广州增城庙岭出土四件先秦铜器的科学分析.docx

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广州增城庙岭出土四件先秦铜器的科学分析

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吕良波

摘要：选取广州增城庙岭出土四件先秦铜器进行成分和金相分析。结果表明，这些铜器除钲为锡青铜外，其他三件都是铅锡青铜。较之同期中原及楚地出土的铜器，增城庙岭铜器的技术特征显示出滞后性，推测是岭南地区本地的冶铸产品。

关键词：增城庙岭；先秦；铜器；成分分析；金相分析

广州增城境内流域面积超过100平方公里的水系有6条，其中增江是其境内主要水系，这为古代人类生产生活提供了良好的自然环境。自上世纪50年代以来，文物工作者在增江流域发现了金兰寺贝丘遗址史前文化遗存.以及西瓜岭窑址、浮扶岭古墓群、墨依山古墓群等先秦遗址。这些遗址说明古人在增江流域繁衍生息、生产劳作，遗留了极为丰富的历史文化资源。2006年6月底，增城博物馆在增江西岸的庙岭施工现场采集到四件保存几近完整的铜器，为两件甬钟、一件鼎和一件钲，并采集到部分陶片。经过考证四件铜器年代应该属于春秋中期。由于现场被施工取土时破坏，无法判断四件铜器出土于墓葬还是窖藏。增江流域出土保存如此完好的铜器，不仅对考古学和历史学的研究具有重要意义，而且为研究增江流域先秦青铜技术及其岭南地区青铜文化进程和发展，提供了非常宝贵的实物资料，特别是对岭南先秦时期冶金史研究具有非常重要的意义。

2014年5月，受增城博物馆的委托，广州市文物考古研究院对四件铜器进行保护修复处理，在保护修复过程中，选取四件铜器的样品进行金相和扫描电镜检测，以期初步还原其冶铸技术、矿料产地等冶金史方面的信息。

一、样品信息

本次共从四件铜器中取样9个。在不破坏形体完整的取样原则下，样品均采自器物边角部位和残破部位。在满足检测分析需要的前提下，取样尽可能小。大型器物按照不同部位进行取样，以全面了解其铸造工艺。器物名称、器物编号、样品编号、取样具体部位以及样品特征等相关信息见表一。

二、金相组织观察和鉴定结果

样品采用热固树脂包埋.依次进行预磨和抛光。对于所有样品，不经浸蚀处理，先在金相显微镜下观察夹杂物，然后采用浓度3%三氯化铁酒精溶液浸蚀。在金相显微镜下观察其组织形态。制样设备：Simplimet3000热镶嵌机、BULERAutomet250手自动一体化磨抛机。观察仪器：ZEISSImageA2m型金相显微镜。金相组织鉴定结果见表二。

金相分析表明：四件铜器都是铸造而成。两件甬钟（a+8）共析体呈网状分布在a相晶界边沿，未完全解除偏析，推测铸造后经过退火加工。钲呈现针状β相和沿β晶粒边界分布的a相，金相组织均匀化并出现较多滑移线，应当为受热所致。并且另一个样品中发现重结晶的a相上呈现铸造枝晶痕迹，推测钲也是铸造后经过退火处理。鼎呈现等轴晶和少量孪晶，且a固溶体晶界和边缘处滑移线痕迹。鼎的铅基本主要以大的球状、椭球状分布，说明鼎含铅都非常高。这些说明工匠对材料的退火等加工性能有了非常清楚的认识，但是组织不均匀。这些结果说明工匠对材料的退火等加工性能有较为清楚的认识。

金相组织还表明，四件铜器普遍存在较多夹杂物，较多铸造缩孔的现象。夹杂物是指在合金的冶炼过程中形成的在组织中以独立相存在的杂质.它与合金母体有明显的分界面，性能差异较大。在金属冷却过程中，随着温度的降低，先凝固的夹杂物会为铅等低熔点凝固形核时提供固态表面，故在含铅的样品中，夹杂物多有与铅共生的现象。本次分析的铜器的夹杂物以硫化物夹杂为主，还有铁、铝、砷、氯等，呈小颗粒状，多与铅或（a+8）共析体共存，或存在晶粒界面上。砷和硫作为杂质元素可能来自铜矿，如黝砷铜矿、硫砷铜矿等。在古代，这些铜砷共生矿的冶炼产物为砷铜，并含有硫。砷和硫也可能来自铅矿，冶炼得到的粗铅中含硫和砷。铜对硫和砷的亲和力比铅对硫和砷的亲和力大，当熔化粗铅和铜配制合金時，砷、硫与铜结合，生成硫化铜以及铜砷化合物。组织中多有铜的硫化物和铁的硫化物夹杂，随铜矿带入，铸造器物可能采用了粗铜。一般青铜器的含铁量在1%以下，主要以铁硫化物夹杂形式存在。硫化物大多数为硫化铜，也含有硫化铁，出现富铁相和其他杂质元素形成的特殊相，出现缩孔和疏松，总之该批青铜器铸造工艺较差。

三、扫描电镜观察和成分分析

为判定这四件铜器的合金成分，共取得9个样品，其中体形较大的鼎取了3个样品，其他每件器物分别取了2个样品，利用扫描电子显微镜（SEM）进行观察，并采用扫描电镜配置的X射线能谱仪（EDX）测定样品成分，成分分析采用扫描电镜能谱无标样定量分析法进行。扫描电子显微镜系统为PhenomProX飞纳台式扫描电镜一能谱版，实验条件高真空，测量时激发电压为：15kV，放大倍数为400-3000。4件铜器基体样品的SEM-EDX成分分析结果见表三，铜器内各物相微区及夹杂物的成分分析结果见表四。

成分分析结果表明：钲为锡青铜，两件甬钟和鼎为铅锡青铜。但需要说明的是