河南宜陽邵窯遺址史前彩陶的科學研究

摘要：為了解邵窯遺址出土的仰韶文化彩陶樣品的形貌及其化學成分，我們使用超景深三維顯微鏡、便攜式X射線熒光光譜對彩陶樣品的黑色顏料、陶衣及陶胎進行微觀形貌和元素含量的分析。研究結果表明，黑色顏料主要為鐵的氧化物和錳的氧化物；陶衣細膩且含鐵量高，可能是古代陶工對黏土進行了加工處理。本文對新石器時代仰韶文化的彩陶顏料、陶衣及陶胎的元素研究，旨在為進一步探究史前時期不同文化彩陶顏料成分的科學分析及彩陶的保護修復提供科學的依據。

關鍵詞：仰韶文化；黑色顏料；X熒光；三維顯微

引言

發源于黃河中游的仰韶文化，主要分布于河南西部、山西南部、陜西東部一帶，因1921年發現于河南省澠池縣仰韶村而得名，包括早、中、晚三個時期，以半坡、廟底溝、西王村三個典型文化為代表。彩陶是仰韶文化最為顯著的文化載體，主要包括泥質紅陶、夾砂紅陶、泥質灰陶及夾砂灰陶器[1]。彩陶一般是使用礦物顏料涂抹于打磨光滑的陶坯上，然后入窯燒制，使用赭紅、黑色、白色彩繪陶器，從而達到裝飾陶器的效果。

邵窯遺址于1978年發現，遺址位于洛陽市西南20公里的宜陽縣尋村鄉邵窯村。遺址東西長約900米，南北寬約240米，文化層厚約6米。出土陶器為泥質紅陶、夾砂紅陶、夾砂灰陶、泥質灰黑陶等；石器有斧、鏟、刀、紡輪、環狀器等。該遺址面積大，堆存豐富，遺物保存較好，為研究仰韶文化與龍山文化的過渡提供了重要的實物例證[2]。

一、樣品及檢測分析方法

（一）檢測樣品的考古信息和相關資料

彩陶樣品采集于邵窯遺址，時代分期為仰韶文化，共挑選陶片6枚，編號分別為1#、2#、3#、4#、5#、6#。樣品全部為黑色彩陶。本文樣品均由宜陽縣文物管理研究所提供，樣品信息及照片見表1。

（二）分析測試方法

1.形貌分析

超景深三維顯微鏡分析：用乙醇溶液擦拭塊狀樣品，直接置于載物臺上，采用VHX—5000型超景深三維顯微鏡（日本KEYENCE），倍率×20 —×200，用于顏料形貌的觀察分析。

2.成分分析

便攜式能量色散型X熒光光譜分析：檢測前需將殘片表面的附著物打磨干凈，并用乙醇溶液進行擦拭，使用儀器為德國BRVKER公司生產的S1 TITAN型便攜式能量色散型X熒光光譜儀，最大電壓：50KV，以Rh靶為陽極激勵源，真空光路，用于顏料樣品的元素含量分析。

二、結果與討論

（一）超景深顯微鏡分析結果

為了解黑色顏料的保存狀況，采用超景深三維顯微分析技術進行研究，結果見圖1、圖2。

三維顯微鏡觀察結果顯示：100倍下，陶衣質地細膩、色澤均勻，有少量石英顆粒（圖1-a）；100倍下，陶胎表面物質不甚均勻，有許多顆粒狀物質，質地相對疏松，有少量微孔（圖1-b）；在150倍下可看到2#樣品黑色顏料表面粗糙、色澤不一，顏料層較薄，與陶胎結合不太緊密，保存質量不佳，圖中淺紅色處應為露出的胎體局部，黑色顏料表面很不均勻，有顆粒狀物質分布（圖1-c）；在100倍下可看到5#樣品黑色顏料表面較光滑，色澤均勻，顏料層較厚，與陶胎結合緊密（圖1-d）。

（二）便攜式X射線熒光分析結果

在超景深三維顯微分析的基礎上，為進一步明晰彩陶黑色顏料、陶衣與陶胎的成分，對彩陶的元素進行分析。

根據X射線熒光分析結果（表2）分析可知：黑色顏料的元素含有 Mg、O、Al、Si、P、S、K、Ca、Ti、Mn、Fe，其中 Mn、Fe、O、Si 、Ca、Al含量較高，Mn含量在 3%—5%，鐵含量在10%—13%之間，氧的含量也達到 22%—26%。通過查閱文獻資料[3][4]，可知黑色顏料的顯色元素應為Fe和Mn，因此，黑色顏料的顯色物相應為鐵的氧合物和錳的氧合物。

根據X射線熒光分析結果（表3） 分析可知：陶衣中含有 Mg、O、Al、Si、P、S、K、Ca、Ti、Mn、Fe，其中 O、Si、Al、Fe含量較高，O含量均在30 %左右，Si在30%—38 %左右，Fe的含量在10%—13%，陶衣Fe含量遠遠高于陶胎，可能是由于陶土經過淘洗，去除了大部分雜質，使得Fe含量較高。此外，還有少量Ca、Mg、K等元素，它們都是助熔劑，起到降低彩陶燒成溫度的作用[5]。

根據X射線熒光分析結果（表4） 可知：胎體中含有 Mg、O、Al、Si、P、S、K、Ca、Ti、Mn、Fe，其中 O、Si、Al、Ca含量較高，含氧量在39%—43%，硅的含量也達到 40%—43%，Al、Ca的含量在 4%左右，Mg、S、K的含量在2 %左右，Fe、Mn、Ti、P等含量較少。

（三）討論

仰韶文化彩陶的陶彩多使用鐵、錳類礦物作為黑色顏料，梳理文獻可知，史前時期的大地灣文化[6]最早使用磁鐵礦彩繪陶器，馬家窯文化[7][8][9][10]、齊家文化[11]彩陶的黑彩均以磁鐵礦和黑錳礦為主。本文研究結果也證實河南地區出土仰韶文化彩陶的黑彩呈色物相主要為鐵錳結核類礦石。同一時期的意大利中部、南部史前時期的三彩陶器、以色列的迦南彩陶，伊比利亞鐵器時代的彩陶均使用鐵錳礦物進行彩繪。

結語

本文對采集自邵窯遺址的黑彩陶片進行無損分析，采用三維顯微分析、X熒光光譜分析等方法得出以下結論：

1.仰韶文化彩陶細膩的陶胎表明，史前時期陶器制作工藝已經成熟。陶坯制作成形后，會在外壁涂抹一層陶衣，用礦物顏料在陶坯外壁進行彩繪。

2.三維顯微分析可知，樣品陶胎細膩，陶器外壁有一層光滑陶衣，在陶衣上用礦物顏料繪制黑色紋飾。

3.通過X熒光光譜分析可知，黑色顏料的顯色物相為鐵的氧合物和錳的氧合物。陶土經過后期加工，使得陶衣的含鐵量較高。

參考文獻：

[1]社科院考古研究所.中國考古學（新石器時代卷）[M].北京：中國社會科學出版社，2010.

[2]羅亞蒙等主編.中國歷史文化名城大辭典（上冊）[M].北京：人民日報出版社，1998.

[3]趙靈委，陳海龍，趙虹霞，董俊卿，李青會.廟底溝遺址出土仰韶文化彩陶的科學研究[J].光譜學與光譜分析，2018，38（05）：1420-1429.

[4]李曼，劉東興，吳金濤，楊盼明.大河村遺址出土仰韶時代彩陶顏料及塊狀顏料初步分析[J].洛陽考古，2018（02）：90-95.

[5]李文杰.中國古代制陶工藝的分期和類型[J].自然科學史研究，1996（01）：12.

[6]馬清林，胡之德，李最雄，梁寶鎏.甘肅秦安大地灣遺址出土彩陶（彩繪陶）顏料以及塊狀顏料分析研究[J].文物，2001（08）：84-92+1.

[7]嚴小琴，劉逸堃，李立，劉成.新石器時期馬家窯文化彩陶的科技分析[J].電子顯微學報，2013，32（05）：403-409.

[8]陳曉峰，馬清林，趙廣田等.半山、馬廠類型黑、紅復彩陶器復合顏料研究[J].蘭州大學學報，2000（05）：71-76.

[9]朱新選.會寧牛門洞遺址出土馬家窯文化彩陶顏料分析[J].秦始皇帝陵博物院，2018（00）：207-212.

[10]馬清林.甘肅新石器時代與青銅時代制陶工藝陶器顏料及陶器成分分類研究[D].蘭州大學，2000.

[11]鐘黎，肖永明，王濤，羅武干，王昌燧.化隆縣納卡遺址彩陶顏料的拉曼光譜分析[J].南方文物，2013（03）：139-142.

作者簡介：

楊真真（1991—），女，漢族，河南許昌人。西北大學2017級碩士研究生，現為洛陽職業技術學院助教，研究方向：陶質彩繪文物保護及研究。