山西博物院藏青铜复合剑及其CT扫描分析
2022-09-19苏荣誉丁忠明
苏荣誉 丁忠明
(1.中国科学院自然科学史研究所 2.上海博物馆)
复合青铜剑,是指剑脊和两从分别以不同青铜材质铸造并结合于一体的特种青铜剑,因材质不同而呈两种不同颜色,又被称为双色剑。而又称其为插心剑、嵌合剑者,可能皆因剑脊有若插入或嵌入两从之故[1]。这类剑发现既晚,在近四十年才予以科学研究,被认为是古代金属材料上的重要发明。复合剑研究的重大突破是借助X光成像及X-CT扫描技术,深刻揭示了其内在结构后,发现了若干重要的技术现象,但对其内涵的认识则有待深化。
山西博物院暨山西青铜博物馆收藏一把复合剑,系2018年公安机关收缴的,造型别致。经周亚先生建议,在上海博物馆文物保护实验室进行了CT扫描分析。本文首先全面介绍该剑及其CT扫描结果,并在此基础上与业经分析的复合剑作简单对比,对其风格、工艺及其背景略作申论。
一、青铜馆复合青铜剑的造型与纹饰
山西青铜博物馆的复合剑(藏品编号S.9222,以下简称青铜馆复合剑或青铜馆剑),长383、宽47、剑首宽42毫米,重427克,有图录将其年代定为战国[2],完全失去了出土背景信息。
这把剑长腊较宽,截面为菱形,中脊明显,两较宽的从中间微微下凹,但整体平光,两侧开刃,刃宽3~5毫米。三角形锋尖利,腊后半两刃较直,向前微斜收,接锋部分较窄。一条前端呈淡绿色、后段混合了铁锈色的中脊,自锋下腊根直通腊根,嵌在两从中间,两从的底色呈暗姜黄,上覆淡灰色致密薄锈,局部外罩绿色浮锈(图一;图二)。
图一 青铜博物馆复合剑正面(史倩羽女士提供)
图二 青铜博物馆复合剑反面(史倩羽女士提供)
腊根部有鸟饰宽格。格上、下均起较宽边线将鸟纹置于其中。格上边向脊尖突,并置鸟喙于其上,左右两面内弧伸至刃外5~6毫米。鸟翅侧展,自格上边,两侧向下弧收,并在过茎边后向内弧,形成格下边。格面饰浮雕鹰纹,头向剑锋,喙粗而短,呈等腰三角形,一边的鼻孔明显;自喙中起脊线贯通至尾。鸟头近乎圆形,一对大眼圆睁,头满布细羽鳞纹;颈部饰绞丝纹,鸟身向后伸出剑格,连同尾浮凸在茎根部,身饰大片羽鳞纹,尾向两边分开如逗号形,上勾随形线。鸟从身侧前伸的利爪抓着格的上边栏,一对大翅向两侧平铺展开直抵边缘,羽毛清晰。在双翅之上、鸟身两侧对称的浮雕装饰含义不明,在尾、爪等的纹线内还残留些许铸范(图三)。
图三 青铜馆复合剑格正面
茎扁,椭圆形截面;根宽,两侧弧收,后半段两边近平直。两侧起宽边,中间前后饰构图基本相同的,或可称为蝶须形云纹(图四)。
图四 青铜馆复合剑茎
剑首颇特别,为片状牌饰形,与腊同向,其上满布细密纹饰。剑首轮廓不完全对称,构图也不对称,且倒置构图,颇不寻常。图的各单元均以略宽线勾边,剑首轮廓边线更粗一些。构图至少分两层:底层顶端为一大鹰,昂首向右,弯喙硕大,饰四路细鳞纹,中间有弧弯的鼻孔。头中间一个不大的眼睛,圆睁,眼珠圆突,周围环四周细鳞纹,垂冠也饰鳞纹。颈前有叶形耳,满饰细鳞纹。颈部向右弧弯,可知鹰作顾首状,勾喙叠在一S形翅上,翅的羽毛成对,排列整齐;长尾作S形从底层向右传出,中间饰一列羽纹,成为首的右上轮廓。纹饰倒置,其左侧叠压底层的鸟身为另一鹰,头向左侧平视,上竖立云形冠;喙和耳的造型与底层鹰基本相同,但脑后有翎,且羽毛散开;颈向下曲,爪自左下伸出;相对的右侧为鹰翅,羽毛分两层,前短后长,翅下的长尾向上弧弯,尾梢又向右下弯,抵在首的右缘。鹰的造型也是前后两S曲成。在上层鹰的头下,一条蟠龙身自喙下蜿蜒而出,头端作圆弧蛇头形,并以高浮雕形式向外凸起,身有中脊,两侧各有一行鳞纹,向左则作两S形蟠曲,中部出鳍或翅成为轮廓突出的一部分,尾被鸟爪抓住,尾梢向上回勾,成为首的左下一部分轮廓。鹰爪自下向上抓握蟠龙,两长趾尖而有力,腿粗壮,膝关节成为剑首轮廓的一部分。在肘关节,有伸向右方的装饰,盘曲成圆形位于最上层,叠压在鹰的躯体上。与这条蟠龙相对称的剑首右边,也装饰有一条蟠龙,造型与左侧蟠龙一致,但浮雕型头凸出不高,二者的蟠曲形式也不一致,其前身被鹰爪抓握,龙身也是两S蟠曲,后身从鹰腿下向右曲出,尾梢先向下回勾,构成首的右下突出。抓握的鹰爪自右向左,两前肢长而尖利,废趾突出,腿的膝关节旁同样装饰有蜷曲近于圆形饰,含义不明,另外不同的是此龙无鳍或翅。
牌饰形剑首的构图由两只鹰和两条龙组成。两只鹰均攫抓一条蟠龙,但姿态不同,造型也有出入,面上的鹰有冠饰、长翎;而底层鹰无。二者成对出现,是否雌雄成组亦未可知。两条蟠龙也有出入,左侧的有鳍或翅而右侧的则无,是否雌雄成对也成疑问。底层鹰颌下垂冠下的泡形凸起和向右的长羽,还不明白其含义。纹饰局部底面出露,大多还残存有泥范,与巧妙的构图、精细的纹饰不大协调(图五)。
图五 青铜馆复合剑首
就剑形结构看,腊、格、茎、首各基本要素俱全,属于成熟的剑形。其特殊之处在于剑柄装饰,具体表现在格的鹰纹、颈部的云纹和牌饰形剑首,其纹饰构图和表现形式,与侯马铸铜遗址出土的模范以及侯马模范铸器相一致,可以认为这是一把具有独特晋风的青铜复合剑。其牌饰形剑首应该是年代略早的形式,但不早于春秋中期[3]。
图一二 青铜馆剑刃XRF谱图
二、青铜馆复合剑X-CT扫描分析
青铜馆复合剑的整体扫描结果,确知此剑自锋的三分之一处曾残断,已经修补。可见白亮的中脊,从腊根部向前贯通至锋下方,除前端为剑锋状外,其余都是长条形(图六,右下)。腊根部弧收,越过剑格插入茎部,与茎在剑格下侧铸接,接缝较窄,也表现出腊端面不平齐。与茎部铸接,被剑格包覆,接缝明显,但结合紧密,也清楚说明剑格与茎为一体(图六,右上)。腊根部断面呈枣核形,被剑格包覆严实,使腊根未出露,因格前后面纹饰深峻甚至透空,其两侧较紧实地叠压在腊上(图六,左上)。纵断面图表现出腊端结合在格鹰尾端位置,格两侧的两深色块应当是腊与剑格的缝隙。
图六 青铜馆剑茎、格CT扫描图
剑首和茎均有集中的疏松缺陷(图七,左、右上)。3D渲染图中,茎两侧有明显的分界痕(图七,右下),而茎部横、纵断面上均无夹层结构,是由于剑表面相应位置有凹槽,3D渲染图能反映整体影像,而二维截图只表现某一层的结构,因此,应将二者结合判断。
图七 青铜馆剑茎、首CT扫描图
据CT扫描,腊曾残断,且断口不齐(图八,左下),经修复而完整。因剑脊含高铅而腐蚀严重,剑脊已经失去直接焊接相连的基础,唯两从尚能进行焊接。为修复牢固起见,特在两断口上在腊中间纵向切出约一毫米宽的槽,将一片略薄的带圆孔且不规则金属片插入其中,类似锚杆,两段腊对接后再行焊接(图八,右下)。邻近表面的CT图像显示,横断面有三段焊接痕迹(图八,左下)。此外,CT图还表现出断裂处剑脊的灰度值明显低于其他部位,说明此处高铅合金腐蚀严重,其强度很差,难以修复。故而在脊与从之间设细小长方体加固,共四个,大小不一,当时根据脊与从的具体间隙而配置。长方体也以铅锡合金焊接固定,其两侧(纵向)焊缝明显(图八,左下)。该剑的修复颇费心思,染色图(图九)更清晰展示其技巧。
图八 青铜馆剑腊修复段CT扫描图
图九 青铜馆剑腊修复段CT扫描上色图
剑腊的后半段,自残断处到腊根部,脊条与两从之间的缝隙均较为明显(图一〇,右、左下),脊条白亮,从边多有白亮线,白亮线与白亮脊条之间,有一不规则的深色线。靠近残断处脊条本体则为灰色,其中气孔与疏松明显,两从有更多气孔与缩松(图一〇,右、左上)。横断面上,可见脊条嵌入两从中,脊条色白,两从色深(图一〇,左上)。
图一〇 青铜馆剑脊条结构CT扫描图
上述颇为复杂的结构,是CT应用获得的全新发现,揭示出复杂的复合剑材料和工艺,试讨论如下。
X射线在物质中的衰减,射线能量固定时,衰减系数与物质密度成正比,与物质的原子序数三次方成正比[4]。铜、锡、铅三种金属的固态密度分别为8.96、7.28和11.34g/cm³,原子序数分别为29、50和82,锡较铜对X射线的吸收率大得多,而铅则更大,其成像自灰向白。对于青铜合金,含铅、锡高者对X射线吸收多,成像色度较浅,并因含量的不同而灰度不一。
青铜博物馆复合剑的CT扫描灰度显示,复合剑至少包括四种材质:白亮的剑脊,考虑到脊条上的气孔和疏松,尤其是下端蜂窝形气孔,推断其材质应当是高铅铜合金。两从和茎及其格、首的材质差别不大,是青铜;修复的一段腊结构复杂,由中心外加的薄片和一断为二的剑腊构成,断裂处的剑脊因腐蚀而灰度降低,其周边剑脊白亮块可能与其中含较多铅有关,是典型的高铅锡青铜。结合补入段各部分的白亮条、块,应当是镴焊,一种铅锡合金焊料,比例不详,修复时将它们焊接在一起;至于脊条与从之间的白亮线,应当是锡,填入缝隙中既作焊媒,也为装饰,明显区分出脊条与从的不同颜色。
经由便携式XRF对剑表面的成分作无损半定量分析(见表一,图一一~图一三),结果显示剑脊的成分含铅量特别高,另有少量铜和锡,其中部分铜锡可能是基体成分中带入;剑刃的成分是含高锡的锡青铜合金,含铅很低,与剑脊高铅成分形成了鲜明的对比;剑柄部位是铜锡铅的三元合金,铅的含量相比锡含量较低(见表一)。虽然上述成分是未对剑打磨的表面成分,但元素的定性和相对质量百分比值具有一定可比性。并且,三个部位的两次测试特征一致,重复性较好。此外,从X-CT成像观察,剑脊呈现高亮度,说明使用材质的原子序数和密度比一般青铜要大很多;剑柄处比剑刃处偏亮些,说明剑柄处所含铅锡整体要比剑刃部位高,与XRF分析的结果具有一致性。
图一一 青铜馆剑近格出脊XRF谱图
图一三 青铜馆剑柄XRF谱图
表一 青铜馆复合剑便携式XRF成分分析结果(wt%)
以往所分析的复合剑基本均使用两种成分青铜合金经铸接而成。青铜博物馆这把复合剑使用三种材料,分两次铸接而成,颇为别致,所蕴含的信息值得进一步探索。该剑最大的特色是剑脊采用高铅合金,与业经检测的复合剑大不相同,其性能和功用均待进一步研究。作为剑刃,高锡青铜常见,取其高的硬度以致锋利,但韧性较差;剑柄不仅含高锡,还含有较高的铅,是商周青铜器通行的主流材质[5]。从X-CT成像可见,剑两从材质较为均匀,但铸造气孔、缩松很多且分布广泛。剑柄的铸造缺陷则集中在剑首和靠近剑首的剑茎上,其它部位都较致密;剑柄整体显示出大量的白亮点,当是铅粒,与两从的色泽均一差异明显。该剑采用两次铸接,并采用不同成分的合金,颇为别致。
由于脊条是高铅青铜,铜与铅的互溶性很差,材质的强度甚低,故铸造出的脊条气孔较多。X-CT成像显示,剑脊两侧平直,且设置有多个梯形或半圆弧状的榫头,虽多数榫头已经严重腐蚀,但其痕迹尚在。榫头凸出最高处约1.6毫米;同侧榫头两两间隔从17至34毫米不等;两侧榫头呈倾斜对应分布。从剑脊两侧榫头的分布情况可以判断,这是为铸接而特意设置的凸榫,其形式独具一格。此外,剑脊与剑从铸接处有白亮的线条,向剑脊内侧却有灰色腐蚀层(图一〇,左上)。这或许是剑脊腐蚀过程中靠近剑从的侧表面形成了致密氧化层,如很多青铜剑表面形成的致密氧化层皮壳一样,而其内部被腐蚀;亦或是剑脊与剑从铸接过程中,铸接面相互融合,形成不易被腐蚀的过渡层。
脊条先铸,可能因其性能差,没有像其他复合剑那样脊条从茎贯通至剑锋,仅从腊根部到锋下侧。在铸剑腊时,将脊条置入剑对开范组成的铸型中,浇注后完成铸接。然后再将铸就的腊根置于两对开范组成的柄的铸型中,浇注后茎成形并与腊实现铸接形成剑坯,再经磨砺开刃成为合用之剑。
在此需要特别说明的是,此剑没有使用痕迹。剑脊为高铅铜合金,强度相当差,不能和其他复合剑脊为低锡合金者相比,也无法实现所谓中脊柔韧、锋刃尖利,相得益彰的效果,所以脊以条状嵌入方式成形。这种材质的复合剑性能甚至不如普通青铜剑,所以此剑的目的不在于实用。再加剑格上未清理的泥范,可以推知此剑没被使用过,制作的目的不在于实用格斗,可能在于陪葬,华丽别致是其特色。
三、既往分析的复合剑
迄今所知最早的复合剑是1923年浑源李峪墓地出土的三把少虡剑,现分别收藏在巴黎基美博物馆(Guimet Museum)、华盛顿特区弗利尔艺术馆(The Freer Gallery of Art, Smithsonian)和北京中国国家博物馆。它们形制相同,属典型的中原青铜剑型式,长腊平凸脊,窄格上以金错、绿松石镶蟠虺纹,柱茎,喇叭形首面亦饰云纹。两面脊各错金铭文十字,1932年郭沫若隶定其铭文为:
吉日壬午,作为元用,玄镠
铺吕,朕余名之,谓之少虡[6]。
三把剑经过诸多古董商和藏家之手,均未指出属于双色剑。直到在二十世纪八、九十年代,李学勤考察巴黎基美博物馆,才清楚指出它们属于双色剑[7]。
但双色剑早在1951-1952年长沙楚墓的发现中已被注意到,其“中脊起稜处镶赤铜一条”,但未被关注,甚至没有发表器物照片[8]。给予关注的是数年后湖南省博物馆在长沙楚墓考古发现的双色剑,并对陈家大山战国墓出土的一把进行了成分分析,发现剑脊为含锡、铅分别为10.28%、10.44%的高锡高铅青铜,而两从则是含锡、铅分别为18.42%、1.03%的高锡低铅青铜[9]。
此后,1962年上海博物馆对所藏三把复合剑进行分析,但二十年后才发表结果。脊先铸,其含锡量11.79%~8.48%、含铅量0.1%~10.15%,从与柄后铸,含锡、铅分别为17.73%~19.88%和0.19%~0.25%。陈佩芬称这类剑为“嵌铸剑”,归纳脊的材质包括两种,含锡量低,加铅或不加;含锡量更低加多铅,前者为降低硬度而提高刚性,韧性较好;后者金属韧性有更大的提高。并总结这种剑的特点“既保证了两锷的锋利,又有效的增加了格斗中剑体中脊的抗震性能,从而使剑不易折断,大大地提高了质量。这是刚柔相依的特种金属剑,是公元前五世纪铸造青铜兵器的一种新的发明”。她还申论复合剑“在吴王、越王的青铜剑中,可以看到它的实例,史载古代吴越是铸剑的名邦,很可能这种剑就是在这一地区发明和发展起来的”[10]。
此后谭德睿和廉海萍先后分析了四把复合剑,在金相组织上获得若干重要结果,除发现剑刃的锡、铅含量分别在23.72%~25.67%、0.71%~1.42%,均有增高,脊的锡铅含量分别在8.13%~17.42%、0~13.14%,也有增高但更加分散外,青铜合金的格局一致。它们的结论是:“古人已充分认识到锡含量对机械性能的影响,利用低锡青铜制成韧性好的剑脊,高锡青铜制成硬度高的剑从。”“通过榫卯结构以铸接法将剑脊与剑从结合成一体,得到刚柔兼具的复合青铜剑。”[11]
2003年在新泰周庄发掘的齐国墓地,年代在春秋晚期至战国早期,78座墓葬出土有大量兵器,具有浓厚的军事色彩。其中M1墓室呈甲字形,虽毁坏严重,出土器物215件,其中青铜器205件,包括礼器11、乐器15、兵器95(剑11、戈36、矛31、余17)、车马器64、杂器20件组,年代被定为战国早期。所出11把青铜剑中有6把残断。其中残姬剑M1:57和完整剑M1:53为复合剑,考古报告将它们分为CBII式[12]。丁忠明等对该剑进行了全面的实验室分析检测,有诸多重要发现[13]。
姬剑M1:57仅残存后半段腊和茎部,残长179、宽48、厚11毫米。无格,腊中起脊,脊两侧出窄斜面,再各折出一窄平面后接两从,断面可见剑截面为菱形,基体颜色深红,组织致密,几乎不见气孔,表面几乎没有腐蚀。腊后的茎前段宽扁,后段收窄截面呈菱形。微凸的剑脊与两刃呈铁青色,靠近脊窄平面呈暗红色自腊根至残断处,此两条金属腐蚀严重(图一四)。
图一四 姬剑M1 : 57(引自《新泰周家庄东周墓地》图35.5,右二图刘延常惠供)
X光成像表现出脊与刃颜色白亮,脊两侧各有一深灰色条,近残断处一小段的灰色较浅。据固体物理X射线特性,色深处含铜较高而锡较低,色浅处则含锡较高而铜较低,可知脊与刃含锡较高,其间的两窄条含锡较低,而其近残断处一小段的含锡略高。据X光成像,含锡较高处铸造缺陷也少,只有个别气孔;含锡量较低处,既有大量气孔,还有疏松现象,丁忠明等认为这类缺陷与流动性有关。特别值得一提的是,正是X光成像发现两从各有一铭,分别为“姬”、“剑”。
经CT扫描分析,接近剑残断处的横断面,有四条各自独立的低锡区,呈燕尾槽形式嵌入从中,结构对称,唯上下排列略有错位,四个青铜条颜色近于热带粉色,表面有所锈蚀,合金内有明显的气孔,也存在一些疏松缺陷,其中一个燕尾槽内有较大铸造气孔(图一五)。近腊端的更低锡的条带,截面也是燕尾槽形式,但上下两条对接为一体,构成两个六边形截面的嵌条,只是中间条发生了横向错位(图一六)。低锡青铜条业已深入茎部,并被高锡青铜茎部包络(图一七)。这三部分是同一铸件,材质相同,只是在不同部位结构不同而已,复杂得难以想象。这也正是CT扫描分析的优势。采用XRF分析各部分成分,剑从为含锡、铅分别为17.80%和3.83%高锡低铅青铜,组织为α固溶体+网状(α+δ)共析体+游离Pb颗粒;镶嵌条则为含锡、铅分别为4.02%、0.43%的含铅低锡青铜,金相组织为α固溶体。
图一五 姬剑近残断处CT扫描图(引自《文物保护与考古科学》2021年增刊,第77页,图4)
图一六 姬剑近柄处腊CT扫描图(引自《文物保护与考古科学》2021年增刊,第78页,图7)
图一七 姬剑茎CT扫描图(引自《文物保护与考古科学》2021年增刊,第79页,图10)
剑M1:53完整,长542、宽48、厚11毫米。长腊,茎与姬剑相同,亦前宽后狭,截面为菱形。凸棱式剑脊自锋纵贯至茎部中间[14]。腊面呈两种颜色,微凸的剑脊与两从均呈铁青色,脊与从之间各有一宽约4毫米的长条呈暗红色,含锡较低,从锋下贯穿到茎部前段(图一八)。很明显,此剑与姬剑一致,属同式样复合剑。
图一八 新泰周家庄复合剑M1 : 53(引自《新泰周家庄东周墓地》图35.4,左刘延常惠供)
腊中有一段严重断裂,含锡较低的青铜条的一侧从翘起,但这类缺陷只发生在两从,脊则完好。X光成像表现出脊与刃均白亮,质地致密;脊两侧暗红色长条则呈灰色,说明含锡较低,其灰度不匀,还有裂痕、气孔和疏松等缺陷,且集中在剑锋处,这些低锡青铜条以分铸铸接被包络在高锡的基体内。
CT扫描分析,腊前端断面低锡青铜条为两个,截面为六边形(图一九,上);腊中段低锡青铜条为四个,截面呈燕尾槽形(图一九,中);在茎前端低锡青铜条合为一体,截面呈哑铃形,两侧的结合面缝隙明显(图一九,下)。此剑脊和刃的含锡量更高,分别为26.41%和38.34%,不排除表面腐蚀(α相)或锡偏析的因素导致分析结果中锡的增高。但脊条如此高的含锡量,韧性极低,脆性很大,根本不能刚柔相济。
图一九 复合剑M1 : 53纵断面CT成像(引自《文物保护与考古科学》2021年增刊,第82页,图21、23、25)
上述双色剑,先铸的脊条材质复杂,含锡量和含铅量不一且分散,不少的含锡量超过10%。而从工艺看,青铜馆剑年代早于新泰周家庄剑。至于新泰周家庄两把剑,嵌入条不在中脊而在脊侧,与青铜馆剑明显不同,颇为特殊。这两把剑的先后、作坊以及是否出自同一工匠,目前材料还不充分,难以讨论。
青铜中往往含铅,铅在其中的溶解度很小,常以弥散相分布,通常影响不大。青铜中的关键元素是锡,它溶入铜产生α相,保留良好塑性,但在铸造条件下,含量大约5%时即析出二次相α+δ,组织为典型的α+(α+δ)树枝晶(图二〇)。材料的硬度、强度和塑性取决于二者的比例(图二一),锡含量大约在7%~10%时获得良好的综合机械性能,故现代工业青铜将锡都控制在11.0%之内,通用的几个牌号都是如此。但铸造锡青铜结晶温度范围宽,易于产生缩松、热裂和反偏析等缺陷[15]。
图二〇 锡青铜铸造条件相图
图二一 锻造铜-锡合金的抗拉强度、冲击韧性和硬度
与其他青铜文明相比,近东黎凡特(Levant)青铜时代中期(公元前2100-前1550年)青铜短剑的材质较复杂,业经分析的12件,除1件因腐蚀致含锡高达21.8%外,另外11件含锡1.05%~11.15%,含铅0.12%~2.50%,含砷0.04%~3.00%(超过1%仅3件),包含了低砷低锡低铅四元铜合金和中锡、中高锡低铅青铜。对101把北欧青铜时代(公元前1600-前1100年)青铜剑的分析,其材质是锡含量集中在8%~11%的青铜,另含微量砷(0.04%~0.60%),中部欧洲情形相若[16]。说明近东和欧洲青铜时代的青铜剑的材质合乎科学。
对照上述业已分析的复合剑,无论是从、茎还是脊,锡含量都超高,材质性脆,易于折断和崩口,但关于剑刃口的信息罕见披露。前文已经指出青铜馆剑非实用器,显然很多包括复合剑的名剑都仅仅是珍贵的佩带品或随葬品,从未格斗使用过,对此,将另文讨论[17]。
四、结语和申论
山西青铜博物馆藏复合剑失去考古背景,其造型别致,堪称孤品,格、首和颈部的纹饰,具有典型侯马风格,此类风格年代不早于春秋中期。
在侯马牛村和白店铸铜遗址中,都曾发现剑模和范,而且多用于铸造典型的中原有格剑和无格剑,既说明春秋晚期侯马铸造多个种类的剑,多种剑并存,少虡剑就很大可能铸自那里,同时也提示侯马还有未被发现的大型铸铜作坊,新近在安阳殷墟发现的多处大型铸铜作坊也可作旁证。
青铜博物馆复合剑,脊条为高铅青铜,极为特别,其机械性能和铸造性能均甚差,其中满布气孔,也就是说,铸接的脊不仅不能增强剑的性能,而且有损其强度。等量齐观业已分析的复合剑,多数脊条的含锡量超过10%,甚至超过20%,这样的青铜韧性较差,而剑刃含锡量往往超过17%甚或25%,其脆性极大,根本不适于制作格斗器具。这些剑或者仅仅是名贵的佩饰,或者是高贵的随葬品。
至于脊条和两从材质的不同所形成的色泽差异,经两千多年后,无论锈蚀程度如何,都增大了色差。据二者成分的差异,在新铸剑上所体现的色差颇为有限,远不如表面装饰的色观效应。对此,作者将另做探讨。但这里需要先指出的是,复合剑的工艺实质是铸接,且难度很大,很大可能是工匠出于炫技才发明了这一工艺,不一定出于刚柔相济的企图。这样的动机,在商代扉棱分铸、盖钮的复杂铸接上表现得相当明显[18]。中原的青铜铸接可以上溯到二里头文化,商早期的黄陂盘龙城青铜器出现的垫片,就是铸接工艺的延伸应用,其中某些垫片具有规则形状,可以具有装饰效应,故而在此基础上,于春秋时期发展出铸镶红铜装饰[19]。很明显,在春秋晚期,某一组工匠将铸接工艺转致于铸造复合剑。至于铸镶红铜铸工与铸复合剑铸工的关系,也是一个有待讨论的饶有趣味的问题。
[1]事实上,这类剑的格和首也分铸,材质也不相同,往往呈色更多,故以复合剑相称更切合实际。
[2]山西省公安厅、山西省文物局编:《国宝回家:2018山西公安机关打击文物犯罪成果精粹》,文物出版社,2018年,第169页。
[3]苏荣誉、丁忠明:《山西青铜博物馆藏青铜复合剑研究——兼与齐、楚诸地复合剑对比分析》,待刊。苏荣誉:《侯马铸铜遗址与晋国铸铜业》,武力主编:《产业与科技史研究》第一辑,科学出版社,2017年,第1~17页。
[4]丁忠明等:《文物保护科技研究中的 X 射线照相技术》,《文物保护与考古科学》2006年第1期,第38~46页。
[5]苏荣誉等:《中国上古金属技术》,山东科学技术出版社,1995年,第185~274页。
[6]George Salle, Les bronzes de Li-Yu, Revue des arts Asiatiques, Tome VIII, No.III, 1934, pp.146-158.The Staff of the Freer Gallery of Art, A Descriptive and Illustrative Catalogue of Chinese Bronzes, Washington:Smithsonian Institution, 1946, p.99, plate 50.《 中国青铜器全集》第8卷,文物出版社,1995年,图118。郭沫若:《两周金文辞大系图录考释》(增订本),科学出版社,1957年,第279页左。
[7]李学勤:《海外仿古记・十四:法国》,见李氏《四海寻珍》(新清华文丛之四),清华大学出版社,1998年,第58~59页。
[8]中国科学院考古研究所:《长沙发掘报告》,科学出版社,1957年,第43~44页,图36.1。
[9]湖南省博物馆:《长沙楚墓》,《考古学报》1959年第1期,第41~60页。未注明器号和分析手段。
[10]陈佩芬:《古代铜兵铜镜的成分及有关铸造技术》,《上海博物馆馆刊》第1期,上海人民出版社,1981年,第143~150页。马承源主编:《上海博物馆文物保护科学论文集》,上海科学技术出版社,1996年,第31~38页。
[11]谭德睿、廉海萍:《吴越青铜复合剑及菱形纹饰剑技术研究》,《青铜文化研究》第1辑,黄山书社,1999年,第146~150页。廉海萍、谭德睿:《东周青铜复合剑制作技术研究》,《文物保护与考古科学》2012年增刊,第319~334页。
[12]山东省文物考古研究所、新泰市博物馆:《新泰周家庄东周墓地》,文物出版社,2014年,第59~75、460~479页,图35.5-4,彩版2.2-4、2.1。报告将墓地分四期,一期为春秋晚期早段,二期春秋早期晚段,三期战国早期早段,四期战国中期。据同出铜器,第四期也可能属为战国早期。
[13]丁忠明、曲传刚、刘延常、吴来明、穆红梅:《山东新泰出土东周青铜复合剑制作技术研究》,《文物保护与考古科学》2021年增刊,第75~86页。该剑的结构、成分和工艺现象均采自该文,不另注。
[14]前揭《新泰周家庄东周墓地》,第64~65页,图35.4、彩版2.1。
[15]David A.Scott, Metallography and Microstructure of Ancient and Historic Metals, Los Angeles: The J.Paul Getty Trust, pp.121~123, fig.197, 199.陆文华、李隆盛、黄良余主编:《铸造合金及其熔炼》,机械工业出版社,1996年,第340~346页。中国标准出版社、全国铸造标准化技术委员会编:《铸造标准汇编》(下),中国标准出版社,2005年,GB 1176-87,第370~374页。10-1锡青铜:含锡9.0%~11.5%,砂型铸造抗拉强度22.4kgf.mm²,伸长率3%,布氏硬度785;10-5锡青铜:含锡9.0%~11.0%,含铅4.0%~6.0%,砂型铸造抗拉强度195 kgf.mm²,伸长率10%,布氏硬度685。
[16]Sariel Shalev, Metals and Society: Production and Distribution of Metal Weapons in the Levant during the Middle Bronze Age II, in Steven A.Rosen and Valentine Roux eds,Techniques and People, Anthropological Perspectives on Technology in the Archaeology of the Proto-Historic and Early Historic Periods in Southern Levant, Jerusalem: Mémoir et Travaux de Centre de Recherche Français à Jérusalem, 2009, pp.69-80.Johan Ling, et al, Moving metals IV: Swords, metal sources and trade networks in Bronze Age Europe.Journal of Archaeological Science: Reports, 26 (2019), pp.1~34.
[17]苏荣誉、丁忠明:《山西青铜博物馆藏青铜复合剑研究——兼与齐、楚诸地复合剑对比分析》,待刊。
[18]丁忠明、周亚、李园:《X-CT技术透视皿方罍制作工艺》,《江汉考古》2021年第4期,第116~124页。苏荣誉:《扉棱分铸青铜容器初论》,《青铜文化研究》第十辑,待刊。
[19]苏荣誉:《新干大洋洲涝背双耳簋论探》,待刊。苏荣誉、胡东波:《商周铸吉金中垫片的使用和滥用》,《饶宗颐国学院院刊》创刊号,2014年,第101~134页。苏荣誉、王丽华:《枣庄徐楼出土铸镶红铜青铜器探讨——兼及红铜铸镶纹饰青铜器的时代与产地问题》,山东省文物考古研究所等编:《青铜器与山东古国学术研讨会论文集》,上海古籍出版社,2017年,第391~442页。