釉砂及玻璃制品的制作工艺
釉砂、玻砂及玻璃制品的制作工艺主要涉及原料选择、成型和烧制等方面。古埃及和两河流域、中国的釉砂制品在原料、制作工艺方面有一定相似性,但在助熔剂的使用上有明显区别。
釉砂的制作
埃及釉砂制作使用的原材料有磨碎的石英(或者沙子)、少量的石灰石、泡碱或者植物灰,以及孔雀石、蓝铜矿等含铜物质。塑性成形后,加热到700~900℃左右,表面的石英砂熔融后会出现一层Na2O-CaO-SiO2玻璃态釉层,内部石英颗粒只是表面熔融后烧结在一起。从中王国(2040~1782 B.C.)到新王国(1570~1070 B.C.),埃及釉砂制品的胎体一般通过模塑成型(modelling)、型芯法(core forming)以及型芯-模塑成形(moulding on a form)等方式制作;表层的釉质层则通过在成型时使用碱水、浸灰法、涂釉法来实现[17]。由此可见,埃及釉砂的胎体和釉层材料的制作可以一步完成,也可以分二步完成。
关于中国釉砂的制作,文献中主要有三种观点:
(1)以冶炼青铜的矿渣加黏土在低温下烧制而成;
(2)以较纯的石英粉末,加入含有K、Na等元素的助熔物质,并加入铜着色剂经一次成型后,在不太高的温度下烧结而成;
(3)以少量粘土(生土或者沉积土)掺和大量石英砂成型后,滚沾上含铜的着色剂,然后低温烧制。从我们分析结果看,以较纯的石英粉末(或者粘土),混合一定量的含铜物质(青铜冶炼矿渣、孔雀石等)和草木灰,一次塑性成形后进行烧制,是我国西周到春秋时期釉砂制作的可能方式。同类釉砂制品的几何尺寸在一定范围内变化,形状也存在一定差别,可能采用无模成型方式。
商周时期原始瓷和青铜冶炼技术都有了相当程度的发展,炉温可以达到1000~1100℃,已经具备了熔制玻璃制品的高温条件。平顶山应国墓地出土釉砂制品的表面多呈绿色或浅绿色,是由Cu2+着色所致,化学成分分析结果也说明这些料珠在烧制过程中加入了富含铜的原料。西周时期对青铜器的大量需求促进了青铜冶炼和铸造作坊的大量兴起。河南境内商周时期有多个青铜冶炼和铸造遗址,如商代的郑州商城、西周时期的洛阳北窑村遗址。青铜冶炼和铸造作坊大量出现,必然产生大量的青铜冶炼炉渣或矿渣,这些炉渣或矿渣富含大量的铜和硅等成分。平顶山应国墓地距郑州商城和洛阳都只有150 km左右,该批料珠和料管很可能是将石英砂磨碎后加入青铜冶炼后的炉渣或矿渣,再在低温下熔制而成的釉砂,由于助熔剂含量较少,难以将整体都熔制为玻璃,所以有大量的石英晶体残存其中。
河南出土的春秋中、晚期高Al2O3 的釉砂可能采用了于西周时期不同的原料。纯度较高的石英砂可能被含铝较高的黏土所替代,釉砂成分中K2O、CaO含量的提高反映出草木灰的用量也有增加。X射线衍射分析表明(未给出),河南出土的西周中期的大多数样品,春秋早期的HNWKⅡ-75、78,春秋中期的HNWKⅡ-24、25、30,春秋晚期前段的HNWKⅡ-34、37、38、40、44,春秋晚期的HNWKⅡ-82等样品中均发现石英的特征衍射峰。而少数样品如西周中期HNWKII-66、HNWKII-69,春秋晚期前段的HNWKⅡ-45等样品中则只发现弥散的曲线。这些结果说明当时的工艺条件尚不完全成熟,在助熔剂的使用量、烧制温度的控制方面不是很严格。
陕西宝鸡茹家庄出土制品的实物,但文献资料中指出釉砂管的长短不一,孔径大小、壁厚也不同,长约1.2~2.5 cm,直径0.3~0.4 cm,壁厚0.05~0.08 cm, 管孔直径0.12~0.25 cm。釉砂珠的直径约0.4~0.8cm,孔径与釉砂管接近,珠壁厚约0.1~0.2 cm。釉砂片长约0.7~0.95 cm,宽约0.2 cm,厚度与釉砂管壁相同。可见这些制品的厚度都很薄,而孔径相对较大。釉砂管、珠的内壁有两种情况:第一种为土黄色,而另一种与表面颜色基本一致,在内壁中可发现交错痕或者平行管、珠延伸方向的凹痕。
应国墓地出土釉砂制品的照片,照片所显示并非样品的实际大小,仅用以观察样品的外观特征。这些釉砂制品的玻璃化程度直接影响其抗风化能力。所分析河南平顶山应国墓地出土的釉砂制品,在西周早期颜色较浅,表面风化严重,皆残破;在西周中期主要为圆形釉砂珠、菱形珠,样品的直径在0.5~0.9 cm,厚度多在0.4~1.4 cm,壁厚0.2~0.6 cm,壁较薄的样品玻璃化程度较高,如样品HNWKII-70更接近玻砂;西周晚期样品均为圆柱形细管,长度约1.8~2.6 cm,直径0.4~0.6 cm;春秋早期样品有圆柱形细管、圆形珠。应国墓地出土的釉砂细管、菱形珠、圆形珠在陕西宝鸡、扶风等地西周墓地中均有发现,但应国墓地没有发现凸起点纹装饰的圆形珠和菱形珠。
淅川下寺楚墓出土春秋时期釉砂制品的照片。在春秋中期,淅川的釉砂制品主要为菱形珠,形状与应国墓地相似,但稍有变化。春秋晚期前段,淅川的釉砂种类逐渐丰富,制品有菱形珠、细管、点状装饰细管、点状装饰菱形珠等。
我们推测釉砂制作可能采用了附着在青铜或者有机物质上的黄色粘土、石英砂,作为芯层(或者直接用铜芯)来辅助塑性成型,在烧制结束后取出芯层材料。成型过程中转动芯层、成型后取出芯层时会在内壁留下痕迹。这种成型方法称之为卷芯法(衬芯法),在早期埃及的釉砂和玻璃制品的成型中都曾采用。这一时期墓葬同时出土有青瓷豆、夹砂细绳纹陶罐和釉陶罐,釉砂制品的成型可能借鉴了陶器的成型技术。
根据以上分析,从西周早期到春秋末期的大约500年间,釉砂制作技术在陕西、河南等地有一个连续发展的过程,各地区在制品的设计和制造方面应有密切的交流。我国战国时期自制K2O-CaO-SiO2、PbO-BaO-SiO2玻璃的出现,不是一个突然的过程,釉砂制作技术的发展为玻璃的生产和发展奠定了深厚的实践基础。