广州沙边窑出土窑具及瓷器化学组成研究

牛 沛

(广州市文物考古研究院，广东 广州 510006)

0 引 言

广州，凭借其得天独厚的地理位置，自秦汉以来就成为了海外通商的桥头堡。至唐宋时期，随着海上交通和贸易的蓬勃发展，“市舶”制度的逐步健全，广州更是成为了海上丝绸之路上的一个重要贸易港口。此时，瓷器开始在对外贸易中占据着越来越重要的地位，各地名瓷纷纷从广州出口。为适应瓷器大量的外销需求，岭南地区的窑场兴盛起来，窑址数量迅速增加。位于广州市番禺区南村镇的沙边窑就是其中一例。沙边窑不见文献记载，但从调查和发掘得知，沙边窑是北宋时期一处主要生产外销瓷的民窑[1]，于2008 年被公布为广州市文物保护单位[2]。在遗址区域内发现有废瓷、匣钵、窑砖等窑址废弃物堆积，已发掘出3 座龙窑。其产品中青釉瓷是最主要的，黑、酱色釉占少数，器型以碗、碟、杯为主，少量青釉褐彩盆与广州西村窑产品相似[3]。沙边窑出土的各类遗物，为研究北宋外销瓷提供了极其重要的实物资料，也反映了北宋时期广州地区的制瓷工艺水平和海上丝绸之路贸易对瓷器的需求。

目前，针对沙边窑开展的研究不多，对其产品的化学组成、烧制工艺等研究也鲜有涉足。本文从沙边窑1990 年、1994 年发掘出土的器物中，选取部分窑具、青釉瓷、酱釉瓷样品作为研究对象，采用能量色散X 射线荧光进行成分分析，初步讨论了这批样品的组成特征，为进一步深入研究沙边窑提供科学依据。

图1 沙边窑遗址位置示意图Fig.1 Location sketch of Shabian kiln site

1 实验部分

1.1 样品

本文所用样品共27 件，其中，窑具样品7 件(含匣钵和垫饼，编号为1-7)、酱釉瓷样品8 件(编号为8-15)、青釉瓷样品12 件(编号为16-27)，样品如图2 所示。匣钵样品断面及内侧表面为土黄色，外侧呈色较深，且表面似有光泽。垫饼样品偏黄褐色，和匣钵一样，肉眼可见大小均匀的砂粒和小气孔。瓷器样品胎色多白偏灰，较纯净；釉层较薄，酱釉瓷施酱色或近黑色釉，青釉瓷多呈淡青色，个别青瓷样品釉层有开片现象。

图2 样品照片Fig.2 Photograph of samples:(a)1 saggar sample;(b)5 pad sample;(c)9 brown glaze porcelain piece;(d)22celadon piece

1.2 测试方法

能量色散X 射线荧光(EDXRF)可以实现快速、无损、多元素同时测定，且检测结果精度高、准确度好，无需制样，非常适合于古陶瓷的成分分析。沙边窑的27 件样品进行超声波清洗并烘干后，采用美国EDAX 公司生产的EAGLE Ⅲ XXL 型能量色散X 射线荧光光谱分析仪(EDXRF)进行成分测试。测试条件为：侧窗Rh 靶，Si(Li)探测器，X 射线束斑直径为100 μm，X 射线管管压40 kV，管流600 μA，真空光路，Mn Kα 处的分辨率为137.5 eV，时间约20 %。用Version3.0 的解谱软件进行样品的定性、定量分析，样品的定量分析采用陶瓷标样法。测试结果见表1、表2。

2 结果与讨论

2.1 瓷胎组成配方分析

从表1 可以看出，沙边窑窑具样品的主要成分是SiO2(62.9 %—75.4 %)、Al2O3(20.7 %—30.4 %)、TFe2O3(1.5 %—4.7 %)；其他成分含量较小，基本都在0.8 %以内。所以，熔剂总含量偏低。整体而言，窑具的化学组成分散性较大，含杂质(铁)较多，质地粗糙。

表1 样品胎体的化学组成Tab.1 Chemical composition of the samples’ body

表2 样品釉的化学组成Tab.2 Chemical composition of the samples’ glaze

沙边窑瓷器样品，胎中SiO2含量在58.9 %—66.0 %之间波动，Al2O3主要分布在 26.1 %—33.8 %。由这种高铝低硅的组成推断，这些样品以高铝粘土为主要制胎原料。此次检测还发现，这些瓷胎样品有个共同的特点，就是K2O 含量较高(约3 %左右)。胎中较高的K2O，可作为助熔剂，降低瓷器的烧成温度。胎中 TFe2O3含量在1.4 %—2.4 %之间，TiO2含量都在0.8 %以内。所以，这些瓷器样品多数为白色偏灰色调。相较而言，酱釉瓷胎成分中的钙、钛、磷含量略高于青釉瓷胎。总的来说，沙边窑酱釉瓷与青釉瓷胎的化学组成相近，在原料配方上没有很大的区别。

由以上分析并结合图3 可知，沙边窑窑具和瓷胎的化学组成存在一定的差异。瓷胎相对窑具而言，各成分含量比较集中，且Al2O3、K2O 含量更高，TiO2、TFe2O3含量相对偏低。胎中铝含量高，可以提高器物的化学稳定性、热稳定性与白度[4]。铁虽为助熔剂，但如果其含量过高，也会影响瓷胎的颜色。因此，降低铁含量对提高瓷器质量具有非常显著的作用[5]。一般情况下，窑具要选用耐火性能好的原料，才会具备一定的热稳定性。沙边窑窑具中的铝含量约25 %，仍略低于瓷胎。所以，其熔剂总含量要足够低，才能保证在高温条件下不会软化变形。另外，窑具中掺合的砂粒，也能提高热稳定性[6]。因此，沙边窑制备匣钵和瓷胎的原料可能不同，且二者对原料的处理工艺也存在一定差异。

图3 沙边窑窑具、青釉瓷和酱釉瓷胎中SiO2、Al2O3含量散点图Fig.3 Scatter diagram of SiO2and Al2O3content in the sample's body

2.2 瓷釉组成配方分析

由表2 可知，沙边窑酱釉样品中CaO 的平均含量约4.3 %，K2O 的平均含量为3.6 %；青釉样品中CaO 含量的平均值为5.1 %，K2O 含量的平均值在4.3 %。可见酱釉和青釉都以CaO 和K2O 为主要助熔剂，不过CaO 的含量略高而已。根据中国古瓷钙釉类型的划分标准[7]计算釉式系数得知,沙边窑瓷器仅有5 个样品为钙釉，剩余样品属于钙碱釉。釉中P 的含量明显高于胎中含量，说明釉中添加了草木灰。

铁是酱釉和青釉中的主要着色元素，酱釉中铁含量在3.4 %—7.2 %内变化，青釉中铁含量均在2.7 %以下。此外，酱釉中的钛也明显高于青釉，如图9 所示。

3 与西村窑同类产品的比较

北宋时期，随着港口和外贸的发展，为外销服务的岭南地区瓷业生产如雨后春笋，蓬勃发展。这些窑场形成了宋代岭南瓷业的生产网，各窑间均互有影响和联系，常见器物的造型与装饰风格也极为相似[8]。随着以生产外销瓷器为主的西村窑的建立，沙边窑也适应当时的社会需求而建成。沙边窑产品的外形特色与西村窑产品基本相同，只是种类比西村窑少。近年来，海外尤其是东南亚等国家，收藏或出土的西村窑制品很多。其中，有些很可能就是沙边窑的产品[9]。因此，有学者将西村窑和沙边窑归为同一个产品系统[10]。

从沙边窑样品外观来看，其外部施釉不到底，底部露胎。其施釉方法与西村窑一样，采用“浸渍法”蘸釉，施釉后一般不再进行修饰。所以，绝大多数器物外腹和圈足部分没有釉，如图4 所示。

为了解沙边窑青釉瓷、酱釉瓷和西村窑同类产品间化学组成的异同，将已发表的西村窑样品成分数据[12]与本次测试结果进行横向比较，可以看出：

(1) 两个窑口的样品胎体化学组成比较接近，都选用了高铝、高钾的原料做瓷胎。但沙边窑瓷胎中铝含量略高，熔剂总含量却低于西村窑，即沙边窑产品烧结所需温度要高于西村窑。沙边窑瓷胎中TFe2O3含量也略高于西村窑，表明沙边窑对制瓷原料的处理没有西村窑精细。此外，西村窑瓷胎还具有高钠的特征，含量在1.0 %—2.1 %。

(2) 沙边窑和西村窑产品的瓷釉组成中，西村窑瓷釉中Na2O 含量明显高于沙边窑产品，铝含量低于沙边窑瓷釉，即西村窑产品瓷釉的熔融温度要低于沙边窑。从两个窑口瓷釉中P 的含量判断，配方中都加入了草木灰。其中，西村窑青瓷釉中P含量最少，但相应的钙含量却不低。显示西村窑青瓷釉配方中，除草木灰外还引用了其他富钙原料。两个窑口中，酱釉中的钛、铁含量均高于同窑口的青釉瓷。

图4 沙边窑与西村窑产品外表面Fig.4 Photograph of samples’ outer surface(a) sample 8 from Shabian kiln;(b) sample 22 from Shabian kiln;(c) brown glaze porcelain sample from Xicun kiln

图5 沙边窑、西村窑瓷胎中Al2O3、熔剂氧化物含量散点图Fig.5 Scatter diagram of Al2O3and RxOy content in the body of porcelain from Shabian kiln and Xicun kiln

图6 沙边窑、西村窑瓷胎中Fe2O3、Na2O 含量散点图Fig.6 Scatter diagram of Fe2O3and Na2O content in the body of porcelain from Shabian kiln and Xicun kiln

图7 沙边窑、西村窑瓷釉中Na2O、Al2O3含量散点图Fig.7 Scatter diagram of Na2O and Al2O3content in the glaze of porcelain from Shabian kiln and Xicun kiln

图8 沙边窑、西村窑瓷釉中CaO、P 含量散点图Fig.8 Scatter diagram of CaO and P content in the glaze of porcelain from Shabian kiln and Xicun kiln

图9 沙边窑、西村窑瓷釉中TiO2、Fe2O3含量散点图Fig.9 Scatter diagram of TiO2and Fe2O3content in the glaze of porcelain from Shabian kiln and Xicun kiln

4 结 论

(1) 沙边窑的样品均选用了高铝的制胎原料。窑具成分变化比较大，钛、铁等杂质较多，且掺合有砂粒；而青釉瓷胎和酱釉瓷胎成分基本一致，都具有高钾的特征。

(2) 沙边窑的酱釉瓷和青釉瓷器样品，釉的着色元素均为铁，助熔剂以CaO 和K2O 为主，大多属于钙碱釉类型。

(3) 通过与西村窑同类产品成分的对比发现：两个窑口均选用了高铝高钾的原料制胎；瓷釉类型多数为钙碱釉，酱釉中铁、钛含量均高于青釉。西村窑制品的烧成温度应比沙边窑低，对原料的处理也更为细致。同一窑口中酱釉瓷与青釉瓷的胎化学组成差别很小，其主要的区别仅在于施了不同的釉。西村窑产品的高钠特征，可以作为判别西村窑和沙边窑产品的一个重要指标。

致谢：感谢广州市文物考古研究院邝桂荣研究馆员和莫慧璇馆员在样品采集方面提供的帮助！本次分析测试在中山大学人类进化与科技考古实验室由朱铁权教授等人完成，在此一并致谢!