果

2.1 M8：1-1

扫描电镜照片(图2)可见1号样品胎中较多颗粒间玻璃相(IPG)，未见连续玻璃相。根据颗粒间玻璃相的成分可以知道1号样品的应该为混合碱费昂斯，反应层的Cu含量明显高于胎体。Cu2+是釉层呈色离子，在助熔剂含量较低情况下，呈现天蓝色。M8：1-1的成分见表2。

图2 样品M8：1-1能谱分析区域Fig.2 SEM images of M8：1-1

表2 M8：1-1成分Table 2 Composition of M8：1-1 (%)

2.2 M8：1-2

2号样品助熔剂含量很低，说明该样品的助熔剂流失殆尽。虽然在电镜图片(图3)中无法看到明显的灰度变化，但是可以在样品剖面边缘(free draw 1&3)观察到连续的区域。尽管成分检测显示K、Na等助溶剂碱金属成分含量极少，但是保留了较多的Cu。这种连续的区域应该是已经熔融的釉层或反应层，只是由于后期风化导致K、Na流失。Cu2+离子是该样品的呈色剂。M8：1-2的成分见表3。

表3 M8：1-2成分Table 3 Composition of M8：1-2 (%)

图3 样品M8：1-2能谱分析区域Fig.3 SEM images of M8：1-2

2.3 M8：1-3

根据显微图片，3号样品整体结构以石英颗粒为主，可在胎体中见到灰度变化不明显的明显颗粒间玻璃相(图4)。该样品的情况类似于2号样品，是由于风化严重导致助熔剂流失。M8：1-3的成分见表4。

表4 M8：1-3成分Table 4 Composition of M8：1-3 (%)

图4 样品M8：1-3能谱分析区域Fig.4 SEM images of M8：1-3

2.4 M8：1-4

根据显微图片(图5)可知，4号样品胎体比较疏松，但是胎体中间可见大量颗粒间玻璃相，且不见明显釉层。玻璃相的残留，可以判断该费昂斯的性质。根据颗粒间玻璃相的成分可以知道4号样品的可能为混合碱费昂斯，以Cu2+离子作为着色剂。M8：1-4的成分见表5。

图5 样品M8：1-4能谱分析区域Fig.5 SEM images of M8：1-4

表5 M8：1-4成分Table 5 Composition of M8：1-4 (%)

2.5 M8：1-5

根据显微图片(图6)，5号样品整体结构以石英颗粒为主，玻璃相风化殆尽，仅见少量颗粒间玻璃相残留。根据颗粒间玻璃相的成分可知道5号样品是富钾费昂斯，以Cu2+离子作为着色剂。M8：1-5的成分见表6。

图6 样品M8：1-5能谱分析区域Fig.6 SEM images of M8：1-5

表6 M8：1-5成分Table 6 Composition of M8：1-5 (%)

2.6 M8：1-6

根据显微图片(图7)，该样品的玻璃相流失殆尽，仅见大量的石英颗粒。但是在样品外层及内层可见熔融在一起的连续的相，经过分析是纯度较高的SiO2，虽然图片灰度(化学成分)区分并不明显，但从其状态可以判断应该是熔融的釉层，只是助熔剂氧化物全部流失，且在疑似釉层中的Cu含量较高。这样也呼应了在样品表面见到浅蓝色光亮层的光学显微镜观察结果。M8：1-6的成分见表7。

图7 样品M8：1-6能谱分析区域Fig.7 SEM images of M8：1-6

表7 M8：1-6成分Table 7 Composition of M8：1-6 (%)

2.7 M8：1-7

根据显微图片(图8)，7号样品主要由石英颗粒组成，未见明显釉层及颗粒间玻璃相，表明其风化较严重。M8：1-7的成分见表8。

表8 M8：1-7成分Table 8 Composition of M8：1-7 (%)

图8 样品M8：1-7能谱分析区域Fig.8 SEM image of M8：1-7

2.8 M8：1-8

根据显微图片(图9)，8号样品主要由石英颗粒组成，胎体中可见较多颗粒间玻璃相。根据颗粒间玻璃相的成分可知8号样品的是富钾费昂斯，以Cu2+离子作为着色剂。M8：1-8的成分见表9。

图9 样品M8：1-8能谱分析区域Fig.9 SEM images of M8：1-8

表9 M8：1-8成分Table 9 Composition of M8：1-8 (%)

3 结果及讨论

根据成分检测及显微照片，可以将8件样品分为两种：1、4、5、8号样品属于富钾费昂斯及混合碱费昂斯；2、3、6号样品虽然肉眼可见熔融成片的石英层，但是主要成分除SiO2、CuO以外，K2O、Na2O因为埋藏环境风化所致流失较为严重，无法判断助熔剂类型。7号样品未见釉层或玻璃相。

3.1 石英

石英颗粒是费昂斯的主要组成，石英颗粒一般认为有两种来源[3-4]：石英砂或者磨碎的鹅卵石。通常根据石英颗粒的磨圆程度、胎体中的杂质等来判断费昂斯中石英颗粒的类型：磨碎的鹅卵石相对石英砂杂质更少，更纯净，且颗粒的磨圆度更差；而沙子中所含的杂质矿物更多，比如黏土矿物、长石、贝壳等，且颗粒磨圆度相对较好。但是否也存在第三种可能性，就是沙石共用，比如当在河流附近获取原料时，两者可以同时获得，如果沙子仍需要进一步再磨制加工，那么鹅卵石的磨碎也并未使得工艺更复杂，存在同时进行的可能性。但是这种判断也因为埋藏、风化以及初始对石英颗粒的加工等因素带来不确定性。依据万福垴出土费昂斯的SiO2、Al2O3的含量及两者的相关性来辅助判断石英颗粒的可能来源。SiO2、Al2O3的相关性如图10所示。

图10 万福垴遗址出土费昂斯制品SiO2、Al2O3关系图Fig.10 Plots of SiO2 versus Al2O3 in faience of Wanfunao Site

SiO2、Al2O3的数据来自整个样品(包括石英颗粒和玻璃相)，根据图10可以看到SiO2和Al2O3成一定的负相关性，也就是说Si、Al应该分别来自两种物质。在一定程度上可以排除石英颗粒只来自磨碎的鹅卵石，也就可以推测该遗址费昂斯的原料石英部分或全部来自沙子。

3.2 助熔剂

通常判断费昂斯的助熔剂类型主要参考古代玻璃的相关数据。两河流域、近东地区、埃及费昂斯主要以使用富钠助熔剂为主；俄罗斯等欧洲地区则出现混合碱费昂斯，玻璃相中K2O的含量与Na2O相当，有些甚至超过Na2O的含量。我国费昂斯在西周至春秋时期以使用富钾助熔剂为主[5]。费昂斯的助熔剂被认为来自富碱的草木灰或者矿物，而草木灰一般含有一定量的Mg、Ca、Mn、P，据此费昂斯玻璃相中的Mg、Ca、Mn、P的含量也可以为助熔剂的来源提供指示作用。有西方学者在研究欧洲青铜时代玻璃时提出更为复杂的混合碱助熔剂的概念[6]，认为其Na2O/K2O比值在0.5～1.5之间。万福垴出土费昂斯样品1、2、4、5号样品的Na2O/K2O比值在0.4～0.6之间(表10)，根据干福熹院士[5]的认识，推测万福垴出土费昂斯应该为本土生产。如果依据西方学者提出的混合碱概念再进一步讨论，那么4个样品表现出可能不同的助熔剂配方体系，富钾费昂斯和混合碱费昂斯。如果这两种费昂斯来自两件器物，那么很有可能这两件器物出自不同的工匠。如果这两种费昂斯来自同一件器物，那么是否可以认为费昂斯制品的生产中出现了费昂斯珠的制作和使用费昂斯珠穿缀装饰品的进一步分工，这个猜测还需要后续大量数据的证实。

表10 万福垴遗址出土费昂斯制品的玻璃相成分Table 10 Composition of interpartical glass (%)

3.3 着色剂

西周至春秋时期，我国费昂斯主要使用铜作为着色剂，表现为富铜的特征，费昂斯一般外观呈蓝色。肉眼观察样品为浅蓝色，成分分析显示全部8件样品，即便是助熔剂流失的样品，都富含铜，据此可以确认万福垴出土费昂斯制品的着色剂为铜。

3.4 讨论

结合已发表所有费昂斯玻璃相的分析数据[7-13]，根据Na2O、K2O关系作图如下(图11)。

根据图11和表11可以看出，数据大致分为富钠费昂斯和富钾费昂斯两组，富钠费昂斯组所在墓葬属于西周早、中期(天马曲村M113、于家湾M94)，富钾费昂斯组所在墓葬属于西周中-晚期。万福垴遗址M8出土费昂斯的数据主要落在富钾费昂斯组中，对M8的年代或许有一定提示作用。万福垴遗址出土费昂斯可能是长江流域发现时代较早的费昂斯制品，此前在长江流域发现的费昂斯制品的时代多数为春秋至战国时期。

图11 已发表费昂斯制品玻璃相数据的Na2O、K2O关系图Fig.11 Plots of Na2O versus K2O in faience of other sites

表11 已发表的其他西周—春秋早期出土费昂斯的遗址Table 11 Other sites of faience in the Western Zhou Dynasty

4 相关考古学问题讨论

目前学界对费昂斯并非本土起源，而是由西方传入的观点已经达成共识，那么接下来就需要讨论费昂斯的传入方式。结合考古学研究与科技检测分析，在费昂斯器物或者费昂斯制作原料由西方进口的情况下，其来源是相对不稳定的。而当费昂斯的原料来自西周本土甚至助熔剂配方体系被西周本土化之后，这也就代表了西周对费昂斯制作技术的完全掌握。伴随费昂斯生产技术在西周的发展变化，西周社会对费昂斯的态度(使用群体)也在发生变化。费昂斯出土数量、使用方式的变化就是费昂斯获得途径发生变化的体现。

以河南平顶山应国墓地[10]与甘肃崇信于家湾墓地[11]出土费昂斯制品为例(表12和表13)。在应国墓地中的西周早期墓葬里，仅在应公夫人墓(M231)中出土费昂斯珠11件(两座应公墓葬被盗)，且费昂斯作为主石穿缀在项饰中，以玛瑙和绿松石作为配石(图12)。而在应国墓地的西周中期墓葬中，费昂斯制品从应侯到士一级贵族的墓葬中都有出土，且出土数量仅就M85应侯夫人墓就出土1 106件，费昂斯制品整体出土数量相较西周早期墓葬呈现一个激增的趋势，同时费昂斯制品从主石变成了玉器、玛瑙的配石或组玉佩的构件(图13)。甘肃于家湾墓地中西周早期墓葬，仅大型墓葬M130出土费昂斯珠4件，而到了西周中期的中型墓葬M94出土费昂斯制品46件。

表12 应国墓地出土费昂斯情况统计表Table 12 Faience from tombs of Ying State

表13 崇信于家湾墓地出土费昂斯情况统计表Table 13 Faience from tombs of Yujiawan

图12 应国墓地M231(西周早期)出土费昂斯制品Fig.12 Faience from Tomb M231 of Ying State

图13 应国墓地M84(西周中期)出土费昂斯制品Fig.13 Faience from Tomb M84 of Ying State

根据科技分析及考古学观察，得出以下分析和推测：西周早期，西方助熔剂体系的费昂斯(物品引进或技术引进)曾被当做稀有品对待且仅出现在高等级贵族墓葬中，中原地区发现的早期费昂斯制品很可能以富钠及混合碱的西方助熔剂体系为主。而进入西周中期，则富钾助熔剂体系开始出现，外来配方与本土配方两大助熔剂体系并存。发展到西周晚期，中原地区发现的费昂斯制品就开始以富钾的本土助熔剂体系为主。也就是说从西周中期到晚期，费昂斯制作技术被中原地区完全掌握并有了飞跃式发展，主要体现在费昂斯的助熔剂体系相对本土化、数量激增、造型多样、使用人群广泛，同时也失去其稀有品的地位。费昂斯开始从西周早期的诸侯级高等贵族独有发展到西周中期—晚期普及到士一级较低等级贵族当中。本研究参考《周代用玉制度》[14]一书中对西周时期的时代划分：西周早期指武王—昭王时期；西周中期指穆王—夷王时期；西周晚期指厉王—幽王时期。西周初年的武王、成王时期，其核心任务在于克殷并稳定新兴政权；此后的康王、昭王和穆王也以开疆拓土、稳固四方为主要任务；而进入共王时期，社会整体相对平稳，西周王朝进入“文制”时期[14]。费昂斯技术变化发展的时间点与西周社会的变革时间大致相重叠，推测社会的稳定也对费昂斯制作技术的本土化与发展起到了不可或缺的作用。

费昂斯制品在西周时期的使用方式一般是与玉器、玛瑙、绿松石共同穿缀，成为组玉佩、项饰、发饰等装饰性器物，根据已有学者对周代佩玉制度的研究[14]，上述装饰性器物并非是反应身份地位的礼制用器。那么作为上述器物的组成构件，费昂斯也从未进入西周的礼制系统，而更可能是用于区分财富。究其原因，有以下推测：在费昂斯最初传入中原地区时，不论是器物传入，还是技术传入，其来源是不稳定的，都不能为中原王朝所完全掌控，也就无法被成定制地系统使用，所以很难进入礼制规范当中；在中原地区完全掌握了费昂斯的制作技术之后，费昂斯不仅仅因为其已经可被大量生产而失去了“物以稀为贵”的特性，更让中原地区的既往使用人群了解到了其原料的“本来面目”，费昂斯因此便失去了与玉比德的可能，这便断送了其由“富”升“贵”的美好前景，费昂斯自此就被彻底排除在西周的礼制系统之外了。

5 结 论

通过使用扫描电子显微镜-能谱，确定湖北宜昌万福垴遗址M8出土的料珠为富钾、混合碱费昂斯制品，部分样品釉层腐蚀，熔剂流失严重。经过对以往发表的费昂斯电镜数据与考古相关资料的整理分析，认为西周时期的社会变革对其在中原地区的制作技术的本土化发展变化有很大影响。也正因为其制作技术的本土化及使用方式的变化，推测费昂斯制品应该从未进入西周礼制系统。