辽宁法库湾柳遗址出土铜器的科学分析

王永乐 王贺

（1.内蒙古博物院 2.辽宁省文物考古研究所）

法库湾柳遗址位于辽宁省法库县丁家房乡湾柳街村，1979年被发现，之后进行过多次调查，1987年进行过试掘，1988年进行发掘，出土有石器、陶器、骨器和铜器等遗物①，为高台山文化遗址。

高台山文化是分布在辽北地区的一支考古学文化，该文化的时间上限和下限均晚于辽西地区的夏家店下层文化，年代大致相当于夏代晚期至商代晚期。1973年，考古学家首次发掘了辽宁省新民县高台山遗址的一批墓葬，由于考古资料所限，长期内人们对该文化内涵的认识不够充分，直至1989年前后，考古学者对所有考古资料充分分析，明确了“高台山文化”的命名。该文化经调查、试掘或发掘的遗址有新民高台山遗址、公主屯后山遗址、彰武平安堡遗址、法库湾柳遗址、叶茂台墓地、阜新平顶山墓地等②。高台山文化发现的铜器有喇叭口耳环、刀、管銎式战斧、鹿首刀等。受发掘遗址数量所限，目前出土的铜器不多，器类以小型工具和装饰品为主，到晚期出现武器。笔者有幸获得法库湾柳遗址9件铜器，并对其进行了科学分析研究，希望能有助于推动辽北地区早期青铜技术的深入探讨。

一、成分分析结果

铜器样品经打磨和抛光后需在未浸蚀状态下进行喷碳处理，喷碳后的样品可用扫描电子显微镜进行微区观察和无标样定量成分测定，此次经扫描电镜分析的样品均保存较好，平均成分测定时较多样品只扫描一个较大区域，经多次扫描证实分析结果准确可靠。成分分析结果如下：

成分分析样品9 个，分别取自9件器物。从分析结果来看，法库湾柳遗址铜器主要由铜锡合金、铜锡铅合金和铜铅合金三种材质组成，其中铜锡铅合金7件，铜锡合金1件（含铅），铜铅合金1件（表一）。同类器中的铅锡含量差别较大，似乎说明其对合金配比的掌控不甚精准。

表一 法库湾柳遗址铜器SEM-EDS 分析结果

二、制作工艺分析结果

将整理好的器物进行分类并取样，金相样品制作时要选取合适的分析面（一般为样品切割面），置于模具中用配好的冷镶树脂进行浇注，待其固化后进行手工打磨和抛光，至无划痕时在未浸蚀状态下置于显微镜下进行浸蚀前观察和拍照。然后对样品进行浸蚀，所用浸蚀剂为3%的三氯化铁盐酸酒精溶液，浸蚀后再用显微镜进行观察和拍照，所用显微镜为Olympus Vanox、Leica DMLM 金相显微镜和Leica4000 光学显微组织分析系统。

通过金相显微观察，发现湾柳遗址铜器的制作工艺有热锻、铸造和冷加工（表二）。从金相显微组织推测，对不同器物进行冷加工的程度也不同，铃首刀0042 不但可见大量滑移线，再结晶晶粒和孪晶已产生严重变形和拉伸，故其可能受到较强程度的冷加工，而很多样品中仅有少量滑移线，晶粒并未发生变形，推测应该是制作好之后做打磨处理或者在后期使用过程中受到外力而造成的，亦或两者皆有。由这些显微图片可以看到当时的制作工艺已经比较成熟和全面。从夹杂物来看，湾柳遗址铜器中的硫化物含量略高，质地不太纯净。

三、铅同位素比值测定

MC-ICP-MS（多接收电感耦合等离子体质谱）应用于此次铜器样品的铅同位素比值测定，本论文的铅同位素比值测定使用的是英国VG 公司生产的VG Axiom 型多接收电感耦合等离子体质谱仪。测试条件为：氩气流量：13.5L/min，雾化器：0.9 L/min，辅助器：0.68 L/min。标准为美国国家标准局铅同位素测试标准溶液NB-SRM981。

此次共检测2 个样品，0278 为铜锡铅合金，且含铅量较高，数据表征的是铅料同位素信息，而样品0282 为铜锡合金，并且含铅量极低，所以该数据反应的应是铜矿信息，这两件样品的铅同位素数据非常接近，基本上可以确定其矿料来自同一地区（表三）。从这两个样品的铅同位素数据来看，样品中放射性成因铅比例偏大。在铀和钍元素衰变产生铅元素时，206Pb 要比207Pb 和208Pb 增长的更多，所以放射性成因铅含量高的样品中207Pb/206Pb 和208Pb/206Pb两项数值要比普通铅的数值小，而206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb 三项数值要比普通铅高，湾柳遗址的这两个样品的数据明显符合这一特征，表明该遗址样品中的铅属高放射性成因铅。

表二 法库湾柳遗址部分铜器金相组织鉴定结果

表三 湾柳遗址铜器微量元素分析结果

两个样品分别为铜锡合金和铜锡铅合金，但是微量元素的种类和相对含量均区别不大，铜锡合金样品0278 中微量元素平均含量为0.18%，铜锡铅三元合金0282 中的微量元素平均含量为0.03%，两个样品中As 和Ag 的相对含量均较高。两个样品的锡含量相当，铜锡铅三元合金（0278）中的As 含量较铜锡合金（0282）中高，推断可能和铅矿有关系。

四、结 语

分析检测结果表明湾柳遗址出土铜器皆为青铜，铜锡铅合金占比最高。金相分析结果表明该遗址铜器以铸造为主，其中部分器物进行了冷加工处理，热锻器物仅两件，总体来看湾柳遗址的青铜冶炼和制作技术已经较为成熟。

此次分析检测结果中值得关注的是铅同位素比值数据，结果显示铅同位素数据具有高放射性成因铅特征，这也是在东北地区首次发现这种铅，笔者查阅了东北地区的金属矿铅同位素数据，未发现高放射性成因铅，包括其与林西县大井古铜矿数据也相差较远③，说明湾柳遗址出土铜器的矿料可能不是来自当地，而是由其他区域流入。

这种高放射性成因铅目前几乎仅见于商代青铜遗物，需要说明的是此次分析的9 个湾柳遗址铜器的年代也为商代，该遗址的14C 检测结果显示年代为公元前1300年左右④。经过前人研究，在三星堆遗址出土铜器⑤、新干大洋洲商代墓葬出土铜器⑥、湖北盘龙城遗址出土铜器、江西青江吴城商代青铜器及河南安阳商代青铜器均有高放射性成因铅发现⑦，近年来又在陕北地区的商代青铜器中发现高放射性成因铅⑧，因此在商代时期这种高放射性成因铅几乎不分地域的广泛存在，有可能在这一时期有一处金属矿，其矿料流布各地。已有不少学者对这种铅料的来源问题做过研究，结果发现我国疆域内现存的金属矿中鲜有高放射性成因铅发现⑨，其矿料来源尚不十分明确，也有学者认为其矿料可能分布于长江流域和西南地区⑩。不论矿料来自何处，本次检测结果可以反映出湾柳遗址出土铜器与其它地区可能存在某种关联，这种文化交流互动的具体形式尚不明确，但这一现象应该引起重视。

注释

①④辽宁大学历史系考古教研室、铁岭市博物馆：《辽宁法库县湾柳遗址发掘》，《考古》1989年12期。

②董新林：《高台山文化研究》，《考古》1996年6期。

③董利军：《夏家店上层文化矿冶遗址的考察研究》，北京科技大学博士学位论文，2012年。

⑤金正耀、马渊久夫、Tom Chase、陈德安、三轮嘉六、平尾良光、赵殿增：《广汉三星堆遗物坑青铜器的铅同位素比值研究》，《文物》1995年2期。

⑥金正耀、W.T.Chase、平尾良光、彭适儿、马渊久夫、三轮嘉六、詹开逊：《江西新干大洋洲商墓青铜器的铅同位素比值研究》，《考古》1994年8期。

⑦彭子成、刘永刚、刘诗中、华觉明：《赣鄂豫地区商代青铜器和部分铜铅矿料来源的初探》，《自然科学史研究》1999年3期。

⑧刘建宇、陈坤龙、梅建军、邵安定、乔建军、马明志、郝志国：《陕西子洲出土商代铜器的科学分析及其相关问题》，《文物》2015年4期。

⑨常向阳、朱炳泉、金正耀：《殷商青铜器矿料来源与铅同位素示踪应用》，《广州大学学报（自然科学版）》2003年4期。

⑩金正耀：《中国铅同位素考古》，中国科学技术大学出版社，2008年。