科技考古 | 见微知著 “微”观中国早期玉器技术发展
黑龙江饶河小南山遗址的最新考古发现被评为2019年度全国十大考古新发现之一，该遗址出土了玉环、玦等距今9000年的玉器，为中国玉文化以及早期玉器技术的起源与发展提供了宝贵的研究资料，李有骞等发掘者称之为东亚玉文化的曙光。此前，中国大量考古发现证明，在中华文明起源与发展的悠久进程中，玉器一直起着重要的作用。距今8000年的兴隆洼文化中已出现趋于稳定的玉器组合，而红山、大汶口、凌家滩、良渚等诸文化遗址的遗存赫然昭示着玉器特殊的社会功能。二里头文化集中出土大型玉兵器，彰显了最早的中国在中原地区出现之际所具备的强大的政治军事力量与震慑四方的王朝气势。商周至秦汉时期，各地出土玉器数量愈发庞大、工艺更为精湛，,其间玉器技术呈现出高潮迭起的发展态势，为繁荣至今的玉文化打下了深厚的基础。
纵观近万年玉器技术发展史，具有连续性发展和阶段性变革两个特点。早期玉器作为上层社会或贵族拥有的特殊产品，每一次技术变革的直接原因是工具革新和生产力的提高，但究其缘由，与玉器社会功能的演变或政治经济文化的变迁有着密切关系。近年来，我们结合实验考古开展了玉器技术微痕对比分析，在探索玉器工艺技术和制作工序的同时，寻找关键性技术变革发生的节点，试图梳理早期玉器技术发展的来龙去脉，为更多考古学问题提供基础研究成果和参考资料。
1研究方法
科学的观察、记录玉器上所保留的技术信息，再加上合理的实验验证，是开展玉器技术研究的基础。玉器表面的人为痕迹包括加工痕和使用痕。特定的使用功能会在器物表面留下痕迹，由此可进一步推测玉器的使用方式。进行加工痕分析之前，首先要排除使用痕，依据前者进一步判断其中的技术问题。比如，残留在器物上的切割痕迹，是判断开料或某种二次加工技术的依据。
微痕研究步骤包括：标本选取、微痕复制、印模提取和微痕观察。微痕复制采用的硅胶为3M EXPE Garant Expression Material，此类硅胶无毒、无味、混合之后迅速凝固而成的印模结构致密，可以高精度地复制玉器表面微痕。选择标本要遵循两个原则：首先是避开产生次生变化、破损或附着朱砂等残留物的部位；其次，对残留技术痕迹的关键部位进行微痕复制和印模提取。此前微痕观察所使用的扫描电子显微镜（以下简称SEM）是中国社会科学院考古研究所的FEI Quanta650，采用二次电子成像模式。微痕观察着重于各类痕迹的相互叠压关系、排列组合特点、正面和侧面等形态特征，这些是判断工具形状和施工方式的依据。利用SEM的精确计量功能，可测算出微痕的有关尺寸，以进一步分析工具的性质特点。玉器微痕分析的优势主要在于保证文物安全性、图片立体感强、解决观察死角等。
2研究案例
早期玉器制作工艺包括开料、修整成形、打磨、钻孔、减地、透雕、阴刻等，各类工艺在不同时期可能涉及不同加工技术。比如，早期玉器开料包括砂绳切割技术和锯片切割技术，而这两类切割技术又会用于去除多余材料以修整外形或者透雕等二次加工。
鸟纹石坠
鸟纹石坠
以阴刻工艺为例。兴隆洼遗址出土的石人面上已有简单的阴刻纹饰，应是手持石质工具刻划而成。小珠山一期石坠饰XZS1313-14：1双面阴刻鸟纹，SEM放大观察复制的阴刻痕迹，呈现出连续性差、宽度和深度不一以及反复磋磨造成的方向杂乱的微细破裂面等特征，此为手持石质工具阴刻纹饰的微痕特点。
两城镇玉圭
两城镇玉圭
又如两城镇龙山文化玉圭1：220双面阴刻兽面纹，看起来精细流畅，SEM观察同样呈现出手持石质工具刻划特征。根据目前的考察，手持石质工具制作阴刻纹饰的技术至晚在二里头四期玉刀上依然存在。
二里头玉刀
二里头玉刀
妇好墓玉刀
妇好墓玉刀
殷墟妇好墓出土的大量玉器上阴刻有繁杂精细的纹饰，如玉刀M5：476，SEM下观察虽然存在工具走错位置之后进行修改的迹象，但整理看起来流畅均匀，阴刻线稍部呈尖锐状，曲度大处的微细破裂面呈放射状排列，此为旋转砣具在不断添加解玉砂的情况下勾勒花纹表现出的微痕特征。
桐柏月河春秋晚期一号墓出土玉器上的阴刻纹饰繁华有章、错落有致，如玉虎M1：239，每条阴刻线或粗或细，都颇为干净，曲度大处的微细破裂面明显减少。
3中国早期玉器技术变革与发展的初步认识
近年来，考古所科技中心玉器研究团队积极参加各地考古文博单位的出土玉器合作研究，但国内出土玉器涉及诸多考古学文化和遗址，数量巨大，故而我们也只是在已开展的工作基础上，对我国早期玉器技术获取了一些初步认识。
已开展玉器研究的遗址标记
首先，至少在距今9000年前，砂绳切割技术、锯片切割技术已被用于玉器制作。这同时说明另一个重要问题——解玉砂技术在此时已得到一定程度上的应用。解玉砂的应用使其他玉器制作工具摆脱了材料硬度的性能限制，可以说是早期玉器技术中最为重要的发明创造之一。时至今日，宝玉石加工业的核心技术依然是各类磨料。
在西辽河流域的兴隆洼文化、红山文化和长江流域的河姆渡文化、马家浜文化、良渚文化、凌家滩文化、薛家岗文化、石家河文化等区域，砂绳和锯片两大类切割技术都常见于玉器开料和二次加工。新石器时期的黄河流域稍有不同，黄河下游的大汶口文化和龙山文化两类切割技术并存，黄河中游仰韶文化晚期和龙山文化尚可见砂绳切割技术，但就整体而言，锯片切割技术更为黄河流域的玉工所青睐。龙山晚期玉器锯片切割技术开始朝着大而薄的趋势发展，这种先进的切割技术在黄河流域迅速扩散，包括石峁、齐家文化玉器均受其影响。之后，中原地区新砦期的牙璋、二里头文化玉刀、牙璋、玉戈等大型玉兵器集中出现，锯片切割技术可以说达到了一个前所未有的发展高峰。殷墟晚商时期，大部分玉器器形减小但端庄平整，开料工艺仍以锯片切割技术为主，直至此阶段，锯片切割技术所用的工具可能都是以硬度较高的石质材料制成。至战汉时期，锯片切割技术还应用于玉器开料，推测此阶段使用了铁合金制成的锯片类工具。
据我们初步研究，至晚在殷墟晚商时期，玉器技术发生了一系列重要变革。其一，传统的手持石制工具除了被用于少量阴刻纹饰的细节制作，很大程度上已被携带解玉砂的旋转砣具所取代。其二，玉器二次加工中出现一种细窄的线状工具携带解玉砂进行切割的技术，这种“线锯”用于切割去除多余材料，完成玉器外形轮廓的加工。根据SEM测量，此类“线锯”厚度仅0.2毫米。其三，解玉砂技术发生了变革，某种硬度更高的砂取代了延用数千年的以石英为主的砂，并且在使用前经过仔细筛选。另外，减地工艺上大量施以“线锯”和钻孔技术，于圆雕、浅浮雕玉器的立体造型起到了事半功倍的效果，这可以说是殷商玉工的另一个创举，此类工艺对两周至两汉时期玉器都产生了不容忽视的影响。
源自磨制石器的打磨技术，在小南山玉器上已极为成熟，不同粒级的砺石被用于玉器表面的修整完善。分级打磨技术发展到较高阶段，出现抛光技术，抛光使玉器表面呈现出接近玻璃光泽的油脂光泽。据目前考察，至晚于战国时期，抛光技术已出现，意味着打磨技术发生了新的变革。抛光技术在现代玉器工艺中仍是关键的最后一道工序。
旋转砣具初用于玉器工艺，并未用于切割、打磨等技术，而是殷商时期尤为盛行的阴刻纹饰的制作。说明早期砣具在玉器技术体系里的应用存在着选择性，新技术在发展初期存在一定局限性。但早期的砣具装置如何？材质如何？战汉时期的抛光工具、掏膛工具是否为旋转砣具的进一步发展？殷商玉工使用的解玉砂到底是红砂、紫砂还是哪种砂？产自哪里？如何获取的？诸多疑团还将等待我们一步步去揭示。（作者：叶晓红 张蕾 张鹿野。中国社会科学院考古研究所）
（图文转自：“文博中国”公众号）