德钦永芝战国末至西汉早期古墓出土铜铁的研究

德钦永芝战国末至西汉早期古墓出土铜铁的研究

一剑、箭表2迪庆县和德钦县位于云南省西北部的横断山脉。青藏高原南缘与云南、四川和西藏（区）接壤。梅里雪山附近，属于高山地区。1974年9月,云南省博物馆文物工作队在德钦永芝清理了青铜时代的石棺墓2座和土坑墓1座。出土铜器13件,计有剑5件、矛1件、弧背刀1件、斧1件、戈1件、镯2件、牌饰1件、泡饰1件(图一)。其中剑、镯、戈呈红褐色,和祥云大波那铜棺墓出土的铜器相似。剑多为花蒂形格和缠缑纹茎,另有格作花蒂形而茎无纹饰的剑1件及无格剑1件。斧呈梯形,实心无銎,是铜斧中最原始的形式。银饰4件,发现于M2头骨处,似为头部装饰品。其族属与羌民族有关。发掘者认为该墓地的年代可能为战国末至西汉早期。滇西北的德钦纳古等地发现了青铜时代的墓葬,根据碳十四测年可推至西周时期。学术界一般认为,云南滇西北是北方青铜文化进入云南地区的第一站,对云南特别是滇西青铜文化的兴起有重要作用。所以,这一地区青铜文化的研究工作受到重视,但其科学分析工作却一直是空白点,本文的研究对了解这一地区青铜文化的面貌有一定意义。二样品的初步分析本文对云南德钦永芝墓葬群出土铜器进行了研究,共分析样品12件,包括铜柄铁刃剑1件、铜剑2件、铜矛2件、戈1件、铜斧1件、弧背刀1件、铜镯2件、铜马杖头1件、铜泡饰1件。其中有6件进行了取样,采用扫描电镜和金相显微镜分析,另有6件铜器是现场用X荧光分析仪进行成分分析的。其中扫描电镜能谱分析(SEM)结果较为精确,X荧光分析仪(XRF)有一定误差,但不影响成分的定性。表一是样品的成分分析和金相观察结果。初步分析结果表明,11件铜器中,有6件红铜,3件Cu-Sn合金,1件含As的铜金属(X荧光分析仪[XRF]分析,砷含量尚待确定),1件Cu-As-Pb合金。这表明铜器成分以红铜为主,锡青铜次之。6件金相分析的铜器样品中,有4件为热锻加工,1件戈为铸后热锻,只有1件铜泡饰为铸造而成。三青铜时代出土的铜和铜的成分共有7件兵器,其中6件是铜兵器,1件是铜铁复合器。2件剑,1件是德永239山字格剑,缠缑纹茎(图二:1),为Cu(Sn)成分,含锡量较低,仍然归于红铜成分,这种剑具有北方草原民族的特点。另1件为德钦永芝396铜剑,无格,柄部素纹,中有缕空孔洞,材质为铜锡合金,锡含量(参考数据8.2%)适于实用。2件铜矛,外型均为尖叶形,菱形脊,长柄,柄端有双耳。1件铜矛(德永03铜矛)是Cu(Sn)金属,含锡量低于2%,很接近合金,但仍归于红铜。1件(德永M2:1矛)为Cu(As)金属,有微量As存在。2件铜矛由于其他元素含量低,归于红铜材质。1件铜戈,戈是滇西北地区是极少出土的。德钦永芝馆藏号394戈M2:4,为无胡直戈,铜戈内很短,无纹饰,中脊突起(图二:2)。这是目前云南青铜时代所见铜戈中最为原始的,对研究云南铜戈的起源有重要意义。经扫描电镜分析成分,其材质为红铜,含铜量98.6%,表现出早期特征。德钦永芝馆藏号392的青铜弧背刀是一件带有北方草原文化特征的器物。铜锡合金材质,但锡含量较低(参考数据为2.7%),已接近红铜。从外观判断,此弧背刀应是实用器物。德石底采弧背刀也是Cu-Sn合金,与永芝出土的铜弧背刀成分一致。生产工具1件。德钦西鲁村出土铜斧,斧呈扁平梯形,实心无銎,是铜斧中最原始的形式。初步分析其成分为含砷的铜金属(砷的参考数据为2.1%)。由于采用X荧光无损分析(XRF),砷元素含量往往与实际有出入,这一数据仅供参考。德钦永芝012铜矛和德钦永芝馆藏号394戈刃部M2:4也有微量砷存在(均小于1%),可能当地矿物中含有砷元素。生活用具和其他器物4件。两件铜镯都出土于M2,成分均为红铜。一个横断面为宽型的铜镯。戴手镯是当时的一种习俗。云南的铜镯材质一般为铜锡合金,红铜器很少,其材质反映了这两件铜镯的原始性。德钦永芝出土的铜马杖头(图二:3)是当时马传入云南的标志,也被云南考古学者认为是斯基泰文化传入云南的典型器物,此器物在发掘报告中没有提到。经分析为铜锡合金,锡含量较高,超过10%。加锡是为了改造器物的铸造性能。铜泡饰材质为Cu-As-Pb合金,为采用扫描电镜能谱分析所得的结果。其中,砷含量23%,铅含量6%,这是一种砷白铜,并且是高砷的铜合金,这种配比可以使器物表面达到光亮的效果,砷含量的高低与器物的种类有关。墨西哥西部古代(公元600-1521)合金技术中利用高砷合金制作装饰品就是一个很好的例子,其铜砷合金装饰品,含砷通常在5%-23%之间,较多的砷会极大地改变铜合金的颜色(从红色到金黄色或银白色)。从这个角度来说,这件铜泡饰可能是有意识的冶炼产物。前述的德钦西鲁村出土铜斧成分也是含砷的铜金属,说明铜中有砷元素在青铜时代的德钦并不是孤例。砷白铜在剑川海门口第3次发掘中也有发现,其冶炼技术的来源值得进一步关注。分析表明,11件铜器中,有红铜6件,包括1件戈、2件矛、1件剑、2件铜镯;这几件兵器虽然是红铜,但可能是实用器。有3件为锡青铜(Cu-Sn),弧背刀、铜剑和铜马杖头;1件铜斧为铜中含砷的金属;1件铜泡饰为Cu-As-Pb合金(砷白铜)。在6件兵器中,有4件材质为红铜,占较大比例,反映了早期铜器的技术特征。四首次被科学分析本文对1件德钦永芝出土的铁器进行了金相分析(图三)。铜柄铁剑(9901)的剑刃基体为铁素体组织,是以块炼渗碳钢为原料锻打而成,夹杂物多分布在晶粒的分界处且沿加工方向延伸,成分特点表现为铁高硅低,几乎不含钾、镁、铝。这件铜柄铁剑的材质为低碳钢,这是滇西北地区出土的铁器首次被科学分析,具有重要意义。德钦永芝出土的铜器中,对6件进行了金相分析。铜柄铁剑的柄部铜质部分金相分析为再结晶晶粒和孪晶,为热锻成形。弧背刀(9907)金相组织中有再结晶晶粒和滑移带,有高锡相(图四),说明这是热锻后经过了冷加工。戈(DY1)金相组织中有共析体和等轴晶、孪晶交错共存的现象,有含砷夹杂物和铅颗粒存在(图五),说明铸后经过了部分的热锻工艺。镯(DY3)和镯(DY2)基体为再结晶晶粒和孪晶(图六、图七),系热锻成形;铜镯采用热锻加工,在云南古代的铜镯制品中较为多见。泡饰(DY4)基体为α固溶体和铜砷共析体,有铅颗粒分布,局部区域有滑移带分布(图八),应为铸后在局部区域进行了冷加工处理。所以,在6件经过金相分析的铜器样品中,除1件铸后冷加工外,有5件是热锻或热锻后冷加工形成的,热锻工艺占有较高的比例。云南其他地方的青铜器极少有这一现象。表明这些铜器很可能是当地制造的。五锡青铜的发现通过采用金相、电镜等实验手段,对滇西北德钦永芝古墓葬出土铜铁器进行分析,发现铜器材质包括红铜、铜锡合金、铜砷铅合金以及其他铜中含砷的金属。说明材质以红铜为主,锡青铜次之,有早期铜器的特征。铜砷铅三元合金的发现,为云南第2次发现砷白铜,这是十分少见的合金成分,其合金配比或冶炼技术的来源值得关注。铁器中出现了块