新一年甫開始，香港中文大學文物館已經迫不及待於1月4日舉行兩場「中國古代黃金工藝」講座，首先出場的是北京大學考古文博學院教授陳建立，以「中國先秦時期金器的製作工藝」為講題。接著是鄭州大學歷史學院教授姚智輝，分享「唐代金珠飾件的分析研究」。
中國先秦時期金器的製作工藝
陳建立細訴：「自1928年殷墟的科學發掘至今，中國考古界已調查和發掘了較多礦冶遺址，掌握了大量的金屬文物標本，提供了充足的實驗研究對象。考古學家和冶金史專家密切合作，開展了大量與金屬礦冶煉技術研究有關的文獻梳理、田野考古調查與發掘、實驗室分析、保護以及展示工作，提取、揭示了金屬文物及礦冶遺址的內在價值，取得了令人矚目的成果，這些工作使冶金考古成為研究古代文明史的重要基礎性學科之一。」在冶金考古裡的「金」主要包括「金、銀、銅、鐵、鉛、錫、鋅和汞」這八種常見的金屬。根據考古發現，古人最早使用和冶煉這八種金屬的年代有所不同。一般而言，採集及使用自然金屬的年代較早，如自然銅、隕鐵和金。而從礦石中提取金屬的冶煉技術年代較晚，由於不同金屬的化學性質不同，冶煉有難有易，所以化學性質越活潑的金屬被冶煉出的時間越晚。鐵比銅活潑，冶煉難度大，所以冶鐵術的產生比較晚，這也是首先開始的是銅器時代，然後才是鐵器時代的原因。
陳建立說明：「冶金考古是對古代金屬製造業遺存，以及冶金技術在文明發展中的作用開展研究的一門學科。中國1970至1980年代對大冶銅綠山遺址的研究都是以大規模發掘為主，然而21世紀以來，冶金考古的工作模式有所轉變，其研究方法也有較大的發展。現在轉變為對礦冶遺址進行詳細考察和研究，即充分利用自然科學在年代測定和檢測分析方面的優勢，獲得對遺址屬性、技術類型和生產水平的判斷，進而揭示其考古、歷史和遺產學價值，為遺址保護、開發和利用提供基礎資料和指南。適應了這種轉變，就可以發揮多學科的優勢，以有限的經費和時間開展盡可能多的工作，為考古研究提供更多的科學證據，同時也是對遺址進行價值評估、實施重點保護的最佳方式。這種轉變的結果是，文物考古與冶金史研究者間的合作更加緊密，在若干地區主動、系統地開展遺址調查與發掘，深入、細緻地研究中國冶金史上存在的難點問題。特別是在金屬文物的檢測分析各方面取得了新的突破，對冶金遺物的實驗分析是開展冶金考古研究的必要手段，年代判定是構建冶金技術發展歷程的前提。礦冶遺址調查和發掘獲取的冶鑄遺物及遺址或墓葬出土的金屬文物製品，可用多種方法測定其年代，如測年、熱釋光和古地磁法等，但每種測年方法各有其優缺點和使用範圍，需要在實際工作中加以注意。儘管可根據遺物的宏觀形態進行類型學的描述，但如爐渣、耐火材料、陶範和金屬製品在不同的條件下具有不同的製作工藝，在成分和顯微結構上也有明顯差異，為正確揭示這些冶鑄技術的信息，必須進行實驗室的檢測分析。唯中國國內遺址數量龐大、出土文物眾多等，致使和難以進行全面發掘研究等現實情況相符合。目前開展的田野和實驗室工作明顯不足，迄今僅對一些重要的銅礦冶煉遺址進行了系統研究，其它有色金屬，如金、銀、錫、鉛、鋅和汞等，冶煉遺址的研究工作仍處於起步階段。」
唐代金珠飾件的分析研究
姚智輝則解構唐代金花飾件中的金珠，並指：「與其它部位用材不同，合金成分與不同部位操作要求相匹配，成分分析與線掃基本排除其它方法的可能性。對採用汞給予相當的定性，而汞的存在是幫助判斷汞齊方法有力證據之一。關於汞齊法的解讀，由於金在汞裡具有更好的溶解性，導致汞將接觸的金銀合金中的金引出形成金汞齊，之後在受熱條件下汞逸出，留下即是接近純淨的單質金顆粒。可見汞齊法能對分析中一些現象給以解析，如金粒的析出、不同位置晶界差異，以及銜接處晶界裂縫產生等。」在一般情況中，晶界的結合力高於晶內結合力，晶界是強化因素。但熱處理或環境應力狀態等因素會使得晶界強化的狀態改變，晶界之所以出現斷裂應該是高溫蠕變所致。
姚智輝解釋說：「高溫蠕變裂紋是指在溫度遠低於屈服強度的應力下，材料隨加載時間的延長緩慢地產生塑性變形的現象。汞齊法於退火溫度或者加熱驅汞溫度至攝氏400度以上或者更高，就能夠滿足材枓高溫蠕變的溫度。金和銀形成合金後，其力學性能要優於其中任何一純金屬。銜接處晶界出現大量裂縫，表明材枓不僅經過高溫退火，還可能受到些許應力，應力並不大，譬如推測為了固定金珠位置可能用鐵片覆壓，輕微壓力作用下方便進一步受熱，這也是我們看到局部金珠不是標準圓形而有一定形變。長時間受熱一方面使得汞揮發得完全；另一方面，使得材料晶界弱化，材料發生了緩慢的塑性變形，當變形量達到一定值，就在晶界上形成孔洞，孔洞發展為晶界裂縫。晶粒越是細小，晶界就越多越曲折，越不利於裂紋的傳播，會表現出較高的韌性。相反銜接處的晶粒要是大，晶界則會少，也有利於縫隙傳播。同時晶粒較大時，單位體積所承受載荷數值變大，應力集中強化，脆性增大，強韌性降低，同時增大了高溫蠕變發生的機率。通過雙束系統，與考古出土唯一一件汞齊實物進行對比印證，確實觀察到在金珠的內部有柱狀生長存在。實驗中的一些現象也可通過汞齊方法釋讀，例如銜接處晶粒大，晶界少的現象與該部位金屬合金再結晶溫度低有關，汞齊法帶來的塑性形變使銜接處先發生再結晶晶粒，之後數次退火和受熱溫度提高無疑使得該處晶粒長大占有先機。從而可確定有關汞齊的使用是中國特有的，從戰國青銅器鎏金到唐代金珠工藝的應用表明其延續性，也反映出至少唐代金珠工藝可能已經本土化。」
圖片提供｜香港中文大學文物館
