阳泉市博物馆藏砂器EDXRF 分析

韩利忠，刘培峰 ，山日钦 ，李 豪 ，罗 婷 ，郑海伟

（1.山西省阳泉市博物馆，阳泉，045000；2.景德镇陶瓷大学考古文博学院，景德镇，333403）

0 引言

砂器是古代陶瓷的一个分支，是陶瓷器中重要的炊具器物。从技术原理的角度进行分析，砂器源于夹砂陶，但砂器与夹砂陶有一定的区别。砂器应是从夹砂陶中衍生出来，在不同的地区采用当地相对稳定的材料和较为固定的工艺进行加工而成具有一定性能的器物。因此，砂器的材质及其关键加工工艺就是一个重要的衡量标准。

目前国内学者对几个主要地区的砂器分别进行了研究，在原料方面，具有代表性的是对四川荥经砂器的分析。何海南在《四川荥经砂器的承续与转型研究》中对制作砂器的主要原料白善泥成分进行了分析，这种不均匀砂黄色黏土的铁元素含量在2%～6%之间。[1]王旭东对荥经砂器的泥料进行检测、分析，认为砂器烧成之后的多彩银色与泥料中的铁含量相关。[2]对山西的砂器，学者张娜、杨涛从审美的特征分析了翼城砂器的工艺技术和独特性能。[3]张俊恺对平定砂器的发展历史、古今工艺进行了研究。[4]王鹏对平定砂器制作工艺的传统和现代生产方法进行了描述和分析。[5]段晓龙对平定砂器的传承和发展过程中的主要加工工艺。[6]在众多论文中，徐英、李雨花撰写的《山西砂器烧制工艺考察》较为全面地记述山西砂器的历史、分布、工艺、创新等方面的调查结果。[7]这些论文主要侧重传统工艺的保护、传承与创新，而对于阳泉境内古代砂器的成分和工艺缺乏必要的分析和研究，不利于认识砂器制作工艺的历史和科学价值。

本文以阳泉市博物馆藏砂器为检测对象，利用便携式X 射线荧光光谱仪（EDXRF）测试分析了16 件砂器样本的化学组成，探讨了本地区砂器化学组成和一定的加工工艺。

1 样品信息与实验方法

1.1 样品信息

实验采集了山西阳泉及平定地区的16 件砂器样品，时间跨度从元代到明代、清代、中华民国。编号 分 别 为YD1 ～YD4；MD1、MD2；QD1 ～QD6；MG1 ～MG4，其中代表性砂器样本见图1 ～ 图4。

图1 元代砂器1962 年阳泉郊区甄家庄元代墓葬出土,编号：YD1

图2 明代砂器阳泉市郊区杨家庄墓葬出土，编号：MD1

图3 清代砂器阳泉市平定县东关村清代墓葬出土，编号：QD1

图4 中华民国砂器民间征集，编号：MG1

1.2 测试方法

使用便携式X 射线荧光光谱仪对砂器样品的化学组成进行了测试分析。共分析Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Ti、Fe、P、Mn 十个化学元素，测试结果均以氧化物形式表示，具体化学组成见表1。

表1 砂器样品胎化学组成（wt%）

2 分析结果与讨论

由表1 可知不同时代砂器胎体的主量元素差别较大。其中元代样品中SiO2含量在55.99%～61.72%之 间，Al2O3含 量 在22.87% ～25.99% 之 间，明 代 样 品 中SiO2含 量 为60.05% ～63.66%，Al2O3含 量 为17.07% ～18.13%， 清 代 样 品 中SiO2含 量 在56.40% ～63.47% 之 间，Al2O3含 量在17.44% ～25.41% 之间，中华民国样品中SiO2含 量 在62.18% ～67.50% 之 间，Al2O3含 量 在15.24%～24.59%之间。整体来看，砂器样品胎中Al2O3含量较高，在15.24%～25.99%之间，SiO2含量在55.99%～67.50%之间，大部分样本符合北方的高铝低硅质陶瓷的组成特征，应是采用了当地原料制胎。

2.1 砂器样品胎体成分分析

为进一步探究砂器胎体原料组成特征，将其硅铝、铁钛等氧化物依据含量制成了二维散点图，将氧化铝依据含量制成了箱式图，如图5、图6、图7 所示。将砂器胎体熔剂均值制成了柱状图，如图8 所示。

图5 砂器胎体硅铝含量二维散点图

图6 砂器胎体铁钛含量二维散点图

图7 砂器胎体铝含量箱式图

图8 不同时期砂器胎体熔剂均值含量柱状图

由结合表1、图5 可知，不同时期砂器胎体中硅、铝含量分散程度较大。其中元代样品中铝含量均大于22%，结合我们测试的当地黏土原料（测试显示为纯度较高的高岭土氧化铝含量在35 ～40%）所以元代砂器应由当地的高铝质原料制成，符合北方原料一般特征。清代样品中Al2O3含量跨度较大，从低铝的17.44%到高铝的25.41%皆有分布，说明清代砂器制作原料的选取范围较大，部分砂器原料不够精细。存在选材随意的行为。砂器的烧制对原料选取及烧成温度的要求不是很高，随着烧制工艺的日趋成熟，一般在温度达到1000℃左右，即可烧成有一定结构强度且透气性较好具有一定的使用价值的砂器，但放松对原料的管理一定会影响产品的品质。中华民国样品中Al2O3含量从15.24%～24.59%皆有分布，分散程度较大。由图8 可以看出不同时期砂器胎体熔剂含量也有所区别，从元代到现代，胎体中的碱金属氧化物（K2O+Na2O）含量接近，在4%上下波动，由此推测在历代砂器配方中未加入长石原料。而碱土金属氧化物（CaO+MgO，可能来源于石灰石）含量由元代到明代的上升之后，清代与中华民国均呈下降趋势，结合图7 可以看出：从元代、清代到中华民国，随着时代的变化，砂器胎中Al2O3平均含量也呈现依次降低的趋势，分别为24.18%，22.28%，19.32%。胎中氧化铝与碱土金属氧化物均值含量的变化一定程度也显示了原料组成的变化，表明胎体配方中高岭土、石灰石类原料的含量均有所下降。

出现这一现象与清代阳泉地区砂器销售市场的扩展，商道交通的便利特别是清末铁路的开通（1906 年），运输便利带来更多的销售市场，当地的砂器生产逐渐放松了对品质的要求，选取了部分低质原料。这种成分的变化也反映在当地的碑刻中，如郊区王珑村在同治十一年（1872 年）立碑描述因偷工减料造成砂器品质下降，村中工匠共同约定砂器的制作标准，[8]而且这一现象也与田野调查中的访谈相印证。

由图6 可知，元代、明代、清代样品中铁、钛含量分散程度较为稳定。大部分样品TiO2含量分布在0.4%～1.0%之间，Fe2O3含量分布在1%～6%之间，说明各时期窑工们对原料可能并未经过一定的精选与精制，使得原料中的铁含量保持在一个较高的状态，这与不同年代制砂原料大多就地取材的结果相一致。除中华民国样品分散程度较大外，其余时期铁、钛含量基本集中分布于图中左下角区域，且中华民国有一个样品Fe2O3含量为8.37%，明显高于其他样品的铁含量，推测可能是由于测试误差或者是铁元素聚集所致。

2.2 砂器样品类釉质化学组成分析

古代瓷釉一般采用草木灰制釉，其特点为CaO、P2O5较高，早期瓷釉大部分属于钙釉体系，钙含量一般大于10%。通过对采集砂器样品的细致观察，发现部分样品上存在一层类似釉的光亮状物质，为探究其具体的成分信息，选取其中部分样品及当地的“黄土”原料进行了相关测试，测试结果见表2、表3。

表2 砂器样品类釉质成分（wt%）

表3 砂器样品有无釉质成分比较（wt%）

为了方便探究砂器表面类釉质的成分特点，将胎体、类釉质中CaO、P2O5、K2O 等制成了箱式图，具体见图9、图10、图11。

图9 胎、釉CaO 含量箱式图

图10 胎、釉P2O5 含量箱式图

图11 胎、釉K2O 含量箱式图

3 结论

测试结果表明，山西阳泉博物馆藏砂器胎中Al2O3含 量 在15.24% ～25.99% 之 间，SiO2含 量 在55.99%～67.50%之间，大部分样本符合北方的高铝低硅质陶瓷的组成特征。应该是采用了当地原料制胎。从元代、清代到中华民国，随着时代的变化，砂器胎中Al2O3呈下降趋势；碱土金属氧化物含量由元代到明代的上升之后，清代与中华民国均呈下降趋势。这一现象一方面体现了技术的成熟，另一方面也是选料不精造成的结果。砂器胎体表面附着的类釉质物质应该是由一层人为涂抹的类钙质原料——“白土”经烧制而成。