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用鉛同位素特征研究中國古代鉛(鋇)玻璃
作者:姜中宏、张勤远  文章来源:中國科學院上海光學精密機械研究所  点击数  更新时间:2010/9/1 13:05:30  文章录入:paulee  责任编辑:牧之

 

摘要 研究了我國出土的一些早期古代鉛(鋇)玻璃,尤其是先秦時期鉛(鋇)玻璃的鉛同位素比值特征,總結了我國鉛礦床鉛同位素組成特征,并將兩者進行對比研究,從原料來源的角度判定了我國出土的先秦鉛(鋇)玻璃等是中國本土制造的。

 

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圖1 古玻璃飾品鉛同位素比值分區


Fig.1 Characteristics of lead isotope ratios of ancient lead artifacts from different places
1
──China; 2──Egypt; 3──Greece; 4──Mesopotamia & Iran;5──Japan; 6──England; 7──Spain, Wales, Sardinia

 

  根據Brill及美國標准局Barnes,Deal等人1984年發表的數據﹝1,2﹞,取中國古代玻璃鉛同位素比值208Pb/206Pb對207Pb/206Pb作圖(見圖1).圖上可分為三個區域,其中左下角的中國區,他們認為是中國云南地區的鉛礦的鉛同位素比值特征,在右上角的中國的兩個區域,其鉛同位素比值與西班牙、英格蘭、意大利、土耳其、希臘等地有一相當大的距離,由此他們得出了中國與國外的鉛礦鉛同位素比值有明顯區別的結論,國內外學者對此深信不疑.但是,根據我們收集和整理的中國大部分地區鉛礦鉛同位素比值數據(見表1,2),發現并沒有與Brill所標出的左下角中國區相對應的中國鉛礦鉛同位素比值 (包括云南及其他西南地區) .中國鉛礦鉛同位素比值范圍一般在208Pb/206Pb=2.0539─2.3002之間,207Pb/206Pb=0.8267─0.9605之間,比Brill所圈定的范圍大很多,其中不僅包括右上角中國的兩個區域,而且也包括了西班牙、意大利,希臘等部分歐洲地區的鉛礦鉛同位素比值區(見圖1虛線區域).

 

  眾所周知,古希臘和古羅馬也是文明古國,其歷史可以上溯到公元前30─5世紀,古希臘在公元前30─20世紀稱為愛琴文化(Aegean civilization)時期,在公元前753年古羅馬進入王政時代(period of Rex in Rome),建成奴隸制大國,此時正是我國春秋(公元前770─476年)時期,因此有必要考証此時期古羅馬和希臘能否生產鉛玻璃或鉛鋇玻璃. 從研究古代玻璃的專著中了解到,古羅馬玻璃成分、形狀、生產年代與中國古玻璃迥然不同,很容易排除中國先秦玻璃來源于古羅馬.至于古代希臘,有人認為也可能制造出鉛(鋇)玻璃,但玻璃中未發現有鋇﹝10﹞,所以含鉛鋇玻璃不可能產于希臘,不過中國古代玻璃也有只含鉛不含鋇的,如Brill研究的編號為82的黑色耳王當玻璃(年代定為公元前2世紀至公元2世紀),玻璃含61.9%PbO,27.9%SiO2,不含鋇.因此,除非拿出更具說服力的証據,否則仍不能肯定這些先秦及漢代的鉛玻璃來自于希臘.本工作是將Brill及其它著作中測定的鉛同位素比值,且年代推斷為公元前的中國古代玻璃,與圖1的中國區(虛線部分)及中國與希臘重疊部分鉛同位素比值進行對比,發現這些玻璃的鉛同位素比值都只落在非重疊的中國區部分,而與希臘等地鉛礦鉛同位素比值差別較大,從而排除這些鉛玻璃來源于國外之可能。

 

表1 我國鉛礦床鉛同位素比值特征
Table 1 Lead isotope ratios of Chinese lead-deposits

  206Pb/204Pb 207Pb/204Pb 208Pb/204Pb 208Pb/206Pb 207Pb/206Pb
China 15.93─19.25 15.06─16.02 35.80─40.82 2.0539─2.3002 0.8267─0.9605
North of China 15.93─18.50 15.06─15.99 35.80─39.29 2.0834─2.3002 0.8507─0.9605
South of China 17.76─19.25 15.21─16.02 37.19─40.82 2.0539─2.2069 0.8267─0.8668

 

表2 我國部分礦床鉛同位素比值特征
Table 2 Lead isotope ratios of some Chinese lead_deposits

Area

 208Pb/206Pb

 207Pb/206Pb

Area

 208Pb/206Pb

 207Pb/206Pb

Liaoning Bajiazi 2.1918 0.9223 Hunan Tongshanling 2.1280 0.8414
Liaoning Yangjiazhang 2.2448 0.9291 Hunan Tongshanling 2.1062 0.8334
Liaoning Xingling 2.1907 0.9392 Hunan Taoling 2.1167 0.8533
Liaoning Qingchengzi 2.1714 0.8791 Hunan Taoling 2.1471 0.8500
Liaoning Qingchengzi 2.1601 0.8707 Hunan Caishan 2.1107 0.8321
Liaoning Qingchengzi 2.1369 0.8669 Hunan Huangshaping 2.0983 0.8472
Liaoning Qingchengzi 2.1668 0.8827 Hunan Huageng 2.1419 0.8631
liaoning Gaiping 2.1411 0.8649 Hunan Taoling 2.1708 0.8617
Liaoning Lianshanguan 2.1372 0.8639 Hunan Shaodong 2.1169 0.8564
Jiling Jian 2.1269 0.8730 Hunan Qitianling 2.1183 0.8519
Jiling Jian 2.1650 0.8748 Hunan Shuikoushan 2.1356 0.8442
Jiling Jian 2.1878 0.8846 Hunan Shuikoushan 2.1044 0.8401
Neimengu Baiyunebo 2.2777 0.9512 Hunan Shuikoushan 2.1194 0.8528
Neimengu Baiyunebo 2.2475 0.9573 Hunan Dongpuo 2.0815 0.8369
Neimengu Baiyunebo 2.2426 0.9605 Hunan Dongpuo 2.0695 0.8379
Hebei Pangjiabao 2.2825 0.9298 Hunan Shizhuyuan 2.1440 0.8414
Hebei Pangjiabao 2.3002 0.9347 Guangdong Guidong 2.1171 0.8549
Hebei Pangjiabao 2.2819 0.9339 Guangdong Dabaoshan 2.0557 0.8426
Hebei Masou 2.2780 0.9219 Guangdong Dabaoshan 2.0837 0.8541
Hebei Qingshankou 2.2520 0.9537 GuangdongDajiangping 2.1701 0.8501
Hebei Wujiapao 2.2253 0.9223 Guangdong Dajiangping 2.1599 0.8609
Hebei Fangjiachong 2.2693 0.9381 Guangdong Dajiangping 2.1583 0.8683
HebeiChichengYanggou 2.1987 0.9145 Guangdong Jinxingling 2.1266 0.8526
Hebei Shuiguankou 2.2335 0.9341 Guangdong Jinxingling 2.1806 0.8558
Hebei Huailai 2.2389 0.9391 Guangdong Jinxingling 2.1191 0.8507
Hebei Huailai 2.2442 0.9409 Guangdong Zhongshan 2.1096 0.8668
Hebei Dahaituo 2.1437 0.9072 Guangdong Shiziling 2.1015 0.8476
Hebei Guyuan 2.1918 0.9123 Guangdong Shiziling 2.2069 0.8559
Hebei Chaijiaying 2.2316 0.9178 Guangdong Shiziling 2.1888 0.8482
Hebei Guyuan 2.2015 0.9060 Guangdong Shiziling 2.1279 0.8529
Shandong Xingcheng 2.2258 0.9139 Guangxi Fuzichong 2.0938 0.8267
Shandong Guojialing 2.1628 0.8858 Guangxi Fuzichong 2.0991 0.8309
Shandong Linglong 2.1949 0.8958 Guangxi Furongchang 2.1339 0.8525
Shandong Luoshan 2.1998 0.9014 Guangxi Dachang 2.0796 0.8440
Shandong Guojiadian 2.2131 0.9069 Guangxi Dachang 2.0632 0.8362
Shandong Luanjiahe 2.2347 0.8839 Guangxi Dachang 2.0951 0.8441
Shandong Gangshan 2.1648 0.8960 Guangxi Dachang 2.0823 0.8387
Shanxi Yingtonzi 2.1170 0.8507 Yunnan Lanping 2.0887 0.8451
Shanxi Yingtonzi 2.0834 0.8643 Yunnan Louping 2.1265 0.8488
Shanxi Yingtonzi 2.1054 0.8641 Yunnan Yaoan 2.1274 0.8555
Jiangsu Panshishan 2.1244 0.8726 Yunnan Gejiu 2.127 0.842
Henan Tongbaishan 2.2094 0.8998 Yunnan Gejiu 2.115 0.8502
Anhui Dishuiya 2.165 0.861 Yunnan Huize 2.1504 0.8597
Anhui Huangshanling 2.106 0.854 Yunnan Huize 2.1360 0.8532
Anhui Hengshanyou 2.1407 0.8587 Yunnan Huize 2.0540 0.8348
Anhui Qingyang 2.0796 0.8556 Yunnan Huize 2.0831 0.8039
Anhui Qingyang 2.0875 0.8512 Yunnan Huize 2.1151 0.8452
Anhui Guichi 2.0864 0.8459 Yunnan Huize 2.1128 0.8599
Anhui Guichi 2.0903 0.8238 Yunnan Huize 2.0863 0.8257
Anhui Tongling 2.1027 0.8341 Yunnan Huize 2.1130 0.8461
Zhejiang Daishan 2.0896 0.8373 Yunnan Huize 2.1572 0.8433
Zhejiang Tongyanshan 2.1466 0.8512 Yunnan Huize 1.9697 0.7624
Zhejiang Dalingkou 2.1502 0.8539 Guizhou Yuqing 2.1521 0.8766
Zhejiang Zhujia 2.1056 0.8500 Guizhou Shuicheng 2.1082 0.8442
Zhejiang Anxia 2.1006 0.8478 Guizhou Shuicheng 2.088 0.8375
Zhejiang Wubu 2.0978 0.8536 Guizhou Sinan 2.1520 0.8507
Zhejiang Sunken 2.0969 0.8429 Guizhou Renhuai 2.0979 0.8205
Zhejiang Longzhushan 2.1027 0.8486 Guizhou Puan 2.1356 0.8535
Jiangxi Wushan 2.1289 0.8531 Guizhou Puan 2.1337 0.8581
Jiangxi Wushan 2.1311 0.8515 Guizhou Wanshan 2.1228 0.8589
Jiangxi Chengmenshan 2.1206 0.8505 Guizhou Wanshan 2.0909 0.8479
Jiangxi Chengmenshan 2.0765 0.8554 Guizhou Wanshan 2.1337 0.8631
Guizhou Wanshan 2.1692 0.8644

  Note: Lead-isotope data are from ref. 39.

 

  除玻璃以外,有關中國出土的先秦時期“蜻蜓眼”及Faience是否是從國外引入的,也一直是爭論的焦點問題之一.本研究將其與中國鉛礦鉛同位素比值數據加以比較,証實這些中國出土的先秦墓葬物也是中國制造的。

 

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圖2 中國先秦時期玻璃鉛同位素比值圖解
Fig.2 
Diagram of207Pb/204Pb versus206Pb/204Pb
1
──North China; 2──Central area; 3──South China(data in figure are from ref.5

 

  (1) 蜻蜓眼
  在尼羅河、兩河流域(幼發拉底河和底格里斯河)及中亞、西亞出土的上釉陶珠和玻璃珠中都有大量“蜻蜓眼”飾物, 的《玻璃》﹝11﹞一書中還登載有中亞出土的公元前3─2世紀“蜻蜓眼”不透明玻璃珠的彩色照片及說明. 許多人認為“蜻蜓眼”為兩河流域及中西亞地區的發明,因此認為中國出土的先秦“蜻蜓眼”很像是國外的制品. 我們根據Brill的鉛同位素分析結果,得出中國“蜻蜓眼”的鉛同位素比值處于中國區域內與國外不重疊區,甚至還可以將這些“蜻蜓眼”等分別歸屬于不同的中國地理區域內(見圖2). 有些玻璃與中國某些地區鉛礦同位素比值几乎是相同的,說明這些中國先秦墓葬出土的“蜻蜓眼”確屬中國制造而非域外產品.


  (2) 西周管珠中Faience類物質


  人們普遍認為Faience發明于中東地區,并在此基礎上才發明了玻璃,在中亞及西南亞發現有大量古代Faience,其制作年代都很早,一般認為Faience只有國外才有.根據故宮博物院院刊及其它考古文獻記載﹝12﹞,我國目前出土年代最遠的玻璃出自西周弓魚伯墓,據考古報告,“該物為不透明的燒結料珠,其內部為石英質,外部有鉛釉玻璃”. 中國Faience的出土對決定先秦鉛(鋇)玻璃的來源是非常重要的,因為若中國Faience來源于域外,則中國早期墓葬中的玻璃飾物當然也完全有從異國傳入之可能. 我們研究了弓魚伯墓Faience料珠表層鉛同位素比值,得出此數值落在遠離埃及等中東地區鉛同位素比值的中國區,可以確信其為中國原料之制品.


  過去對鉛玻璃的研究,從成分分析到鉛同位素比值的判斷,都說明了鉛玻璃產于中國,但未回答鉛玻璃最先出現于中國之緣由. 玻璃制備技朮最早出現于尼羅河及兩河流域,例如在巴比倫的Tellumar地區,發現有公元前17世紀楔形文字記載的玻璃制造方法泥板塊(相當于我國夏朝,我國出土最古老的玻璃為西周初期),可見其在技朮和原料都具備制造玻璃的條件. 但是,何以最古老的鉛(鋇)玻璃獨出于中華大地?此事頗奈人尋味. 若從鉛(鋇)玻璃的熔煉工藝技朮條件來分析,就不難發現,高鉛(鋇)的玻璃熔體對坩堝材料侵蝕性很強, 仿照部分古代鉛(鋇)玻璃成分,我們在不同材料坩堝中熔煉了部分仿古玻璃﹝13﹞,實驗發現所有用于試制的陶質坩堝都很快被穿洞,可見制備高鉛(鋇)玻璃的關鍵在于要利用燒結瓷化良好的坩堝材料。

 

  眾所周知,瓷器發明于中國,最早的瓷器稱為原始瓷,可上溯到商代(公元前16世紀),根據《中國陶瓷史》﹝14﹞記載,“我國原始瓷在黃河中下游地區的河南、河北、山西和長江 中下游地區的湖南、湖北、江西、蘇南等商代中期遺址和墓葬中都有出土,其創制時間也不會晚于商代中期”,“到了西周時期原始瓷器的燒制工藝又在商代后期的基礎上有了新的發展和提高,考古工作者在北京、河北、山東、河南、山西、陝西、安徽、湖北、江蘇、浙江、江西等部分西周文化遺址和墓葬中,都曾發現有原始瓷”.原始瓷的出現,為中國鉛(鋇)玻璃的熔煉創造了必要條件,而西周、春秋戰國以及秦漢之際出土鉛(鋇)玻璃的地區都處于原始瓷出土地區,所以大量古代鉛(鋇)玻璃在中國出土決非偶然.


  綜上所述,可以得出:
  (1)中國古代早期的鉛(鋇)玻璃是用中國鉛礦原料制造的。
  (2)通過對“蜻蜓眼”和Faience的鉛同位素比值分析,認為本工作研究的中國出土的先秦時期“蜻蜓眼”和Faience是中國制造的。

 

  姜中宏,男,67歲,教授,博士生導師,中國科學院上海光學精密機械研究所,上海 201800.

 

參 考 文 獻

 1 Barnes L, Brill R H, Deal E C.中國早期玻璃的鉛同位素研究. 見:中國古玻璃研究, 1984年北京國際玻璃學朮論文集, 北京:中國建筑工業出版社,1984:199
 2 Brill R H, Shirahata H. Lead_isotope analyses of some asian glasses. In: Proc 17th Inter Congress on Glass(Beijing),Vol 6──Glass Technology,Glass Archeometry, Beijing: International Academic Publishers, 1995:491
 3 陳毓蔚,毛存孝,朱炳泉. 我國顯生代金屬礦床鉛同位素組成特征及其成因探討. 地球化學,1980﹔9(3):215
 4 陳毓蔚,朱炳泉. 礦石鉛同位素組成特征與中國大陸地殼的演化. 中國科學 B輯,1984﹔14(3):270
 5 李 石,王 彤. 桐柏山花崗岩類Pb,O,Sr同位素特征. 地球化學,1994﹔23(1):80
 6 王啟超,馬俊良,張建中. 河北靈壽阜平接壤地帶麻棚金礦田的地球化學特征及礦床成因. 地球化學,1995﹔24(1):56
 7 李耀菘. 沽源火山岩盆地的U-Pb同位素體系演化與鈾成礦作用. 地球化學,1990﹔19(4):286
 8 周維全,周全立. 云南蘭坪鉛鋅礦床鉛和硫同位素組成研究. 地球化學,1992﹔21(2):141
 9 魏元柏. 浙東南地區脈狀和層狀鉛鋅礦床的穩定同位素研究. 地球化學,1992﹔21(2):125
10 于國成,陳志云. 公元前的玻璃、搪瓷技朮發展史事摘要(續). 玻璃與搪瓷,1993﹔21(5):40
11    . .  :     , 1959:84─86
12 于國成,陳志云. 公元前的玻璃、搪瓷技朮發展史事摘要. 玻璃與搪瓷,1993﹔21(4):46
13 姜中宏,高文燕. 中國古代玻璃物化性能的研究. 玻璃與搪瓷,1990﹔20(1):39
14 中國硅酸鹽學會主編. 中國陶瓷史. 北京:文物出版社,1982:79─80

 

RESEARCH ON LEAD_ISOTOPE RATIO OF ANCIENT CHINESE GLASS

Jiang Zhonghong  Zhang Qinyuan
(Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences)

 

  ABSTRACT The ratio of lead_isotope of Chinese ancient glass, especially those before the Qin dynasty, and lead_deposits in China were compared. Based on these data, it is proved that ancient Chinese glass is originated and produced in China, using Chinese lead minerals.


  KEY WORDS 
ancient Chinese glass, lead-isotope

Jiang ZhonghongShanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of SciencesShanghai 201800.

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