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讲座报道 | 谷雨计划系列讲座:中国古代陶瓷腐蚀研究

  • 图文/陈清乐,审核/蒋洪恩
  • 创建时间: 2024-04-12
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202448日星期一晚上7点,应中国科学院大学人文学院党委考古系教工党支部邀请,北京化工大学特聘教授马清林在中国科学院大学玉泉路校区人文楼作题为中国古代陶瓷腐蚀研究的讲座。中国科学院大学人文学院考古学与人类学系蒋洪恩教授主持本次讲座。

马清林教授首先以自己的研究经历为切入点,介绍自己从玻璃至陶瓷釉层研究方向转变过程,进而引出其团队近年在陶瓷腐蚀领域研究中取得的成果。

马清林教授总结其团队针对多个不同出土地点和种类的瓷器开展的腐蚀机理研究,包括河南禹州钧台窑遗址出土钧瓷、重庆涂山窑出土瓷器、南海I号沉船出水陶瓷器、宝丰清凉寺汝窑器、鲁山窑钧瓷。随后,他提出三本陶瓷器研究领域的重要著作,分别为《玻璃工艺学》《陶瓷工艺学》《中国科学技术史·陶瓷卷》。其中,《中国科学技术史·陶瓷卷》总结了陶瓷工艺史上的三大技术突破:原料选择和精致;窑炉的改进和烧成温度的提高;釉的形成和发展。马清林教授认为这三点总结很好概括了陶瓷器技术发展的重要节点。

接着,马清林教授分别从中国古代玻璃的腐蚀现象、玻璃腐蚀机理研究、陶瓷釉腐蚀机理研究三个方面展开介绍。

一、中国古代玻璃的腐蚀现象

马清林教授指出陶瓷器上的釉层与玻璃的腐蚀现象类似,釉层与玻璃有着极为相似的化学结构。中国古代玻璃中腐蚀现象频发。我国蜻蜓眼式玻璃珠出土年代较早,为春秋末年到战国末期,包括河南固始侯古堆一号墓出土蜻蜓眼珠、湖北随县擂鼓墩曾侯乙墓蜻蜓眼珠、湖北江陵望山1号墓出土春秋末期越王勾践剑上镶嵌玻璃珠等。玻璃珠受地下埋藏土壤中水分及其他物质的侵蚀,通常出现变色现象,失去原来的面貌。

腐蚀作用除改变珠子颜色外,还能对器物造成多种损害。如湖南战国玻璃壁、西汉楚王墓玻璃杯、河北满城玻璃耳盘。经过长时间的腐蚀,器物表面容易出现褪色、裂纹、脱落等病害。此外,出土瓷器表面釉层脱落现象普遍,龟裂纹、颜色变化等现象频繁发生,外观与原本形貌发生巨大转变。

二、玻璃腐蚀机理研究

马清林教授介绍目前国内有关玻璃腐蚀的研究较少,以80年代李家治先生对江苏扬州西汉墓出土的PbO-BaO-SiO2玻璃研究为开端,柏艺萌、于宁、宋燕、王婕、Mocioiu等学者陆续进行相关研究。于宁等通过分析南京大报恩寺北宋地宫出土铅玻璃盏化学成分,发现微观结构和保存状况发现器物表面均受到不同程度风化。宋燕等探讨了宁夏固原北周田弘目的出土玻璃残片风化的机理和成因,认为铅析出和碳酸铅的形成是导致玻璃成分和结构发生改变的直接原因;碳酸铅在形成过程中的取向生长导致了玻璃内部层状风化带的形成。一件战国时期八棱柱玻璃器腐蚀情况情况显示外层风化严重,已形成质地酥松的风化结壳,腐蚀层明显,应为碱性环境下,Pb析出形成碳酸铅导致其形成层状风化结构。陕西临潼新丰秦墓出土铅钡玻璃珠及河南三门峡秦墓出土八棱柱腐蚀产物为碳酸铅,层状腐蚀物的总成与水位和埋藏环境中酸碱度的周期变化有关。

最后,马清林教授使用国外学者提出的腐蚀机理标准进行总结。PH值小于9的环境情况下首先导致碱金属/碱土金属流失,进而形成含水富Si层。PH值大于或等于9的条件下,玻璃中的Si开始流失,形成Pb富集层。

三、陶瓷釉腐蚀机理研究

这一部分,马清林教授首先针对铅釉腐蚀研究现状进行介绍。该领域研究可大致分为四个阶段。清代开始人们便发现瓷器上出现的腐蚀现象并感官解释。20世纪初,B. LauferB. Jackson开始对有意对瓷器表面腐蚀产物进行探讨。20世纪80年代,铅釉腐蚀产物基本确定,多为PbCO3PbPO4等铅类化合物。

近年来,马清林教授团队在釉面腐蚀研究中取得多项成果。对南海I号出土瓷器铅绿釉进行分析,发现绿釉是一种低温的硅酸盐-氧化铝-氧化铅(SiO2-Al2O3-PbO)釉,以铜离子(Cu2+)作为主要着色剂。腐蚀形态特征为硅(Si)和铅(Pb)富集层交替出现釉面腐蚀是通过界面耦合的溶解-沉淀机制进行。

除了对南海I号出土瓷器进行研究,团队针对不同窑址出土瓷器也进行了相应探讨。河南清凉寺窑址出土汝瓷都有不同程度的腐蚀,釉面普遍存在大量白色斑点。对釉面进行分析,结果发现釉面存在两种腐蚀类型,一是三维连通状富钙相的溶蚀,二是排状富钙液滴的溶蚀。釉中玻璃相和硅灰石晶体的溶蚀造成大量钙长石裸露和腐蚀坑形成,从而提供了较多反射面,且分相结构产生的非晶光子结构色被破坏,残留富硅相中着色离子含量较少。这些是釉面白色斑点形成的原因。

重庆涂山窑瓷器是宋代中国西南部较有代表性的建窑系民间瓷器,多为黑釉瓷。对瓷碗内表面覆盖单层白色腐蚀层进行分析,发现其为富二氧化硅无定形结构,靠近表面的部分穿插有针状晶体结构,大部分针状晶体与腐蚀层相连,其断面形状也多为椭圆或多边形结构。推断该瓷碗在埋藏期间与外界环境发生离子交换,原釉层玻璃相中碱或碱土金属离子流失,玻璃相转变为富二氧化硅腐蚀层,而部分稳定性较好的异质相则留存在腐蚀层中。在离子交换过程中,成分不同导致体积收缩程度不同,表现为腐蚀层表面凹凸不平。

古代瓷器釉面腐蚀类型多样,除以上研究外,马清林教授陆续介绍了其团队在河南禹州钧台窑遗址出土茄皮紫釉和天青釉钧瓷腐蚀等方面研究,向在场师生简述了古代陶瓷腐蚀研究的最新进展

最后,师生们针对讲座内容进行了热烈的提问及探讨。马清林教授与在场老师拍照留念。至此讲座圆满结束。

(左四为马清林教授)