中國制陶技術的起源可以追溯到壹萬年前的江西省萬年縣仙人洞遺址。後來,隨著制陶原料的選擇、成型技術和燒制技術的不斷改進,陶器的品種不斷增加,出土的陶器文物逐漸成為中國早期文明創新發展過程中最重要的歷史見證之壹。20世紀50年代以來,廣東省發現了近千處新石器時代遺址,其中出土陶瓷文物的形制、幾何印記和紋飾的演變,為研究嶺南的人文歷史、社會發展、宗教文化、民俗風情等歷史問題提供了豐富的資料。但由於各種自然和人為因素,陶器出土時可能出現不同程度的破碎、粉脆、紋飾不全等現象。因此,如何保護出土的古陶器,防止更多的古代信息流失,使之代代相傳,是擺在我們面前的壹個嚴峻課題。本文擬對陶瓷從發掘到收藏的整個過程中可能遇到的物理化學破壞進行分析,並在此基礎上提出相應的保護措施,希望能對文物保護工作者和考古工作者起到參考作用。
1.出土陶器文物損壞的原因
廣東出土的陶器種類繁多,按質地可分為細陶和沙陶[3]。這些陶器都是由粘土制成的。粘土不是普通的土壤,而是巖石風化的產物,由許多矽酸鹽礦物按壹定比例組成。壹般認為,先民是用河流自然沖刷沈澱的泥土來制作陶器的。下表列出了廣東饒平出土的部分陶器的化學成分。
廣東饒平出土陶胎化學成分表
成分(%)SiO _ 2 Al _ 2O _ 3 Fe _ 2O _ 3 TiO _ 2 Cao MgO K2O Na2O MnO p2o 5總損失
樣本1 67.30 26.04 2.88 1.91.23 0.1.66 0.04 0.01.08 1.44 100.75。
樣本2 67.77 26.22 2.90 1.92 0.23 0.16 0.66 0.04 0.01.08 1.4499。
陶器的燒制溫度比較低,壹般在1000℃以下。在這個溫度範圍內,粘土中的有機物被氧化,二氧化碳氣體逸出,而其他成分基本保持不變。所以陶器結構不致密,氣孔大,容易遭受機械損傷。埋藏環境的汙染也可能造成陶器表面汙垢的堆積和外觀的改變。壹般來說,古代陶器損壞的原因可分為物理損壞和化學損壞。
1.物理損傷
陶器本身易碎易壞,物理損傷難以避免。人為損傷、凍害、可溶性鹽溶解、操作中防護處理不當等都是物理損傷,表現為胎體表面磨損、裂紋、碎裂、表面脫落、完全碎裂。損壞分類如下:
A.摩擦和沖擊損壞
古代陶器從考古遺址出土後,上面覆蓋著厚厚的泥土和沈積的薄膜。在文物修復過程中,使用各種工具清除表面附著物會帶來沖擊破壞。由於質地易碎,用過的古陶或多或少都會有劃痕和破損。即使存放在博物館環境中,在轉移、包裝、盤點過程中也會有損壞。
B.可溶性鹽的損害
溫度和相對濕度決定了結晶鹽的破壞程度。易損壞的可溶性鹽類有氯化物、硝酸鹽、磷酸鹽等。玻璃化程度低的陶器,氣孔多,鹽隨水進入陶器,容易造成這樣的危害。當陶器中存在可溶性鹽時,如果在埋藏或出土保存過程中溫度和濕度發生變化,可溶性鹽就會結晶析出,從而破壞古代陶器的表面。如果多次重復,危害會更嚴重。
C.霜凍的危害
玻璃化程度低的陶器,由於基體多孔,容易吸收更多的水分。在低溫條件下,吸附水容易結霜膨脹,產生破壞性應力。如果反復出現蒙砂,會促進陶器表面酥脆粉的出現。
2.化學損傷
A.水的危害
燒成溫度低的陶器,如600℃左右,在潮濕的環境或充滿地下水的墓中,會被水侵蝕。陶器胎體的某些成分會水解,使胎體疏松,強度降低,嚴重時甚至變形。
B.酸堿將酸性物質腐蝕到陶器中,潮濕條件下形成的酸性溶液會促進陶器表面硬殼的形成,使表面失去光澤。矽酸鹽礦物更容易被堿腐蝕,在堿性條件下更容易損壞。
C.表面硬殼的危害
在埋藏條件下,陶器表面常沈積壹層固化物,稱為“表面硬殼”。這些硬殼壹般有三種成分:矽質(矽酸鹽)、鈣質(碳酸鹽巖)和石膏(硫酸鹽)。陶器是多孔的,有時這種表層沈積物可以滲透到它的內層,所以很難完全清除。在這三種硬殼中,矽質硬殼是很難去除的。在寒冷地區和溫帶地區,矽酸鹽在水中的溶解度很小,而在熱帶地區,其溶解度較大,所以相對而言,熱帶地區出土的陶器表面往往有矽質硬殼。此外,如果埋藏環境中鐵的含量較高,鐵的化合物可能會沈積在陶器的表面。如果粘土中富含石灰石、方解石等碳酸鈣礦物,粘土中的碳酸鈣在燒制過程中分解釋放出二氧化碳後,留下的氧化鈣會吸水膨脹體積,其產生的內應力可使陶器破裂。粘土中富含石膏的物質也會產生類似的破壞作用。二氧化碳的釋放會增加陶器的孔隙率,導致基體疏松,強度降低。同時,掩埋環境中的有害雜質會隨水通過縫隙進入,導致化學傷害。
D.陶器制作過程中的諸多不利因素也容易對陶器造成損傷。
這些因素主要包括以下幾點:不合理的結構設計、無意或不恰當的燒制工藝、摻雜不均勻、溫度突變造成的損傷;胚體幹燥程度不夠,燒制時體內形成過多蒸汽,冷卻時間不夠造成損傷;當應時摻雜過多,溫度上升過快時,應時體積的突然變化會導致陶瓷體開裂。這些損害有時極其微妙,難以察覺,但它們遲早會顯現出來。原始瓷器都是上釉的。由於質地不同,釉料的膨脹系數比胎體大,收縮不同步,也會造成表面和內部胎體的分離。
2.現場保護方法現場保護是指在文物發掘過程中采取的各種保護措施,消除或減少對文物安全有破壞作用的因素,使文物在進入考古歷史研究和博物館展覽收藏前的第壹步就得到有效保護,將損害降到最低,為文物的室內修復保護提供有利條件。現場保護具體包括以下幾個方面:
1.陶器提取過程中的保護
出土文物的提取是壹項專業性很強的技術工作。從事遺址發掘的考古人員壹般都受過嚴格的訓練,很多人在實踐中積累了豐富的經驗和技能。文物保護人員要認真向他們學習。本文僅介紹文物遺址保護的壹些基本原則。
A.陶器提取
挖掘時,應將周圍土壤清理到能安全取出文物的程度。文物出土時,禁止拖拉。要知道,文物經過多年的地下埋藏和在土壤中的不斷腐蝕,其質地通常會發生明顯變化,遠不如埋藏前堅實。雖然它可能看起來完好無損,但實際上非常脆弱。尤其是低溫燒制的陶器,包裹在潮濕的泥土裏,非常易碎。在清理陶器的過程中,必須使用木制工具和刷子,不允許使用金屬工具,否則這些新出土的陶器很容易被劃傷或損壞。此外,應盡量避免刮擦、擦拭、清掃或浸泡在水中,以防損壞其精裝修和油漆。而且陶器的口沿等凸出部分比其他部分更容易損壞,所以在清潔時要特別小心。
B.陶器加固
不宜在提取之前對易碎或易裂的陶器進行加固,也不宜直接提取或廢棄。利用陶器的多孔性,借助滲透作用,增強劑可以滲透到陶器內部並聚合,從而達到增強陶器的目的。常用的增強劑有聚醋酸乙烯酯、丙烯酸酯等。
加固材料和加固步驟的選擇應基於以下原則:
①補強材料具有良好的補強強度和可重復性(可逆性),如環氧樹脂、矽烷、矽氧烷等,但B-72丙烯酸樹脂、醋酸乙烯酯易溶於甲苯和丙酮,更為合適。
②材料要有良好的滲透性,所以濃度不能太高。
③加固後盡量選擇無色透明無眩光的材料,以免影響陶器外觀。
④根據出土陶器的特點,選擇相應的加固材料。比如陶器含水量高的時候,大部分材料都不適合,異氰酸酯或者酯比較適合。國外壹般使用Paraloid B-72樹脂溶液,是壹種丙烯酸樹脂,適用於加固幹燥文物。而Rhoplex AC33是壹種能分散在水中形成乳液的丙烯酸樹脂,適用於加固潮濕易碎的文物[5]。
⑤應根據具體的保存環境選擇相應的加固材料。如果環境溫度高於常溫,則不宜選擇玻璃化轉變溫度接近環境溫度的增強材料,否則可能影響增強效果。
⑥不能影響陶器保護的進壹步處理。比如易碎的陶器,可以先用聚酯網加固,然後脫鹽,再滲透。
⑦認真考慮可操作性。比如矽烷、矽氧烷等用於增強時,由於毒性很大,必須采取相應的防護措施。建議使用滴管和針頭註射進行滲透強化。
此外,我國傳統文物提取方法中也有較好的加固方法,應充分利用。強化瓷器的具體方法是將被強化的瓷器放入容器中,浸入蒸餾水中,然後加入強化劑乳液。乳液的濃度每隔壹天由稀變稠。幾天後,取出瓷器,擦去表面多余的溶液,在陰涼處幹燥。陶器的強化作用類似於瓷器。正因為陶器的胎質比瓷器疏松易碎,所以建議用丙酮、乙醇等揮發性溶劑代替水,加快滲流速度,減少浸泡時間。壹般選用5%-15%聚醋酸乙烯乙醇或丙酮溶液作為補強劑,壹般只需三四個小時即可完成。由於溶液揮發快,陶器從溶液中取出後,應立即用濾紙將表面溶液擦幹,以防聚醋酸乙烯酯在陶器表面聚合,影響美觀。如果陶器表面已經酥脆粉化,可以用5%可溶性尼龍酒精溶液多次塗抹,先表面強化,再滲透強化。
C.陶器清洗
陶器取出後,清潔工作也要謹慎,尤其要註意其表面是否有彩畫、刻痕和紡織或紡織痕跡。不要因為急於看到它的細節特征而貿然采用壹些不正當的方法去水垢和汙垢。壹般來說,陶瓷、磚出土後,其表面的汙垢、汙物大多是通過水洗去除的。對於壹時難以清潔的汙垢,計劃浸泡壹段時間後再刷。彩陶的處理要特別註意,因為彩繪顏料大多是礦物質,是動植物粘在陶器上的。長期浸泡在地下水中,原本就弱的附著力會變弱。如果用水沖洗,彩陶會受到嚴重損壞。通常情況下,只有小竹片可以耐心地輕輕地從表層土壤中取出。如果這樣也會損壞畫作或者有其他難以修復保護的問題,建議送修復保護實驗室讓修復專家處理,或者請修復專家現場處理。對了,如果發現陶器表面粘有紡織品或者有紡織品殘留的痕跡,就不要用水洗了。此外,如果在陶瓷鞋墊中發現殘留物,應妥善保存,因為對殘留物的分析有望提供有關古代人類食譜或陶器使用的信息。
D.陶瓷粘合
陶器的粘合工藝通常需要清理和加固,沒有前道工藝的粘合文物在修復時必須重新打開,容易造成文物損壞,不適合考古發掘現場。而且新出土的陶器由於內部潮濕,很難粘合。即使看起來粘合了壹段時間,但在水分蒸發後,仍然可能產生內應力,再次斷裂或粉碎。壹般來說,陶器經過清洗、加固、完全幹燥後,用可逆粘合劑粘合。值得強調的是,在萬不得已的情況下,不溶性粘合劑不宜用於粘接陶器,即使選用可逆粘合劑,其用量也應盡量少。
2.環境因素對出土陶器的影響及其對策。
A.溫度和濕度
溫度變化不僅會引起陶器的收縮和膨脹,還會引起濕度變化。濕度的變化對陶器的保護有很大影響。不難理解,在陶器從高濕度地下環境出土到低濕度大氣環境的過程中,其水分會向外擴散,直至與外界環境達到平衡。如果這個過程太快,以至於陶器中的水分無法擴散到外層,那麽陶器的內層將保持不變,其外層會因幹燥而收縮。這種內外層收縮率的差異,必然導致質地較弱的陶器開裂、破碎。而且環境濕度的降低也會引起陶器中可溶性鹽的重結晶,水分蒸發快時鹽會在內部結晶,蒸發慢時會在外層結晶。無論是哪種情況,這種鹽的重結晶都會增加陶器的內應力,降低其機械強度,甚至使其變脆開裂。
B.光
光的作用主要表現在紫外線對文物的損害,尤其是對陶器的彩繪。紫外線容易與它們發生光氧化作用,導致它們褪色變色。防止紫外線傷害的方法主要有:在文物發掘過程中,盡量避免陽光直射,觀察和研究陶器時盡量不要使用紫外線光源。
C.文物埋藏小環境中相關樣品的采集
文物埋藏的小環境,如土壤成分、可溶性鹽含量、水的pH值、鹽度等,與文物在埋藏過程中的破壞機理密切相關。收集上述與文物埋藏小環境相關的樣品,在適當的時候進行檢測分析。研究結果可為該地區出土文物保護方案的選擇提供參考。
三。考古與文物保護的合作:
文物保護是壹個自始至終愛護文物的過程。這種關懷從采集(考古發掘和收藏)、修復、入藏、展覽和研究都是不能停止的。文物發掘作為文物成為科學研究和藝術欣賞對象的初始階段,自然成為文物保護的重要階段,其重要性已有論述,其實踐也產生了良好的效果。世界發達國家文物保護的重要成果之壹就是文物保護專家非常關註考古發掘過程中的文物保護。他們與考古學家壹起參與考古發掘過程,齊心協力探索人類歷史,保護人類文明成果,使許多文物在發掘過程中得到了很好的保護。在中國,考古學家經常會向文物保護專家提出各種問題,但文物保護專家由於對考古遺址缺乏具體了解,無法給考古學家滿意的答案。很多文物送進修復室時往往已是“絕癥”,已經失去了保護的最佳時機。此時,文物保護專家的遺憾是難以言表的。幸運的是,這種情況有所改善,但仍不常見。考古學家和文物保護專家需要不斷加強合作,對各種文物保護(特別是考古發掘現場)進行專題研究,讓文物保護專家參與到考古發掘的過程中來,形成體系。這樣文物在發掘之初就能得到妥善保護,有望拓寬考古研究的現代科技含量,促進考古和文物保護的創新發展。