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秦早期青铜器科技考古学研究

贾腊江  
【摘要】: 秦历经弱小到强大,最后建立了中国历史上第一个统一的、多民族的中央集权制国家。在这一过程中,早期秦人所做出的贡献是不容忽视的,早期秦文化也因此成为考古界关注的热点问题之一。 秦早期青铜器是早期秦文化的重要组成部分,特别是青铜兵器,不仅能够揭示秦早期青铜冶铸技术的发展情况,也可反映出秦早期军事、政治和文化交流情况。本文利用科技方法研究秦早期青铜器,从金相组织、合金配比和铅同位素比值方面,对其制作工艺特点和技术发展情况进行探讨,为早期秦文化的深入研究提供重要参考依据。 秦人早期活动空间主要集中在西犬丘(西垂)、秦、汧、汧渭之会、平阳、雍等地,该区域是早期秦文化的发源和生长地。本文选择甘肃东部陇南、天水和陕西西部长陇地区和宝鸡地区出土的青铜器作为研究对象,能够相对准确地反映秦早期青铜文化的特点。 青铜样品的金相和合金配比显示:1)青铜兵器含Sn量在10~18%,含Pb量在2.12-9.83%,金相组织为铸造态,与其它地区青铜器相类似。实验数据表明,早期秦人已经掌握了制作青铜兵器的关键技术;2)凤翔出土铜建筑构件含铜量在73-83%之间,含锡量在10-18%之间,含铅量在1%-10%之间,为铅锡铜三元合金,表明秦人在当时已经认识到含锡量在10~18%时的青铜,具有最佳的硬度和抗拉强度。 微量元素分析显示四个地区的青铜器中的微量元素无显著差异,说明礼县、陇县、宝鸡和凤翔四地的青铜器可能使用了地质状况相同或相近的铜矿,也进一步说明秦早期青铜文化从西周到东周都可能开采着相同铜矿,具有一定的连续性。 铅同位素比值关系图显示:四地的样品有一定重叠,重叠区域涵盖了宝鸡样品;陇县样品一部分分布在重叠区下方,礼县样品则一部分分布在重叠区上方,表明两者既使用相同的铅矿,也使用着异地铅矿;凤翔样品的铅同位素比值范围涵盖了其它地区样品,表明凤翔在春秋时期已经成为秦人的政治和经济中心。 研究成果揭示出早期秦人的青铜冶铸业已经相当发达,很可能开发了甘肃东部秦岭山带中丰富的铅、铜矿资源,拥有独立的矿冶和青铜制造业,已经掌握了先进的青铜制作技术,尤其是青铜兵器制作技术。这个结论具有重要的考古学意义,它显示出秦人从西周到东周期间一直掌握着青铜冶铸技术,控制着所需的原料矿源,为秦人由弱变强,逐步地向东扩展势力提供了必要的资源和技术保障。 拉曼光谱分析结果表明,青铜器内部的夹杂颗粒包括PbC03、PbO、Cu20和C,PbCO3和PbO是铅两种重要的碳酸盐和氧化物,揭示出铅的腐蚀过程Pb→PbO→PbC03。拉曼光谱分析证明,样品金相结构中的圆形暗灰色颗粒为Cu20,可能是铸造时或后期腐蚀的产物。 此外,本文选择了秦早期青铜器作为研究对象,利用科技手段系统地研究了一大批青铜样品,在国内外尚属先例。在研究方法上,将激光剥蚀等离子体质谱仪引入青铜器微量元素无损检测之中,同时利用激光拉曼技术研究金相组织夹杂物,这些尝试有利于青铜器研究方法的发展。 限于本人的水平、样品量和文献的不足,尚未能对更多的问题进行展开探讨。特别是有关秦早期矿料的矿源问题,还需进一步认真探讨。希望本文能够起到抛砖引玉的作用,吸引更多的人关注和研究早期秦文化。


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