廣州沙邊窯出土窯具及瓷器化學組成研究

牛 沛

(廣州市文物考古研究院，廣東 廣州 510006)

0 引 言

廣州，憑借其得天獨厚的地理位置，自秦漢以來就成為了海外通商的橋頭堡。至唐宋時期，隨著海上交通和貿易的蓬勃發展，“市舶”制度的逐步健全，廣州更是成為了海上絲綢之路上的一個重要貿易港口。此時，瓷器開始在對外貿易中占據著越來越重要的地位，各地名瓷紛紛從廣州出口。為適應瓷器大量的外銷需求，嶺南地區的窯場興盛起來，窯址數量迅速增加。位于廣州市番禺區南村鎮的沙邊窯就是其中一例。沙邊窯不見文獻記載，但從調查和發掘得知，沙邊窯是北宋時期一處主要生產外銷瓷的民窯[1]，于2008 年被公布為廣州市文物保護單位[2]。在遺址區域內發現有廢瓷、匣缽、窯磚等窯址廢棄物堆積，已發掘出3 座龍窯。其產品中青釉瓷是最主要的，黑、醬色釉占少數，器型以碗、碟、杯為主，少量青釉褐彩盆與廣州西村窯產品相似[3]。沙邊窯出土的各類遺物，為研究北宋外銷瓷提供了極其重要的實物資料，也反映了北宋時期廣州地區的制瓷工藝水平和海上絲綢之路貿易對瓷器的需求。

目前，針對沙邊窯開展的研究不多，對其產品的化學組成、燒制工藝等研究也鮮有涉足。本文從沙邊窯1990 年、1994 年發掘出土的器物中，選取部分窯具、青釉瓷、醬釉瓷樣品作為研究對象，采用能量色散X 射線熒光進行成分分析，初步討論了這批樣品的組成特征，為進一步深入研究沙邊窯提供科學依據。

圖1 沙邊窯遺址位置示意圖Fig.1 Location sketch of Shabian kiln site

1 實驗部分

1.1 樣品

本文所用樣品共27 件，其中，窯具樣品7 件(含匣缽和墊餅，編號為1-7)、醬釉瓷樣品8 件(編號為8-15)、青釉瓷樣品12 件(編號為16-27)，樣品如圖2 所示。匣缽樣品斷面及內側表面為土黃色，外側呈色較深，且表面似有光澤。墊餅樣品偏黃褐色，和匣缽一樣，肉眼可見大小均勻的砂粒和小氣孔。瓷器樣品胎色多白偏灰，較純凈；釉層較薄，醬釉瓷施醬色或近黑色釉，青釉瓷多呈淡青色，個別青瓷樣品釉層有開片現象。

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

1.2 測試方法

能量色散X 射線熒光(EDXRF)可以實現快速、無損、多元素同時測定，且檢測結果精度高、準確度好，無需制樣，非常適合于古陶瓷的成分分析。沙邊窯的27 件樣品進行超聲波清洗并烘干后，采用美國EDAX 公司生產的EAGLE Ⅲ XXL 型能量色散X 射線熒光光譜分析儀(EDXRF)進行成分測試。測試條件為：側窗Rh 靶，Si(Li)探測器，X 射線束斑直徑為100 μm，X 射線管管壓40 kV，管流600 μA，真空光路，Mn Kα 處的分辨率為137.5 eV，時間約20 %。用Version3.0 的解譜軟件進行樣品的定性、定量分析，樣品的定量分析采用陶瓷標樣法。測試結果見表1、表2。

2 結果與討論

2.1 瓷胎組成配方分析

從表1 可以看出，沙邊窯窯具樣品的主要成分是SiO2(62.9 %—75.4 %)、Al2O3(20.7 %—30.4 %)、TFe2O3(1.5 %—4.7 %)；其他成分含量較小，基本都在0.8 %以內。所以，熔劑總含量偏低。整體而言，窯具的化學組成分散性較大，含雜質(鐵)較多，質地粗糙。

表1 樣品胎體的化學組成Tab.1 Chemical composition of the samples’ body

表2 樣品釉的化學組成Tab.2 Chemical composition of the samples’ glaze

沙邊窯瓷器樣品，胎中SiO2含量在58.9 %—66.0 %之間波動，Al2O3主要分布在 26.1 %—33.8 %。由這種高鋁低硅的組成推斷，這些樣品以高鋁粘土為主要制胎原料。此次檢測還發現，這些瓷胎樣品有個共同的特點，就是K2O 含量較高(約3 %左右)。胎中較高的K2O，可作為助熔劑，降低瓷器的燒成溫度。胎中 TFe2O3含量在1.4 %—2.4 %之間，TiO2含量都在0.8 %以內。所以，這些瓷器樣品多數為白色偏灰色調。相較而言，醬釉瓷胎成分中的鈣、鈦、磷含量略高于青釉瓷胎。總的來說，沙邊窯醬釉瓷與青釉瓷胎的化學組成相近，在原料配方上沒有很大的區別。

由以上分析并結合圖3 可知，沙邊窯窯具和瓷胎的化學組成存在一定的差異。瓷胎相對窯具而言，各成分含量比較集中，且Al2O3、K2O 含量更高，TiO2、TFe2O3含量相對偏低。胎中鋁含量高，可以提高器物的化學穩定性、熱穩定性與白度[4]。鐵雖為助熔劑，但如果其含量過高，也會影響瓷胎的顏色。因此，降低鐵含量對提高瓷器質量具有非常顯著的作用[5]。一般情況下，窯具要選用耐火性能好的原料，才會具備一定的熱穩定性。沙邊窯窯具中的鋁含量約25 %，仍略低于瓷胎。所以，其熔劑總含量要足夠低，才能保證在高溫條件下不會軟化變形。另外，窯具中摻合的砂粒，也能提高熱穩定性[6]。因此，沙邊窯制備匣缽和瓷胎的原料可能不同，且二者對原料的處理工藝也存在一定差異。

圖3 沙邊窯窯具、青釉瓷和醬釉瓷胎中SiO2、Al2O3含量散點圖Fig.3 Scatter diagram of SiO2and Al2O3content in the sample's body

2.2 瓷釉組成配方分析

由表2 可知，沙邊窯醬釉樣品中CaO 的平均含量約4.3 %，K2O 的平均含量為3.6 %；青釉樣品中CaO 含量的平均值為5.1 %，K2O 含量的平均值在4.3 %。可見醬釉和青釉都以CaO 和K2O 為主要助熔劑，不過CaO 的含量略高而已。根據中國古瓷鈣釉類型的劃分標準[7]計算釉式系數得知,沙邊窯瓷器僅有5 個樣品為鈣釉，剩余樣品屬于鈣堿釉。釉中P 的含量明顯高于胎中含量，說明釉中添加了草木灰。

鐵是醬釉和青釉中的主要著色元素，醬釉中鐵含量在3.4 %—7.2 %內變化，青釉中鐵含量均在2.7 %以下。此外，醬釉中的鈦也明顯高于青釉，如圖9 所示。

3 與西村窯同類產品的比較

北宋時期，隨著港口和外貿的發展，為外銷服務的嶺南地區瓷業生產如雨后春筍，蓬勃發展。這些窯場形成了宋代嶺南瓷業的生產網，各窯間均互有影響和聯系，常見器物的造型與裝飾風格也極為相似[8]。隨著以生產外銷瓷器為主的西村窯的建立，沙邊窯也適應當時的社會需求而建成。沙邊窯產品的外形特色與西村窯產品基本相同，只是種類比西村窯少。近年來，海外尤其是東南亞等國家，收藏或出土的西村窯制品很多。其中，有些很可能就是沙邊窯的產品[9]。因此，有學者將西村窯和沙邊窯歸為同一個產品系統[10]。

從沙邊窯樣品外觀來看，其外部施釉不到底，底部露胎。其施釉方法與西村窯一樣，采用“浸漬法”蘸釉，施釉后一般不再進行修飾。所以，絕大多數器物外腹和圈足部分沒有釉，如圖4 所示。

為了解沙邊窯青釉瓷、醬釉瓷和西村窯同類產品間化學組成的異同，將已發表的西村窯樣品成分數據[12]與本次測試結果進行橫向比較，可以看出：

(1) 兩個窯口的樣品胎體化學組成比較接近，都選用了高鋁、高鉀的原料做瓷胎。但沙邊窯瓷胎中鋁含量略高，熔劑總含量卻低于西村窯，即沙邊窯產品燒結所需溫度要高于西村窯。沙邊窯瓷胎中TFe2O3含量也略高于西村窯，表明沙邊窯對制瓷原料的處理沒有西村窯精細。此外，西村窯瓷胎還具有高鈉的特征，含量在1.0 %—2.1 %。

(2) 沙邊窯和西村窯產品的瓷釉組成中，西村窯瓷釉中Na2O 含量明顯高于沙邊窯產品，鋁含量低于沙邊窯瓷釉，即西村窯產品瓷釉的熔融溫度要低于沙邊窯。從兩個窯口瓷釉中P 的含量判斷，配方中都加入了草木灰。其中，西村窯青瓷釉中P含量最少，但相應的鈣含量卻不低。顯示西村窯青瓷釉配方中，除草木灰外還引用了其他富鈣原料。兩個窯口中，醬釉中的鈦、鐵含量均高于同窯口的青釉瓷。

圖4 沙邊窯與西村窯產品外表面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

圖5 沙邊窯、西村窯瓷胎中Al2O3、熔劑氧化物含量散點圖Fig.5 Scatter diagram of Al2O3and RxOy content in the body of porcelain from Shabian kiln and Xicun kiln

圖6 沙邊窯、西村窯瓷胎中Fe2O3、Na2O 含量散點圖Fig.6 Scatter diagram of Fe2O3and Na2O content in the body of porcelain from Shabian kiln and Xicun kiln

圖7 沙邊窯、西村窯瓷釉中Na2O、Al2O3含量散點圖Fig.7 Scatter diagram of Na2O and Al2O3content in the glaze of porcelain from Shabian kiln and Xicun kiln

圖8 沙邊窯、西村窯瓷釉中CaO、P 含量散點圖Fig.8 Scatter diagram of CaO and P content in the glaze of porcelain from Shabian kiln and Xicun kiln

圖9 沙邊窯、西村窯瓷釉中TiO2、Fe2O3含量散點圖Fig.9 Scatter diagram of TiO2and Fe2O3content in the glaze of porcelain from Shabian kiln and Xicun kiln

4 結 論

(1) 沙邊窯的樣品均選用了高鋁的制胎原料。窯具成分變化比較大，鈦、鐵等雜質較多，且摻合有砂粒；而青釉瓷胎和醬釉瓷胎成分基本一致，都具有高鉀的特征。

(2) 沙邊窯的醬釉瓷和青釉瓷器樣品，釉的著色元素均為鐵，助熔劑以CaO 和K2O 為主，大多屬于鈣堿釉類型。

(3) 通過與西村窯同類產品成分的對比發現：兩個窯口均選用了高鋁高鉀的原料制胎；瓷釉類型多數為鈣堿釉，醬釉中鐵、鈦含量均高于青釉。西村窯制品的燒成溫度應比沙邊窯低，對原料的處理也更為細致。同一窯口中醬釉瓷與青釉瓷的胎化學組成差別很小，其主要的區別僅在于施了不同的釉。西村窯產品的高鈉特征，可以作為判別西村窯和沙邊窯產品的一個重要指標。

致謝：感謝廣州市文物考古研究院鄺桂榮研究館員和莫慧璇館員在樣品采集方面提供的幫助！本次分析測試在中山大學人類進化與科技考古實驗室由朱鐵權教授等人完成，在此一并致謝!