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教育研究

出土古陶器现场保护探究
发布时间:2013-02-26       发布人:user
中国制陶工艺起源可以追溯到一万年前的江西万年县仙人洞等遗址,以后随着制陶原料的选择、成型技术和烧制工艺的不断改进,陶器的品种数量不断增多,出土陶器文物逐渐成为中国早期文明创新发展过程中最重要的历史见证之一。广东省在20世纪50年代以来发现新石器时代遗址近千处[2],其中出土陶质文物的器形、几何印纹和纹饰的演变为研究岭南人文历史、社会发展、宗教文化、民风民俗等历史问题提供了丰富的实物资料。然而,由于各种自然和人为因素影响,陶器在出土时就可能出现不同程度的破裂、酥粉、纹饰残缺不全等情况。因此如何保护出土古陶,防止遗失更多的古代信息,并使它们世代流传,是摆在我们面前一个严峻的课题。本文拟分析陶瓷从出土到收藏的整个过程中可能遇到的物理、化学损害,在此基础上,提出相应的保护措施,希望能对文物保护工作者和考古工作者起到借鉴和参考的作用。

  一.出土陶器文物损坏的原因

  广东出土陶器的种类繁多,依其质地可分为细泥陶和夹砂陶[3],这些陶器都是由粘土烧制而成。粘土不是普通的土壤,实质上是岩石风化的产物,是由多种硅酸盐矿物按一定比例组成的。一般认为先民们是利用河流自然陶洗、沉淀出的粘土来制作陶器的。下表列出的是广东饶平出土部分陶器的化学组成。

             广东饶平出土陶胎化学成份表
成份(%) SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O MnO P2O5 灼减 总量样品1 67.30 26.04 2.88 1.91 0.23 0.16 0.66 0.04 0.01 0.08 1.44 100.75 样品2 67.77 26.22 2.90 1.92 0.23 0.16 0.66 0.04 0.01 0.08 1.44 99.99
  陶器的烧成温度较低,一般在1000℃以下,在此温度范围内粘土中有机质被氧化,生成二氧化碳气体逸出,其余成分基本保持不变。因此,陶器的结构不致密,孔隙大,易遭受机械损伤。埋藏环境的污染还可能造成陶器表面污物的积累和外观的改变。一般说来,造成古陶器损坏的原因可分为物理损坏和化学损坏。

  1.物理损坏

  陶器本身质地脆弱、易碎,物理损害难以避免。操作中的人为损害、霜害、可溶性盐溶蚀以及不当的保护处理都属于物理损害,这种损害表现为表面磨损、裂缝、碎片、表面脱落和胎体的彻底碎裂等。损害分类具体有如下几种:

  a.磨擦、冲击损害
  古陶从考古工地出土后,表面附有厚厚的污垢和沉积膜,在文物修复过程中,利用各种工具清除表面附着物,都会带来冲击损害。由于质地脆弱,曾经使用过的古陶或多或少也会带有划痕和破损,即使在博物馆环境存放,在移送、包装、库存的过程中也都会发生破损的情况。
  b. 可溶盐的损害
  温度和相对湿度决定结晶盐的破坏程度。容易产生破坏的可溶性盐有:氯化物、硝酸盐、磷酸盐等.玻璃化程度不高的陶器,孔隙较多,盐分随着水进入陶器,容易发生此类危害。陶器内存在可溶盐时,在埋藏或出土保存过程中,如果温度和湿度发生变化,可溶性盐就会结晶析出,对古陶的表面产生破坏,如果反复多次,危害将更加严重。
  c.冰霜的危害
  玻璃化程度不高的陶器因胎体多孔,容易吸附较多的水份。低温条件下,吸附的水容易结霜膨胀,产生破坏性应力,如果结霜现象反复发生,就会促进陶器表面酥粉发生。

  2. 化学损害

  a. 水的危害
  对于烧成温度较低的陶器,如600℃ 左右,当其处于潮湿环境下或充满地下水的墓葬内,将受到水的浸蚀。 陶器胎体的某些成分会发生水解,使胎体疏松、强度降低,严重时,胎体甚至会发生变形。
  b.酸、碱腐蚀酸性物质进入陶器,在潮湿状况下形成的酸性溶液会促进陶器表面硬壳层的形成,使表面失去光泽。硅酸盐矿物则更易被碱腐蚀,在碱性条件下更易损害。
  c.表层硬壳的危害
  埋藏条件下,陶器表面常常会沉积一层固结物,即所谓“表层硬壳”。这些硬壳的成分一般有三类:硅质(硅酸盐)、石灰质(碳酸岩)和石膏质(硫酸盐)。陶器因疏松多孔,有时这种表层沉积物可深入其内层,这时,就很难将其彻底清除。三类硬壳中,硅质类硬壳较难清除。寒带和温带地区,硅酸盐在水中的溶解度很小,但热带地区,其溶解度要大些,故相对而言,热带地区出土陶器表层常有硅质类硬壳。此外,若埋藏环境中铁含量较高,陶器表层则可能沉积铁质化合物。若陶土富含石灰石、方解石等碳酸钙矿物,则在烧成过程中,陶土中碳酸钙分解释放二氧化碳后,留下的氧化钙将吸收水分,使体积膨胀,其所产生的内应力可使陶器破碎。陶土中富含石膏质物质也会产生类似破坏效果。而二氧化碳的释放又可使陶器的孔隙率增大,导致胎体疏松,强度降低,与此同时,埋藏环境的有害杂质随水份又可乘隙而入,导致化学损害。
  d.陶器制作过程中许多不利因素也容易造成陶器的损坏
  这些因素主要包括以下几点:不合理的结构设计,无意或不恰当的烧制过程,掺杂物不均匀和温度骤变造成的破损;胚体干燥程度不够,在烧制时体内形成过多的蒸汽,而冷却时间不够造成破坏;掺杂石英过多和升温过快时,石英的体积突变会造成陶体破裂。这些损害有时极为细微不易被发觉,但迟早会表现出来⑷。原始瓷器覆有釉层,由于质地迥异,釉比胎体的膨胀系数大,收缩不同步,也会引起表面和内部胎体的分离。

  二.现场保护方法的要领

  现场保护是指在文物出土过程中采用的各种保护措施,它消除或减少对文物安全有破坏作用的因素,使文物在进入考古历史研究与博物馆展出收藏前的第一步就得到有效的保护,并将损害减少到最低限度,并为文物的室内修复与保护提供有利条件。现场保护具体包括以下几方面:
  1.陶器提取时的保护
  出土文物的提取是一门专业性较强的技术工作。从事现场发掘的考古工作者一般都受过严格的训练,许多人还在实践中积累了丰富的经验与技巧,文物保护人员应该认真向他们学习。在此仅介绍文物现场保护的若干基本原则。
  a. 陶器提取
  发掘时周围的土应清理到可以将文物安全取出的程度。文物出土时,切忌生拉硬拽,需知文物经过多年的地下埋藏和土壤中的不断腐蚀,其质地通常已明显改变,远不如埋葬前那样坚实。虽然可能看起来很完好,其实是很脆弱的。特别是低温烧制的陶器,其被潮湿的泥土包裹时是十分脆弱易碎的。清理陶器过程中,必须使用木质工具和毛刷,不得使用金属质工具,否则,极易划伤或损害这些刚出土的陶器。此外,应尽量避免划、擦、扫或水中浸泡,以防止损坏其精细的装饰和彩绘。再有,陶器口沿等突出部位较之其它部位更易破损,因此,清理时,应特别小心谨慎。
  b. 陶器加固
  对较为脆弱或易开裂的陶器应先加固,后提取,直接提取或放弃提取都是不妥的。利用陶器的多孔性,借助渗透作用,使加固剂渗入陶器内部聚合,可达到加固陶器的目的。常用的加固剂有聚醋酸乙烯酯、丙烯酸酯等。
  加固材料的选择和加固步骤,应基于以下几点原则:
  ①加固材料的加固强度和重复操作性(可逆性)良好,如环氧树脂、硅烷、硅氧烷等可逆性差,而B-72类丙烯酸树脂、醋酸乙烯酯等易溶于甲苯和丙酮中,即可逆性好,故较为适合。
  ②材料应具有良好的渗透性,因此其浓度不宜过大。
  ③尽量选择无色透明、加固后无眩光的材料,以免影响陶器的外观。
  ④需根据陶器出土时的特点,选择相应加固材料,如陶器含水量大时,多数材料皆不适合,唯异氰酸盐或酯等较为适合。国外一般采用Paraloid B-72树脂溶液,它是一种丙烯酸共聚树脂,适用于加固较干燥的文物。而Rhoplex AC33是一种可在水中分散形成乳液的丙烯酸树脂,适用于加固潮湿的脆弱文物[5]。
  ⑤需根据具体保存环境,选择相应加固材料,如环境温度高于常温时,不宜选用玻璃化温度接近环境温度的加固材料,否则可能会影响加固效果。
  ⑥不能影响陶器保护的进一步处理。例如,对脆弱陶器的加固,可用涤纶网先行加固,然后作除盐处理,再进行渗透加固。
  ⑦认真考虑可操作性。例如,采用硅烷和硅氧烷加固时,因毒性较大,一定要有相应的防护措施。建议采用滴管和针管注射等方法作渗透加固。
  此外,我国传统的文物提取方法中也有较好的加固方法,应将其充分利用起来。 瓷器的加固具体做法是:将被加固的瓷器放在一个容器中,加入蒸馏水浸没,然后加入加固剂乳液。乳液的浓度由稀到浓隔日增加,若干天后将瓷器取出,擦去表面多余溶液,阴干。陶器的加固做法与瓷器类似。只是因为陶器的胎质较瓷器疏松脆弱,建议多用丙酮、乙醇等挥发溶剂来代替水,加快渗透速度,减少浸泡时间。加固剂一般选用5%-15%的聚醋酸乙烯酯乙醇或丙酮溶液,通常只需三、四个小时就可以完成。因为溶液挥发快,所以陶器从溶液中取出后,要立即用滤纸将表面溶液擦干,以防聚醋酸乙烯酯在陶器表面聚合,影响其外观。陶器表面若已酥粉化,可以用5%可溶性尼龙酒精溶液多次涂抹,先进行表面加固,然后再进行渗透加固。
  c. 陶器清洗
  陶器提取出来以后的清理工作同样要小心谨慎,特别要注意其表面是否有彩绘、刻痕以及纺织品或纺织品的印痕等,千万不要因急于观看其细部特征,而冒然采用一些不当办法来除垢去污。一般说来,陶瓷、砖瓦出土后,先经水洗除去其表面的大部分泥土和污垢,对于一时难以洗净的污垢,拟先浸泡一段时间,再刷洗。彩绘陶器的处理要特别注意,因为彩绘颜料大多是矿物质,靠动植物胶粘在陶器上,经地下水长期浸泡后,原本就不强的粘接力将益发微弱,若用水冲,彩绘必将遭受严重损坏。通常只能用小竹片耐心地轻轻剔除其表面泥土。倘若这样也会损害彩绘或有其它难以解决的修复、保护问题,建议送到修复、保护实验室请修复专家处理,也可请修复专家到工地现场处理。顺便指出的是,若发现陶器表面粘有纺织品或残留纺织品印痕时,也不能用水冲洗。此外,若发现陶器内底有残留物时,应妥善保存,因为通过残留物分析,可望提供有关古代人类的食谱或陶器用途的信息。
  d. 陶器粘接
  陶器粘接工序通常需在清洗、加固之后,未进行前道工序的已粘接文物在修复时必须重新打开,容易造成文物破坏,因此不宜在考古发掘现场进行。况且刚出土陶器因内部潮湿而难以粘牢,即使一时似乎已粘接,俟水分挥发后仍可能使陶器产生内应力而再次破裂或粉碎。一般说来,陶器经清洗、加固,并完全干燥后,选用可逆的胶粘剂进行粘接。值得强调的是,万不得已,不应使用难溶粘接剂粘接陶器,即便选用可逆的胶粘剂,其用量也要尽可能少。
  2.环境因素对出土陶器的影响及解决方案
  a.温、湿度
  温度变化除导致陶器的收缩与膨胀外,尚可引起湿度的变化。湿度变化对陶器保护的影响很大。不难理解,陶器由高湿度地下环境出土至低湿度大气环境的过程中,其所含水分将向外扩散,直至与外部环境平衡。如果这一过程太快,以致陶器内部水分来不及向外层扩散,那么,将出现陶器内层体积不变,其外层因干燥而收缩的结果。这种内外层的收缩不同,势必导致质地较弱陶器的开裂和破碎。不仅如此,环境湿度的减小还可引起陶器内部可溶性盐的重结晶,且水分挥发快时盐分在内部结晶,挥发慢时在外层结晶,无论哪种情况,这种盐的重结晶都会增大陶器的内应力,降低其机械强度,甚至使之酥解开裂。
  b.光线
  光线作用主要表现在紫外线对文物的损伤,尤其是陶器的彩绘,紫外线易与其发生光氧化作用,使之产生褪色、变色等现象。防止紫外线损伤的主要方法是:在发掘文物的过程中,尽量避免强太阳光的直射,观察研究陶器时也尽量不要使用产生紫外线的光源。
  c.文物埋藏小环境的相关样品采集
  文物埋藏的小环境,如土壤成分、可溶盐含量、水的pH值、矿化度等,与文物埋藏过程中的损坏机理密切相关。采集上述与文物埋藏小环境相关的样品,并在适当时候进行测试分析,其结果可为该处出土文物的保护方案的选择提供借鉴。

  三.考古与文物保护的合作:

  文物保护是一个对文物自始至终的照顾过程,从文物的获得(考古发掘、征集)、修复、入藏、展览、研究,这种照顾就不能停止,而文物的发掘作为文物成为科学研究和艺术欣赏的对象的起始阶段,自然成为文物保护的一个重要阶段,其重要性已论述过,其实践也已产生良好效果。世界发达国家的文物保护工作之所以取得大量重要成果,其中一条经验就是,文物保护专家十分关心考古发掘过程的文物保护工作,他们和考古学家一起,参与考古发掘过程,为探索人类历史,保护人类的文明成果共同努力,使许许多多文物在出土过程中就得到了良好的保护。在我国,考古学家常常向文物保护专家提出各种问题,而文物保护专家由于对考古现场缺乏具体的了解,故而难以给考古学家满意的解答。往往许多文物送到修复室时已“病入膏肓”,失去了最佳的保护时机,此时此景,文物保护专家的痛惜之情是难以言表的。庆幸的是,目前这种状况已有所改进,但尚不普遍。考古学家和文物保护专家需要不断加强合作,举办各种文物保护(特别是考古发掘现场的文物保护)的专题研究,使文物保护专家参与考古发掘过程形成制度,这样,不仅使文物在发掘之初就能得到妥善的保护,而且可望拓宽考古研究的现代科技含量,促进考古学和文物保护学的创新发展。
  参 考 文 献
[1] 徐恒彬:《广东几何印纹陶纹饰演变初步认识》,《华南考古论集》,科学出版社,2001年6月,1页。
[2] 徐恒彬:《广东几何印纹陶纹饰演变初步认识》,《华南考古论集》,科学出版社,2001年6月,4页。
[3]Dr.Helmut Weber: Conservation of Nature Stone,P37。
[4]王振林译,《陶瓷制品缺陷产生的原因及防止措施》,陶瓷制品缺陷及其克服办法,全国建筑工程材料专业情报信息网,1989年3月。
[5]周双林,《谈考古发掘中文物的现场保护》,青年考古学家,总第十一期。

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