絳縣橫水西周墓地青銅器的鉛同位素比值分析

《文物世界》 2012年04期

南普恒

一、前言

自然界中任何形式的鉛都是由非放射性成因的20Pb和放射性成因的25Pb、PPb及ZPPb混合組成。受冶煉技術(shù)所限，古代青銅器所使用的銅、錫、鉛金屬原料中均含有一定量的鉛。這些含量不等的鉛主要來源于各金屬礦床中的含鉛礦石。由于地球上各金屬礦床的地質(zhì)年齡和形成環(huán)境中所含的鈾、釷濃度完全相同的幾率很小，因而不同地區(qū)金屬礦床所含的鉛同位素組成亦各有差異。而礦石在開采、冶煉及熔鑄等青銅生產(chǎn)的物理、化學(xué)過程中，鉛同位素組成也幾乎不產(chǎn)生變化。因此，當(dāng)古人使用同一產(chǎn)地的金屬礦料鑄造一批器物時，它們所含鉛的同位素比值便具有相同的特征。所以，通過比較不同時期青銅器的鉛同位素組成特征，便可了解一定歷史時期青銅業(yè)金屬原料供應(yīng)地的變遷和變化情況③。

橫水西周墓地位于山西省運城市絳縣以西約11公里的橫北村之北，南北約長200米，東西約寬150米，面積約3萬平方米。2004～2006 年，山西省考古研究所等對其進行了考古發(fā)掘，出土鼎、簋、、盤、盈、鬲、觚、爵等西周銅禮樂器180余件，從銅器銘文、墓葬規(guī)模和隨葬品級別可知，該墓地為西周時期傭國國君、夫人及其國人的墓地B。本文對橫水西周墓地部分青銅器和錫器的金屬殘片進行了鉛同位素比值測試分析，結(jié)合相關(guān)研究成果，使用鉛同位素示蹤技術(shù)對其金屬原料的來源進行了相關(guān)分析和探討。

二、實驗部分1.檢測分析

首先采用電離沉積法對樣品中的鉛進行提取，隨后使用ISOPROBE-T熱電離質(zhì)譜儀進行鉛同位素比值測定，分析結(jié)果詳見表1。為使檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確和標(biāo)準(zhǔn)化，以便與其它數(shù)據(jù)進行比較分析，實驗中穿插測定了NBS-981國家標(biāo)準(zhǔn)鉛樣品。實驗精確度∶2Pb/2Pb和 ①P/0Pb分析誤差為0.002；2Pb/2Pb分析誤差小于0.003。此外，使用ED-XRF對樣品的銅、錫、鉛含量也進行了檢測分析，分析結(jié)果一同列入表1中。

XRF分析結(jié)果顯示∶16件青銅樣品的材質(zhì)可分為純銅、錫青銅和鉛錫青銅三類。其中，銅金屬器1件，含錫1.24%，含鉛1.09%。錫青銅器6 件，含鉛量為0.42～1.79%，平均為0.91%。鉛錫青銅器9件，含鉛量為2.47～17.21%，平均5.33%。2件錫器均為純錫器，含錫量為98.12～98.22%，平均值為98.17%，銅、鉛微量，均在1%以下。

鉛同位素比值分析結(jié)果顯示∶16件青銅樣品，僅JHM2531∶13銅提梁鹵為高放射成因鉛，其余均屬普通鉛。15件普通鉛青銅樣品的9dme/Adsoc 9dsa/qdoa/qdme Adioz/Adsoe Adoz/Hioz/qdioz/Hor 數(shù)值范圍分別為17.394～18.442、15.482～15.604、37.662～38.520、0.846～0.890和2.089～20.163。2件錫器中鉛也屬普通鉛，其2016/20Pb、2~Pb/2Pb 和20P6/201Pb、2FPb/2FPb、PPb/205Pb 數(shù)值范圍分別為18.319～18.547、15.626～15.699、38.510～38.777、0.846～0.853、2.091～2.102。

2. 鉛同位素比值特征

為探索各類樣品鉛同位素比值的數(shù)值特征，使用Origin軟件繪制了不同材質(zhì)青銅器及錫器的鉛同位素比值數(shù)據(jù)箱式圖（圖一～圖五）。不難看出，除銅金屬器的數(shù)據(jù)與錫青銅數(shù)據(jù)重合外，鉛錫青銅、錫青銅及錫器的鉛同位素比值數(shù)據(jù)均分別具有各自不同的分布范圍。

為進一步探索各類樣品鉛同位素比值分區(qū)分布的內(nèi)在意義，使用SPSS軟件繪制了所有樣品的釷鉛-鈾鉛及鈾鉛-鈾鉛的比率關(guān)系圖（圖六、圖七）。從圖中可以看出，高放射成因鉛樣品與普通鉛樣品相距較遠(yuǎn)，分布于不同的區(qū)域。此外，所有普通鉛樣品均集中的分布于一個狹窄的帶狀區(qū)域之內(nèi)。圖六、圖七中普通鉛區(qū)域較窄，很難區(qū)分不同材質(zhì)的青銅器及錫器。為此，去掉高放射性成因鉛數(shù)據(jù)，使用SPSS僅對17件普通鉛樣品的鉛同位素比值數(shù)據(jù)繪圖（圖八、圖九）。從圖中不難看出，所有器物的鉛同位素數(shù)據(jù)呈帶狀分布，錫器和鉛錫青銅器均各自主要集中于帶狀區(qū)域兩端，僅個別器物離散分布，銅金屬器和錫青銅器則相對分散，主要分布于帶狀區(qū)域的中間位置，個別器物分散于鉛錫青銅器和錫器的分布區(qū)域。

除少量紅銅器物、鉛器和錫器之外，商周青銅器多為銅錫或銅鉛二元合金及銅錫鉛三元合金。從礦料的角度考慮，由于原料單純，紅銅器、鉛器和錫器的鉛同位素比值應(yīng)分別反映銅料、鉛料和錫料的礦料信息。對鉛青銅和鉛錫青銅而言，由于鉛是作為配料加入合金之中的，其鉛同位素比值反映的是鉛料來源地信息。由于中國地質(zhì)上銅鉛共生礦和錫鉛共生礦均較常見【J】，加之銅錫二元合金中鉛屬雜質(zhì)成分，因此合金中的鉛即可能來自于銅料，也有可能來自錫料，還有可能來自鑄造過程中的鉛污染，情況相對復(fù)雜。關(guān)于其鉛同位素比值所指示的礦料類型，需要結(jié)合同時期的紅銅器或錫器的數(shù)據(jù)結(jié)果進一步予以確認(rèn)。

由此可見，鉛同位素比值數(shù)據(jù)箱式圖及分布圖中，鉛錫青銅集中的區(qū)域應(yīng)代表了鉛料的鉛同位素比值范圍，指示的是鉛礦料的來源信息。個別落入中間錫青銅區(qū)域的器物應(yīng)為低比值鉛的混合所致。錫器集中的區(qū)域應(yīng)代表了錫料的鉛同位素比值范圍，指示的是錫礦料的來源信息。銅金屬器和多數(shù)錫青銅器均處于鉛同位素比值分布圖中帶狀區(qū)域的中間位置，說明此區(qū)域應(yīng)代表了銅料的鉛同位素比值范圍，指示的是銅礦料來源地信息。而位于數(shù)據(jù)帶兩端，落入錫料和鉛料范圍的錫青銅，情況相對復(fù)雜。其原因可能是由于錫料中雜質(zhì)鉛或鑄造環(huán)境中鉛的污染與銅料中的鉛混合所致，也有可能是銅料來源地較多，不同來源地的銅料混合或者礦山中銅礦鉛同位素數(shù)據(jù)分散所致，難于準(zhǔn)確確定。

三、山西西周青銅器的鉛同位素比值分析目前，關(guān)于山西地區(qū)西周時期青銅器的鉛同位素比值研究成果僅見天馬曲村晉國遺址園。為便于比較分析，對翼城大河口西周墓地4件青銅器也進行了主量元素和鉛同位素比值分析，結(jié)果詳見表2。

如果兩批青銅器鑄造時，使用了同一礦產(chǎn)地的金屬原料，那么所鑄造的青銅器中鉛的同位素比值應(yīng)該接近，在圖示中也應(yīng)分布于相同或相近的區(qū)域。圖一o顯示，所有數(shù)據(jù)大體分布于高放射成因鉛（圖示左下）及普通鉛（圖示右上）兩個區(qū)域。天馬曲村遺址邦墓區(qū)有3件器物含高放射成因鉛，與橫水西周墓地的1件高放射成因鉛青銅器聚集在高放射成因鉛區(qū)域，說明其金屬礦料來源應(yīng)該相同或者接近。而天馬曲村遺址多數(shù)普通鉛器物則與橫水及大河口西周墓地普通鉛器物聚集于一狹長區(qū)域，僅個別數(shù)據(jù)落于狹長區(qū)域的兩側(cè)。而圖一一中卻略有不同，晉侯墓地多數(shù)器物成帶狀分布，聚集于圖示左下區(qū)域，而天馬曲村邦墓區(qū)普通鉛器物則與橫水和大河口西周墓地及晉侯墓地個別器物聚集于圖示中間區(qū)域。

結(jié)合以上分析，可以看出晉南這三處西周墓地和遺址出土的青銅器，其生產(chǎn)時使用了普通鉛和高放射成因鉛兩種類型的礦料。高放射成因鉛在商代大量出現(xiàn)，西周已經(jīng)非常少，零星出現(xiàn)于各墓地或遺址。關(guān)于其來源問題，已有大量研究成果發(fā)表，在此不再展開討論。由于高放射成因鉛數(shù)據(jù)的影響，各墓地普通鉛數(shù)據(jù)聚集在一起，不易進行詳細(xì)的辨識和分析。為此，去掉4件高放射成因鉛數(shù)據(jù)，對普通鉛數(shù)據(jù)重新繪制了鉛同位素比值分布圖（圖一二、圖一三）。

從圖一二中可以看出，橫水西周墓地、大河口西周墓地及多數(shù)天馬曲村遺址西周青銅器的鉛同位素數(shù)據(jù)均相互交叉、重疊，形成一狹長帶狀區(qū)域，說明其金屬礦料應(yīng)來自于相同的金屬礦區(qū)。僅天馬曲村遺址中晉侯墓地的2件青銅器和邦墓區(qū)的1件青銅器數(shù)據(jù)分布于帶狀區(qū)域兩側(cè)，其金屬礦料的來源可能略有不同。

值得注意的是，圖一三中天馬曲村遺址中晉侯墓地和多數(shù)邦墓區(qū)青銅器分布于兩個不同的區(qū)域，其金屬礦料有所不同。這說明，天馬曲村晉國遺址中，高等級貴族和低等級貴族所使用的青銅器使用了兩種不同類型的金屬礦料，其原因有待進一步研究。此外，這三處墓地和遺址中青銅器的鉛同位素比值如此接近，甚至重疊在一起，說明其所使用的金屬礦料基本相同或類似。考慮到其地理位置相距不遠(yuǎn)，很有可能在同一鑄造作坊鑄造而成。

四、西周錫器的鉛同位素比值分析目前，西周時期錫器的鉛同位素比值分析結(jié)果不多，文獻檢索也僅見天馬曲村晉國遺址限寶雞魚國墓地P兩處，詳見表3。為便于比較，將所分析的橫水墓地2件西周錫器、天馬曲村遺址邦墓區(qū)1件西周錫鼎及大河口墓地2件西周錫鼎的鉛同位素比值分析結(jié)果也一同列于表中。

圖一四為橫水西周墓地、大河口西周墓地、天馬曲村晉國遺址及寶雞魚國墓地錫器的28P6/205Pb-2716/2Pb分布圖。圖一五為橫水西周墓地金屬器與西周錫器的20Pb/25Pb-2WPb/25Pb分布圖。從圖中可以看出，晉南3處墓地和遺址出土西周錫器的鉛同位素比值在圖示中落在了同一狹長區(qū)域，表明其具有相同或相近的鉛同位素組成特征，說明其來源應(yīng)該相同。魚國墓地錫器的鉛同位素比值數(shù)據(jù)落在了晉南西周錫器數(shù)據(jù)的右下方，2FPb/25Pb數(shù)值較小，而2~Pb/25Pb數(shù)值略大，與晉南西周錫器鉛同位素組成特征明顯不同，應(yīng)具有不同的錫料來源。

由于未能收集到大量錫礦的鉛同位素比值數(shù)據(jù)，因此尚不能對晉南地區(qū)西周青銅鑄造所用錫料的來源區(qū)域作出準(zhǔn)確判斷。但是根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)，有一點是可以肯定的，即西周時期晉南地區(qū)青銅鑄造所用錫料均應(yīng)來源于同一地區(qū)。

五、結(jié)論

1.橫水西周墓地青銅器中所含的礦石鉛多數(shù)都在普通鉛范圍內(nèi)，僅一件器物含高放射成因鉛。

2.橫水西周墓地、天馬曲村遺址及大河口西周墓地青銅器中所含的礦石鉛均具有相似或接近的鉛同位素比值特征。可見，這些青銅器鑄造時使用了同一礦區(qū)，甚至相同礦山的金屬原料。此外，其錫器也具有相同或相似的鉛同位素比值特征，說明錫料的來源也應(yīng)基本相同。

附記∶本項研究受到山西省科技攻關(guān)計劃項目（農(nóng)業(yè)與社會發(fā)展）20100312040專項資助；中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)科技史與科技考古系田建花博士給予了實驗幫助。在此，謹(jǐn)致謝忱。

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