杜瑞妍，冯吉祥，张茂林，杨敬好，郁永彬，吴 琳

(1． 景德镇陶瓷大学古陶瓷研究中心，江西景德镇 333001； 2． 内蒙古自治区文物考古研究所，内蒙古呼和浩特 010010； 3． 河北曲阳县定窑遗址文物保管所，河北保定 073104)

0 引 言

缸瓦窑位于今内蒙古昭乌达盟赤峰市西南68公里的缸瓦窑屯，窑址东西长约1 500 m，南北宽约1 000 m，是辽代规模较大的窑厂，为辽代官窑[1]。缸瓦窑始烧于辽太宗至辽世宗年间，至今已经历7次田野考古发掘，堆积层可分辽、金两个时期，遗存丰富，出土遗物以白瓷为主[2]。根据文献记载，缸瓦窑制瓷工匠极大可能来自定窑[3]。有学者认为定窑工匠的迁移为缸瓦窑提供了制瓷技术[4-5]，其窑炉形制与瓷器烧制工艺仿自定窑[6]，产品中细白瓷与定窑白瓷较为相似[7]。根据考古学研究，可知缸瓦窑与定窑关系密切，但目前还缺少科技分析和系统的对比研究。为科学揭示缸瓦窑与定窑之间胎、釉制作工艺关系，本工作运用能量色散X射线荧光光谱仪测试缸瓦窑与定窑白瓷的化学组成，并用因子分析方法对两窑瓷器数据进行了解析，同时结合显微结构与热分析，为探究两个窑址出土瓷器产地特征信息、制瓷工艺，以及二者关系等问题提供科学依据。

1 样品和方法

1．1 标本

本工作共选择47件内蒙古文物考古研究所提供缸瓦窑辽时期和定窑遗址文物保管所提供定窑白瓷北宋时期标本，其中缸瓦窑粗白瓷15件、细白瓷9件、定窑白瓷23件。缸瓦窑粗白瓷编号：1-15号，细白瓷编号：16-18、49-54号，定窑白瓷编号：1-6、8-13、15、16、18-26号。利用切割机将所取样本切割成所需尺寸，用去离子水洗净烘干后待测。

1．2 方法与结果

1．2．1EDXRF分析 采用美国EDAX公司生产的Eagle-Ⅲ型能量色散X射线荧光光谱分析仪(EDXRF)，对样品胎、釉化学组成进行测试分析。测试时X光管电压为50 kV，管电流为200 μA，经毛细管光学系统聚焦后的光斑直径为300 μm，掠射和出射角分别为65°和60°。Si(Li)探测器采用Al-Cu合金的Al Ka和Cu K峰来标定能量刻度。测试结果详见表1～4。

表1 缸瓦窑、定窑白瓷胎体主量元素百分比含量的均值和标准差Table 1 Mean values and standard deviations of the major element percentage contents of the bodies of white porcelain from Gangwa kiln and Ding kiln (%)

表2 缸瓦窑、定窑白瓷釉主量元素百分比含量的均值和标准差Table 2 Mean values and standard deviations of the major element percentage contents of the glazes of white porcelain from Gangwa kiln and Ding kiln (%)

表3 缸瓦窑、定窑白瓷胎微量元素含量的均值和标准差Table 3 Mean values and standard deviations of the trace element contents of the bodies of white porcelain from Gangwa kiln and Ding kiln (μg/g)

表4 缸瓦窑、定窑白瓷釉微量元素含量的均值和标准差Table 4 Mean values and standard deviations of the trace element contents of the glazes of white porcelain from Gangwa kiln and Ding kiln (μg/g)

1．2．2显微结构分析 采用蔡司Axio Scope．A1透反一体光学显微镜对部分样品进行岩相分析，观测样品胎、釉及化妆土与反应层的内部结构，采用KEYENCEVHX-5000型超景深显微镜观察样品的表面形貌，结果见图1～3。

图1 超景深显微镜观察图Fig.1 Images of observation with a depth-of-field microscope

图2 缸瓦窑GWY-12偏光显微镜观察图Fig.2 Images of observation of GWY-12 with a polarized light microscope

图3 定窑DY-6偏光显微镜观察图Fig.3 Images of observation of DY-6 with a polarized light microscope

1．2．3物理性能分析 采用德国耐驰公司的DIL-402C型热膨胀分析仪，在空气气氛中以5 ℃/min的升温速率测量样品胎体的热膨胀曲线，以此分析样品的烧成温度，结果见表5。

表5 缸瓦窑与定窑白瓷物理性能对比Table 5 Comparison of physical properties between Gangwa kiln and Ding kiln white porcelain

2 分析讨论

2．1 胎体配方工艺特征

缸瓦窑细白瓷与粗白瓷可能使用了不同的原料，细白瓷主量元素含量与定窑更相近。由表1可以看出，样品中细白瓷胎中Al2O3含量(均值34.81%)较粗白瓷胎中Al2O3含量(均值27.64%)偏高，定窑白瓷胎中Al2O3含量均值30.69%，可见缸瓦窑细白瓷与定窑白瓷胎体中Al2O3含量较高；根据分析结果显示，缸瓦窑粗白瓷胎体中Fe2O3含量(均值1.80%)高于细白瓷胎体中Fe2O3含量(均值0.89%)，高于定窑白瓷胎体中Fe2O3含量(均值0.69%)。由此可知缸瓦窑瓷器胎料主量元素含量基本符合我国北方地区白瓷胎料特征，但细白瓷与粗白瓷瓷胎组成差距较大，而与定窑白瓷更为接近。

进一步利用统计学软件SPSS18对缸瓦窑、定窑白瓷和缸瓦窑附近原料的元素组成数据进行因子分析，并提取前两个因子做散点图(图4)。从图4来看，尽管缸瓦窑细白瓷与定窑白瓷胎体铝、硅、铁等含量接近，但在散点图上还是可以清晰区分，这主要是因为它们的K2O、MgO等元素含量具有较为明显的差异。根据以往学者对缸瓦窑附近原料的成分分析表6，结合图5可知，细白瓷胎体所用原料可能为赤峰猴头沟南山的硬矸子，粗白瓷胎体所用原料可能为赤峰猴头沟大山的粘矸子；细白瓷原料经过进一步的淘洗处理，尽可能去掉影响成型、烧制的粗颗粒杂质等，降低了Fe2O3含量，提高原料中K2O和Al2O3含量[8]；从而提高胎体稳定性、机械性能和白度，取得更接近定窑白瓷的效果。

图4 胎体MgO-CaO-K2O三维散点图Fig.4 3D scatter plot of MgO-CaO-K2O of different bodies

表6 缸瓦窑附近原料主量元素组成Table 6 Major element composition of raw materials near Gangwa kiln (%)

图5 胎体化学组成主成分散点图Fig.5 The first three component scatter plot derived from multivariate statistical analysis of the chemcial compositions of bodies

由表6可知，缸瓦窑白瓷胎所用原料为高铝矸子土，助熔剂含量较低，不易烧结。结合表1还可以看出，缸瓦窑白瓷胎具有很高的CaO含量，粗白瓷CaO、K2O、MgO含量均值分别为2.3%、1.6%、0.7%，细白瓷CaO、K2O、MgO含量均值分别为2%、3%、0.6%。这说明为了促使胎体烧结致密，缸瓦窑窑工可能对原料进行了淘洗，该工艺有效提高了CaO和K2O的含量，但细白瓷仍较粗白瓷K2O含量高，可能为其他原料引入，使胎体更易烧结。显然，这与定窑白瓷的做法类似，区别在于两窑选用的助熔剂原料不尽相同，定窑白瓷瓷胎中MgO含量平均为1.4%，应选用了MgO含量较高的原料作为助熔剂。从这一点来看，缸瓦窑在胎体配方方面可能受到了定窑技术的影响，在一定程度上验证了缸瓦窑仿烧定窑白瓷的观点[5]。

2．2 瓷釉工艺特征

图6是缸瓦窑与定窑白瓷釉中碱土金属RO(CaO+MgO)和碱金属R2O(K2O+Na2O)含量散点图。

图6 瓷釉中CaO+MgO与K2O+Na2O含量散点图Fig.6 Scatter plot of CaO+MgO and K2O+Na2O contents of glazes

从图6中可以看出，缸瓦窑与定窑白瓷明显分为两区域，相对而言，定窑白瓷瓷釉中碱金属和碱土金属氧化物含量都较低。缸瓦窑细白瓷与粗白瓷部分重叠在一起，但粗白瓷分布更为分散。粗白瓷瓷釉中CaO含量均值为8.87%，最高可达14.57%。细白瓷瓷釉中CaO与定窑范围接近，均值分别为6.29%和4.52%，但细白瓷瓷釉中K2O含量可达4%以上，明显高于定窑白瓷，说明缸瓦窑白瓷釉可能是引入了含钾原料。我国古代瓷釉基本都是以CaO为主要助熔剂，而CaO的来源一般是石灰石和草木灰[9]。由表6可知缸瓦窑白瓷釉P2O5含量较高，可能使用了草木灰作为助熔剂。

根据缸瓦窑与定窑白瓷样品瓷釉中的Fe2O3含量由表2可以看出，缸瓦窑与定窑白瓷釉中Fe2O3含量均低于1%；其中缸瓦窑细白瓷Fe2O3的含量均值最低，为0.55%左右，缸瓦窑粗白瓷与定窑白瓷Fe2O3的含量均值都在0.64%左右；可见缸瓦窑对烧制精细白瓷产品的釉料有着进一步的处理与筛选，以降低釉中着色剂Fe2O3含量，从而提高细白瓷产品质量。

2．3 微量元素

古陶瓷化学组成中微量元素因含量极少，很难人为控制，从而蕴含着古陶瓷原料的产地等信息。随着检测设备检出限的降低，使得微量元素化学组成检测对判别窑口与类别起到重要的作用。根据胎釉微量元素绘制图7和图8，由此可以看出，缸瓦窑白瓷胎和釉中均有较高的Sr元素含量，远远高于河北定窑白瓷中Sr元素的含量，可以作为判断缸瓦窑和定窑白瓷产地的特征依据。

图7 缸瓦窑与定窑白瓷胎中微量元素平均值折线图Fig.7 Broken line diagram of the average values of trace element contents of the bodies of white porcelain from Gangwa kiln and Ding kiln

图8 缸瓦窑与定窑白瓷釉中微量元素平均值折线图Fig.8 Broken line diagram of the average values of trace element contents of the glazes of white porcelain from Gangwa kiln and Ding kiln

2．4 显微结构特征

显微结构分析对认识瓷器物理性能具有重要作用。本工作使用超景深显微镜对样品GWY-12、GWY-50和DY-6胎釉横截面与釉面进行观察，结果见图1。由图1a、1b可以看出，缸瓦窑粗白瓷样品胎颗粒较大，为遮盖胎体粗糙，先用化妆土再施釉，清晰可见胎、化妆土和釉的明显色差与分层，样品釉层略黄较透明有少量气泡。图1c、1d缸瓦窑细白瓷样品胎体颗粒较细有少量气孔，颜色洁白，无化妆土，胎釉结合较好。定窑胎体处理较缸瓦窑精细，从而提高了胎体致密度。如图1e、1f所见定窑胎体细腻洁白胎质紧密，无化妆土直接施薄釉，釉层小气泡较多。

使用偏光显微镜观察缸瓦窑样品GWY-12的显微结构，可见胎体颗粒较大，有少量气孔与未完全熔融石英(图2c)，温度的提高使石英外形趋圆边缘熔蚀。化妆土厚度约200 μm，细腻均匀。釉面厚度约为130 μm，偏光片显示无色透明为玻璃釉，由于釉层有气体未排出并产生少量卵圆形气泡。瓷片胎体内Al2O3含量超过30%，通过正交偏光观察化妆土到釉生长有钙长石晶束，烧结过程中化妆土与釉发生反应交界处有自化妆土向釉面内生长小于20 μm长度钙长石晶体(图2d)，化妆土顶端的析晶有着短小且无序的特点。定窑DY-06在偏光显微镜下则可以看出其釉层厚度约为330 μm(图3a)，定窑胎体中Al2O3含量较高，无化妆土，故胎与釉层结合处相同，有少量晶丛自胎向釉层内生长(图3c)。定窑与缸瓦窑相比胎体颗粒较小，多细小密集石英颗粒，边缘均熔蚀。定窑胎质精细釉面平整无化妆土，但胎体中仍有气孔(图3b)，烧制过程中气体到达釉层未排出，形成气泡直径可达120 μm(图3c)。

2．5 物理性能

从表6烧成温度的测试结果来看，缸瓦窑粗白瓷烧成温度均值为1 269 ℃左右，定窑白瓷烧成温度均值为1 344 ℃左右，细白瓷受样品尺寸限制暂无测试数据。显然，相关样品的烧成温度与其胎体和釉料组成配方是相适应的。图9为两窑白瓷釉的熔融温度范围，定窑白瓷釉由于碱土金属、碱金属等熔剂元素含量都较低，所以熔融温度范围较高。缸瓦窑细白瓷釉的熔融温度范围略低于粗白瓷。从胎体吸水率的测试结果来看，缸瓦窑粗白瓷吸水率均值为5．56%，这与它们的原料组成和烧成温度都也相对应。定窑白瓷吸水率则较低均值为3．87%，可见胎体比缸瓦窑粗白瓷致密。原料组成与烧成温度之间对应关系的变化，说明缸瓦窑工匠已经掌握了相对成熟的制瓷技艺。另外，缸瓦窑白瓷的色调普遍泛黄，所以它们应该都是在偏氧化的气氛下烧成的，而北方烧制白瓷也多用氧化焰，同时考古发掘表明缸瓦窑燃料也存在着同定窑一样由柴而煤的代更[10]。

图9 白瓷釉的熔融温度范围点线图Fig.9 Point plot of the melting temperature range of white glazes

3 结 论

1) 缸瓦窑粗白瓷和细白瓷胎体原料分别为窑址附近粘矸子和硬矸子，细白瓷胎体原料经过进一步淘洗，铝、硅、铁等主要元素含量与定窑十分接近。胎体中还加入了含钙、钾原料作为助熔剂，以促进胎体烧结，应是受到了定窑相关技术的影响。

2) 缸瓦窑白瓷釉中碱土金属和碱金属氧化物含量明显高于定窑。缸瓦窑白瓷釉中P2O5含量较高，可能在釉料中使用了草木灰；SrO含量普遍偏高，可作为产地判别特征。

3) 缸瓦窑粗白瓷胎体颗粒较大，杂质多，覆盖化妆土后施釉，从而改善釉面缺陷。细白瓷与定窑白瓷胎体较为细腻，均无化妆土。

4) 缸瓦窑白瓷烧成温度在1 250 ℃左右，较定窑烧成温度较低，与其胎釉组成相匹配。