早期金銀首飾器物制作澆注模具材料的實驗考古探究

李澤琨

摘 要：中國商代及商以前金銀器制作技術是冶金技術研究的重點之一。文章主要對早期金銀器的制作中的模具材料進行研究，從早期金銀器的制作技術入手，將傳統工藝調查與冶金技術模擬實驗相結合，檢驗了澆注模具材料的可行性，比較分析不同材料在制作中的可行性，探討古代工匠對冶金技術的選擇。

關鍵詞：早期金銀器;原料熔化澆注;模具;實驗考古

DOI：10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2022.03.036

甘肅玉門火燒溝遺址出土的金、銀耳環及鼻飲是中國已知最早使用金、銀加工制作成貴金屬器物，距今約4000年。古人很早便發現與使用金，而銀的發現與使用則相對較晚，因為金在自然界以游離態存在，而銀則絕大部分是以化合態的形式存在于銀礦石中。

我國早期金銀制作技術研究取得了許多成果，安志敏、安家媛通過對不同時期、地區的金器研究，對制作工藝技術進行了總結。①張靜、齊東方對古代金銀器的原料來源、器物種類、工藝技術展開研究。②林梅村對中國黃金制品的來源與制作技術進行了系統的比較。③華覺明對我國傳承至今的多種金屬制作技術及其技術淵源進行了深入的調查與整理。④諸多學者對商以前金銀器的制作技術有著深入的研究，但在對早期金銀器的錘鍛成形前的熔化原料及澆注環節的關注度不高且相關研究較少。

在傳承至今的金銀首飾器制作技術中，工匠在耳環、臂環、手鐲等飾品的制作過程中，常選擇先熔化原料再澆注入模具中制成便于錘鍛加工的金屬錠，待冷卻后進行初步錘鍛，再進行錘鍛或其他工藝技術。傳統工匠在錘鍛前進行原料熔化的原因有兩點：一是金銀原料來源復雜且分散，需要通過先將金屬熔化并提純;二是為節省后續制作的“成本”，通過熔化原料獲取有合適的金屬錠。在我國黔東南地區開展苗族傳統工藝調查中，張建世指出原料的提純與成形，在無條件獲得工業化的成品銀料前對生產和制作銀器是非常重要的環節，也是工匠成功制作一件精美銀器的基礎。⑤古代工匠在進行金銀器制作的鍛打、錘鍱工藝前，因其所使用的工具受限于當時工具材質及功能，工匠通常選擇先將原料熔化并澆注成形，以提高后續的金銀首飾器制作的效率，也能一定程度上降低制作的難度。因此，熔化原料并澆注成形在整個制作過程中對古代工匠而言是不可忽視的一環。

1 澆注模具材料分析

金銀原料熔化澆注的模具，傳統工匠常將其稱為“模子”，其形狀可以參考現代手工業的各類鐵質油槽。這類模具與古代鑄造使用的范有明顯區別，范通常用于生產加工有具體形制的器物，且在澆注后金屬器物形狀基本不變化。而模具則僅用于使熔化后的原料冷卻成一定的形狀，之后工匠再通過鍛打、錘揲等工藝技術加工成所需的器物，金屬形狀完全改變。早期金銀器、銅器制作技術研究中，孫淑云、韓汝玢對四壩文化銅器鑄造技術的研究表明，當時的金屬工匠已經掌握了石范與陶范的鑄造技術，且與出土的金、銀耳環形制相似的銅耳環由鑄造、鍛打、熱鍛多種方式制作而成。⑥陳建立對玉門火燒溝墓地的15件金耳環進行微痕觀察，發現金耳環表面有錘鍛、打磨痕跡。⑦上述學者的研究中，制作史前時期金銀器的工匠掌握多種技術，對不同的材料有明確的認識，對比相同類型的耳環，以青銅合金為原料的耳環以鑄造為主，材料稀有且珍貴的金耳環則可能為錘鍛技術制作。四壩文化的考古材料中大量鑄造銅器，展現出當時工匠對鑄造所需的石范、陶范的認識，將兩種材質作為金銀原料熔化澆注模具是可能的。

現存傳統金銀工匠主要使用鐵質模具進行熔料成形的環節，因其具有經久耐用、形狀規整、表面光潔、容易脫范且無粘連諸多優點。云南大理地區白族傳統工匠的工藝調查研究中，那些以加工金、銀為生的工匠通過“走村竄寨”的形式為周邊提供金、銀加工，工匠往往攜帶鐵錘、鐵砧、鐵鏨子、坩堝等重要工具。⑧筆者在傳統工藝調查中了解到白族工匠在無鐵制模具的條件下進行熔料澆注時，常選擇就地取材利用。通過走訪調查多位工匠后，了解到常使用的模具材料有砂、灰、木、黏土等。根據對傳統工匠的采訪，可以了解到砂、灰、木質材料的模具更容易獲取，模具制作技術簡單快捷，可以根據原料的量進行調整，也相對便于后續的鍛打、錘揲加工技術。華覺明指出生產方式與勞作習慣影響了傳統工匠善于利用所處環境中的一切可用條件，簡便易行地對金屬進行加工，并達到最佳的效果。⑨三種材料的模具被使用于原料熔化澆注環節的可行性及其技術特點，可以通過實驗考古的研究方法進行檢驗。

2 澆注模具實驗

本次實驗考古前查閱了相關文獻及研究論文，結合已有的民族考古學研究成果，并對云南鶴慶地區從事金銀器加工的傳統工匠進行專題工藝技術調查，提出了四壩文化時期古代工匠在進行鍛打、錘揲工藝技術前的原料熔化澆注環節可能使用砂、灰、木質材料為模具。通過實驗考古的辦法對前述“假設”進行驗證，模擬四壩文化的考古材料所展現的條件進行實驗。通過觀察實驗過程與結果，嘗試回答“如何去做”“留下怎樣痕跡”“技術的特點”等問題。因此，在砂、灰、木質材料模具的實驗考古中，首先需要了解現代傳統工匠是如何獲取與使用材料。

工匠使用砂作為模具會就近選取河砂，篩出細膩的河砂花費的時間與使用的篩選工具相關，工匠會根據情況制作簡易快捷的篩砂工具。篩出細砂后盛入容器中并壓實，工匠會在砂表面做出所需形狀的腔。工匠通常是從熄滅的火爐中取灰作為模具材料，同樣使用篩子或粗布片篩取出均勻細膩的灰，工作過程與砂并無不同。工匠選取平整而尺寸合適的木材，對木質并無特殊的要求，使用前需在木材平整的一面鑿出所需的腔，工匠會對木材的表面進行碳化處理。

3 實驗操作與觀察

3.1 砂質模具實驗

將篩選后的細砂放入容器中并填壓緊實，用樹枝在細沙上壓出槽（圖1），之后將砂表面烘至干燥即可。將銀料熔化并快速倒入砂型中，可以觀察到液態銀在澆入砂模具時預制槽的形狀基本未發生變化（圖2），澆入后會飛濺出極少量的球狀小銀珠。銀在模具中凝固時間為40秒左右，得到圓柱體細銀棒。gzslib202204051834

使用砂質模具獲得的銀圓棒形狀較為規整，正面無絲狀紋路，整體表面較粗糙，銀棒底面粘連有大量砂的熔融物，并呈現出較多的坑洼、孔洞（圖3、圖4）。粘連的“砂”緊實，用水與毛刷反復刷洗仍難以完全清理，傳統工匠通過將銀棒加熱至紅色后立即丟入酸性液體中，并反復多次以清潔表面，再用于首飾器物的后續加工制作。

3.2 灰質模具實驗

使用當地取暖用的火盆中的灰，其主要燃料為木柴、秸稈及其他可燃廢棄物。先將火盆中較大的灰渣盛入容器并搗碎做底，之后篩選細膩的灰填入其中，用木棍壓出槽。首次實驗時，因灰盛入容器后較為平整而忽視了壓實過程，熔化銀液澆入灰槽后，槽的形狀完全被打破，無法得到所需的圓柱體細銀棒（圖5）。第二次實驗時，首先將灰盡可能地壓至緊實，再將熔化的銀液澆入處理后的灰槽后，液態的銀未打破槽的形狀，也未發生如細砂實驗時液態銀飛濺的現象（圖6）?；疑彷^砂更慢，凝固時間為50多秒，得到圓柱體細銀棒（圖7）。

使用灰質模具得到的銀棒形狀勻稱規整（圖8）。正面無絲狀紋路且表面較平整較光滑，底面有少量粘連的草木灰中的雜質，底面整體有少量的坑洼、孔洞（圖9）。粘連的雜質較容易清洗，用水與毛刷反復刷洗可以清除干凈。

3.3 木質模具實驗

制作木質模具的木柴并無特殊要求，實驗中使用一根較為平整的木柴，在其表面簡單地鑿出槽，使用合適的工具制作形狀簡單的槽需要的時間較短（圖10）。在木質材料的實驗中，制作兩個槽對比碳化處理的作用，研究木質槽澆入液態銀后發生的變化。第一個木質槽在澆注前對其表面進行碳化，之后將加熱至液態的銀澆入木質槽，過程中銀引燃了木質槽的邊緣，使銀的散熱變得更為緩慢，因此銀液的凝固約60秒，獲得與槽形狀相同的銀棒。第二個木質槽并未進行碳化處理，將高溫液態銀直接澆注其中，整個木質槽及周圍開始燃燒并破壞了槽的形狀，出現了較大的明火且液態銀冷卻固化的時間最長，過程約90秒，即可獲得非圓柱體銀塊（圖11）。

使用木質模具所獲銀圓棒形狀與范腔基本一致。從側面觀察可觀察到形成了一個較小的臺面，是燃燒槽的邊緣時形成的（圖12）。銀圓棒的正面表面粗糙且不平整，無絲狀紋路，底面情況與正面相同，粗糙且不平整，但未見任何粘連且僅有極小的縮孔（圖13），無須進行特殊的清理即可用于首飾器物的后續加工制作。

4 相關問題分析

觀察與記錄模擬實驗可以發現，不同材質的模具在制作過程中所需時間、制作難度、材料獲取的難易程度不同。其中灰質模具的準備過程最為簡單，原料易于獲得且可以重復使用;細砂模具與灰質模具相似，但能獲取細砂是其使用的前提條件;木質模具的原料同樣易于獲取，但需要進行進一步的加工才能夠使用，也要求工匠具備加工木材的能力與可用的工具，實驗考古中因實驗者無可用工具花費了大量時間用于加工槽，且槽的形狀及表面會對后續工序產生一定程度的影響。如果用錘鍛技術制作玉門火燒溝遺址出土的金銀首飾器物，則熔化澆注后的原料形狀越接近圓柱體越易于加工，相對省時省力。從澆注金屬的形狀與質量角度分析，三種材料的模具澆注后得到的金屬均無大的變形，木質槽金屬底面無大坑洼與孔洞，砂質、灰質的模具所獲金屬底面有不同數量的坑洼與孔洞。從澆注模具的制作角度分析，砂質、灰質用木棍擠壓便可得，所需形狀較木質更易得。從便于后續加工的角度分析，金屬表面清潔情況會影響后續工藝，木質模具的銀圓棒表面最干凈，不用清洗可直接進行加工;砂質模具的銀圓棒是最難清潔的，需要反復刷洗及加熱泡酸;灰質模具澆注后的銀圓棒也較清潔，簡單清洗即可加工。值得注意的是，三種材質的模具被制作及使用后，可能很難發現相應遺存，通過實驗考古觀察傳統工匠使用不同材料的模具，可以發現砂、灰、木三種材料因為易于獲取，倘若短時間內沒有再次使用的需求，模具會被丟棄，工匠不會有意識地保留模具，這些經過澆注金屬的灰與火盆中的灰是并無明顯區別的。砂因為有多種用途可能會被短暫保留待作它用，也可能將其倒回砂堆中。而木質模具使用后，常常被工匠當作一般的木柴用作燃料。如果三種材料有存在于冶金活動遺址中，相比于其他實物遺存并不明顯且難以分辨與采集。

在考古材料中，陜西省戶縣古代鑄錢遺址出土了一批北周“五行大布”錢樹殘枝的實物，北周時期有使用翻砂鑄錢工藝。⑩文獻資料中，《天工開物·鏡》中云：“凡鑄鏡，模用灰沙?！薄短旃ら_物·錢》記載：“凡鑄錢，模以木四條為空匡，木長一尺二寸，闊一寸二分。土炭末篩令極細，填實匡中，……又用一匡，如前法填實合蓋之?！蔽墨I中描述的就是在鑄鏡子與錢的砂型鑄造工藝。其中灰沙與木炭末應當是鑄造時所用的砂與灰，推測至遲在明代，我國工匠掌握了砂型鑄造工藝使用技術，可見成熟地運用砂于澆注環節的年代距離商以前的金、銀首飾器的生產制作的年代較為遠。木質模具在現代工匠的技術條件下，僅能見于西方的玻璃工匠的制作工藝技術中，工匠使用櫻桃木木模為高溫的玻璃塑形，木質模具易脫模且無須像金屬模具需要用亞麻籽油等材料預制脫模劑。木質模具的相關研究資料匱乏。與石質、陶質、黏土模具相比，砂、灰、木質材料的模具雖材料容易獲取且制作快捷簡單，但在澆注槽形狀的調整與修整過程中需要一定技巧，否則難以獲得理想的形狀，且砂、灰、木質材料的模具無法簡單地反復重復使用，每次使用前都需要重新制作澆注槽。在對傳統工匠的群體生產、生活方式的調查與研究中，一些地區的專職工匠是具有流動性，正與大理地區白族工匠的情況相同，使用這類簡易模具是在不同的村落中流動生產的情況下做出的技術選擇。因此，外觀相同的金屬制品可能有截然不同制作技術，對技術的選擇與工匠的生產方式及環境資源有密切的關系。在穩定的金銀器手工業作坊使用石、陶、黏土材料的模具且更高效，而砂、灰、木質材料的模具則可以滿足流動的工匠群體的生產需要，能靈活地應對不同文化對金銀器的不同需求，工匠因材料可以對模具做出快速調整。

5 小結

對金銀器制作技術的澆注環節模具的模擬實驗是對傳統工藝調查結果進行檢驗，砂、灰、木質模具在早期金銀器制作技術條件下具有可行性，通過對比分析不同材質的模具的優缺點，結合傳統工匠在不同條件下做出的技術選擇，為不同材質的模具的使用合理性做出解釋，目的是為研究古代工匠的制作技術及隱含的生產方式提供新的思路。此外，通過對傳統工匠的技術進行模擬與觀察，有助于完善對古代冶金活動中各類技術的認識，解決在田野發掘與采集的工作中存在的局限性。因冶金活動環節眾多且有大量的樣品需要采集，冶金考古學家在田野考古采樣中會以先前的經驗與專業知識為基礎開展工作，而傳統工藝調查與模擬實驗則提供了更多值得關注信息，能夠協助冶金考古學家對冶鑄遺址設計出更有針對性的采樣方法與內容。因古代冶金技術的文字記載較少，在考古發掘需要盡可能揭示更多的技術信息，結合科技考古對出土冶金遺物進行分析研究，了解更多的古代冶金活動問題及其背后的社會和文化因素。

注釋

①安志敏，安家瑗.中國早期黃金制品的考古學研究[J].考古學報，2008（3）：291-310，415-416.

②張靜，齊東方.古代金銀器[M].北京：文物出版社，2008.

③林梅村.金曜風華·蒼狼白鹿：夢蝶軒藏中國古代金飾：卷1[M].香港：香港中文大學出版社，2013.

④⑨華覺明，李曉岑，唐緒祥.金屬采冶和加工技藝[M].鄭州：大象出版社，2018.

⑤張建世.黔東南苗族傳統銀飾工藝變遷及成因分析—以貴州臺江塘龍寨、雷山控拜村為例[J].民族研究，2011（1）：42-50，109.

⑥孫淑云，韓汝玢.甘肅早期銅器的發現與冶煉、制造技術的研究[J].文物，1997（7）：75-84.

⑦陳建立.中國古代金屬冶鑄文明新探[M].北京：科學出版社，2014：385-409.

⑧陳燕琳.適者生存—云南鶴慶新華村白族銀銅手工技藝的生存特征[J].裝飾，2016（12）：120-123.