有关＂西方青铜时代二三事＂（二）

   老样子，先上paper

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本文介绍了对开罗埃及博物馆展出的十座青铜雕像的化学分析进行现场非破坏性X射线荧光测定的结果。这些雕像来自古埃及历史的晚期。此外，破坏性技术X射线衍射分析被应用于11件受损的考古物品，以确定腐蚀产物和合金成分。后者的标本进行了金相检验以确定合金的微观结构。令人惊讶的是，结果表明，所有10座雕像和11件受损文物中的10件都是由铅-青铜合金制成的；铅的百分比从3.43到18.04不等，锡从2.53到10.67不等。8件受损文物上的铜锈的化学成分基本上都是由(Cu2O)组成，此外还有其他化合物，如2件文物中的(SnO 2)锡石，另外3件文物中的(PbCO 3)红土，以及另外2件文物中的(Cu2(OH)3Cl)阿塔卡岩或(Cu(OH)3Cl)副卡岩。氯化物和碳酸盐的形成是由于周围环境和合金之间的相互作用。金相检验的结果表明了非均质结构，铅含量的增加增加了球状的铅颗粒。因为这种情况，当合金暴露在潮湿的空气或土壤中时，不可能出现电化学腐蚀的趋势，因为铅化合物是电绝缘的。使用含铅青铜制作雕像的另一个优点是重，从而导致稳定。

        这次我引用的文章倒不是综述了，而是直接的金相和工艺分析，这倒也合理，毕竟埃及学中的综述多半出版成书，贵不说，有的时候还绝版，而且实际上埃及的考古远远没有衰落，经常是隔几年十几年就出一次大发现，能挖的东西也远远没有枯竭，那么原有的某些结论或许时不时就要有所改变了，去年刨出个三千五百年左右的大型城市，之前只存在于文献记载中那种，今年萨拉卡地区托勒密埃及的墓葬群也差不多发掘告一段落了，刨出来二百五十副棺材和一百五十个青铜雕像，还有一大堆陪葬文物啥的，不过这篇倒是没什么影响。（埃及政府是真穷了，才指着刨这些东西吃老本发展旅游业，发掘一次就是一个景点，这次甚至都不是抢救性挖掘，就是主动去开的墓，还好现代技术成熟，也还好埃及绝大多数文物都是干坑出土，要不然文物一被发掘，环境变动也可能会造成很大伤害的）

       我们继续看报告

虽然古埃及人从公元前五千年末就开始使用铜，但他们并不擅长使用铜来制作雕像，而只是用来制作简单的工具和武器，直到古王国时期（他们才会这么做）。中王国可以被认为是青铜时代的开始。而从第18王朝开始，青铜被人们所熟知，在后期，青铜被广泛用于铸造各种雕像。新王国时期被认为是埃及诸神铜像的黄金时代，这些铜像在底比斯、萨卡拉和埃及其他地区被发掘。 古埃及人采用了许多方法来调整青铜的成分，通过适当的混合各种成分来实现。他们还掌握了赋予青铜或黄铜刀刃一定程度的弹性的秘诀，现藏于柏林博物馆的匕首就是明证。含有10%以上的锡的青铜器通常比纯金属更坚硬、更耐腐蚀。在青铜合金中加入铅也是众所周知的，因为它可以提高融化的青铜合金的流动性，从而更容易加工。这种铜锈可以说是保护性的，因为它防止了古代青铜器在超过2000年的时间里受到腐蚀，特别是在沙漠的干燥沙地上或暴露在无污染的空气中。然而，偶尔在博物馆或储藏室里，如果文物暴露在污染的环境、水分、氯化物或酸蒸气中，就会发生腐蚀。所谓的青铜病，是一种危险的周期性铜腐蚀现象，它是由暴露在腐蚀性的环境中，即氯化物和湿度所引起的，这一现象已经被广泛地研究。 这样一来，就形成了氯化铜的绿色腐蚀产物，它可能与土壤成分和文物发生循环反应，从而使考古对象失色。材料调查是记录文物组成材料特性的必要步骤。    

       本研究的目的是确定古埃及历史晚期（即公元前700年至公元300年）的一批青铜雕像的化学成分。这些雕像在开罗的埃及博物馆展出。原地非破坏性技术被应用于这种调查。此外，本调查还包括对受损文物和钱币的研究，以进一步了解青铜器的化学成分、冶金特征和腐蚀产物（铜锈）。

       这便涉及到更加狭义的青铜时代的概念，我在开头就已经提出过，也就是说，虽然最早的古埃及的锡青铜的出现可以追溯到四千五百年前乃至更早，但是锡青铜的正式普及，也就是在这一阶段，锡青铜的数量稳稳压过其他铜合金成为普遍的工具和塑像材料的时间，要等到中王国时期（约前2134—约前1650）甚至是更晚的第十八王朝时期（也就是我们最熟识的古埃及最强盛的王朝，断代约前1575—前1308）年，这也是最为名副其实的“青铜时代”，而我在这一章以无论是青铜铸造工艺还是量产条件都十分成熟的古埃及晚期进行介绍，以作为切入口向诸位上溯至古埃及那青铜的辉煌起始之年代，这样也许会让各位更加容易理解吧，这也有助于解答一些人有关金属工艺的疑惑。

前面两段是介绍使用的方法，我就先不翻了，直接切入结果和分析吧 

        表1给出了这十座铜像的简要描述，图1给出了这些铜像的集体照片。值得一提的是，这些文物的选择是基于某些标准，即考古学、历史和宗教价值，以及不同的发掘地点。这项研究是对地中海流域青铜考古文物大规模调查的一部分，得到了欧盟的支持："地中海国家具有考古价值的铜制文物的保护和修复的定制策略（EFESTUS）"。

        从表1可以看出，除了阿波罗和巴斯泰特雕像，其他10件雕像的现状从良好到非常好不等。在阿波罗雕像的手臂上可以看到裂缝和坑洞，在巴斯泰特雕像的胸部和头部可以看到裂缝。大多数雕像的表面都覆盖着不同厚度的绿色或棕色的铜锈，这取决于在将它们放入博物馆的陈列柜之前的清理情况。

        从表2中可以看出，所有十座雕像都是由铅青铜合金制成的。值得一提的是，这些雕像的选择是临时性的，除了被归类为青铜器外，事先并没有关于其化学成分的信息。从XRF分析中也可以看出，这十座雕像的主要合金元素是铜、锡和铅，而铁和锌被认为是合金中的杂质。最近，Ghoniem研究了一尊出土于Sais地区的埃及Sekhmet女神铜像，该铜像的年代为晚期（约公元前712-332年），与之前调查的第七和第八号Neith女神铜像出土的地点相同。该雕像是由铅青铜合金制成的，铅的含量达到9.4%。早期对埃及历史上托勒密时期的古钱币的调查表明，所有的钱币都是由含铅的青铜合金制成的，铅的含量从5％到22％不等。 因此，从经济角度来看，使用铅铜币是合理的。这表明，除了钱币和雕像之外，铅青铜合金还被广泛地用于其他各种用途。我们将进行更多的研究，对埃及博物馆未展出的其他时期的古代青铜器进行系统的非破坏性鉴定。

        表2显示，这批雕像中有六件是在萨卡拉地区发现的，该地区被认为是最重要的地区之一，有许多遗迹被挖掘出来。它是古埃及孟菲斯崇拜的圣牛阿皮斯的埋葬地。从公元前1550年的新王国时期开始，到公元300年的希腊罗马时期，这里开始被用作阿庇斯神的埋葬地。从萨卡拉地区带来的土壤样品主要包括直径为2-0.063毫米的沙子大小的材料，样品主要由圆形石英（SiO2）组成。表3给出了化学分析结果。从表3中的数据可以看出，SiO2是主要成分，反映了土壤样品的硅质性质（石英是最主要的矿物）。另外，高比例的Al2O3可能主要存在于粘土矿物或长石矿物中。SO3ˉˉ的百分比主要包含在硫酸盐矿物中，如石膏。CO3ˉˉ含量相对较高，达到12.2%，而氯化物含量最低，为1.07%。很明显，Saqqara土壤是干燥的沙质土壤，对金属腐蚀没有腐蚀性。换句话说，我们可以认为，埋在这样的土壤中的文物的腐蚀过程可能是非常缓慢的，并产生了主要是氧化物和或腐蚀产物的薄膜，保护下层物体免受进一步腐蚀。因此，这导致了青铜器的保存时间超过了2000年。（我也不知道为什么要标出这一段，可能是出于对某些混蛋的怜悯）

表4给出了通过XRD测定的受损文物的腐蚀产物的化学分析。从表4可以看出，亚铜酸盐（Cu2O）是所有标本中的主要腐蚀产物之一。在4号和6号标本中，副卡马石（Cu（OH）3Cl）和阿塔卡马石（Cu2（OH）3Cl）分别是主要的化合物。锡石（SnO2）出现在1号和3号标本中。Cerussite（PbCO3）作为主要化合物出现在标本2、5和8中。石英不是腐蚀产物，而是土壤的一种成分，在试样7的铜绿中作为主要化合物出现，在试样6中作为次要化合物出现。在次要的腐蚀产物中，在试样1和3中分别发现了副铜矿（Cu（OH）3Cl）和阿塔卡米特（Cu2（OH）3Cl）。试样7的腐蚀产物不含氯化物。特诺尔石（CuO）只存在于试样8中。这一定是由来自周围环境的铜和氯阴离子之间的相互作用造成的。然而，似乎氯化物的浓度和埋藏地点的水分含量很低，因此没有导致严重的腐蚀，而是导致了保护该物体的铜锈的形成。这一点也很明显，在被调查的受损物品上观察到的铜锈厚度很薄，在其他三个物品（标本1、3和7）上也是如此；只形成了铜和锡的保护性氧化物。另外三个物品（标本2、5和8）上也显然主要形成了碳酸铅。然而，这些物体没有受到严重的腐蚀，因为碳层提供了保护，因此腐蚀被遏制了。这可能是基于Pourbaix图的解释，其中显示铅在近中性溶液中热力学上是稳定的，这是因为初始腐蚀产物形成的膜是不溶于水的，因此保护了下面的金属。大气中存在的气体，如SO2、SO3、H2S和CO2，影响不大。通常情况下，暴露在大气中的金属所形成的薄膜具有电侮辱性，因此很少与其他金属发生电腐蚀。 人们还知道，金属铅在潮湿的空气中暴露于二氧化碳，只转化为碳酸铅，这是在原地形成的，因此限制了进一步的反应。值得注意的是，大多数铅盐是不溶性的，经常形成保护膜或涂层。因此，可以得出结论，在青铜合金中添加铅是有好处的，因为它在暴露于温和的土壤、潮湿的环境中，以及暴露于接近中性的溶液中时，可以提高耐腐蚀性。

表5显示了11个受损物体的主要合金元素分析。从表5可以看出，在所有试样中，铜含量从2号试样的59.65%到9号试样的83.36%不等，锡含量从5号试样的4.05%到3号试样的21.24%。然而，1号试样中没有检测到铅，而其他10个试样中的铅含量从6号试样的2.05%到10号试样的24.59%不等。值得一提的是，11个试样中有10个是含铅的青铜合金。因此，可以推断，在古埃及后期和托勒密时期，铅锡青铜合金被大量使用。

对第9、10和11号试样进行了金相检验，结果见图2-4。图2a、b给出了9号试样的显微照片。可以看出，铅颗粒（黑色）分布在青铜合金的a相（浅色相）和d相（深色相）的矩阵中，形成树枝状结构。铅颗粒非常细小，这表明在快速凝固的条件下（冷冻），由于铅在铜、锡a相和d相中的溶解度有限，所以分散在树枝状结构之间。10号试样的显微照片（图3a、b）显示，铅颗粒比9号试样的颗粒更粗，这表明凝固速度非常慢。基体由排列整齐的a和d相组成。此外，第10号试样的合金的冶金特征表明，铅颗粒没有定向，这表明该试样的铸造条件的冷却速度低。

金相分析和conclusion我就放在这里，有兴趣的可以自行翻译检查，因为这篇科普便不能耗费过多的时间在过于细致的事情上，这里还有一篇，是对于四千年前的小型青铜荷鲁斯塑像的金相分析，揭示的是中王国初期的金属铸造工艺，我也一并贴上（其实这篇文章是我打算用来切入讲失蜡法和其他青铜铸造方法的，以前有人居然跟我说失蜡法是东亚独有的？我若是有意会在文末进行科普）

说到古埃及的冶炼遗址，我们就不得不提到大名鼎鼎的“所罗门铜矿”了（这只是沿用通常的旧名字，事实上上世纪考古学家和历史学家们花了得有十几年的时间，从头到尾论证所谓的“所罗门铜矿”实际上不是属于所罗门王而是属于古埃及的，现在基本主流上认可这一点，如果见到反对的，请注意他是从考古年代学还是神学的角度去论证的）当然这并不是说古埃及就这么一处铜矿和冶炼遗址了，事实上我在这里贴出一张比较粗糙的图，每个点基本都有个大型的铜矿或者冶炼遗址（实际数量远比这多）而“所罗门铜矿”就是图中的“蒂姆纳铜矿"，我先用国内学者做出的初步的总结（水文章）来让大家对此地有初步的理解吧

事实上这绝非一个合适的名称，因为处在学术边缘的神学家或者不受待见的”圣经考古学家“们只会去强调这一地区在前10世纪的遗址是如何像被记载中的以色列王国的所罗门王势力范围所包裹，而去近乎无视这一地区的铜矿遗址有从前四千年甚至更早一直延伸到罗马时期的绵延不断的地层和不可计数的文物，甚至出土了世界上最早的冶炼坩埚之一，（那会古埃及人还在法尤姆涅加达发展地区性的文化，归属尚不明确，而最早的一个则被认为是孤证），具体的我来上几张图给诸位看看

既然已经上图了，那不妨略微多贴一些，这或许能回答某些人”是否有青铜时代“以及”能不能称得上青铜时代“的问题

       在巴勒莫石碑（约前2400）中有记载，到第二王朝的国王哈塞海姆威（公元前28世纪）为自己造了一尊至少真人大小的铜像，并且提到两艘献给太阳神庙的铜船，船长8肘（大约4.2米）但是这些物件尚未被发现，有可能已经湮灭在历史的长河中，但古王国时期绝非没有留下较大型的青铜器，古王国时期最为著名的青铜器是这件，一如我前文所言，不敬苍生敬鬼神的风俗让他们从来不吝惜展示法老权威的物件

佩皮一世的等身铜像是空心的，一部分是青铜，一部分是红铜，之所以会出现这样的情况，是因为其使用的并非浇筑法，而是钣金芯撑法，简单来说，就是用钉子和覆板做出一个模型，然后把铜片一片片敲上去，铜像的内部还留有钉子的痕迹

这种技术一直使用到中王国，比如这件

考虑到我前文放的检测报告主要就是针对青铜塑像的，而如果有心的人去查或者去博物馆看也可以查到非常多，值得一提的是新王国之后古埃及就不再吝惜其青铜，转而使用浇筑法制作青铜塑像了，我就不再多放了，上几张某些人比较关心的青铜工具和家具吧

古埃及延绵过长，青铜工具过多，根本无法统计，但是古王国时期相对较少，还是有人做过部分的统计和整理的，我把链接放在这里，有兴趣的人可以自行下载，或者去作者的blog下面捧个场也是可以的，更多的我就不贴了，其实都是随便去个展览古埃及文物的博物馆就能看个够的东西。

 http://www.archaeopress.com/Public/displayProductDetail.asp?id=%7BDED38ACF-A714-4454-8448-4C8C91A92F43%7D

让我们回到冶金上来

事实上西奈半岛这个矿点基本上该有的啥都有了，比如绿松石、蓝铜矿（铜矿），砷酸铜橄榄石、硫砷化铜黑铁矿（冶炼砷铜用），除了铅矿和锡矿，前者不必多说，因为铅经常和锌或者银共生，使用的年份也要比锡早得多，当然我们现在通过同位素分析知晓了自中王国以来相当一部分的铅来自Gebel Zeit的方铅矿，感兴趣的可以看这篇文章，我们来讲一讲古埃及的锡是从哪里来的。

现代田野考古经常给我们额外的惊喜，也经常修正我们一些错误的认知，比如在过去（30到50年前），考古学家中有一部分人认为安纳托利亚的锡也是进口自美索不达米亚或者伊朗，因为有这一地区的进口交易记录，然而后来却证明了，至少在青铜时代，安纳托利亚的锡矿是整个东地中海锡矿的一个重要来源，而古埃及的锡矿来源是多种多样的，一方面，其中一个重要的进口地点自然是塞浦路斯，塞浦路斯本土有优质的铜矿，又是东地中海交通要道，自然是古埃及锡矿进口的一个重要地点，因为在这里有时候可以出口成品青铜。

      而除了塞浦路斯之外，由于古埃及特殊的地理位置，它便不仅仅能从塞浦路斯获取锡，同时也可以从东非之角的索马里、伊比利亚半岛甚至是印度获取锡矿，而进来考古证据甚至表明在阿斯旺沙漠的东北部也有古锡矿，但是对这一地区的考古仍在进行，尚不明确古埃及人是不是开凿了这一地区，还是说他们并没有发现，甚至在安纳托利亚的锡矿衰落之时，现代科技考古则证明了来自英国康沃尔和伊比利亚半岛的锡矿在这一时段被大量的交易，但是考虑到我们所讲的时间段，安纳托利亚的锡矿依然欣欣向荣，所以在这里我们就主要讲安纳托利亚的锡矿，也就顺势进入下一章（这便是科普的局限所在，要我都讲的话四万字的输入上限远远不够）

某些人：埃及也算不得西方，我们质疑的是欧洲，你拿埃及出来干什么，别的不说，欧洲的巴尔干半岛，就是没有......