辽祖陵一号陪葬墓和四号建筑基址出土铜器的科技分析

肖红艳 董新林 崔剑锋

(1.北京大学考古文博学院 2.中国社会科学院考古研究所)

〔内容提要〕 对辽祖陵一号陪葬墓和其献殿——四号建筑基址出土的47件铜器进行了金相观察、成分分析和铅同位素比值分析。结果显示其使用了包括青铜(30)、红铜(16)和黄铜(1)在内的多种铜合金，合金类型较宋更为复杂。成型工艺铸锻并存，青铜多为铸造，而红铜多为热锻，表明工匠对铜合金性能掌握臻于娴熟。铅同位素分析结果表明辽东半岛或是辽早期铜料的重要供应地，而墓内出土的唯一一件黄铜器可能自环地中海东部地区输入，揭示了辽的贸易网络或已经直达环地中海和欧洲地区。

关于辽代冶铜技术的研究，目前可见包括李明华①、何莲②等总结发现的重要辽代铜器，并根据实物观察判断了辽代主要合金类型和加工工艺；李辰元③、刘文兵④、陆金生⑤等则利用科技手段对一些辽代铜构件、金属面具和铜丝网络等进行成分分析和工艺观察，为辽代铜冶金研究提供了初步的科学证据。然而，以上研究不能够全面揭示辽代用铜制度和冶铜技术。

辽祖陵是辽代开国皇帝耶律阿保机的陵寝，位于内蒙古自治区赤峰市巴林左旗查干哈达苏木石房子村西北的山谷中。其中，除了阿保机的祖陵外，还有阿保机皇后述律平的陵寝及众多臣子的陪葬墓，为辽代早期最重要的帝陵遗址。从2007年开始，中国社会科学院考古研究所联合内蒙古自治区文物考古研究所对该遗址群开展了系统的考古调查和发掘，其中2007年发掘了编号为2007MBZZPM1(以下简写为PM1)的一号陪葬墓，2010年发掘了该陪葬墓的献殿遗址四号建筑基址，二者构成了以墓和庙为中心的完整二元祭祀格局。经过研究，发掘者认为，该陪葬墓为阿保机第三子耶律李胡之墓。

一号陪葬墓虽多次被盗，但仍出土较多的随葬品，包括上百件铜器。其献殿四号建筑基址也出土铜器16件。器类包含各类建筑构件、日用器和佛教法器等，为认识辽代早期铜器技术和用铜制度提供了宝贵的实物资料。基于此，北京大学考古文博学院和中国社会科学院考古研究所联合对这些铜器开展了系统的科学分析。

一、分析方法

1.使用NitonXL3t型便携式X射线荧光分析仪(pXRF)，全金属模式对铜器的合金材质进行初步分析。

2.在便携荧光分析的结果上选取16件样品，采用日本Horiba公司的XGT-7000型能量色散X荧光光谱仪对金属基体进行测试，加速电压为50kV，电流0.1mA，测试时间100s，采用有标样基本参数法。

3.样品经氧树脂镶嵌、砂纸打磨和抛光、3%FeCl3盐酸酒精溶液腐蚀后，使用日本Nikon公司的LV100金相显微镜进行金相观察。

4.样品除锈后，在王水中加热至完全溶解。使用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)测量溶液微量元素含量。溶液经过处理后，使用北京大学地球与空间学院的NU PLasma2型多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)测试样品的铅同位素比值。207Pb/206Pb、208Pb/206Pb和206Pb/204Pb的相对误差分别小于0.01%、0.01%和0.1%。

二、分析结果

表一—表三为各类分析结果。

表一 一号陪葬墓和四号建筑基址出土铜器pXRF合金材质分析结果

表二 一号陪葬墓及四号建筑基址取样铜器XRF成分分析和MC-ICP-MS铅同位素分析结果 单位：%

表三 一号陪葬墓及四号建筑基址取样铜器金相观察结果

三、讨 论

一号陪葬墓和四号建筑基址所出铜器主要分为红铜和青铜两大类，除此之外一号陪葬墓还发现了铜锌铅三元合金(图一)。金相观察显示，这些铜器的制作工艺主要为铸造和热锻退火。也包括一些特殊的制作工艺，如淬火、退火、鎏金等。

图一 合金材质扇形统计图

大量使用红铜是出土铜器材质的一个显著特征。一号陪葬墓和四号建筑基址出土大部分铜片及铜铃类构件、铜钵均为红铜。从金相分析结果看，红铜材质的铜片、铜铃加工方式多为热锻，这与红铜硬度低、延展性极佳、非常适合锻打成各类器物的性能相适应⑥。铅锡青铜在我国先秦至历史时期铜合金体系中一直占据主导地位，同一时期前后，北宋的用铜依然以青铜为主⑦，大量使用红铜是辽合金技术的特征之一。

铜器另一主要材质为青铜。几乎所有铜钉、部分铜饰和少量铜片均为青铜，根据铅的含量可以将青铜分为铅锡青铜和锡青铜两类。铅锡青铜钉主要出自墓室，锡含量呈正态分布，平均值在10%左右(图二)。锡青铜钉主要出土于四号建筑基址，锡含量与铅锡青铜钉相近。一号陪葬墓内部、一号陪葬墓和四号建筑基址间出土铜钉材质的差别可能与生产组织形式有关，表明墓室和地面献殿尽管营建于同一时期，但可能是由不同的工匠群分工负责的。金相组织显示青铜钉均为铸造成型。四号建筑基址出土的铜钉金相组织存在明显受热均一化现象，这表明其铸后经过了退火处理，暗示四号建筑基址可能在后期经历过焚烧并最终导致其废弃。

图二 一号陪葬墓和四号建筑基址出土铜钉锡含量条形图

从铅同位素比值结果看(图三)，一号陪葬墓和四号建筑基址出土铜器中，红铜和铅锡青铜的铅同位素比值十分接近，矿料应该为同一来源。墓室内出土与四号建筑基址出土的8件铜构件铅同位素比值几乎完全重叠，这种重叠度表明其不仅是使用同一来源的矿料生产的，甚至很可能是在同一时期生产的，可见墓室和四号建筑基址的营建时间十分接近。大部分铜构件、铜饰件207Pb/206Pb在0.850～0.890间，与内蒙、辽宁地区矿山的铅同位素比值基本重合⑧。一件红铜片(LSJ04)207Pb/206Pb小于0.8000，208Pb/204Pb大于40.000，属于高放射性成因铅。已有同位素地球化学研究表明，辽东半岛是高放射性成因铅主要产地⑨。本次测试的另两件铅锡青铜钉(LSJ02和LSJ03)207Pb/206Pb大于0.9000，属于高比值铅，也是辽东半岛矿山的典型铅特征⑩。高放射性成因铅和高比值铅同时出现在一号陪葬墓中，表明这些铜构件使用的铜料和铅料最可能来自辽东半岛。辽朝境内的铜矿资源并不丰富。《辽史·食货志》记：“坑冶自太祖始并室韦，其地产铜铁金银，其人善作铜铁器……以诸坑冶多在国东，故东京置户部司，长春州置钱帛司。”可见黑车子室韦和渤海国被契丹征服后，内蒙古东部和辽东成为了辽早期铜铅矿料的主要供给地。

图三 铅同位素比值散点图

综上，青铜和红铜是一号陪葬墓和四号建筑基址出土铜器的主流。青铜多用于铸造铜钉类构件，红铜则多锻打加工成各类薄片。对不同材质的铜合金采用不同的加工手段，说明辽代工匠熟练掌握了铜合金的加工特性，也反映了在营建墓葬和献殿过程中工匠的组织分工情况。大量使用红铜是辽早期用铜的特色。铅同位素特征表明，生产使用的铜铅矿料主要来自辽东半岛。

一号陪葬墓中出土的若干件器物值得特殊关注。墓室内出土的1件青铜镜残片，应与北方少数民族的“毁器”丧仪有关。我国古代铜镜从战国到汉唐一直是高锡青铜，成分相对稳定，典型的唐镜约含锡25%，含铅5%；但入宋以后，铜镜成分迅速向低锡配方转变，锡含量普遍低于15%甚至10%，纹饰也趋向简单粗犷，铜镜艺术走向衰落。一号陪葬墓出土铜镜中的锡含量超过21%，含铅约7%，接近典型汉唐铜镜成分，可见辽代早期基本继承了唐五代的铸镜配方，表现出明显的唐代遗风。

墓室中还出土了1件小型铜拉手，由于一号陪葬墓遭数次盗掘破坏，随葬品大部分均已遗失，难以得知具体的器物信息，但根据形制判断可能为某件箱匣类随葬品的附件。这件铜拉手的锌含量高达12%，应属矿炼黄铜。由于锡的含量较低，人为添加的可能性较小，因此，更可能是使用了回收的青铜以替代红铜作为原料参与冶炼的结果。黄铜最初称“鍮石”，是汉唐时期经丝绸之路由西域贸易至中原的舶来品，根据文献记载其原产地为波斯、大石等国家。作为仅次于金、银的第三等金属，“鍮石”在唐代常被用于制作标识身份等级的服饰配件、车马器等。辽仪卫制度沿袭唐制，变化不大，《辽史》中“八品、九品，幞头，绿袍，鍮石带，靴同”的规定，表明至少在辽早期黄铜还具有一定的稀缺性。根据文献，炉甘石点练黄铜的技术10世纪末在我国南方地区开始出现，这个时段和一号陪葬墓的时间接近，因此，基本可排除这件黄铜由南方传入的可能。从成分看，这件铜拉手几乎不含锡，而有意添加了较高比例的铅，也与中亚和西亚地区黄铜生产传统一致。因此，在墓室内发现的这件黄铜附件，很可能是从西域输入的。铅同位素分析结果显示，黄铜拉手的207Pb/206Pb在0.8300～0.8400之间，与各类铜构件的铅比值特征存在明显差异，表明并非本地所造。将这件黄铜的铅同位素比值与已发表的铅同位素比值对照，可以发现其与地中海东部地区矿山的铅同位素比值接近。这一证据进一步支持了这件黄铜器外来的推断。除这件铜拉手外，一号陪葬墓还出土了可能产自伊斯兰地区的玻璃碗(07PM1∶83)和镶嵌有来自波罗的海地区的琥珀银饰件(07PM1∶232)，这些均表明一号陪葬墓作为王级别的大墓汇聚了辽境内最高等级的器物作为随葬品，其背后映射的贸易网络甚至可直达环地中海和欧洲地区。

四号建筑基址东面的小坑(K1)出土了2件钵形器，其中1件根据“钵形，底有窍”的记载，应为“引磬”，是佛教呗器系统的代表器物之一。对铜磬进行了成分分析和金相观察，其含锡量约23%，成型工艺为热锻淬火。含锡量超过20%的青铜金相组织中δ脆性相含量较高，不易直接锻打。淬火工艺保留了高温β’马氏体，增强了合金韧性，使得高锡青铜可以进行热锻加工，同时还可以使原本呈银白色的高锡青铜变为明亮的金黄色。这件铜磬表面可见平行旋纹，说明成型后又进行了车削加工，最终达到器壁薄俏、金光璀璨的审美效果。

磬、锣、铙等打击乐器在古代统称“响器”，用于生产响器的合金则一般称“响铜”。响铜专指锡含量在20%左右、热锻淬火成型的铜锡二元合金。这种类型的合金内耗少，余音长，硬度高，能很好满足响器所需的力学性质。从《天工开物》中“广锡参和为响铜”的记载看，“响铜”这一概念在明代已经完全成熟，但自何时成形尚未明晰。从考古发现看，云南石寨山汉墓、广西罗泊湾汉墓出土的早期铜锣均为锡含量在20%左右的高锡青铜，但为铸造成型。而经过分析的一些稍晚的含锡20%左右的淬火高锡青铜，如北票冯素弗墓出土的鎏金铜钵、江都大桥窖藏出土的南朝青铜碗、盘、杯、钵等，均为日用铜器，可见此时响铜概念并未出现。辽祖陵四号建筑基址K1发掘出土的这件铜磬是使用高锡青铜制作并经热锻淬火成型的时代较早的响器，表明“响铜”这一概念至迟在辽金时期已经形成。

四、结 论

辽祖陵一号陪葬墓和献殿四号建筑基址出土铜器是认识辽代早期铜冶金技术和用铜制度的重要材料。对辽祖陵一号陪葬墓地下墓室和献殿建筑出土铜器的初步分析结果表明：

1.青铜和红铜是辽早期用铜的主流，大量使用红铜是辽早期用铜的突出特色。两个遗址出土铜器的铅同位素比值经分析表明，辽东半岛可能是铜器重要矿料来源地，与文献记载相符。

2.四号建筑基址旁祭祀坑出土的铜磬为含锡23%左右的铜锡二元合金制成，并经热锻淬火成型，表明“响铜”这一合金概念至迟在辽金时期已经成型。

3.陪葬墓中出土的黄铜器的成分和铅同位素特征显示其极有可能原产自环地中海地区，表明地域辽阔的契丹王朝与西域通过丝绸之路保持着密切的贸易往来。

[基金项目]国家社科基金重大项目“辽上京皇城遗址考古发掘资料的整理和综合研究”(项目批准号：20&ZD251)、国家重点研发计划(课题编号：2020YFC1521606、2019YFC1520203)。

注 释：

① 李明华：《辽代冶铜业概述》，《赤峰学院学报》(汉文哲学社会科学版)2018年第2期。

② 何莲：《辽代墓葬出土铜器研究》，内蒙古大学硕士学位论文2015年。

③ 李辰元、武松、冯恩学、李延祥：《吉林乾安后鸣字区遗址出土辽金时期金属遗物初探》，《中原文物》2018年第6期。

④ 刘文兵、崔剑锋：《辽代契丹族青铜制作技术管窥——通榆博物馆馆藏两件辽代青铜面具的科学分析》，中国文物保护技术协会：《中国文物保护技术协会第八次学术年会论文集》，科学出版社2015年，第276—281页。

⑤ 陆金生：《豪欠营辽代古墓中金属上锈蚀物的结构分析》，乌盟文物工作站、内蒙古文物工作队：《契丹女尸》，内蒙古人民出版社1985年，第191—204页。

⑥ 苏荣誉：《中国上古金属技术》，山东科学技术出版社1995年，第281页。

⑦ 周卫荣：《中国古代钱币合金成分研究》，中华书局2004年，第57—88页。

⑧ Yiu-Kang Hsu，Benjamin J.Sabatini，A geochemical characterization of lead ores in China: An isotope database for provenancing archaeological materials，PLoS ONE 14(4):e0215973.

⑨ 朱炳泉、常向阳：《评“商代青铜器高放射性成因铅”的发现》，北京大学中国考古学研究中心、北京大学古代文明研究中心编著：《古代文明》(第Ⅰ卷)，文物出版社2002年，第278—283页。

⑩ 刘智海:《青城子矿区及外围铅锌矿床铅同位素地质初步研究》，《地质与勘探》1978年第7期。