西安文物考古研究（下）

二十二、巴國青銅矛的科技分析與保護

　　陳斌

　　一、巴蜀文化的發展

　　1973年，在陝西省臨潼縣薑寨遺址仰韶文化早期遺址發現了一枚銅片，而其所在的29號房子木椽的碳十四年代測定為4020+10B。C，說明中國青銅文化可能在公元前5000年前期出現。在公元前21～前16世紀，即二裏頭文化時期，中國青銅文化主要分為中原文化區、北方文化區、甘青文化區、巴蜀文化區、長江中遊文化區和長江下遊文化區。

　　巴蜀文化是我國古代文化的重要組成部分，它的青銅合金技術、鑄造技術以及表麵處理技術都是很有特色的。巴蜀青銅文化至遲在商代已經發展到相當發達的階段。以三星堆遺址“祭祀坑”為代表的青銅文化，是巴蜀青銅文化走向成熟的標誌。

　　四川盆地從新石器時期起就是一個獨立的文化區，至夏商時期逐漸形成了獨具特征的青銅文化，西部以成都、廣漢為中心包括陝西漢中一帶是早期蜀文化的分布範圍。隨著我國奴隸製國家的產生，戰爭的頻繁，導致了全國性的民族大遷徙。夏王朝的建立，中原民族直接或間接對四川地區的統治，使成都平原的部分居民向較偏遠的地區遷移，其中一部分居民順江而下，進入三峽，成為巴人的祖先。

　　三峽，為“西通蜀巴”的天然孔道，是探討川、鄂兩地曆史交往的關鍵地區，也是探索古代巴人活動的重點區域。20世紀60年代起，考古工作者在三峽做了大量的勘察和發掘工作，發現了不少與古代巴蜀、荊楚有關的遺跡遺物，特別是與古代巴人有關的遺跡遺物。

　　二、巴國青銅矛的外部形態考察

　　1999年底，考古工作者從三峽考古工地發掘出一把柳葉形青銅矛。依銎的長短，巴蜀式矛分為長銎和短銎兩種。長銎式的葉與銎長度相當，銎一般通至近尖處。此矛應屬於短銎式。給X光透射檢測，得知，該矛的銎穴較長，並一直延伸到了近末端處。另外，此器的脊棱線十分明顯，起到了加強筋的作用。

　　銅矛的折斷口近黃褐色，在矛的銎穴內殘留木柄腐朽後的殘留物，仍可見到明顯的木紋。銅矛的銎部一半較厚，一半較薄，銎部有一圈較為清晰的雷紋，薄處所鑄的紋飾隱約可見，表明其鑄造工藝不夠成熟。在器物的表麵覆蓋有一層保護性鏽蝕體，呈亮綠色，矛的兩刃部位為灰黑色，無生鏽痕跡，至今仍十分鋒利。

　　矛的銎部，一麵為極生動形象的虎紋，下方有一巴蜀符號，另一麵為串菱形紋飾。在巴蜀青銅器和銅璽上麵，常見特有的符號，有學者稱之為巴蜀文字。李學勤先生將巴蜀文字分作甲、乙兩類：甲類圖形意味厚重，可能有音符、意符的區別；乙類則是“方塊字”，“似漢字而又非漢字”。他認為該矛的巴蜀符號是乙類文字，而另一麵的串菱形紋飾為甲類圖形。

　　在巴蜀文化青銅器中，虎紋是最常見的紋飾之一。特別是在劍、矛、鉞等器物上，虎紋更居於顯著的地位。

　　三、青銅矛的保護性修複

　　在對銅矛作科學分析之前，我們對其進行了保護性的修複工作。由於銅矛的鏽層基本上為無害鏽，且比較穩定，不會進一步發展，也不會對銅體本身造成危害，因此決定清鏽原則為對有圖案、銘文處清理，其他部位保留，以達到盡量維持文物原貌的原則。清鏽方法堅持以物理去鏽為主，主要工具為刻刀、手術刀、銅針以及軟毛刷。

　　首先從矛的斷銎部開始清理。先用刻刀小心刮去表麵浮鏽，浮鏽疏鬆，呈顆粒狀。然後用手術刀配合鋼針，繼續清理與銅體本身緊貼的鏽，使手術刀與銅矛表麵呈小角度，逐層小心刮去，直至銅體本身。然後在顯微鏡下，用尖頭鋼針沿著圖案凹槽清理，接著用軟毛刷刷去鏽粉，最終使圖案清楚。

　　接著清理矛頭部分，由於這部分正反麵圖案所在部位很明顯，且鏽層結構基本類似，固清除較容易，不久即可看到較為清晰的圖案。矛頭圖案周圍及血槽、刃部旁邊用鋼針探測，可以確定無圖案和文字，按照原則不去鏽，保持鏽體。在清除部分與未清除部分稍加處理，形成很自然的過渡層。

　　對於斷裂青銅器的修複，一直以來人們經常使用焊接、鉚接和粘接等工藝。此類方法盡管具有簡便、易實施等優點，但焊接、鉚接工藝會在青銅器中引入其他金屬元素，使之在潮濕環境條件下，發生強烈的電化學反應，從而導致金屬文物的進一步被破壞；而粘接工藝所用的黏合劑，一段時間後會老化、變質，失去粘合作用，從而導致對文物的保護性破壞。此次對於銅矛的保護性修複，考慮到銅矛銎部原裝有木柄，隻是由於年代久遠，已經腐爛成為土狀物，又由於斷裂麵對於研究銅矛具有極其重要的意義，因此決定將銎內土狀物取出，用一塊同形狀、結實耐用的木芯取代，並直接起到聯結、加固銅矛的作用。

　　具體操作：首先清除斷柄部泥土，用尖針向內挖進1.2cm，保留銎基部泥土，目的是為了保持文物原貌，達到“修舊如舊”的目的。其次清理矛頭部土。清除前發現斷裂麵左上方1.5cm處有一點已蝕透，露出內芯，決定將此內部保留，以不影響外觀。重新選用木芯，所用材料定為秦嶺所產的白蠟木，此種木材質地致密，表麵光滑，不易蟲蛀腐蝕，十分適於做銅矛的木芯。由於銅矛的銎部內徑逐漸縮小，為了木芯容易裝入，並固定牢靠，選用有機矽的二甲苯溶液（10%）對銎部剩餘的原木芯進行了加固。為了防止有機矽濃度過大，塗上後會由於劇烈收縮導致木芯被破壞，采用少量多次的做法來塗，共分5次，累計濃度50%，起到加固的作用。

　　待基本固化後，在木芯上沿外圍刻三條小槽，各自夾角120°。將木芯首先裝入矛的前半部分，將其基本固定，套上銎的後半部分，沿著木芯嵌入軟質細木條，將其緩慢沿槽推下，直至木芯將矛的兩部分固定牢靠，前後左右不得晃動。最後將固化的原內芯塊鑲回原來位置，恢複銅矛的原有外狀，修複工作結束。

　　四、青銅矛合金成分分析及其與其他各文化出土銅兵器比較

　　從以上數據可以看出，各個文化區所出土的青銅兵器，合金成分大體符合戰國時代《周禮・考工記》中“六齊”的標準：“四分其金而錫居其一，謂之戈戟之齊；三分其金而錫一，謂之大刃之齊；五分之金而錫居二，謂之削殺矢之齊。”但又可以看出，巴國銅矛器中，銅的含量遠遠低於其他文化區，而錫的含量恰恰彌補了這一不足，說明此青銅器為高錫青銅，這正符合古代兵器的要求，特別是刃部的錫含量竟然接近了60%，這就充分保證了青銅矛的刃部鋒利，說明當時冶煉技術的進步。

　　同時，器物中還含有一定量的磷。在青銅冶煉過程中，往往有一些空氣進入融化成液體狀態的合金中。這在澆注成型後的鑄件中，往往形成許多氣泡，影響了青銅鑄件的質量，而磷正好是青銅冶煉中良好的脫氣劑，從而能提高青銅在澆注時的流動性，提高強度，硬度和彈性，使鑄件完好，防止漏澆現象的產生。磷在巴蜀式青銅兵器中的存在，是使巴蜀式青銅器具有一係列優良的機械性能――既有一定的硬度，又有一定塑性和彈性的原因之一，這表明巴人在掌握青銅合金脫氧技術方麵，達到了先進水平。

　　在對銅矛的分析數據中，我們未發現有鉛的存在。在青銅器鑄造過程中，加入一定量的鉛，是為了增加器物的硬度，增加銅液在範中的填充性。當時的工匠在銅矛上設置了血槽，目的是增加了兵器的實用性，而由於當時的工匠技術和製作工藝的限製，沒有加入鉛成分，從而降低了溶液的滲透性，所以導致了銅矛銎部的斷裂。

　　四、青銅矛的表麵鍍鉻工藝

　　青銅鍍鉻工藝是人們為了增強合金抗腐蝕的能力，用鉻酸鹽或重鉻酸鹽處理金屬表麵，使之發生氧化還原反應，從而生成一層淺灰或者深灰色的薄層。這項技術，德國人於1937年首告成功。之後相隔12年，美國於1950年才掌握了這一工藝。但他們都以此為專利。

　　實際上，我國古代已能就地取材，利用燒陶、冶銅、煉鐵中控製溫度的豐富經驗，對青銅表層做鉻鹽氧化處理。在秦俑坑青銅兵器表麵、西漢中山靖王劉勝墓中的銅鏃表麵、雲南靖縣珠街墓地的銅鏃表麵等，都有鉻化合物的存在。

　　在對青銅矛的分析數據中，也發現了一定量鉻的存在。青銅矛表麵呈黑亮色，特別是刃部，是鉻含量比較高的部位，保證了器物不生鏽。但在青銅矛內部並未發現鉻的存在，所以推測這是古代工匠對器物表麵的鍍鉻技術。他們在器物表麵拋光過程中，使用了三氧化二鉻和鐵粉進行表麵處理，保證了器物表麵的穩定狀態，有防止器物鏽蝕，填加器物內部的空隙，增加器物鋒利度的作用。

　　利用現代工藝技術對青銅器進行人工氧化處理，其方法及原理是用鉻鐵礦、火硝在空氣參與下，經過850°～950℃焙燒，浸出製備，即可得到鉻酸鹽或重鉻酸鹽。其反應式如下：

　　2FeO・Cr2O3+4Na2CO3+7/2O2=4Na2CrO4+Fe2O3+4CO2分離出Fe2O3之後，在有CO2的參與下，鉻酸鹽可變為重鉻酸鹽：2Na2CrO4+2CO2+H2O=Na2Cr2O7+2Na2HCO3

　　然後，將重鉻酸鹽（Na2Cr2O7可由天然堿――Na2CO3、K2Cr2O7可由含K2CO3的草木灰和熬硝取得KNO3，分別同鉻鐵礦焙燒而得到）加溫356.7～398℃，使之變為熔融狀態，蘸入青銅製品則可得到含鉻化合物的人工氧化層：

　　3Pb+K2Cr2O7△=3PbO+Cr2O3+K2O

　　3Pb+2K2Cr2O7△=3SnO2+2CrO3+2K2O

　　3Cu+K2Cr2O7△=3CuO+Cr2O3+K2O

　　我們推斷，古代人們也是用與此類似的方法進行青銅器加工。但究竟巴人是如何進行表麵鍍鉻處理的，現在還是一個謎。

　　五、總結

　　由於對銅矛的金相分析是有損分析，故暫時並未開展。隨著研究的深入以及技術的進步，將會開展這項工作，從中獲得更有用的信息。另外，銅矛上的虎紋、銘文和巴蜀符號還需要古文字和文物研究工作者作進一步的研究和探索。

　　本次對巴國銅矛的初步研究，隻是進行了很淺的嚐試，但已發現了巴蜀文化和我國其他文化區域在器物成分上的明顯差異。因此，巴國銅矛很值得我們作更進一步的研究，從而對探索巴蜀文明的起源和發展，以及它和我國其它各青銅文化體係的聯係，都具有極其重要的意義。

　　參考文獻：

　　1.何堂坤：《部分四川青銅器的合金技術》。

　　2.段渝：《巴蜀青銅文化的演進》。

　　3.曾琳等：《蘇南地區古代青銅器合金成分的測定》。

　　4.李學勤：《符號最多的巴蜀矛》。

　　5《，中國冶金史》編寫組：《中國冶金史》。