从锈蚀物成分含量与铸造工艺痕迹探讨青铜器辨伪_赵化锋.pdf

鉴定 文物天地文赵化锋从锈蚀物成分含量与铸造工艺痕迹探讨青铜器辨伪摘要：科学、规范、有效地开展铜器辨伪对于文物 保 护和利用有重要意义：本文以湖南出土的夏商周青铜器为研究对象，结合青铜器铸造的发展历程和铸造工艺痕迹，运用科学检测手段，在取得规范、有效的检测数据基础上，进行数据分析，以铜锈的成分和含量为主要研究方向，综合探讨古代青铜器的辨伪刘亮关键词：古代青铜器；辨伪；铜锈的成分含量；铸造工艺痕迹中国铜器的铸造历史悠久，马家窑 文化遗址考古发掘出了铸造的青铜刀，龙山文化遗址考古发掘了铜锌合金的铜锥，齐家文化遗址考古发掘出红铜器。二里头文化遗址考古发掘了大量青铜 礼器，表明当时已经进入了青铜时代。发展至商晚 期 和西周早期，青铜器铸造进入鼎盛时期，铜器已成为当时最重要的产品。春秋时期出现了铁器，战国时代青铜器铸造有了新的发展。战国至秦汉时期，铁器、陶器、漆木器等逐步取代某些青铜器，铜器以生活用具为主，相对有所衰落，但是铜器制作技术持续发展。宋代金石学兴起，三代铜器成为鉴赏、收藏、研究的重 要文物，随 着作伪的产 生，辨伪也随之开始。铜器的作伪是在 特定历史条件下形成的一个问题，传世的青铜器至今仍大量存 在，各种作 伪的技巧达到乱真的程度，并且有文献记录和工匠密传。本文的青铜器辨伪只涉及现代制假者 为谋取利益而制作的假文物，不包括古代的仿品。事实上，古人制作的仿品也是文物。文物征集工作中面对的可能是藏家的藏品、拍卖品、盗（挖）掘品、赝品、“祖传的物件”等，名义很多，辨 伪工作更为复杂。科学、规范、有效地开展铜器辨伪对于提升 收藏经济，提高社会力量参与文物的保护和利用有着重要的意义。一古代青铜器辨伪 的方法和方向辨伪需要先识真，辨伪的前提是必须了解古代不同时期铜器的历史价值、科学价值和艺术价值，辨伪的方法通常是运用公认的研究成果如历代标准器，通过对比的方式，看需要鉴定的器物是否符合同时期同器形的特点。铜器辨伪有两个方向：一是从宏观的角度，研究青铜器的工艺特征，比如形制、纹饰、铭 文、铸造工艺等；二是从微观的角度，研究青铜器的质地、铜锈成分、铸造工艺痕迹等。比如运用电感耦合等离子体发射光谱仪、射线荧光光谱仪、扫描电镜 等可确定铜锈、土壤的元素种类和含量；运用射线衍射仪可确定铜锈成分和晶体物相种类；运用光成像设备可透视铜器内部结构，提取铸造工艺信息；运用扫描电镜、超景深三维显微镜可分析铜锈显微 结构和铸造痕迹。高至喜认为应以前者 为主，并辅以现代科学方法。因知识结构、工作视野的原因，本文 以湖南出土的夏商周青铜器为重点研 究 对象，以铜锈的成 分和含量为主 要研究方向，结合青铜器铸造的发展历程和铸造工艺痕迹，探讨古代青铜器的辨伪。二青铜器铸造的工艺痕迹青铜是一个现代名词，是指由铜和锡组成的合金，广义上把铜和 除锌和镍以外的元素形成的合金称为青铜。古人制作的铜器，也叫“吉金”，大多为红铜中加锡和铅，应为黄色偏红，因铜器锈蚀后变为青绿色，习惯上称青铜器。作者 单位：湖南博物院 古代青铜器铸造 方法有石范 铸造、泥范铸造、金属范铸造等。其中原始的范铸方式是石 范铸造。使用石范的缺点是在高温浇铸过程中石范容易崩裂，铸造复杂的铜器难以实现。在新石 器时 代成熟的 制陶技 术上 逐步发展了泥范铸造，自进入青铜时代掌握泥范铸造 技 术之后，泥范铸造一直处于主流地位。战国时期出现了金属范，范由铸铁浇铸而成，主 要用于铸钱和生产工具。从 技 术发展的角度来讲，青铜器的铸造工艺 代表了当时的科学技术水平，两者之间密切相关，不同历史 时期的青铜器铸造工艺相互之间有一定的延续性；受社会发展、人们价值 取向的影响，导致青铜器的器型具有一定的时代特色；泥范铸造的青铜器表面会或多 或少留下 范线、芯撑痕迹、铸疣等铸造工艺特征，这些工艺特征肉眼可见。以上三点是从宏观的角度，以青铜器铸造工艺痕迹为切入点来探讨辨伪这个命题的立足点。（一）范线在 相邻的两块范上制作出三角形榫卯结构 和记号，合范之后用绳索捆绑，再用细泥在范外面包裹一层，避免范移位，开裂。由于范是分块制作后拼合，范与范之间总会留下缝隙，所以在浇注铜 液的时候会有一部分铜液在压力作用下，随着缝隙流出，冷却后在铜器表面留下凸起的细线状的披 缝。从 范线的形成可知，事实上，范线是一种铸造缺陷，是因为当时的技术水平 很难做到范与范之间严丝合缝 所 造成的，所以遇到范线过于笔直、过 于规整的现 象就需 仔细分辨。从审美和使用的角度 考虑，古人一般都会对器物上半部的范线加工，特别是对于一些制作精良的器物，会通体打磨光滑，基本看不到范线，但肉眼仔细观察或借助超景深三维视频显微镜，在器物隐蔽处或不易打磨处可能会或多或少地找到范线痕迹和打磨痕迹。不同历史时期的青铜器残留的范线痕迹形状不同，取决于不同的铸造工艺。二里头时期的铜器几乎都是浑铸成型的。商早期大多釆用浑铸法，二里岗时期盘龙城出土的提梁卣和 簋是分铸法的实例，商代中期至西周开始使用分铸铸 接法，分铸法广泛使用于春秋时期，体量大的器物所需要的铜液多，当时熔炉无法一次熔炼足够多的铜液，分铸 法解决了这个难题。分铸法包括分铸 铸接法和焊接法等。春秋以后发展了焊接工艺，焊接工艺 源于西周晚期，战国中晚期趋于成熟。范线是辨伪的一个重要指标，但并不是辨伪的唯一指标，具体到某类器物和某件器物，可以认为有一些特定的规律，什么地方该有范线，什么地方不应该有范线，需认真考量。（二）泥芯撑和垫片浇注前在泥芯上做出与壁厚相同厚度的凸起的泥 芯撑，泥芯撑紧贴范，以防止泥芯与范面移 位，浇注后就会留下十字形的镂孔或者凹陷。二里头 时期的青铜容器已有镂孔的出现，但尚未使用铜芯撑。孔洞的存在一定程度上也影响了器物的美观。浇注前把与壁厚相同厚度的垫片放置于范 和芯 之间，以固定范。材质是红铜 片或青铜 碎片，垫片一般安放在颈部、腹部、圈足处、底部，靠近内壁，尽可能地避开 纹饰。早商时期湖北 盘龙城遗址出土的青铜器器身上发现了垫片。商周时 期的垫片不规则，并且由于器物壁厚，垫片可能被铜 液包裹，难以发现。春秋战国时期铜器薄，因此使用垫片较商周时期多，逐 渐规整。垫片材质上不同于本体，大多单独热锻而成，通常 含铜量高于本体，避免垫片在浇注过程 时被熔化，因此垫片与器物的颜色也应存在差异。（三）铸疣通常 从范的中心位置浇入熔融合金，型腔内的气体 随铜液的浇入上升，从设置在范的周边位置冒 出。合适的浇注速度能使得熔融合金快速、均匀地充满型腔，避免出现浇不到或夹 渣等缺陷。为了获得合适的浇注速度，除了控制 倒入熔融合金的速度外，还会建立一个浇注系统，控制浇冒口的直径、浇道的高度。液态 金属凝固后，留下浇道和冒口的凸起、长条状铸疣痕迹。浇冒口一般在器物的底部或足部，有的铸疣被打磨干净，有的铸疣只是稍 作 打磨，目的是为了保持器物的平衡稳定。即使被打磨修整掉，利用超景深三维视频显微镜等仪器总能找到痕迹。湖北省考古研究所的李玲发现有的铸疣 部位 含硅量高，这可能与使用了砂作覆盖剂有关。二铜绣的成分含量由于铸造工艺特征 大多是看得见摸得着的，随着作 伪 技术 的提高，单独以铸造工艺痕迹为依据来判断古代青铜器的真伪存在很大的 片面性和一定的视觉盲区，并且该辨 伪过程本身就存在一定的主观性，可能导致辨伪结论失之偏颇。古代青铜器以铜锡或铜锡铅合金求的青铜器，就必须 使用不同的合金配比，考工记记载了六种不同的青铜器铜锡 合金配比，使青铜器获得不同的机械性能。这一点 是在铜器辨伪的过程中是值得关注的；铜锈是铜器在地下埋葬环境中，在水、氧气及多种电解 质等物质作用下，经历长时间，自发发生化学腐蚀和 电化学腐蚀的结果；铜锈与基体之间有关联性和连续性，且锈蚀物成分呈现多样性。以上三点 是从微观的角度，以青铜器锈 蚀物 成 分含量为切入点来探讨辨伪这个命题的立足点。（）铜锈的种类铜锈的主要成分是赤铜矿、土黑铜矿、孔雀石、蓝铜矿、白铅矿、氧化锡，还包含针铁矿、氯铜矿等。受埋葬土壤的污染，还会有 含铁、镁、硅、钾、钙、铝、锰、氯、硫等元素的物质。值得注意的是，铜锈与铜器基体、埋葬环境密切相 关，从铜锈的成分，应大体能推断出其腐蚀过程。伪器是釆用人工做锈的方式，主要目的是使铜器在短时间内具有“沧桑感”，从视 觉上像文 物。人工做锈的方法可能是：先釆用化学方法，将铜器浸 泡于 化学溶液中，对基体进行“咬旧”，再釆用电化学方法，将铜器埋入处理过的土中，进行闷锈处理，然后用虫胶漆类 黏 合剂在铜器上涂布作为底漆，用黏合剂调合现 代 矿物色在底漆上做出多层次和多种锈，最后等锈干透后，再用蜡布 或 磨 炭 磨光，各种手法层出不穷，从外表看几乎可乱真。为了追求“沧桑感”和利益最大化，作伪者不可能按照铜锈的生长规律来制作铜锈，加之对铜器腐蚀机理和铸造过 程不 甚了解，因而做出的锈有的浮在器物表面，不 是以层叠状态出现，成分较为单一。例如在地下埋葬环境变化的情况下，铜锈中的孔雀石和蓝铜矿以单一形式出现的概率极少，通常同时出现 或 交替出现；有的伪锈成分与基体毫无关系。例 如平常所说的“红斑绿绣”，红斑的主要成分是氧 化亚铜，而作伪者从现代矿物色中选择的是铁红等。以一件铜鼎为例，利用便携式射线荧光 光谱仪对该器物检测，发现多处局部铁含量高达，且含 镉，器物表面无铁锈，明显存疑。另外，伪锈因掺和了黏合剂的原因，对水汽不浸润，且在干湿交替的保存环境中，色 相 和明度基本无变化，而真器一般来说是有变化的，且存在个体差异。（二）铜锈的次要元素和微量元素目前一般认为锡、铅 含量低于的青铜器中的锡、铅是非人为加入（）来制作伪器。从微量元素方面来说，古人火 法炼铜与现代科技炼铜 冶炼出的铜有着极大的区别，受当时科学技术的局限，提炼的铜中不可避免夹杂某些金属物质。铜矿中常伴生的元素有金、银、祕、铺、铅、砷、铁、钴、锰、锌等，其中金、银、铋、镑、砷是亲铜元素，在冶 炼过程中会随着铜的 富集而富集 在铜中）。尽管金、银、祕、铺、神等微量元素含量低，在 腐 蚀过程中会 流 失部分，但 在精密仪器上还是能检测出来。（三）锌元素早期的某些青铜器中含锌元素，这有其偶然性。首先，天然铜锌合金矿物在自然界并不多见；其次，从中国青铜器的发展历程来看，新石器时代古人利用存于地表、含铜品位高的自然铜，直接或加热打制成饰品和简 单的工具。自然铜通常以椋黑色和绿色呈现，没有 氧化过的为红色，颜色鲜艳，具有金属光泽，容易被古人在寻找石头以制作石 器的过程中发现。新石器时代发明了陶器，到中期烧制陶器普遍地使用 了陶窑。仰 韶文 化时代，有 烧成温度达？的窑，龙山文 化 遗址出土了黑陶，到殷商有的 的，对于铜锡铅三元青铜研究体系来说，铜、锡、铅是主要元素，元素 含量小于的称为微量元素，其他元素看做次要元素。在 潮湿 土壤埋葬环 境中，铁、桂、铝、钾、钙等通过物质交换，进入到锈层。其中铁和硅以氧化物 凝 胶形式存在，与二氧化锡胶体之间有很强的亲和力，从而导致铁、硅富集在铜器锈蚀层的表面。以 湖南博物 院馆藏的两件周代器物为例，文物编号（图一），两色铜剑，样品为灰绿色锈蚀物；文物 编号（图二），扁茎铜 剑，样品为黑色锈蚀物，利用仪器对样品做元素 线扫描分析，锈蚀物的元素组成分别为：、；、。墓葬出土的 铜器锈蚀物中大都含有铁、硅，且含量可能会 大于。埋葬土壤类型 不同，文物颜色不同，检测出的结果也有所不同。现代作 伪 者考 虑到成 本，很难按照古代铜器的铸造工艺，从釆矿、冶炼、制模、制范座、翻范、制芯、合范、制作浇注孔、浇注到打 磨、修整图铜剑表面锈蚀物的检测结果图二铜剑表面锈蚀物的检测结果 窑，铜的熔点 为，金属活动顺序表中排在氢元素之后，说明已经具备了加工自然铜和在还原气氛下从铜矿石中炼铜的技术条件。翠 绿色的孔雀石因颜色鲜艳，以及 经常与自然铜伴生的原因，容易被关注。早期古人把破碎后的铜矿石和木炭一起置于坩埚内，内外点火，碳是燃料又是还原剂，高温条件下通过还原反应生成液态的铜，把铜液倒出，凝固后就是铜。齐 家文化遗址发掘出了冷锻法锤制的红铜器，少数单范铸造和合范法的铃形铜器，还发现了小型的铜镜