摘要：彩塑的材质及工艺研究可以获知其制作方式、工艺特色及历史沿革等，同时也能为后续的修复材料及修复工艺的筛选提供参考。为了确定阿斯塔那出土彩塑的制作工艺及材质，使用多种分析手段对文物的形貌、结构及颜料进行科学分析。

关键词：阿斯塔那;彩塑;颜料

吐鲁番阿斯塔那墓葬群，距吐鲁番市约40km，1988年被国务院公布为第三批全国重点文物保护单位。它东西长约5km，南北宽约2km，是古代高昌王国官民的公共墓地，出土了大量纺织品、文书、彩塑等珍贵文物，素有“地下博物馆”的美称。考古工作者先后对阿斯塔那进行了13次较大规模的抢救性发掘，清理墓葬五百余座，出土了一大批晋至唐代珍贵文物。彩塑的材质及工艺研究可以获知其制作方式、工艺特色及历史沿革等，同时也能为后续的修复材料及修复工艺的筛选提供参考。为了确定阿斯塔那出土彩塑的制作工艺及材质，使用多种分析手段对文物的形貌、结构及颜料进行科学分析。

一、彩塑结构及工艺分析

（一）仪器及实验条件

1.Stemi2000-C型体视显微镜（德国蔡司公司）用于彩塑样品形貌观察。放大倍数1.95～200，冷光源8V、20W，最大工作距离286mm。

2.KH-7700型超景深三维视频显微系统（日本浩视公司），放大倍数0～7000倍，201万动态像素。

3.VEGA3XM钨丝灯扫描电子显微镜（捷克泰思肯公司），二次电子分辨率在30Kv为3.0nm，在3kV下為8.0nm，背散射电子分辨率在30kV为3.5nm，放大范围为1.5～1000000，使用200V～30kV电压加速，探针电流为1pA～2μA。将样品边缘处的一小块颜料层取下来，面积约为0.2mm，放于样品的载物台上，用导电胶带固定住，置于扫描电子显微镜中在电压为5.0kV条件下进行观察。

（二）结果与讨论

1.体视显微镜观察结果

使用Stemi2000-C型体视显微镜（德国蔡司公司）对新疆维吾尔自治区博物馆馆藏阿斯塔那墓葬群出土的彩塑样品进行了显微观察。显微镜观察五彩样品（图 1左）发现，该彩塑样品色彩种类丰富，有橙、黄、绿、黑、白等颜色，彩绘表面不甚平整有明显颗粒感，绿色和黄色颜料层有片状脱落，局部颜料层脱落严重，露出颜料层下的泥质。颜料层有明显的重叠现象，说明绘彩时使用了叠染的绘画手法。观察三彩样品（图 1右）可知，绿色、黄色、白色依次层叠，颜料层表面凸凹不平，彩绘表面分布着许多矿物颗粒，且有几处泥渍覆盖。彩绘保存较差，颜料呈点状或片状脱落，样品有一条裂缝。

2.超景深三维视频显微系统观察

使用超景深三维视频显微系统观察黑色样品（图 2）。在50倍下观察到样品破碎为数块，颜料层有明显的脱落，漏出部分白色底色层，泥胎中有大量的纤维，纤维粗细不均，杂乱无序。

超景深三维视频显微系统观察样品背面，在50倍率下（图 3）可观察到在颜料层之下的细泥层中有一层网格状织物，该织物保存较好，织物的编制结构为菱形，起到加固胎体并防止细泥层开裂脱落的作用。在150倍率下（图 4）可观察到该织物由十余根细纤维捻和而成，纤维整体为白色，呈扁圆形且有轻度的扭曲，推断为捻制过程中造成的。该类泥塑细泥层中添加结构完整织物的工艺并无相关的报道，为首次发现。根据对阿斯塔那出土彩塑调查可知该工艺只应用于少数大型彩塑，推断为彩塑制作者为增加强度、防止开裂脱落而就地取材所使用的工艺。

3. 扫描电子显微镜观察

在200倍视野下观察三色彩塑样品（图 5）可见：样品表层较为平整，表面有少数坑洞，颜料层大面积脱落，边缘处有起甲现象，底泥层有多处裂痕，且裂痕较长。在500倍视野下（图 6）可观察到颜料层表面并不平整，有大小不一的孔洞和裂缝，胎体样品中有大量纤维，这些纤维较细，均匀而杂乱混杂在泥胎中，增强了胎体的强度。

选取有代表性的红色彩塑样品进行结构研究，以确定彩塑的制作工艺。由体视显微镜观察（图 7）可见，彩塑由胎体、白粉层和颜料层构成，其中白粉层厚度约为0.1mm，颜料层厚度约为0.06mm;胎体主要材质为黏土、颗粒矿物、植物纤维等。

二、彩绘颜料分析

为了探明阿斯塔那出土彩塑的颜料成分，使用手持式X荧光光谱分析仪和便携式可见-近红外光纤光谱仪对文物样品进行无损原位分析，并使用X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪及偏光显微镜对所取颜料样品进行分析研究。

（一）实验部分

1.实验样品

1）无损分析：新疆维吾尔自治区博物馆考古泥塑文物库房中待修复的两件颜色较为丰富的仕女俑（图 8）。

2）取样分析：实验样品出土于吐鲁番阿斯塔那墓葬，为6块无法拼对修复的、带有典型颜色的彩塑残块（图 9），颜色和样品编号分别为蓝色（1#）、绿色（2#）、白色（3#）、黄色（4#）、赭色（5#）、橙色（6#）。

2.仪器及实验条件

1）XL3t手持式X荧光光谱分析仪（美国尼通公司）用于颜料元素组成分析。使用X射线激发Ag靶，分辨率小于190eV，激发能量50kv/40μA，检测时间30s，采用矿土模式。

2）LabSpec 5000型光谱仪（荷兰帕纳科公司），光源为带石英外壳卤钨灯，检测器为硅检测器用于350～1000nm区域，InGaAs检测器（热电制冷）用于1000～2500nm区域，光谱范围350～2500 nm，分辨率3nm（350～1000nm区域），10nm（1000～2500nm区域）。

3）ARTAX-X射线荧光光谱仪（德国布鲁克公司），分析元素范围11Na～92U，空间分辨率0.2～1.5mm。分辨率优于159eV。

4）SmartLAB X射线衍射仪（日本理学株式会社）用于颜料矿物结构分析。Cu靶，狭缝DS=SS=1°，RS=0.15mm，电压40kV，电流40mA。测量时样品水平放置不动，避免样品掉落，防止样品转动带来的应力变化。

5）Leica DMLSP偏光显微镜（德国莱卡公司）用于颜料物相分析。挑取粉末样品颗粒于载玻片上，用酒精稀释研磨，用圆形盖玻片盖片，加热滴胶固化后进行观察。

（二）结果与讨论

1.便携式可见-近红外反射光谱分析结果

采用荷兰帕纳科公司LabSpec 5000型便携式光谱仪对两件仕女俑进行红外反射光谱无损检测，检测了蓝色、绿色、白色、黄色、赭色、橙色等颜料点位。检测结果表明，蓝色（青色）颜料为石青（Cu3（CO3）2（OH）2）;绿色颜料为氯铜矿（Cu2Cl（OH）3）;白色颜料含有石膏（CaSO4）和方解石（CaCO3）;黄色颜料为雌黄（As2S3）;赭色颜料主要是赤铁矿（α-Fe2O3）和铅丹（Pb4O3）;橙色颜料为铅丹（Pb4O3）。

2.X射线荧光光谱分析结果

样品X射线荧光光谱分析（XRF）结果（表1）表明，蓝色颜料主要元素为Cu（图 11a）， 我国古代含Cu的蓝色颜料主要为蓝铜矿（CuCO3·Cu（OH）2），通过后续的X衍射及偏光显微分析可确定蓝色为蓝铜矿。绿色颜料主要元素为Cu及少量的Ca和Fe（图 11b），常见特征元素为Cu的绿色颜料为氯铜矿（Cu2（OH）3Cl）和石绿（CuC03·Cu（OH）2），基于X荧光分析结果无法准确鉴定，结合X衍射和偏光显微分析可知绿色颜料为氯铜矿，分析结果中含有少量Ca和Fe元素应为绿色颜料部分脱落裸露出的白粉层所致。白色颜料主要元素为Ca及少量Fe（图 11c），含Ca的白色矿物颜料有石膏（CaSO4）、方解石（CaCO3）、骨白（Ca3（PO4）2），具体为哪一种矿物还需进一步分析。黄色颜料主要元素为As（图 11d），基于此结果还无法断定为雌黄（As2S3）或雄黄（As4S4）。赭色颜料主要元素为Fe及少量的Ca（图 11e），推测赭色颜料可能为赭石（Fe2O3）。橙色颜料主要元素为Pb及少量的Ca（图 11f），推测橙色颜料可能为铅丹（Pb4O3）[28]。利用便携式XRF分析（图 11g）可知，红色颜料样品主要元素为Hg，推断红色颜料为朱砂（HgS）[29]。

3.X射线衍射分析结果

部分颜料样品的X射线衍射微区分析结果如图 12所示。由图 12a可知，1#蓝色颜料的2θ在25.41、34.55、40.73°有强衍射峰，与蓝铜矿三强峰吻合，因此蓝色颜料是石青。2#绿色颜料的2θ在16.15、25.43、32.22、40.84 °有强衍射峰（图 12b），其中16.08、32.22、40.84°的特征峰与氯铜矿匹配，推断绿色颜料为氯铜矿;25.43°为石膏最强峰，这是由于彩塑颜料层严重脱落，X射线照射至白粉层石膏所致。3#白色颜料的2θ在25.43、38.67、41.31°有强衍射峰（图 12c），与石膏三强峰完全吻合，因此白色颜料是石膏。4#黄色颜料的2θ在18.28、25.12、31.05°有强衍射峰（图 12d），与雌黄三强峰完全吻合，因此黄色颜料是雌黄。5#赭色颜料的2θ在26.23°、47.29°、51.95°有强衍射峰（图 12e），与铁红匹配，赭色颜料为铁红。

4.偏光显微分析结果

利用偏光显微镜对5个颜料样品进行分析，结果见图 13，详细描述见表 2。

三、讨论

（一）形貌及结构

使用体视显微镜对阿斯塔那墓葬出土的彩塑进行显微观察，发现彩绘表面不甚平整有明显颗粒感，部分区域有明显的泥渍污染，表面存在裂缝。颜料层呈片状脱落，局部颜料层脱落严重，露出颜料层下的泥质。颜料层有明显的重叠现象，说明绘彩时使用了叠染的绘画技法。使用超景深三維视频显微系统观察残碎样品，可知颜料层有大面积的脱落，漏出大面积白色底色层，泥胎中有大量的纤维，纤维粗细不均，杂乱无序。

通过扫描电子显微镜，可观察出到颜料层大面积脱落，表面并不平整，有大小不一的孔洞和裂缝，胎体样品中有大量纤维，这些纤维较细，均匀而杂乱混杂在泥胎中，增强了胎体的强度。

采用体视显微镜观察树脂包埋样品剖面结构，确定阿斯塔那泥塑的制作工艺，其结构依次为胎体、白粉层和颜料层，其中白粉层厚度约为0.1mm，颜料层厚度约为0.06mm;胎体主要材质为黏土、颗粒矿物、植物纤维等，与同时期壁画的制作工艺类似。

（二）颜料成分

综合多种科技分析结果可知，阿斯塔那墓葬出土彩塑所用颜料为矿物颜料。其中蓝色颜料是石青，绿色颜料为氯铜矿，白色颜料为石膏，黄色颜料为雌黄，赭色颜料为铁红，橙色颜料为铅丹，红色颜料为朱砂。

石青，又叫蓝铜矿，化学式为CuCO3·Cu（OH）2，是一种碱性铜碳酸盐矿物，产自铜矿床氧化带中，常与孔雀石共生，是含铜硫化物发生氧化的产物。秦汉时期我国已经将石青作为颜料使用，考古资料显示，秦始皇兵马俑中就发现以石青作为蓝色颜料。魏晋南北朝之后，石青被广泛的应用于敦煌莫高窟、炳灵寺石窟[32]及麦积山石窟等石窟寺壁画彩塑及墓葬彩陶[34]等彩绘类文物。吐鲁番作为丝绸之路重镇，文化及物资交流极为繁盛。虽然青金石也被作为蓝色颜料使用，但是石青相比于青金石来说成本较低，该墓葬彩塑以石青作为蓝色颜料。

氯铜矿即碱式氯化铜，属于卤化物矿物，化学式为Cu2（OH）3Cl，呈宝石绿至墨绿色，具有金刚光泽，碱式氯化铜可为氯铜矿存在于自然矿藏中，常与孔雀石、蓝铜矿等伴生。我国古代将碱式氯化铜和碱式氯化铜水合物称为“铜绿”，唐初吐鲁番文书及其后的敦煌莫高窟藏经洞都有关于人工制造铜绿颜料的记载。新疆克孜尔石窟在公元3世纪已经使用人造的氯铜矿作为彩塑颜料，并一直将氯铜矿作为唯一的绿色颜料。敦煌石窟自北凉至元代的千余年间大量使用了氯铜矿，此外武威天梯山、天水麦积山、山西云冈石窟、陕西彬县大佛寺的绿色颜料经分析都有氯铜矿。我国使用氯铜矿历史悠久，上世纪在新疆塔里木盆地北缘的托克逊县及西天山的尼勒克地区均有新发现的氯铜矿矿床[41]，结合上述文献推断达阿斯塔那铜矿颜料可能为新疆本地所产。

在我国古代彩塑及壁画中，石膏、方解石、高岭石、铅白、骨白等常被用作白色颜料或与其他颜料调色使用，此外这些白色矿物也常被作为底色层或白灰层。克孜尔石窟、敦煌莫高窟、马蹄寺石窟群和天梯山石窟]中都将石膏作白色颜料使用。综上所述结合X荧光、X衍射和偏光结果断定该彩塑的白色颜料为石膏。

雌黄，化学成分为三硫化二砷，是一种单斜晶系矿石，雌黄的颜色呈柠檬黄色，条痕为鲜黄色。雌黄对光较为稳定，遇热可以生成三氧化二砷，我国很早就以雌黄做为药材。考古资料最早在甘肃玉门火烧沟遗址中发现了雌黄，后在四川新都战国墓、甘肃敦煌莫高窟元代石窟及西藏布达拉宫壁画中都发现以雌黄做为黄色颜料。阿斯塔那墓葬彩塑以雌黄做为颜料是新疆地区发现的较早以雌黄做为颜料的考古资料。

铁红，主要成分为氧化铁，其性质稳定、取材方便、价格便宜，是我国古代非常重要的一种颜料。其使用历史可以追溯至旧石器时代，山顶洞人出土的人骨周围就散布有赤铁矿粉末。王伟锋等研究发现多个地区的墓葬壁画中都有使用铁红作为颜料。战国至西汉时期的广西花山岩画就主要以铁红作为红色颜料。魏晋南北朝之后铁红的使用频率逐渐增多，唐代韩休墓彩塑及天水麦积山石窟中使用的红色颜料均为铁红。多种分析结果表明该彩塑以铁红为赭色颜料。

铅丹，又名红丹，化学成分为四氧化三铅，是古代重要的中药材，在特殊的环境下易转化为黑色的二氧化铅。铅丹较早在秦汉时期即做为彩绘颜料，考古资料显示秦始皇兵马俑中以铅丹与朱砂等其他颜料混合使用。后在陕西旬邑东汉壁画墓及咸阳东汉彩陶表面都发现铅丹。新疆克孜尔石窟及库木吐喇石窟、敦煌莫高窟等都有使用铅丹做为红色颜料的现象。唐代时期该地区及周边已普遍使用铅丹，阿斯塔那彩塑以铅丹做为颜料是合理的。

朱砂，又名辰砂、丹砂，化学成分为硫化汞，是我国古代重要的中药材及炼丹矿物，其色泽艳丽，性质稳定。早在二里头文化二期就盛行朱砂奠基墓以求亡灵安宁。早青铜时期的甘肃玉门火烧沟遗址曾发现朱砂颜料。敦煌莫高窟唐代石窟也使用朱砂做为红色颜料，马蹄山、天梯山和炳灵寺石窟红色颜料主要为朱砂。吐鲁番阿斯塔那墓葬出土彩塑中的朱砂虽历经千年，色泽依然艳丽。

四、小结

综合多种科技分析手段对阿斯塔那出土彩塑的制作材质及工艺研究可知：

（一）阿斯塔那出土彩塑保存较差，颜料层有不同程度脱落，泥塑胎体掺杂有大量粗细不均的纤维从而增强了胎体的强度。阿斯塔那出土彩塑彩绘结构依次为胎体、白粉层和颜料层，制作工艺与同时期壁画的制作工艺类似。

（二）阿斯塔那墓葬出土彩塑所用颜料均为矿物颜料，蓝色颜料是石青，绿色颜料为氯铜矿，白色颜料为石膏，黄色颜料为雌黄，赭色颜料为铁红，橙色颜料为铅丹，红色颜料为朱砂。矿物颜料较为稳定的化学性质及吐鲁番地区干燥的气候保证了这批彩塑历尽千年岁月依旧色泽艳丽。

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作者单位：新疆维吾尔自治区博物馆