咸阳成任墓地出土东汉金铜佛像科学分析

李建西 邵安定 宋俊荣 李 明 赵占锐

（1.陕西省考古研究院；2.汉景帝阳陵博物院）

陕西咸阳成任墓地东汉墓21XJM3015（以下简称M3015）出土的两件金铜佛像，是迄今为止中国境内发现的年代最早的单体金铜佛像。关于其时代及意义，在发掘简报及相关研究文章中已有较深入的讨论。本研究主要采用多种科学分析手段以获取金铜佛像制作工艺、合金成分等方面信息，并对其作技术视角的讨论，以期为相关研究提供参考。

一、工艺考察

工艺考察采用宏观观察、超景深显微摄像、X光摄像等方法揭示两件金铜佛像表面制作及使用痕迹、内部结构等信息。

五尊佛像，编号M3015:9，为浑铸而成。X光照片显示五尊佛像为一整体，其中最上一尊佛左肩部可见一直径约1.5毫米小孔，由于被锈蚀物覆盖，尚未能确认其性质及其与铸造工艺或使用功能之间的关系（图一）。其背面可见横竖两个方向的轻微凸起以及模型修整痕迹（图四）。

图四 五尊佛像背面上部

图一 五尊佛像X光照片

立佛像，编号M3015:10，主体与覆莲座分铸，以插接方式组合，在覆莲座底部两足对应位置可见两个突出榫头（图五）。背面凸榫外端平面略弧凸，周缘略外延，可能与背面佚失构件的插接铆固有关。立佛像左肩、左臂、袈裟左缘至左足跟外侧可见断续范线（图三），立佛像右侧亦见部分范线残留，头部及身躯背面残留泥芯。在X光照片中可见头部、身躯的背面空腔略左偏，并造成身躯左侧厚度较薄（图二）。立佛像头部泥芯中可见植物遗存，其中一处提取出一颗植物种子（图八）。

图二 立佛像X光照片

图三 立佛像左侧范线

图五 立佛像覆莲座底部

图八 立佛像头部泥芯中植物种子（提取前后）

两件佛像主体边缘及覆莲座底部边缘均可见铸后切割锉磨痕迹，其中五尊佛像右边缘中部见有一处切割锉磨的卷曲毛刺残留（图六）。立佛像覆莲座前后各有一个直径3.5～4毫米的圆形小孔，其内壁可见旋纹，可知小孔为钻成（图七）。前部小孔之后还有一直径相同的圆形小坑，推断是因为器壁较厚原因废弃的钻孔。

图六 五尊佛像右边缘锉磨痕及卷曲毛刺

图七 立佛像覆莲座后部钻孔痕迹

二、原位成分分析

对铜佛像不同部位采用原位分析方式，使用扫描电子显微镜—能谱仪获取器物表面锈蚀形态和成分数据。仪器型号为TESCAN VEGA3扫描电子显微镜，配备OXFORD x-act能谱仪，工作电压20kV，能谱工作距离15毫米，扫描时间60秒，结果如下。

两件铜佛像表面普遍被厚薄不均的锈蚀沉积物覆盖（图九），在背散射像中可见灰黑的表面土锈混合沉积、亮白的铅锈蚀产物集中沉积以及锈蚀较轻的灰白金属基体（图一〇）。选取五尊佛像背面3处和立佛像主体、背柱、覆莲座的5处锈蚀较薄处，利用能谱分析获取其成分数据，数据处理排除锈蚀引入的O、Cl及土壤污染附着的Si、Al等成分。结果表明两件佛像主体不同部位的主成分均为铜、锡、铅（表一）。

表一 铜佛像扫描电子显微镜-能谱成分分析结果

图一〇 立佛像鼻子区域背散射像

图九 立佛像上半身二次电子像

三、显微组织及成分分析

选取铜佛像表面清理过程中获得的基体锈蚀和泥芯样品，以树脂包埋，先后以600至2000目水砂纸、0.5μm金刚石悬浊液磨抛至光学显微镜下无明显划痕。使用ZEISS Scope.A1材料显微镜观察样品显微组织形态，其中未锈蚀的青铜基体样品以盐酸氯化铁溶液浸蚀。样品经重新磨抛后，喷覆碳膜，使用扫描电子显微镜—能谱仪获取显微组织及成分信息，仪器型号及测试条件同原位分析。

五尊佛像基体样品显微结构为铸态组织，α树枝状晶晶内偏析明显，少量岛屿状（α+δ）共析体分布于树枝状晶晶间，铅以较大颗粒和细小弥散状颗粒形态不均匀分布（图一二）。扫描电子显微镜—能谱分析表明五尊佛像样品物相组成除α固溶体（灰色基体相）、（α+δ）共析体（岛屿状灰白相）、铅（亮白颗粒相）之外，还有一定量的夹杂物（灰黑颗粒相），以CuS为主（图一三）。

图一二 五尊佛像基体样品金相显微组织，盐酸氯化铁溶液浸蚀

图一三 五尊佛像样品背散射像

显微观察显示立佛像样品金属基体严重锈蚀，内部可见少量金属残留，锈蚀产物以氧化亚铜、孔雀石以及铅矿物等为主（图一四）。扫描电子显微镜背散射像也同样显示基体严重锈蚀，并可见基体锈蚀成分的不均匀迁移和堆积，其中铅锈蚀产物在基体表面、附着沙土层之下富集沉积（图一五）。

图一四 立佛像锈蚀基体样品暗场显微照片

图一五 立佛像锈蚀基体样品背散射像

对以上两个佛像基体样品都使用能谱仪获取了全截面平均成分，除立佛像样品因锈蚀及土壤引入的成分外，两个样品主成分均为铜、锡、铅（图一一，表一）。

图一一 五尊佛像基体样品能谱

结合材料显微镜和扫描电子显微镜—能谱分析可知立佛像泥芯样品绝大多数矿物颗粒粒径在3～60μm之间，属于粉砂质，颗粒间除粘土矿物外还有以铅矿物为主的铜佛像锈蚀产物填充（图一六、一七）。结合能谱分析，可以判断粉砂颗粒主要包括钠长石、钾长石、石英等矿物。

图一六 立佛像泥芯样品暗场显微照片

四、制作技术与产地

1.铸造技术

古代青铜雕像的铸造主要有陶范法和失蜡法两种。范线和背面残留泥芯表明立佛像应该为双合陶范铸造而成。立佛像以身躯一周为分型面，正、背面型腔分别位于两块陶范上，两足跟的凸榫可能为浇冒口，合范后倒置浇铸。立佛像泥芯为粉砂质，分选较好，其中的少量植物遗存可能与提高透气性或溃散性有关。泥芯材质特征表明其制范技术较为成熟，前后型腔的错位以及明显的范线残留说明陶范法应用于造像铸造还不够熟练。

五尊佛像呈片状，背面大体为平面，周边经切割锉磨，应当是为了去除范线毛刺采取的工艺措施，推断也是陶范法铸造而成。五尊佛像铸型较立佛像更为简单，型腔位于一块陶范上，浇口位于造像底端，与另一块平板范组合后倒置浇铸。

立佛像主体和覆莲座分铸而成，以插接方式组合。五尊佛像为浑铸而成。两件佛像成型后又经过打磨、钻孔处理。

2.合金成分

图一七 立佛像泥芯样品背散射像

铅锡青铜在锈蚀过程中，铜、锡、铅锈蚀产物因化学性质差异存在不均匀迁移和沉积，铜佛像表面的原位成分分析数据只能说明两尊造像不同部位的材质均为铜锡铅三元合金，即铅锡青铜。五尊佛像包埋样品基体未锈蚀，也未检出氧、氯等锈蚀引入成分，是合金成分的真实反映。立佛像包埋样品已经严重锈蚀，铅在表面集中沉积，为减少合金元素的不均匀锈蚀迁移造成的影响，基体成分的能谱分析针对包埋样品整个观测截面，同时排除锈蚀和土壤污染引入的成分，其结果相较于表面原位分析更能真实指示基体原始成分。两件佛像包埋样品的成分数据均可反映其合金成分特征，其中铅、锡含量相当，都在8～11%之间，没有明显差别，指示两件佛像很可能是同批铸造。

3.产地

基于两件佛像的时代和风格，其来源只可能是中国本土铸造或从古代犍陀罗地区输入。立佛像头部泥芯中发现的植物种子经比对属于狗尾草属植物。狗尾草属植物中的农作物就是粟，粟的野生祖本即狗尾草。从外形来看，立佛像泥芯中发现的种子偏瘦，与粟较饱满特征有差别，属于狗尾草可能性更大。狗尾草属植物在整个欧亚大陆广泛分布。粟起源于中国北方，早在哈拉帕文化晚期就已经传播到印度河流域，同时南亚地区也有狗尾草属植物的本土驯化现象。立佛像泥芯中发现的狗尾草属植物种子不能作为指示其产地的证据。

制作技术和合金成分特征的对比能为器物产地的判断提供关键证据。古代犍陀罗地区的铜佛像使用失蜡法铸造，材质为铜、锡、铅、锌含量不等的青铜或黄铜。文献报道早期金铜佛像主要见于古代印度西北部的犍陀罗、斯瓦特和兴都库什等地区，其中早至公元1～2世纪的佛教铜造像只有3件公布有成分分析结果，分别是铜—锌—锡—铅四元合金1件和红铜2件。该地区3～6世纪前后的佛教铜造像则有10余件成分报道，特征是普遍含有锌，可能含锡和铅（表二）。两件铜佛像材质为铅锡青铜，与同时期古代犍陀罗及周边地区仅见报道的少量铜佛像合金成分均不同。陶范铸造的技术特征也与古代犍陀罗地区所使用的失蜡法铸造技术不同。反观中国青铜冶金技术传统，铜锡铅三元合金（铅锡青铜）和陶范法的普遍应用正是其最为显著的两大特征。成任墓地出土两件铜佛像集这两种技术于一体，是典型的中国本土青铜冶铸技术产品。唐娜·斯特拉汉（Donna Strahan）在实物考察和文献梳理基础上指出中国发现的十六国至隋以前造像都是以块范法（组合陶范法）使用铅锡青铜铸造的，是佛陀形象在中国本土冶铸技术背景下的再造，成任墓地出土的铜佛像代表了这些早期铜佛像的技术源头。

表二 中亚早期铜造像材质

五、结语

综合对比铸造技术和合金成分特征，成任墓地出土两件金铜佛像是在犍陀罗艺术影响下采用中国技术在中国本土制造的宗教艺术品。早期金铜佛像是古代丝绸之路沿线文化、技术互动发展的重要实物证据。限于学力，本研究尚有不足之处，有进一步深入的必要，在后续配合保护修复过程中将利用科技手段进一步挖掘佛像矿料来源等内涵信息。

附记：研究过程中，陕西省文物保护研究院助理研究员相建凯完成了X光像的拍摄，西北大学讲师田多博士帮助鉴定了植物种子，硕士研究生陈俐文协助拍摄了部分显微照片，谨致谢忱！