辽宁建平水泉遗址出土夏家店下层文化骨针钻孔技术初步研究

王 闯 张星德 蔡雨晴 马泽宇

（辽宁大学考古文博学院）

水泉遗址位于辽宁省朝阳市建平县朱碌科镇刘杖子村。20世纪70年代，辽宁省博物馆和朝阳地区博物馆曾联合进行发掘。2020-2021年，辽宁大学与辽宁省文物考古研究院等单位又重新对该遗址开展考古工作。遗址包含下层、中层和上层三个不同时期的文化遗存，分别对应夏家店下层文化、夏家店上层文化和战国燕文化[1]。其中，以夏家店下层文化遗存为主体，四次发掘出土骨针数量多达近百件。

骨针在旧石器时代晚期开始出现，在新石器时代和青铜时代是一种比较常见的实用工具，主要用于缝纫。水泉遗址出土的骨针主要发现于灰坑、房址、地层及墓葬填土中，大部分针体已残断，少数保存较完整。它们质料相近、形制相似、工艺相仿，针体本身的制作并不复杂，唯针孔部分体现出青铜时代高超的手工艺水平，规整的孔形和以千分之毫米计的孔径，一直以来颇令人感到惊讶和匪夷所思。我们从2020和2021年的出土遗物中挑选了几件典型的骨针制品，利用视频显微镜对针孔做了细致观察和测量，同时结合实验考古进行比对分析，力求揭示其制作过程和钻孔方式。

一、出土骨针的特点

水泉遗址出土骨针均采用动物长骨制成，出土时呈浅黄褐色，针体形似牙签状，一端扁平有孔，一端尖锐出锋，可分为大、小两种，大者长8、9厘米，小者在3、4厘米左右。数量上，以小者为主，大约占2/3左右。多数骨针并非笔直，而是稍有弯曲，截面为略带圆角的多边形，如图一。

图一 水泉遗址出土骨针标本

标本1

出自M4填土之中，全长34毫米，针体较短，针身最大径1.5毫米，针尾扁平有两个钻孔。顶缘存有半个残孔，位置稍偏，为两面对钻而成，截面略呈外大内小的亚腰状。孔旁边可见两个小圆浅坑，可能是钻孔时钻具滑动跳钻所致。该孔内侧有一完整圆孔，孔径0.723毫米，略外大内小，外缘棱线明显，孔内有螺旋痕，稍显磨圆，如图二，1。

标本2

出土于H57堆积，全长44毫米，针身最大径1.4毫米，扁平端见一残孔，孔径0.882毫米，截面呈外大内小的亚腰状，两侧针体连接处茬口粗糙，孔缘棱线分明未见磨圆，说明该骨针可能在钻孔过程中针体发生断裂，如图二，2。

标本3

出土于H71堆积，针体锋端缺失，残长84毫米，针身最大径3.0毫米，扁平端钻有一孔，直径约1.610毫米。孔内中段对接较好，仅稍显倾斜错位，但外缘不圆，一面略呈椭圆形，另一面沿两个方向作斜坡状外展，说明钻孔初期钻杆轴心不稳。该骨针使用时间较长，孔壁及孔缘均有明显磨圆，如图二，3、4、5。

标本4

出土于H53堆积，全长89毫米，针身最大径3.0毫米，扁平端见有一大一小两孔。大者在内侧，直径约0.870毫米；小者靠外侧，约为0.778毫米。两孔平面均略呈椭圆形，截面稍显亚腰形，孔内残留有螺旋痕迹。小孔外缘粗糙、棱线清晰，大孔则较光滑、磨圆明显，说明大孔穿线使用的频率较高，如图二，6、7。

图二 出土骨针的微观特征

仔细观察并综合分析，水泉遗址出土骨针主要有以下特点。

1.均为手工制作，针体本身带有一定原始的朴拙与粗犷感。肉眼看去较光滑，但显微镜下仍可见明显的刮磨痕，如图二，8。

2.针尾部分扁平，均有钻孔且孔径较小，一般多在0.7~0.9毫米之间，个别大者超过1毫米。

3.针孔平面形状不为正圆，而是稍有外展的不规则椭圆。截面略呈亚腰形，外缘常有细小崩损，但棱线较分明。根据孔形判断，钻具应为桯钻，而非管钻，且两面对钻时定位比较准确，几乎不见大的错位台痕。孔内残留有螺旋痕迹，孔壁及孔缘都有一定程度的使用磨圆。

4.若初始定位不牢固，钻头在针体表面滑出，就会出现跳钻现象而留下小圆坑。待近于钻透时，若一不留神用力过猛，往往会在孔缘薄弱处发生断裂，导致钻孔失败而出现残孔。

5.长期的地下埋藏，针体局部会出现“土锈斑”、土蚀“虫洞”和细小的横向裂纹，如图二，8、9。

二、实验制作骨针的特点

我们采用牛的肢骨作为制作骨针的骨料，事先已经切割成100毫米的长条状，截面为正方形，边长3毫米，如图三，1。针体主要使用刮（削）、磨两种方法加工而成，以刮（削）为主。刮（削）是利用打下来的黑曜石或玛瑙石片去除多余部分的骨料，使针体轮廓尽快成形以达到所需要的粗细程度，如图三，2；磨是利用砺石来调整针体形状，并使其表面看起来更加圆滑和笔直，如图三，3。另外，磨的方法也用来加工针尖和针尾，分别使其尖锐和扁平，如图三，4。小尺寸的骨针只需将半成品骨料折断，然后再进一步刮磨到粗细合适即可。

针孔的制作是本文关注的重点，设计钻孔实验主要基于两点考虑：

其一是可行性，即不同材质的钻具和钻孔方式能否钻出如同文物标本一样的孔径。

其二为必然性，即在孔径合适的前提下，哪种材质的钻具和钻孔方式能够钻出与文物标本相一致的孔形。

为此，我们进行了三组实验。

实验一

石质钻具，手执双向拧钻。将黑曜石或玛瑙石片一端打制或压制成尖锐的三角形，手执石片抵在骨针针尾的扁平面上，然后左右拧动进行钻孔，如图三，5、6。为获得较小的孔径，需要将石片尖端尽可能加工得窄薄，因此钻孔时也极易发生崩坏，须经反复修理后，才能完成实验。待钻至一半厚度，翻面对准位置重复原步骤直至钻透，整个过程需要4~5分钟，甚至更长。

实验二

金刚砂钻具，电动单向旋转。使用镶嵌金刚砂的金属雕刻针，为圆头钉状尖针，将其安置在多功能玉石台磨机的抓手钳上。由于电动机的转速普遍较快，钻孔时极容易使骨针崩断，因此我们选择先钻孔后成形的方式进行实验，如图三，7。先用清水打湿钻头及骨料，然后手持骨料慢慢靠近旋转中的钻头，起初转速不宜过大，否则容易跳钻，待骨料表面稍微出现凹坑后提高转速。钻孔耗时与电动机转速息息相关，转速越高，出孔越快。3毫米厚的骨料，双面对钻大约耗时1~2分钟。

实验三

金属钻具，手搓双向旋转。利用铁钳截取一段长约10毫米、直径0.7毫米的细铁丝，一端嵌入竹或木质的钻杆中并捆绑牢固，另一端磨成扁平的舌状[2]，如图三，8、9。将钻头尖端抵在针尾扁平端，双手来回搓动钻杆进行钻孔，如图三，10。双手的搓动速度要适中，过快则容易跳钻，应尽量保持钻杆垂直，旋转轴倾斜角过大会产生斜孔或使孔口不圆。一般在1分钟以内完成对钻，慢的1~2分钟结束。

图四 实验制作骨针的微观特征

三组实验共获得骨针样本5件，如表一，成品效果如图三，11、12。实验结果表明，无论是石质钻具、金刚砂钻具，还是普通金属丝钻具都能实现获取小孔径的目的，且均在文物标本可容许的范围内。样本1为石质钻具、手执钻孔，针孔平面不圆，截面呈明显的外大内小的亚腰状，孔缘粗糙。样本2为金刚砂钻具、电动机钻孔，针孔平面为正圆形，两面基本直通，孔缘棱线清晰，孔内见螺旋痕。样本3、4、5为金属钻具、手搓钻孔，针孔平面接近圆形，有的局部孔沿外展，两面对钻稍有错位，截面略呈亚腰状，孔缘棱线较清晰，孔壁亦见螺旋痕。5件样本由于未经穿线使用，均没有磨圆。

表一 实验制作骨针统计表

三、结论与认识

钻具材质和钻孔方式的不同反映的只是表象问题，孔形的变化在本质上主要取决于两个因素，即旋转中钻头截面的形状和旋转轴的状态。前者决定钻孔的剖面形态；后者影响钻孔的平面形状，如图五。在旋转轴垂直的前提下，方头钻具单面钻孔形成直孔，尖头钻具形成直壁喇叭孔，而圆头钻具形成弧壁喇叭孔。无关钻头截面形状，当旋转轴垂直被加工对象时得到的都是圆形孔，若旋转轴倾斜产生轴倾角，抑或不均匀摆动，那么钻孔平面呈现不规则的椭圆形。

图五 影响钻孔孔形的两种因素

在实验一中，由于石材强度并不支持无限地缩小钻头直径，为获得较小的孔径只能将其制成尖头并尽可能把夹角控制在最小程度，即便如此，石质钻具所呈现的钻孔剖面依然是非常明显的外大内小的亚腰状。此外，手执钻具左右拧动可视为以手臂为轴的旋转运动，但并非360°均匀旋转，而是不自觉地往某个方向上集中用力，其轴心也时常发生倾斜或摆动，因此钻孔平面多不为圆形。实验二中金属雕刻针亦属于尖头钻具，但夹角较小，表面粘嵌着棱线发育的微小金刚砂，使用时固定在台磨机的旋转轴上，稳定性强，可以形成接近正圆的直孔。实验三中的金属丝经打磨后呈圆头状，手搓钻杆会产生轻微的轴倾角，形成的钻孔在形态上介于实验一和实验二之间。

比较可知，水泉遗址出土骨针在孔形上与样本1差别较大，比之样本2又稍欠规整，而与样本3、4、5比较接近。由此，我们得出以下结论。

1.水泉遗址骨针制作使用了金属钻具。虽然这种钻具的实物尚未被发现，但通过实验可以推断其可能为一段扁平圆头且短小的金属丝。

2.当时采用的骨针钻孔技术一定是便捷、快速、高效的。

结合考古背景，我们认为以水泉遗址为代表的青铜时代应普遍具备使用金属钻具的可能性。其一，这时期人们已经掌握了青铜冶炼和铸造技术，能够制作较大、较复杂的青铜容器和兵器。在北方的夏家店下层文化中就发现有耳环、指环、杖首、冒、镦、斧柄、镞、削、刀、戈等青铜制品，尤其是铜指环和铜耳环的存在，说明先民们有能力锻造出1~2毫米直径的青铜丝[3]，进而也就有能力将其加工成青铜钻具。在实验三中，我们使用的是纯铁丝钻头，铁丝的硬度低于青铜，因此青铜丝也一定能进行钻孔。其二，虽然在唐山古冶遗址发现过1件青铜针[4]，但青铜针毕竟不是普通消费品，不仅青铜原料异常珍贵，青铜铸造技术也不是普通人能掌握的。相反，骨针被大量使用和普遍发现[5]，仅水泉遗址就出土有上百件之多。这说明青铜时代骨针的制作和生产应该是有一定规模的，且加工容易，耗时短，技术成熟，钻孔难度低，可以满足普通阶层人们日常使用和更换的需要。

寻找青铜时代的金属钻具是需要特定条件的。我们知道，古代先民生产生活的物质总体，经过长期自然或人为的毁坏后大多已消失殆尽，保存下来的只是一部分遗存，而这其中能被我们发现和获得的又是一小部分，因此考古发现是带有一定偶然性的。普通居址或灰坑一般只能见到成品骨器或使用残段，青铜时代的骨器加工往往集中在某个特定的地点，如制骨作坊，像金属钻具一类的制骨工具也只会出现在这样的场所之中，然而作坊类遗址本身发现的就很少。此外，在考古过程中人们更倾向于关注肉眼可见的器物或残片，而对形体较小的物体容易忽视或遗漏，特别是一段短小的金属细丝，若不对每寸土壤进行详细筛查，几乎不可能发现。为此，文章最后我们建议对青铜时代的制骨作坊进行更加细致的清理，对可能是钻具的工具进行深入考究和重新确认，这样势必会对解决一些关键的历史问题大有裨益。

[1]辽宁省博物馆、朝阳市博物馆：《建平水泉遗址发掘简报》，《辽海文物学刊》1986年第2期。

[2]注意这里不能是圆锥状，因为圆锥状钻头在旋转过程中没有能够吃力的棱线，无法完成钻孔。

[3]王永乐、梅建军、李延祥等：《夏家店下层文化铜器成分及工艺研究》，《草原文物》2018年第2期。

[4]河北省文物研究所：《唐山市古冶商代遗址》，《考古》1984年第9期。

[5]朱生辉、刘菀：《中国古代骨针产品分类研究》，《文物鉴定与鉴赏》2016年第7期。