top
top
青铜器技术研究的里程碑
———盖顿斯和《弗利尔艺术馆藏中国青铜器图录II•技术研究》
作者:刘煜 来源:《南方文物》2020年第5期 2021-02-23

  一、盖顿斯及其青铜器研究

  位于美国华盛顿的弗利尔艺术馆的中国青铜器收藏举世闻名。20世纪60年代,当著名的亚洲艺术史家、时任艺术馆馆长的蒲伯(John A. Pope)邀请科学家盖顿斯(Rutherford J. Gettens)(图一)、艺术史家高居翰(James Cahill)和古文字学家巴纳(Noel Barnard)共同撰写一部关于弗利尔艺术馆藏青铜器图录的时候,他们大概并没有想到这部书能成为青铜器研究的经典之作,不断被人们提起和引用。盖顿斯独立撰写的第二册《技术研究》,是首部系统地使用理化检测等科技手段对青铜器的制作技术进行全面分析的专著,它详细地记录了器物的各种技术现象,诸如范线、铸接痕迹、泥芯和垫片、修补的痕迹等,对这些青铜器拍摄X光透视照片,分析它们的造型工艺和连接结构,同时也做了青铜器的成分分析和金相检测,以及海外收藏陶范的材料分析等。

  盖顿斯(1900—1974)是一位化学家(图二),1929年毕业于哈佛大学,取得硕士学位。1928—1951年,他一直都在哈佛大学福格艺术博物馆(Fogg Art Museum)工作,并在1949年成为科技研究方面的负责人。在此期间,他就被中国青铜器“深深迷住”(under as pell),努力研究青铜器的锈蚀机理以及如何处理“青铜病”,很快使得福格博物馆成为青铜器保护的权威单位之一。1951年他进入弗利尔艺术馆,开始筹建技术实验室。从著作目录来看,他的学术兴趣非常广泛,研究对象从新墨西哥桑托斯波南帕克遗址的壁画,托斯卡纳的石膏采石场,拜占庭的银器一直到中国青铜器和日本绘画。更令人感佩的是他的视力不好,却以惊人的毅力完成了多项出色的研究工作。

  尽管盖顿斯研究过的文物种类很多,但他用力最勤且成就最大的毫无疑问是中国古代青铜器。1951年,他应著名的艺术史家、弗利尔艺术馆的第二任馆长温利(Archibald Gibson Wenley,1898—1962)之邀进入弗利尔艺术馆创建实验室。温利鼓励他研究亚洲的古代材料和工艺,因为温利认识到器物研究除了传统的类型学、年代学和金石学外,有关材料和工艺的技术研究是同等重要的。因此,盖顿斯一面继续研究青铜器的锈蚀问题,一面开始对青铜器进行科学分析,进行表面信息的提取,拍摄X射线透视照片分析其内部结构、特别是附件的连接结构等。在这些工作中,他积累着对于中国古代青铜器技术的认知,并集中体现到《弗利尔艺术馆藏中国青铜器图录》(以下简称《图录》)这套书里。

  二、《技术研究》的特色

  1. 点面结合的写作方式

  《图录》共分两册,内容有非常强的关联性,是不可或缺的一个整体。

  第一册是由蒲伯、盖顿斯、高居翰和巴纳四位学者合作撰写的器物图录,介绍了每一件青铜器的年代、类型、纹饰、铭文、铸造痕迹以及与之相近的器物,附有照片、X光透视照片及化学成分分析数据,几乎是一篇完整的文物小传,这就为第二册的技术研究提供了非常具体的依据。这种著录文物的格式也为以后的博物馆图录争相效仿。

  第二册是由盖顿斯独立完成的技术研究。这本书依托于第一册对每件青铜器所做的的具体研究,探讨了青铜器命名、来源、化学成分、制作技术、金相结构、铭文、X射线透视、表面层和锈蚀、表面装饰以及修补等十项内容,在制作技术一节重点讨论了铸造及其痕迹、浇口、收缩、透孔、附件及其铸接、扉棱及其他附饰、柱帽和钮、焊接和钎焊、垫片、芯及芯撑、补铸、修饰等二十四个方面的技术问题,并在最后加以总结,得到了8项非常重要的结论:①弗利尔艺术馆藏的全部青铜礼器都是由“块范法”铸造成形的,一副铸型只能铸造一件铜器。②商代青铜器通常是浑铸的,但偶尔也有附饰的圆雕兽头用机械的方法连接到器身。西周时期青铜器的足和鋬往往是先铸的,在内部有隐藏的连接结构,外表几乎看不出来。③有时候鋬或其他附饰是以硬焊(hard solder)或者近似于钎焊(brazing)的方式连接于器体的。④提梁卣的提梁有两种做法,一种是浑铸的,一种是分铸的。⑤很多器物的足、鋬以及柱帽里都残存有泥芯,材料是黄土,范的材料则是经过焙烧的黄土或粉砂土(silty earth),而不是制作陶器的粘土,焙烧时收缩量少。⑥许多青铜器都使用了垫片,呈有规律地分布,其主要功能是保持壁厚。但是这种垫片不同于西方失蜡法(cire perdue)使用的芯撑。垫片所用的青铜合金成分范围很宽。⑦侯马铸铜遗址的发现充分反映了鋬、足等附件的分铸铸接,很多青铜器上的发现都能在张万钟的文章中找到对应的依据。⑧虽然并没有十分明确的证据,但容器铸造技术大概是在周代发生了根本性的变化,这或许与失蜡法或其他类似的技术从西方传入有关。虽然泥芯、垫片等技术仍在使用,表面装饰技术比如刻纹、镶嵌贵金属等已开始大行其道。变化的原因尚不清晰,依赖于未来更多的实验室分析和田野工作。如果有经验的雕塑家和铸师愿意加入研究工作,必将大大推进这一研究的进展。

  尽管这些结论中有个别观点值得商榷,有些看法在后续的研究中得到了更深入的理解,但在20世纪60年代对青铜器制作技术就能有有如此深入全面的认识,并为以后的研究和讨论提供重要的参考方向,盖顿斯和他的研究小组取得的成就是非常卓越的。他们以广博的学识、丰富细致的工作和高超的研究水平成就了《技术研究》这部佳作,并为后来的学者高度评价。

  2.理化检测手段的综合运用

  在此之前,虽然也有不少学者依据殷墟出土的青铜器及矿石、炼渣、木炭、坩埚、炉壁、铸范等遗物,讨论了青铜器的工艺流程、铸型工艺、矿料来源、燃料等问题,比如刘屿霞、卡尔贝克(O. Karlbeck)、石璋如、陈梦家等,但都基本上没有使用理化检测手段,而更多依据表面观察和判断。而通常使用理化检测手段的研究,也仅局限于青铜器的合金成分分析,如近重真澄、梁冠华和王璡、卡朋特(C. H. Carpenter)、梅原末治、道野鹤松、梁树权和张赣南等人的工作。巴纳的著作,比较系统地讨论了中国古代青铜材料和铸造工艺,但并没有引用很多的科学检测方法和数据。他强调中国青铜器是用“块范法”铸造的,铸造使用多块范构成铸型的“分型主义”(sectionalism)。

  盖顿斯则是全面运用各种理化检测手段,对弗利尔艺术馆所藏l20件中国青铜礼器,逐一进行X射线透视、化学成分分析、金相检验等,同时还结合提取的表面铸造信息讨论青铜器的铸型设计及连接技术,研究海外收藏陶范的材料等等。在进行化学分析的时候他不仅使用湿化学法检测青铜器的主量元素铜(Cu)、锡(Sn)、铅(Pb),也用发射光谱法检测微量元素和痕量元素,并分别探讨铁(Fe)、银(Ag)和金(Au)、镍(Ni)和钴(Co)、锌(Zn)、砷(As)及锑(Sb)及铋(Bi)等各组微量元素在这些青铜器中的出现所代表的意义。

  盖顿斯检测了134块藏于加拿大皇家安大略博物馆的怀履光收藏的安阳陶范,发现这些陶范的材料均是经过焙烧的黄土或粉砂土,而不是制作陶器的粘土,焙烧时收缩量少,有些陶范有背面层。而所有的陶范都是使用一次就丢弃,这意味着一套铸型只能制作一件青铜器。他还发现不少器物的足、耳、鋬或钮中还保存有芯,质地为黄土。这些认识明显比卡尔贝克推进了一步,也为后来的实验研究所证实。

  因为大量拍摄青铜器的X光片,盖顿斯发现很多器物使用了垫片,呈规则或对称布置,用以保持型腔,而且这些垫片和西方失蜡铸造中长期使用的芯撑(chaplet)不同。在此之前,并没有人系统讨论过这个问题,事实上,这一工艺对于中国青铜器使用的“块范法”有重要意义。

  3.逻辑清晰的问题意识

  《技术研究》作为一本专门研究青铜器制作技术的专著,却没有流入仅就数据谈数据、就技术谈技术的窠臼,而是从细节入手去剖析古人使用这种技术背后的逻辑。

  比如,盖顿斯发现很多商周青铜器的外器底有凸起的方格线、多重交叉的人字线、甚至更复杂的纹饰,这些纹饰应该是在底范上刻划的。卡尔贝克曾经认为这些器底刻划的目的是为了便于金属的流动。盖顿斯指出这个理论可以解释那些底部有大平面的器物(图三),却不能解释类似分裆斝(C.A.M.221.50)那种不平坦底部使用格纹的原因(图四)。有些器物底部有连接足的较宽的交叉带状凸起,显然出于功能性的考虑(图五),而像某些簋底部那种凸起的龙纹,装饰的意味已经远远大于功能(图六)。

  三、技术问题的深度解读——以连接技术为例

  1.分铸技术

  《技术研究》一书中,有大量对于连接技术的研究,回顾这些研究,管中窥豹,可以看出盖顿斯研究的特色和风貌。这些连接技术主要包括分铸和焊接。所谓“分铸法”,是指器物不是一次浇注完成,而是存在两次及以上的浇注活动,将附件和主体连结在一起的铸造技术,又称“铸接”技术。巴纳曾指出分铸源于器物的补铸,这种说法也为万家保所接受,他认为铸接来自“熔补”。

  盖顿斯指出一件带盖的斝(07.37)的鋬和盖都使用了铆接式的后铸法,其斝鋬根部对应的内壁有两个铆钉状的突起(图七),这是在铸造器身时预留的孔,浇注斝鋬时金属液流过孔形成锁死结构(lock-on)。为了美观,这个铆钉状的突起上也有花纹,应该是浇注斝鋬时形成内壁铆钉的范上制作的花纹。斝盖上的鸟形附饰也是用同样的办法铸接的,只在中心预留了两个孔,浇注后在内壁形成两个铆钉状的突起(图八)。这种做法后来被华觉明归纳为“铆接式的后铸法”。

  盖顿斯发现一件东周蹄足鼎(47.20)的足腹交汇处有腹叠压在足上的痕迹,同时其耳与器身的结合处也有类似的现象,但并没有任何焊接的痕迹。为彻底弄清蹄足是怎样与器身连接的,他锯开了一件与之相类的鼎(SC587,图九),后者清楚地显现出足先铸好再与器身铸接的现象(图一〇),而铸接处做了扣合的设计(lock-on)(图一一),X射线透视照片上可见泥芯上带有用来定位和保持壁厚的泥芯撑(图一二),铸接处的金相分析显示腹部含有较多铅,铸接面清晰,没有任何焊料的痕迹,但锈蚀比器身和足都严重(图一三)。盖顿斯指出,皇家安大略博物馆藏东周铜鼎(ROM933.23.64)具有同样的铸接工艺,而另一件鼎足(ROM933.23.63)的铸接更为复杂,经过了两次铸接(图一四)。虽然这种破坏式的研究方式是非常不可取的,但他的结论无疑是正确的。

  方斝(35.12)和凤鸟斝(07.37)的鋬均是后铸的,两个器物的柱帽也都是分铸的。其中,方斝柱帽有更为复杂的铸接痕迹(图一五:1、2、3均为铸接留下的痕迹)。从斝柱的X光片上,可见柱帽中空带泥芯,有两次铸接痕迹,一个在柱帽下沿、一个在柱的中段(图一六箭头方向)。其铸接的方式是先铸柱帽,然后掏出帽内部分泥芯;同时铸出斝体(连同部分柱,柱中空),掏出柱中部分泥芯,再制作柱上段铸型,且包含一短芯,将它们与柱帽和斝体组合并浇注,一头铸接进柱中,另一头铸接进柱帽,完成铸接。

  盖顿斯的研究显示,尊肩部的圆雕兽头多半是分铸的,而壶的铺首也是分铸的。他发现还存在扉棱先铸的现象,凤鸟斝(07.37)的三组扉棱是预先铸好的,对应处的内壁有相应的凹入,但另外两组扉棱是与器身浑铸的,而且预先铸好的三组扉棱的金属色泽与器身部分不同,更偏黄一些,明显两者的合金成分不同。此外,西周早期的簋(31.10)乳钉纹带中勾形扉棱是先铸的(图一七),商代壶(49.5)盖上的一只扉棱也是先铸的(图一八)。

  江西新干大洋洲青铜器群中,宽而透空的扉棱是一重要特征,多件虎饰扁足圆鼎和虎饰方鼎的扉棱是先铸成形,再与鼎体铸接的。而贺家村出土的凤柱斝也有这种做法。因此,贺家村斝和弗利尔斝在鋬的铸铆铸接上和盘龙城李家嘴簋一致,在扉棱的先铸铸接上和新干大洋洲多件青铜鼎相致,因此苏荣誉认为这两件斝具有商代南方青铜器的特点,应是南方铸造的,而扉棱先铸是是南方青铜器的特征之一。

  盖顿斯对分铸技术的研究给了后来的学者很大的启发。华觉明在对妇好墓群青铜器铸造技术进行研究时将分铸法分为榫卯式后铸法、铆接式后铸法、榫卯式先铸法以及多次铸接等。笔者在此基础上对殷墟青铜器的分铸技术进行了更为详细的归类,并发现了一些新的做法。

  2.焊接技术

  盖顿斯的研究中还涉及焊接问题。中国古代的焊接不同于现代意义上的焊接。现代的焊接(welding)观念是将分离的金属端部加热到熔融或半熔融态,加压或不加压或充填金属使之成为整体。也有焊接前本体金属并不预热的。中国古代的焊接技术一般都是利用熔融的充填金属把固态金属连接在一起的,又称为钎焊,这种方法主体金属并不熔化,仅依靠被焊件与焊料的粘附及相互扩散而结合。用低熔点铅锡合金作为焊料的称为软钎焊(soft solder)或锡焊、鑞焊、小焊,用高熔点合金,比如铜锌合金或银铜锌合金作为焊料称为硬钎焊(hard solder)或铜焊(brazing)、银焊、大焊。先秦以前的铜焊更类似铸焊,具体的做法是在需要焊接的部位安放铸型,用液态青铜连续灌注,形成类似铸接的一种形式。

  盖顿斯发现器物的鋬有三种做法,一种是与器身浑铸,一种是后铸铸接于器体,第三种就是将鋬与器身分别做好,用铜焊将二者连接起来。西周晚期的双耳簋(24.11)的耳与腹部结合处有一圈青铜箍带状物,应该就是铜焊的部分(图一九)。耳下切开的试样表明青铜流入耳与腹部的缝隙,含锡量远高于基体,其熔点相应较低,具有铸态组织,属于铸焊。商代的觥(39.53)也有类似的现象(图二〇)。此外,西周时期铜盂(30.26)、春秋时期铜禁(39.5)的耳与器身连接的部位,均可见这种青铜箍带状物,即使用焊接技术连接鋬、耳等附件与器身。这圈青铜箍带状物,既达到了加固连接的作用,又能掩盖接缝。

  史密斯(CyrilSmith)认为盖顿斯提及的这种焊接方式,所用焊料是糊状的时候擦或涂上去的,万家保则认为焊料的成分与基体比较接近,因此不属于“镴焊”。华觉明先生曾提及铜焊最晚在春秋时期已经使用,淅川楚墓中的大鼎,鼎体和鼎耳分铸,再用铜液铸焊使连接在一起。而苏荣誉研究宝鸡弓鱼国墓地出土青铜器时,曾指出甗的挂箅钩是先铸成形后,被铸铆到甑部的工艺孔上的,这其实可能就是一种类似铆接式后铸法的焊接工艺,区别只在于铆接式后铸法并不预先铸造出附件,因此后铸的附件是一个整体,覆压在器体上,而焊接会在被连接的附件和器体之间形成一个单独的区域。金正耀曾借助叶家山曾国墓地出土青铜器的研究指出,发端于商末周初的联箅铜甗,其结构上可称为“一线五点式 ”设计 ,制作工艺分为 “半环铸接式”、“钩端铸接式”和“钩端铸焊式”三种。笔者详细分析了殷墟青铜器使用的铸焊技术,说明其强度并不小,这种技术也的确在西周以后的青铜器工艺中起到了重要的作用。张昌平对商周青铜器上焊接技术的演进做了非常全面的回顾,他指出,西周早期至西周晚期焊接技术大量使用,可以分为榫式焊接和卯式焊接两种形式。

  四、结语

  从1969年《技术研究》一书出版,已经过去了半个世纪,在这么长的时间里,由于理论认识和研究手段的进展、铸铜遗址和青铜器群的发现,人们对中国古代青铜器的研究和认识也在不断进步,基本上对《技术研究》一书涉及的各个问题,都有不小的推进,而科学检测的手段、研究的内容以及分析方法,也更加丰富多彩了,比如CT技术的应用、X射线透视技术的改进、铅同位素分析以及近年来非常引人关注的“牛津体系”等,虽然这些研究也一直伴随着争论甚至反对的声音,但的确从各种维度拓宽着我们的认知。

  从对考古遗物的观察、推测到借助技术手段的分析、检测,到多学科通力合作的综合研究,从仅仅关心器物本身的形制、纹饰、铭文、组合、技术,到关注作为手工业生产的铸铜业的流程、布局、管理,关注经济与社会、技术演进与文化传承、传播交流的关系。然而,回望过去的研究历程,仍然可见一座座高耸的丰碑。我们所有的研究,都建立在对前人研究扬弃的基础上,并不断生发出新的路径。了解这些经典著作的缘起和思路,进而拓展自己的认知,就仿佛一路前行之后的蓦然回首,映入眼帘的,绝不只是旧时风景。

  (作者:刘煜 中国社会科学院考古研究所;原文刊于《南方文物》2020年第5期;此处省略注释,完整版请点击左下方“原文链接”)

  原文链接

下一条:工布王邑工域哲那历史地名考论