史前玉器工艺的实验考古研究之一——不同线切割方式的痕迹特征

王 闯， 李海波

(1.辽宁大学 历史学院，辽宁 沈阳 110136；2.吉林大学 边疆考古研究中心，吉林 长春130012； 3.辽宁省文物考古研究所 考古研究部，辽宁 沈阳 110003)

史前玉器工艺的实验考古研究之一
——不同线切割方式的痕迹特征

王 闯1，2， 李海波3

(1.辽宁大学 历史学院，辽宁 沈阳 110136；2.吉林大学 边疆考古研究中心，吉林 长春130012； 3.辽宁省文物考古研究所 考古研究部，辽宁 沈阳 110003)

线切割技术是史前玉器工艺的重要组成部分，通过开展模拟实验，明确了线切割的三种不同切割方式，即单人双手拉切、双人对拉和弓锯切割，遗留在玉器表面的痕迹特征以及切割效能存在明显的区别。结合实验数据和分析结果，与史前考古出土玉器进行比对，以此验证史前时期人们在制作玉器过程中，不仅使用了三种线切割方式，而且能够根据玉料特点来选择采用哪种适合的方式。

史前玉器；实验考古；线切割技术；痕迹特征

一、引 言

实验考古(Experimental Archaeology)，也有人称为“直接实验考古学”*贺云翱.谈谈实验考古学[M]∥历史与文化.北京：中国人事出版社，1996:283-292.，顾名思义，就是通过开展有目的的模拟实验，从实验的操作过程中获得实验数据，观察实验遗留的痕迹特征，并与考古出土的实物遗存进行比对，以此来验证古代的工艺技术或复原古人的生产活动和生活场景的一种研究方法。美国著名考古学家艾伯特·司保丁曾经说过，“只有通过现在才能真正了解过去”*沈辰.石器微痕分析的考古学实验：理论、方法与运用[M]∥高星，沈辰.石器微痕分析的考古学实验研究.北京：科学出版社，2008:23.，说出了实验考古的主旨。与其说实验考古是一门“学科”，不如说实验考古是一种“方法”，它架起了沟通现代与古代的桥梁。

20世纪80年代，周晓陆、张敏等就已经认识到史前玉器有利用皮条弓加解玉砂来裁割玉料的方法*周晓陆，张敏.治玉说——长江下游新石器时代三件玉制品弃余物的研究[J].南京博物馆集刊，1984(7):46-51.，后来牟永抗先生称这种方法为“柔性线切割”，简称“线切割”*牟永抗.关于史前琢玉工艺考古学研究的一些看法[M].钱宪和，方建能.史前琢玉工艺技术.台北：“国立台湾”博物馆，2003:19-40.。

所谓线切割，是指利用柔性线状工具(如麻绳、皮条或铁丝等)，和着加水的解玉砂，在玉石材料上作前、后或左、右往复运动，以达到分割玉石料的目的。线切割技术从史前时期直到20世纪70、80年代都是玉石开料的主要手段之一，即使是产生金刚砂砣片的今天，镶嵌着金刚砂的线锯也存在着相当的用武之地。

二、实验目的

本组实验是我们进行“史前玉器工艺的实验考古研究”整个实验设计的一个环节，也是线切割实验中的一个重要组成部分，编号XQZ2，即线切第二组。

主要目的有二：(1)在其他因素条件不变的情况下，探讨不同切割方式对线切割痕迹的影响。换句话说，就是不同的切割方式留在玉料切割面的加工痕迹有何区别。(2)基于实验数据和结果，对比古代玉器上存留的线切割痕迹，探讨不同切割方式在史前玉器加工过程中的用途。

三、实验过程

(一)材料制备

石料：选用普通青田石(为何选择青田石，后文论述)作为切割对象，颜色青白，带花纹冻。长方形，长5.1cm、宽3.9cm、厚2cm，重110g，平均密度约为2.77g/cm3。青田石主要成分为叶蜡石，质地较软，摩氏硬度大约2.5～3度(图1)。

麻绳：直径3mm，截成长30cm若干段，使用前用清水浸泡约2h。

解玉砂：天然河砂，黄褐色，河水自然分选一般，粒度粗细并不十分均匀。预先用水进行淘洗，将其中的泥土淘洗干净，然后使用分样筛进行分选，先用10目筛子过滤掉特别粗大的砂粒和树枝、野草茎等杂质，再依次用18目、35目分样筛进一步过滤，分选出粒径<0.5mm的砂粒，最后剩下粒径在0.5～1.0mm之间的砂子备用(图2)。

辅助工具：竹弓、台钳、棉手绢、手套等。

图1 青田石料

图2 分选解玉砂

(二)实验操作

根据线切割操作方式的不同，本组实验共设计3个实验环节，即单人双手拉切、双人对拉和弓锯(图3)。

图3 线切割操作方式

实验1：单人双手拉切，标本编号XQZ2∶01

用台钳将石料沿宽度方向立置固定，台钳和石料之间垫一层棉手绢，以防石料受损。将清水浸泡过的麻绳均匀地裹上解玉砂，制成砂绳(以往的实验证明裹砂的效果要比切割过程中加砂的效果好)。单人双手各执握砂绳的一端，平行于石料宽度方向，从厚度面的一侧向另一侧做横向拉切，左右手交替前后运动，单向切断。为节省石料，以备下两次实验继续实验，此次切割尽可能贴近石料顶端。切割过程中，线绳与石料切割面有30°左右的交角，频率大约1～1.5来回/秒。实验从20∶15分开始，经过7min第一根砂绳断掉，石料切割槽中间深0.5cm、两侧1.6cm。测量、拍照之后，20∶35分实验继续，2min后第二根砂绳断掉，一直到20∶53分，石料被截断，总耗时25min，使用了5根砂绳。

切割长度3.9cm、宽度2cm，有效切割面积7.8cm2，切片厚度7.4～6.38～8.5mm。剩余石料重104.02g，磨耗5.98g，切割掉2.16cm3，平均切割频率5.18cm3/h，平均切割深度9.36cm/h。

实验2：双人对拉，标本编号XQZ2∶02

三项实验的被切割对象为同一块石料，实验2使用的是实验1剩余的部分，剩余长4.2cm，重89.07g。(以下与实验1相同之处略过)

双人处于对面位置，各出一只手执握砂绳的一端，来回拉切石料。此次接着前一次的切割面略往下位置继续切割。双人对拉原本适合垂直石料的纵向切割，但是为了减少其他因素对痕迹的影响，与实验1保持一致，这里做横向拉切，两人手臂交替前后运动，单向切断，切割频率大约2～2.5来回/秒。实验从23∶00开始，经过4min后第一根砂绳断掉，8min后第二根砂绳断掉，12min后，第三根砂绳又断掉了。第三根砂绳断掉后，切口中间切割深度0.4cm，边缘深0.5cm。测量、拍照之后，23∶16分实验继续，直到24∶00整，石料被切断。由于刚开始两人配合不默契，拉切用力不均，砂绳磨损很快，平均每4min换一根新的砂绳，后来随着配合逐渐得当，砂绳磨损速度减缓。整个实验耗时55min，使用了9根砂绳。

切割长度3.9cm、宽度2cm，有效切割面积7.8cm2，切片厚度12.8～14.7～17.3mm。剩余石料重82.40g，磨耗6.67g，切割掉2.41cm3，平均切割频率2.63cm3/h，平均切割深度4.25cm/h。

实验3：弓锯，标本编号XQZ2∶03

实验3使用的是实验2剩余的部分，剩余长2.3～2.6cm，重53.47g。(以下与实验1、2相同之处略过)

将提前用水浸泡过的麻绳绷紧系在竹弓的两端，单手(右手)持弓，接着前一次的切割面略往下位置继续切割。弓锯显然适合垂直石料的纵向切割，但是为了减少其他因素对痕迹的影响，与实验1、2切割方向保持一致，这里做横向拉切，单人手臂前后往复运动，单向切断，切割频率大约2来回/秒。实验从20∶26开始，20∶33分第一根砂绳断掉，切口中间深度0.2cm，边缘深0.35cm。进行测量、拍照之后，开始更换新绳。20∶40实验继续，20∶54第二根砂绳断掉。切割过程中，发现从切口侧缘塞砂可以减少砂绳裹砂次数以节约时间，从而达到提高效率的目的。直到21∶35，石料被切断，整个实验耗时63min，使用了9根砂绳。实验中来回换绳较为耗时间，每次换绳大约在1min以内。

切割长度3.9cm、宽度2cm，有效切割面积7.8cm2，切片厚度12～12～10mm。剩余石料重47.98g，磨耗5.49g，切割掉1.98cm3，平均切割频率1.89cm3/h，平均切割深度3.71cm/h。最后剩余石料重23.23g。

四、实验结果分析

通过实验1、2、3所获得的XQZ2∶01、02、03三件标本痕迹进行比较，发现它们存在着共同的特征，如侧面轨迹弯曲起伏、剖面弧线、凸凹起伏、粗棱和粗凹痕以及细痕等，只是这些特征的具体形态上略有不同。相比而言，实验1和实验2、3的差别较大，而后两者差别较小。

(一)实验效能

在石料质地相同，有效切割面积一致的前提下，三种切割方式的效能不尽相同，如表1。

表1 XQZ2实验效能相关数据比较

总耗时量上，以实验1用时最短，实验3耗时最长，而实验2介于二者之间，偏靠后者。分析原因，主要是由于砂绳在切割过程中作用在石料上的压力方式和力度大小不同造成的。实验1作用力直接来自手拉麻绳的压力，压力相对较大，因此耗时基本在实验2、3的一半以内，实验2和实验3的作用力主要是来自切割过程中的砂绳绷紧度，这个作用力与砂绳的运动方向垂直，因此压力较小。砂绳与石料垂直作用力大，切割耗时就短；反之，砂绳与石料的垂直作用力小，切割耗时就长。

磨耗上，实验3的磨耗最少，而实验2的磨耗最大，实验1介于二者之间。双人对拉时由于需要两人配合，配合不好就会增加路径长度，以至于增加磨耗。而手持竹弓，较为平稳，易于把握，可以减少路径长度，降低磨耗。

绳子损耗上，实验1最少，实验2和实验3较大，主要原因是切磨时间较长，效能就相对较低。相比之下，双人对拉若是配合不好更容易损耗绳子。

平均切割率和平均切割深度上，这个与总耗时成反比，实验1最高，实验3最低。

综合来看，在其他条件因素不变的前提下，单人拉切的切割效能最高，而弓锯的效能最低，双人对拉介于二者之间而靠后。

(二)剖面弧形的弧度

剖面弧线可以分为：高弧、圆弧和低弧三种。

三项实验的弧线都不能复原出一个完整的圆周，因此都不是圆弧。实验1的剖面弧形呈高弧线，弧度较大，而实验2、实验3呈低弧线，弧度较小，实验3的弧线弧度还要略小于实验2(图4)。

(三)侧面轨迹和剖面的凸凹起伏

通过实验可知，侧面轨迹的弯曲变化与剖面的凸凹起伏是一致的。相比之下，实验1的起伏最大，而实验2、3的起伏较小。对于后两者而言，实验3又略小于实验2(图5)。

图4 实验1、2、3剖面弧线弧度特征

图5 实验1、2、3侧面轨迹

也就是说，弓锯路径起伏度最小(轨迹最高点与最低点的垂直距离)，而单人双手拉切路径起伏最大。但是，双人对切有2凸2凹，起伏度变化虽然介于弓锯和单人双手拉切之间，但起伏数量多，因此路径最长，磨耗量最大。单人双手拉切和弓锯均为2凸1凹或2凹1凸，前者起伏大、磨耗量次于双人对切，弓锯起伏最小，磨耗量最小。

(四)粗棱和粗凹痕

在线切割的剖面上，还有一种肉眼明显可见的粗棱和粗凹痕，这种痕迹与剖面的凸凹起伏并不是一回事儿。粗棱和粗凹痕是由于砂绳在切割过程中发生较小的游移而偏离中心造成的，部分原因也不排除是夹砂和换绳。

整体上看，实验1粗棱与粗凹痕的起伏度略大于实验2，而实验3的起伏度明显小于实验2(图四)。

实验1的粗棱与粗凹痕形成作用机理与实验2、3略有不同，实验1在入切口和出切口两端下切明显，而在中间段达到平衡形成弧形，而实验2、3自始自终两端下切不明显，左右两端平面高低不同，粗棱或粗凹痕进深也不同，往往呈现类似“之”字的效果。

实验1、3的粗棱与粗凹痕的两翼弧度过渡均匀，实验2由于双人对拉下切时砂绳两端可以灵活地调整角度，因此剖面上粗棱与粗凹痕两端(靠近玉料边缘处)弧度容易出现骤然的弯曲变化，这在单人拉切和弓锯上是看不到的。

(五)终端形态

这里借用石器微痕分析中的术语，指的是出切口的折断处，实验1的终端为半圆柱状断裂，而实验2、3为低弧形断裂。实验3比实验2弧度略厚(图6)。

图6 实验1、2、3终端形态

(六)功用与限制

根据以往的经验，切割玉料相对耗时，此次我们选择质地较软、易于分割的青田石作为切割对象，条件设定在对同一石料采用不同切割方式的前提下进行实验，这样做并不影响实验分析的客观性和实验结果的准确性，邓聪先生也曾使用叶蜡石代替玉料来进行切割实验*邓聪，吕红亮，陈玮.以柔制刚砂绳截玉考[J].“故宫”文物月刊(台北)，2005(265):70-82.。至于切割玉料与切割石料在遗留的痕迹上是否存在差别，我们将会在以后的文章中予以讨论。

本着以最低的做工获得最高效能的原则，理论上能用单人双手拉切的，不用双人对拉，能用双人对拉的，不用弓锯，然而三者在应用上都受到玉料形状和使用方式的限制。

单人双手拉切，效率虽高，但因人的臂长有限，容易受到玉料体积的制约，不宜加工过大的玉料，而用来切割小型的、较扁薄的玉料效果最好。

弓锯的效能最低，耗时、费绳，但节约玉料，而且容易掌握加工路径。弓锯和人的手臂相比有一定的延伸，可加工较大或有一定宽度的玉料，但弓锯适合于垂直纵向切割，且切割深度和长度依然受到竹弓弯曲程度和长度的限制，反复换绳也较为麻烦。

双人对拉，也适合于垂直纵向切割，它容易受实验效能的制约，但免去弓锯换绳的麻烦，同时对玉料体积也少有限制，两人执绳子的距离可大可小，可用于开体积较大，或宽度较大的玉料，而且两侧可以灵活地改变角度，适合制作曲面。

由此，这三种切割方式不能因为切割效能的差异，厚此薄彼或厚彼薄此，而是各尽其用，各尽其能。

五、史前玉器的线切割痕迹

线切割技术是史前玉器工艺的重要组成部分，从开料到修整加工(如裁截、镂孔、套料取芯、边缘雕饰等)都发挥了重要的作用。实验证明，线切割有不同的切割方式，而这些方式留在玉料表面的痕迹特征是有明显区别的。

在遥远的史前时期，人们在制作玉器时也使用了不同的线切割方式，而且还能根据玉料的特点选择使用哪种适合的方式。例如凌家滩遗址98M28∶6玉璧*安徽省文物考古研究所.凌家滩玉器[M].北京:文物出版社，2000:100.、瑶山遗址M5∶8-2玉圆牌、M11∶60玉圆牌*浙江省文物考古研究所.瑶山[M].北京:文物出版社，2003:66-168.等表面均保留有原始的线切割痕，弧线弧度较大，呈高弧线形，且粗棱或粗凹痕起伏较大，这与实验1单人双手拉切的痕迹特征相符；牛河梁第二地点Z1M4∶1斜口筒形器*辽宁省文物考古研究所.牛河梁——红山文化遗址发掘报告(1983～2003年度)[M].北京:文物出版社，2012 :79-82.，内壁残留的弧线痕迹弧度小，呈低弧线形，且邻近边缘处弧度骤然变化，粗棱或粗凹痕起伏较小，这与实验2双人对拉的痕迹特征相一致；凌家滩遗址98M21∶4玉钺*安徽省文物考古研究所.凌家滩玉器[M].北京:文物出版社，2000:21.，弧线弧度小，弧线两翼过渡平滑均匀，粗棱或粗凹痕起伏较小，这便是实验3所反映出来的弓锯切割痕迹的特征(图7)。

红山文化斜口筒形器在制作时，要从内部掏芯，切割宽度较大，加之需要进行曲面加工，若采用单人双手拉切，虽然节省时间，但容易切掉边缘，因此选择双人对拉是最好的方式；凌家滩文化玉钺器形较大，开料适合使用弓锯，虽然效能低，但容易把握切割路径，保证大面积的切割面相对平整，降低损耗。

图7 史前玉器的线切割痕迹

通过实验考古的研究方法，使我们得以了解古代先民在制作玉器过程中已经能够针对玉料特点有意识地选择某种特定的加工方式，这无疑是对古玉研究精细化的一种表现！今后，我们将开展一系列的模拟实验，对史前时期玉器工艺，诸如线切割、片切割、钻孔、阴刻、打磨抛光等技术，进行更加深入细致的研究。

〔责任编辑：徐昭峰〕

The experimental archaeological studies of prehistoric jades ——The trace features of different line cutting methods

Wang Chuang1，2， Li Haibo3

(1.SchoolofHistory，LiaoningUniversity，Shenyang110136，China; 2.ResearchCenterforChineseFrontierArchaeology,JilinUniversity，Changchun130012，China; 3.DepartmentofArchaeologyStudies;LiaoningInstituteofCulturalRelicsandArchaeology，Shenyang110003，China)

Line cutting is an important part of prehistoric jade techniques.Through experiment archaeology， the three different methods of line cutting，such as single both-hands cutting， pair pullcutting and bow cutting，show significant differences on the jade surface and the cutting efficiency. According to the experimental data and analysis results，there were also similar features on the prehistoric jades unearthed， and people knew to select one suitable way in the process of jade production.

prehistoric jades; experimental archaeology; line cutting technology; trace features

10.16216/j.cnki.lsxbwk.201703139

2016-12-09

辽宁省大学生校外实践教育基地——辽海考古实践教育基地(10165201502)

王 闯(1983- )，男，辽宁沈阳人，辽宁大学讲师，博士，吉林大学在站博士后，主要从事中国古代玉石器及东北新石器时代考古研究；李海波(1982- )，男，内蒙古翁牛特人，辽宁省文物考古研究所馆员，主要从事辽宁地区田野考古研究。

K876.8

A

1000-1751(2017)03-0139-06