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【内容提要】釉砂和玻砂是处于原始阶段的玻璃制品，其内部结构和化学组成均与成熟的玻璃有所不同。釉砂和玻砂不是完全的玻璃态物质，而是部分玻璃态和晶态石英砂的混合体。釉砂与玻砂的主要区别则在于二者烧成温度不同，以及由此所造成的玻璃化程度的差异。但由于烧成温度和玻璃化程度确定的难度，以及在使用上可能造成的困惑，建议舍弃玻砂称谓，而仅以釉砂一词来命名此类处于玻璃发展最初阶段的制品。在原料配方和烧制工艺等方面，釉砂为后来成熟玻璃的出现创造了必要的条件，因此，釉砂可被视为玻璃的前身，或可称为“原始玻璃”。 【关键词】古玻璃 釉砂 玻砂 原始玻璃 一 引 言 中国有着将近3000年的玻璃制造史。但是，玻璃并非是由中国古代先民发明的。在中国境内发现的一些古代尤其是早期的玻璃，在造型、纹饰、化学组成等方面明显带有西方玻璃的特征[1-6]。因此，对中国古代玻璃的研究，关系到中国玻璃的起源与发展，古代中国与西方之间的文化、科技、商贸交流，以及交通等一系列重大问题的探讨，意义非凡。 目前，在国内的考古、文博界，对于中国古代的玻璃器，习惯用三种称谓，即琉璃、玻璃和料器。称呼的不同，源于研究者对古代玻璃名称问题的认识未能完全统一，或研究者依古玻璃外观、质感的不同，对其做了更进一步的细分[7]。其实，尽管在称呼上有所不同，所指物品的质地却都是一样的，都属于非晶体状态的玻璃物质。但近年来的科学研究发现，以往我们所认定的古代尤其是早期的玻璃制品，有些在内部结构和化学组成方面，与真正的玻璃存在着较大的差异，因此是不属于玻璃物质的，而应将其从玻璃范畴划出，单独列为一类，命名为釉砂或玻砂[8]。 国内外已有一些关于中国古代釉砂和玻砂的相关研究尤其是科学分析，但对釉砂和玻砂某些问题的认识，却仍有进一步讨论的必要。 二 釉砂与玻砂的名称问题 关于釉砂和玻砂的研究，早在上世纪80年代初即已有之。对于这类曾被认为是中国早期玻璃的制品，当时的研究者已发现其具有与真正的玻璃并不相同的内部结构和化学组成[9]。但当时尚未有釉砂和玻砂的称谓，而以“多晶石英珠”命名之[10]。釉砂和玻砂之名是近几年才出现的。釉砂一词是英文faience的中文译名，原先则将faience直接音译为“费昂斯”。玻砂则是英文frit的中文译名[11]。 之所以将釉砂和玻砂从玻璃范畴内划出，缘于它们与玻璃在内部结构和化学组成上均有较大的区别。玻璃是“经过熔融后冷却下来，却仍保持着液体结构的固体”，通称“过冷的液体”，属于非晶态物质。非晶态物质的主要特点是其内部原子的排列长程无序，只保留近程有序；理化性质（如硬度、膨胀系数、热导率、折射率等）具有各向同性；无固定的熔点，只能在一定的温度范围内逐渐熔融。晶体物质则不同，其内部原子在长程和近程中均保持有序排列；理化性质具有各向异性；有固定的熔点。而釉砂和玻砂与玻璃不同，它们只含有部分的玻璃态物质，其余则为未熔融的处于晶体状态的石英砂。也就是说，釉砂和玻砂是部分玻璃态和晶态石英砂的混合体。釉砂和玻砂的区别则在于釉砂的表面为一层玻璃釉，内部的石英砂只是表面熔融后烧结在一起，玻砂的内部则为玻璃态物质和石英砂的混合体，二者玻璃态物质的量有所不同。这是因为玻砂的烧成温度（约1000℃）比釉砂的烧成温度（700℃－900℃）要高，故玻砂的玻璃化程度高于釉砂。 笔者认为，对于此类为玻璃态物质和晶态石英砂混合体的制品，将其从玻璃范畴中划出而单独列为一类，以示与成熟的玻璃有所区别，是有必要的、合理的，但是否有必要更进一步地将其细分为釉砂和玻砂，则值得商榷。据研究，所谓的釉砂和玻砂，在所用原料、成型工艺和烧制技术上其实并没有什么分别，差异者仅仅是玻砂的烧成温度比釉砂稍高，以至于玻砂的玻璃化程度略高于釉砂。但必须指出的是，这种玻璃化程度的低与高，是一个主观判断的结果，并无客观、定量化的标准。实际上，人们也难以设定一个标准，规定玻璃化程度在这个标准以下的制品为釉砂，高于这个标准的则为玻砂。如果可以设定这样一个标准，那么其依据是什么？或者，如果规定烧成温度为1000℃的制品为玻砂，在700℃－900℃之间的则为釉砂，那么有没有在900℃－1000℃之间烧成的制品呢？按照工艺技术的发展规律来判断，在900℃－1000℃之间烧成的制品应该是有的，有关这一点可参照中国古代陶瓷的情况。比如中国古代越窑青瓷，其最高烧成温度为1310℃，最低烧成温度为980℃，其余在1000℃－1100℃、1100℃－1200℃、1200℃－1300℃区间范围内均有分布[12]。所以，在900℃－1000℃之间烧成、在结构特征上介于釉砂和玻砂之间的制品肯定是有。于是，新的问题出现了：这类制品又该如何称呼？ 除了上述烧成温度范围界定存在困难外，在实际的研究工作中，我们既难以对每个釉砂和玻砂样品进行烧成温度的测定（主要是许多样品难以满足烧成温度测定对样品的要求，或者样品根本就不允许破坏），也不可能对每个样品的玻璃化程度进行准确的定量（在技术上难以达到）。此外，釉砂和玻砂在称呼的时候，也很容易让人迷惑，使用起来甚是不便。 鉴于以上原因，笔者建议仅保留釉砂与玻砂中的一个名称，以统称此类同时含有玻璃态和晶态物质、与真正的玻璃和晶体物质都不相同的制品，而不作更细致的划分。考虑到釉砂一词出现的时间更早，国内众多研究者对该词更为熟悉，故建议舍弃玻砂，保留釉砂一词。下文中，笔者即只以釉砂来称呼此类部分为晶态石英砂，同时含有部分玻璃态物质的制品，而不再提玻砂一词。 对于国外学者使用frit来描述我们所称的部分釉砂制品，此处不做讨论，只清楚他们所说的乃是我们所称的釉砂中烧成温度和玻璃化程度都较高，即原先称作玻砂的那一部分制品即可。而本文现在所称的釉砂制品，则涵盖了国外学者所称的faience和frit。 三 釉砂与玻璃的鉴别 鉴别玻璃与釉砂的主要方法为X射线衍射法。由于结构的不同，属于非晶体物质的玻璃的X射线衍射图谱只是一条弥散的曲线，而釉砂由于其中含有大量的晶体物质，故其X射线衍射图谱有着明显而尖锐的衍射峰（图一），由此可以很容易地将玻璃与釉砂相区分。 除结构上的不同外，玻璃与釉砂在化学组成上也有很明显的差别。笔者列出了目前已经分析出的中国境内出土的古代釉砂的化学组成数据（表一）。此外，从已经分析的中国古玻璃的化学组成数据中，随机抽取各时代样品数据若干个（表二），与表一对比。由表一可见，除出土于陕西和甘肃礼县的两个样品外（这两个样品的情况将在下文讨论），其余釉砂的SiO2含量非常高，均在90%上下，最高达94.11%；助熔剂含量很低，K2O、Na2O、CaO、MgO、PbO、BaO等所有助熔剂（以RxOy表示）含量之和最高也不过5.20%，最低仅为0.12%。玻璃的化学组成与釉砂差异明显。如表二所示，玻璃的SiO2含量普遍要低得多，除一个样品的SiO2含量为83.18%外，其余样品全部在80%以下，最低仅为26.08%；助熔剂含量却要高得多，除一个样品的RxOy含量为4.30%外，其余样品的RxOy含量基本上都在7%以上，最高值达69.13%。 为更好地表现玻璃与釉砂制品在化学组成上的差异，以表一、表二中釉砂和玻璃的SiO2含量及RxOy含量分别作横坐标和纵坐标，作散点图（图二）。如图所示，釉砂和玻璃明显分处两个不同的区域。除出土于陕西和甘肃礼县的两个样品外，其余的釉砂样品所处范围非常集中，其分布区域具有高SiO2和低助熔剂含量的特征；玻璃样品的分布则非常分散，其所处区域的主要特征是高助熔剂和低SiO2含量。 造成玻璃和釉砂在结构和化学组成上差异明显的原因，就是制造工艺的不同。就所用原料而言，釉砂与玻璃基本一致，只是原料配比有所差异。釉砂制品的原料主要是石英砂，此外只含有很少量的助熔物质，故其化学组成也就相对简单，在散点图里分布集中。而玻璃的化学组成要复杂的多。就主要成份而言，中国古代玻璃就包含了PbO－BaO－SiO2、PbO－SiO2、K2O－CaO－SiO2、K2O－SiO2、K2O－PbO－SiO2、Na2O－CaO－SiO2等几种不同的化学组成系统。而对属于同一化学组成系统的中国古代玻璃来说，时代与产地不同，几种主要成份的含量又会存在很大的差异。因此在散点图上，玻璃样品的分布范围非常大。 再来看上面提到的出土于陕西和甘肃礼县的两个釉砂样品。从化学组成看，这两个样品完全符合一般玻璃的特点，助熔剂含量较高而SiO2含量较低。然而X射线衍射分析显示这两个样品仍主要是晶体物质。因此，可以判断这两个样品的烧成温度较低，以至于虽然具有生成玻璃物质所需的合适的化学组成，却无法完全熔融形成玻璃，而只是含有部分玻璃态和大量晶态物质的釉砂。 釉砂的成型方法主要有手制、模制和使用卷芯等方法。不同地区的原料配方、成型方法和烧制工艺都有所差异。埃及釉砂的制造方法是：将磨碎的石英（或者沙子）与少量的助熔剂物质（石灰石、泡碱、植物灰等），以及用做着色剂的孔雀石、蓝铜矿等的粉末进行混合并成型，然后在700℃－1000℃之间烧成。由于烧成温度较低，釉砂内部的石英颗粒只是表面熔融后烧结在一起，大部分石英砂仍保持着晶体状态，玻璃态很少。因此，釉砂与玻璃制品在结构上差异明显。 四 釉砂在玻璃发展史上的地位 我国釉砂制品存在的时间较长，从西周到东汉时期均有发现，主要集中在西周时期，而在成熟的玻璃出现（春秋、战国时期）之后，仍然存在了相当长的时间。釉砂的出土区域也相当广泛。据不完全统计，西至陕西周原沣西，东至山东曲阜鲁国墓地，南至河南淅川楚墓、江苏苏州严山吴国王室窖藏，北至山西曲沃北赵村晋侯墓地，均发现了釉砂[21]。釉砂器物的型制主要为珠、管、片等，以珠为主。就数量而言，西周时期的釉砂制品数量较多，如陕西宝鸡茹家庄国墓地出土的釉砂珠就有近千粒[22]，但经分析的还较少。 釉砂并不是真正的玻璃，而是在有限的生产工艺、技术水平下的产物。从前面对釉砂化学组成、内部结构和制造工艺的讨论可知，大部分釉砂的SiO2含量很高而助熔剂含量很低，具有这种化学组成的原料配方，在当时的烧制技术条件下（烧成温度很低）是不可能被烧制成真正的玻璃的，只能生成部分玻璃态和晶态物质的混合体。即使达到一般玻璃所需的烧成温度，这样的原料配方仍然无法烧成玻璃，因为其助熔剂含量过低。而上面提及的出土于陕西和甘肃的两个釉砂样品，其化学组成完全符合一般玻璃的特点，具有较高的助熔剂含量和较低的SiO2含量。也就是说，只要达到一般玻璃烧制所需的温度，这种化学组成的原料配方就可以烧制出成熟的玻璃。然而很可惜的是，当时的烧制温度还是较低，这两个样品仍然只是含有较多晶体物质的釉砂。但较之此前SiO2含量很高而助熔剂含量很低的化学组成，这毕竟是在配方方面前进了一大步，只要在烧制工艺上取得突破，就可以烧制出真正的玻璃来了。此后，中国古代先民坚持不懈、孜孜以求，不断地试验、摸索，不断地改进原料配方，提高烧制温度，终于在春秋战国之际烧制出了真正的玻璃制品。 回顾中国古代玻璃的发展历程，可以发现其与中国瓷器的发展历程很相似。中国早在距今万年前后，即步入新石器时代之际，就已出现了陶器。陶器的烧成温度一般在700℃－1000℃之间，所用原料一般为易熔粘土（白陶除外）。易熔粘土的助熔氧化物含量过高，因此一般只能在1000℃以下被烧成陶器，即使温度再高也不能成瓷。其后，在新石器时代晚期，在中国的南方地区出现了印纹硬陶。印纹硬陶的一个重要特点就是它比普通陶器更为致密坚硬，故名硬陶。这种物理性能上的提高，取决于其所用原料的改进和烧成温度的提高。印纹硬陶所用原料较之普通陶器而言有了较大不同，已不再是易熔粘土，而一般为含杂质较多的瓷石类粘土原料；烧成温度也提高至1100℃左右，最高达1200℃。虽然印纹硬陶所用原料已能基本满足成瓷的各项要求，但因烧成温度还是稍低，并且没有釉，因此只能称作硬陶。再后来，随着原料配方的进一步改进、烧成温度的继续提高，以及釉的出现，大约在商代早期出现了原始瓷（最新考古资料显示，二里头遗址二里头文化二期地层中出土了1件原始瓷器[23]，或将原始瓷的出现时期提前）。原始瓷器的内外表面或仅在外表面施有一层玻璃釉，其厚薄不匀，颜色也从青中带灰或黄的青釉，到黄中带褐或灰的黄釉，甚至有颜色较深的酱色釉；胎、釉一般结合不好，釉易剥落；胎、釉的显微结构和物理性能都接近瓷器，但所用原料的处理不够精细，有时含有肉眼可见的大颗粒石英砂；烧成温度也不够高，尚未达到高度烧结的程度。原始瓷的这些基本特征，表现了其尚处于瓷器发展的初级、原始阶段，故将其称为原始瓷器（proto－porcelain）。原始瓷出现后，中国古代先民继续探索，不断改进，终于在东汉晚期，于中国南方的越窑成功烧制出成熟的青釉瓷。而中国古代玻璃由最初的釉砂，经过原料配方改进、烧制温度提高，最终发展为成熟的玻璃的历程，与中国瓷器的发明经历了陶器、印纹硬陶、原始瓷等阶段，最终创造出成熟瓷器的历史，均符合由低级到高级、由简单到复杂的一般事物的发展规律。因此，釉砂的生产时期可视为玻璃制作的探索、初级、原始阶段，釉砂则可被视为古玻璃的前身，或参照将处于初级、原始阶段的瓷器称为原始瓷的先例，将釉砂称为“原始玻璃”。 五 结 语 釉砂是处于原始阶段的玻璃制品。因所用原料和烧成温度等因素的限制，釉砂未能形成熔融较为完全、质地比较均一的玻璃态物质，而只是玻璃态与未熔融、处于晶体状态的石英砂的混合体，因此还不能看作真正的玻璃，而被冠以“釉砂”之名。但正如中国成熟瓷器的发明是在经历了几个不同阶段后才实现的一样，中国真正的、成熟的玻璃，正是在釉砂不断发展的基础上出现的。在原料配方和烧制工艺等方面，釉砂为成熟玻璃的出现创造了必要的条件。 注释： [1] 张福康、程朱海、张志刚：《中国古琉璃的研究》，《硅酸盐学报》1983年第1期。 [2] 干福熹、青会、顾冬红等：《新疆拜城和塔城出土的早期玻璃珠的研究》，《硅酸盐学报》2003年第7期。 [3] 李青会、周虹志、黄教珍等：《一批中国古代镶嵌玻璃珠化学成分的检测报告》，《江汉考古》2005年第4期。 [4] 干福熹：《中国古代玻璃的起源和发展》，《自然杂志》2006第4期。 [5] 干福熹：《古代丝绸之路和中国古代玻璃》，《自然杂志》2006第5期。 [6] 干福熹、承焕生、胡永庆等：《河南淅川徐家岭出土中国最早的蜻蜓眼玻璃珠的研究》，《中国科学－E 辑：技术科学》2009年第4期。 [7] 干福熹、黄振发、肖炳荣：《我国古代玻璃的起源问题》，《硅酸盐学报》1978年第1、2期。 [8] 伏修锋、干福熹：《中国古代釉砂和玻砂》，《硅酸盐学报》2006年第4期。 [9] 杨伯达：《西周玻璃的初步研究》，《故宫博物院院刊》1980年第2期。 [10] 张福康：《中国古陶瓷的科学》，上海人民美术出版社，2000年，第147页。 [11] 李青会、干福熹、顾冬红：《关于中国古代玻璃研究的几个问题》，《自然科学史研究》2007年第2期。 [12] 李家治主编《中国科学技术史—陶瓷卷》，科学出版社，1998年，第129页。 [13] 李飞、李青会、干福熹等：《一批中国古玻璃化学成分的质子激发X射线荧光分析》，《硅酸盐学报》2005年第5期。 [14] 彭子成、周泰禧、李学明等：《对宝鸡国墓地出土料器的初步认识》，载宝鸡市博物馆编《宝鸡市国墓地》，文物出版社， 1988年，第 646－650页。 [15] 史美光、周福征：《青海大通县出土汉代玻璃的研究》，《科技考古论丛—全国第二届科技考古学术讨论会论文集》，中国科学技术大学出版社，1991年，第142－146页。 [16] 李飞、李青会、干福熹等：《四川地区出土古玻璃的质子激发X 荧光分析》，《核技术》2007年第2期。 [17] 王俊新、李平、张巽等：《广西合浦堂排西汉古玻璃的铅同位素示踪研究》，《核技术》1994年第8期。 [18] 李青会、顾冬红、干福熹等：《扬州西汉墓出土古玻璃的质子激发X荧光分析》，《核技术》2003年第12期。 [19] 史美光、何欧里、周福征：《一批中国汉墓出土钾玻璃的研究》，《硅酸盐学报》，1986年第3期。 [20] 史美光、何欧里、吴宗道、周福征：《一批中国古代铅玻璃的研究》，《硅酸盐学报》1986第1期。 [21] 杨伯达：《西周至南北朝自制玻璃概述》，《故宫博物院院刊》2003年第5期。 [22] 宝鸡市博物馆：《宝鸡市国墓地》，文物出版社， 1988年。 [23] 许宏、陈国梁、赵海涛：《二里头遗址聚落形态的初步考察》，《考古》2004年第11期。 (责任编辑 于采芑） (责任编辑：admin) |