鑄錢遺址出土的陽(yáng)文陶范鑄造工藝及鑄型變遷

鑄錢遺址出土的陽(yáng)文陶范鑄造工藝及鑄型變遷

0鑄造鑄錢的金陶范在漢代的貨幣廣場(chǎng)上挖掘出了大量與貨幣有關(guān)的陶范。其中之一是規(guī)則的貨幣模型和反映陰陽(yáng)的貨幣，以及通過圓形噴泉的內(nèi)插條和連接貨幣之間的內(nèi)插條（圖1）。這些陶范可以從這些陶瓷中看到貨幣的大小、形狀、數(shù)字和年份，這是研究貨幣發(fā)展史的非常重要的文物。至今,在陜西戶縣和西安相家巷、窩頭寨等鑄錢遺址中仍殘存著許多這類陶范。對(duì)這類陶范的稱呼,王獻(xiàn)唐先生稱其為“磚范母”,陜西錢幣學(xué)會(huì)在其編著的《秦漢錢范》中稱其為“錢模范”或“陽(yáng)文陶范”,姜寶蓮先生等稱其為“陶范母”,黨順民先生稱其為“陽(yáng)文陶范”或“陽(yáng)文陶母范”,可以將這些稱謂歸納為二類:“陽(yáng)文陶范”和“范母”,都表述出了這類陶范不是直接用于鑄錢的屬性,其用途是用于鑄造鑄錢的金屬范,后再以金屬范鑄錢,其全稱應(yīng)為鑄造鑄錢金屬范的陶范,這里以“陽(yáng)文陶范”簡(jiǎn)稱之。陽(yáng)文陶范既反映出了鑄造金屬范時(shí)的鑄型,又可看出所鑄造的鑄錢金屬范的鑄型,本工作從鑄造工藝角度對(duì)陽(yáng)文陶范進(jìn)行分析,通過對(duì)漢代陽(yáng)文陶范出土概況的統(tǒng)計(jì)和分析,以期揭示鑄錢金屬范的鑄造工藝及變遷。1澆注系統(tǒng)的設(shè)置河南洛陽(yáng)漢河南縣城鑄錢遺址出土的有榆莢半兩和四銖半兩兩種陶范,年代屬于西漢早期-中期;山西夏縣禹王城遺址只有四銖半兩陽(yáng)文陶范出土,年代晚于河南洛陽(yáng)漢河南縣城鑄錢遺址,屬于西漢中期;北京懷柔縣鑄錢遺址只有五銖陽(yáng)文陶范,未見半兩陽(yáng)文陶范,年代晚于河南洛陽(yáng)漢河南縣城和山西夏縣禹王城鑄錢遺址,屬于西漢中期的郡國(guó)鑄五銖錢時(shí)期(公元前118～113年);陜西西安西漢建章宮遺址、相家巷、窩頭寨和高低堡等鑄錢遺址出土了大量的五銖陽(yáng)文錢范,目前學(xué)界多認(rèn)為始于武帝令上林三官專鑄五銖時(shí)期,遺址中還出土了王莽時(shí)期的一些陽(yáng)文陶范,因此這些遺址延續(xù)到王莽時(shí)期,年代屬于西漢中期-王莽時(shí)期(公元前113年到公元23年);遼寧寧城縣黑城古城為王莽時(shí)期鑄錢遺址。河南洛陽(yáng)漢河南縣城出土的是鑄造半兩錢金屬范的陶范,有榆莢半兩和四銖半兩兩種(圖2)。澆注系統(tǒng)設(shè)置在陽(yáng)文陶范上端,有二個(gè)椎體的澆口:一個(gè)為金屬液進(jìn)入型腔的澆注口、一個(gè)為型腔中氣體排出的排氣口(冒口),采用的是頂注式澆注。所鑄造的金屬范上澆口杯和直澆道模居中設(shè)置,2行錢模對(duì)稱分布在直澆道模兩側(cè),從保存完整的陶范上可見每行錢模數(shù)為7枚,用金屬范鑄錢一次可得14枚四銖半兩錢。山西夏縣禹王城遺址出土的是鑄造四銖半兩金屬范的陽(yáng)文陶范,出自一個(gè)泥范堆集坑里(圖3),根據(jù)殘范上殘余的一個(gè)澆口或排氣口,澆注系統(tǒng)的設(shè)置與洛陽(yáng)漢河南縣城出土的陶范相同—一個(gè)澆口和一個(gè)排氣口,型腔面上所反映出所鑄造金屬范的澆口杯和直澆道模居中設(shè)置,4行錢幣模對(duì)稱分布在直澆道兩側(cè),錢幣模的數(shù)量比洛陽(yáng)漢河南縣城的增加一倍以上,因此金屬范鑄造錢幣的生產(chǎn)效率更高。遺址中只有四銖半兩陽(yáng)文陶范出土,屬于西漢早中期,因此遺址的年代晚于洛陽(yáng)漢河南縣城鑄錢遺址的年代。北京懷柔縣鑄錢遺址出土的五銖陽(yáng)文陶范,有2行與4行錢模兩種(圖4)223～224,澆注系統(tǒng)的設(shè)置與洛陽(yáng)漢河南縣城和山西夏縣禹王城出土的陽(yáng)文陶范相同—在陶范上端設(shè)置一個(gè)澆口和一個(gè)排氣口。其遺址的年代應(yīng)屬于武帝允許郡國(guó)鑄造五銖的時(shí)期(公元前118～113年)。陜西西安西漢長(zhǎng)安城地區(qū)相家巷、窩頭寨、高低堡、黃堆譚、東柏良村等地發(fā)現(xiàn)了多處鑄錢遺址,出土了鑄金屬范的五銖陽(yáng)文陶范和鑄錢的陶背范,在出土的陽(yáng)文陶范上可見沿直澆道模對(duì)稱分布著4行或6行錢模,未見2行錢模的陶范,陶范的澆注系統(tǒng)除了沿襲西漢早中期在陶范頂端設(shè)置一個(gè)澆口與一個(gè)排氣口的設(shè)置外(圖5)122,124,新出現(xiàn)了在陶范的頂部中間設(shè)置一個(gè)澆口及在型腔的左右兩側(cè)設(shè)置兩個(gè)排氣道的設(shè)置(圖6)161,排氣道遠(yuǎn)離澆口更有利于型腔內(nèi)的氣體排出。相家巷遺址出土的五銖陽(yáng)文陶范,有4行或6行錢模上端設(shè)一個(gè)澆口與一個(gè)排氣口的陶范(圖7(1,2))210,212,也有6行錢模上端設(shè)一個(gè)澆口和兩個(gè)排氣道的陶范(根據(jù)平板范上錢模等對(duì)稱性分布在直澆道模的兩側(cè)及兩側(cè)排氣道的對(duì)稱設(shè)置推測(cè))(圖7(3))197,該陶范上有紀(jì)年銘:元康二年(公元前64年)。在《秦漢錢范》一書中,設(shè)一個(gè)澆口和兩個(gè)排氣道的陽(yáng)文陶范上有紀(jì)年的計(jì)有:元鳳六年(公元前75年)196,256,本始元年(公元前73年)242,257,地節(jié)二年(公元前68年)242,元康二年(公元前64年)197,258,元康三年(公元前63年)243,神爵二年(公元前60年)259,神爵四年(公元前58年)244,五鳳三年(公元前55年)178,199,永光五年(公元前39年)200,建昭五年(公元前34年)261;在《新莽錢范》一書中,排氣道設(shè)置在兩側(cè)的有:大泉五十、小泉直一、次布九百和大布黃千陽(yáng)文陶范。因此,在鑄金屬范的陶范上,一個(gè)澆口和兩個(gè)排氣道的澆注系統(tǒng)最遲出現(xiàn)在元鳳六年(公元前75年),一直沿用到新莽時(shí)期。對(duì)遼寧寧城縣黑城古城王莽鑄錢遺址出土陶范經(jīng)復(fù)原顯示出不論是大泉五十或是小泉直一陽(yáng)文陶范,其澆注系統(tǒng)都是采用一個(gè)澆口和兩個(gè)排氣道,并且在金屬范型腔之下還有一條長(zhǎng)條形型腔,通過2或3個(gè)楔形槽與金屬范的型腔連通(圖8),姜寶蓮等稱之為“定位槽”169。底部的長(zhǎng)方形槽在五銖(圖9左)、大泉五十(圖9中)135、大泉五十契刀五百200、幼泉二十(圖9右)35,46,78等陽(yáng)文陶范上都可見到,除了一件五銖陽(yáng)文陶范,其它陶范都可明確歸于王莽時(shí)期,因此這種設(shè)置出現(xiàn)的較晚,可能起源于西漢晚期,在王莽時(shí)期得到較廣泛地應(yīng)用。對(duì)于底部的長(zhǎng)條形槽,僅以2～3個(gè)楔形接口與金屬范的型腔連通,這種楔形連接使鑄造后該部位易與金屬范分離,并且在目前出土的金屬范上,皆未見金屬范下帶有金屬條的結(jié)構(gòu),因此,這并不是金屬范的組成部分,只能是鑄造金屬范時(shí)的需要。但是,金屬范背面的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,鑄造金屬范的兩塊陶范并不需要嚴(yán)格的定位,長(zhǎng)條形槽位于型腔的最下部,將承接最先流入型腔內(nèi)的高溫金屬液,這些金屬液與型腔內(nèi)的空氣接觸將產(chǎn)生氧化,形成氧化渣,從鑄造工藝學(xué)角度其有集渣槽的作用,姑且稱之為“集渣槽”更貼切些。以上的六個(gè)鑄錢遺址年代涵蓋了西漢早期至王莽時(shí)期。2帶型腔內(nèi)表面元素分析在陜西戶縣、西安的鑄錢遺址中,現(xiàn)在仍可見到大量的鑄造金屬范的陶范與鑄錢夾砂陶范散落在遺址各處,在對(duì)陜西西安窩頭寨鑄錢遺址的考察中,從遺址中隨機(jī)揀選了一些鑄金屬范的陶范樣品,以五銖陽(yáng)文陶范為主,在采集的陶范樣品中選取5件進(jìn)行分析(圖10):3件五銖陽(yáng)文陶范、2件小泉直一陽(yáng)文陶范,分別編號(hào)為:五銖No.1、五銖No.2、五銖No.3、小泉直一No.1、小泉直一No.2,除五銖No.2未見明顯的面、背分層現(xiàn)象,其它4件都是分面層、背層制作的,小泉直一No.1有部分是從分層面處斷開(圖10(4)),各陶范面層與背層厚度不均勻,有的部位面層厚,有的部位背層厚,都已使用過。為了了解陽(yáng)文陶范的制作工藝,在體式顯微鏡下對(duì)陶范進(jìn)行形貌觀察,以觀察陶范面層與背層的形貌是否有區(qū)別;在X射線熒光分析儀下對(duì)陶范進(jìn)行了成分分析(XRF分析),以了解陶范面層與背層是否采用了不同的原料制作;在電子探針下對(duì)陶范的面層和背層進(jìn)行微區(qū)成分分析,以了解型腔面上是否使用了涂料;在X射線衍射分析儀下,對(duì)陶范進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析。2.1增加劑為5.1,5.3,小鼠直一no.2,5.2的對(duì)比在體式顯微鏡下觀察4件有明顯分層的陶范(編號(hào):五銖No.1,五銖No.3,小泉直一No.1,小泉直一No.2)的橫截面,面層與背層的形貌結(jié)構(gòu)相似,未見明顯的區(qū)別(圖11)。2.2泉直一no.2的成分在進(jìn)行成分分析前,對(duì)陶范樣品進(jìn)行處理,其步驟如下:水洗?將陶范分成面、背層樣品?水砂紙磨平?不打磨型腔面?100℃烘干?XRF測(cè)每個(gè)樣品的型腔面、面層、背層成分。成分分析結(jié)果見表1。在表1中,4件面、背分層的陶范中,除小泉直一No.2,其它三件陶范五銖No.1、五銖No.3、小泉直一No.1的面層與背層的成分基本一致,未見分層的五銖No.2的成分及小泉直一No.2面層的成分也與其一致;只有小泉直一No.2背層的成分中CaO含量較低。所以,除小泉直一No.2的背層外,其它陶范的成分一致。為了了解在鑄造金屬范時(shí),在陶范的型腔面上是否使用了涂料,對(duì)3件陶范的型腔面進(jìn)行了成分分析,與同一樣品面層非型腔面的成分進(jìn)行比較,2件陶范中的CaO含量有區(qū)別:五銖No.3型腔面的成分中CaO含量較面層非型腔面的CaO含量高,而五銖No.1和小泉直一No.2是面層非型腔面的成分中CaO含量較面層型腔面的CaO含量高,沒有一致的規(guī)律性,因此從XRF的成分分析結(jié)果上不能判斷是否使用了表面涂料。2.3顯微組織結(jié)構(gòu)分析使用電子探針儀器對(duì)小泉直一No.2面層和型腔面進(jìn)行形貌和微區(qū)成分的分析。在取樣的過程中小泉直一No.2陶范的面、背層自然分離,型腔面呈灰色,上有不規(guī)則分布的鐵銹紅附著物,面層的內(nèi)部呈淺磚紅色(圖12)。對(duì)小泉直一No.2樣品的處理步驟如下:水洗?100℃烘干?水沙紙磨平(不打磨型腔面)?表面噴碳?電子探針測(cè)微區(qū)成分。在電子探針下,面層上型腔面的形貌有兩種:粗糙部位(圖13(1～2))和較平坦的部位(圖13(3～5)),平坦的部位在顯微鏡下呈白亮色;面層上非型腔面的形貌(圖13(6))與型腔面上粗糙部位的形貌相同。由于陶范已使用過,面層上型腔面與非型腔面形貌不同的平坦部位的形成有兩種可能:或是型腔面刷涂涂料后形成的,或是澆注過金屬液后留下的金屬附著物。對(duì)小泉直一No.2面層型腔面上粗糙部位和較平坦的部位,以及非型腔面的成分分析結(jié)果見表2,可知型腔面上平坦部位的成分以氧化鐵為主(Fe2O3含量為50.96%、39.07%和35.49%),比型腔面上粗糙部位氧化鐵的含量(Fe2O3含量為6.95%、8.73%)高出許多,也比非型腔面中氧化鐵的含量7.55%高出許多,因此,型腔面上平坦部位是由于鑄造鐵范后產(chǎn)生的,這件小泉直一陽(yáng)文陶范所鑄造的是鑄造小泉直一錢幣的鐵范。比較型腔面和非型腔面的成分,除了型腔面上CaO的含量(CaO含量為11.28%和9.7%)比非型腔面(CaO含量為13.63%)低,其它成分基本相同,結(jié)果與XRF成分分析結(jié)果一致,沒能確定鑄造鐵范時(shí)型腔面上是否使用了表面涂料。2.4成巖年齡及組成對(duì)小泉直一No.2背層進(jìn)行了X射線衍射分析,衍射的譜圖見圖14,對(duì)譜圖的分析表明其組成為:SiO2(α-石英),KAlSi3O8(微斜長(zhǎng)石),CaAl2Si2O8(鈣長(zhǎng)石),Fe2O3(磁赤鐵礦),CaSi2O5(硅酸鈣)。3討論3.1兩漢新莽時(shí)期漢內(nèi)鑄型的體系漢代陽(yáng)文陶范的尺寸隨著時(shí)間推移而增大,以五銖錢為例,所鑄的五銖金屬范上由西漢早期的2行錢模發(fā)展到4行錢模,再到西漢中晚期和王莽時(shí)期的4行或6行錢模,每行的錢模數(shù)也由西漢早期的6～7枚發(fā)展到西漢晚期和王莽時(shí)期的10～11枚,隨著所鑄造金屬范尺寸的增加,陽(yáng)文陶范的寬度、長(zhǎng)度和厚度都隨著加大,所鑄造的金屬范每次鑄錢的數(shù)量由早期的一次鑄造數(shù)枚發(fā)展到最多一次可鑄造64枚五銖錢。這些發(fā)展變化表明了西漢時(shí)期金屬范鑄造技術(shù)在不斷提高,至新莽時(shí)期已達(dá)到很高的水平。根據(jù)出土的陶范,可歸納出漢代陽(yáng)文陶范上的澆注系統(tǒng)有三種(圖15):1)采用頂注式,在陶范的頂端設(shè)置一個(gè)澆口和一個(gè)排氣口;2)采用頂注式,在陶范的頂端設(shè)置一個(gè)澆口,左右兩側(cè)設(shè)置二個(gè)排氣道;3)采用頂注式,在陶范的頂端設(shè)置一個(gè)澆口,左右兩側(cè)設(shè)置二個(gè)排氣道,底部設(shè)置一個(gè)“集渣槽”。第一種是最早的一種鑄型,從西漢早期一直沿用至西漢中晚期;第二種鑄型改變了排氣道的設(shè)置,移到了遠(yuǎn)離澆注口的位置,從一個(gè)增加到二個(gè),排氣道遠(yuǎn)離澆口和數(shù)量的增加更有利于型腔內(nèi)氣體的排出,有利于金屬液的順利充型,這種鑄型最遲出現(xiàn)在元鳳六年(公元前75年),一直沿用到新莽時(shí)期;第三種鑄型是在第二種鑄型的基礎(chǔ)上在型腔的最底部增加了“集渣槽”,使在充型過程中金屬液與空氣接觸氧化產(chǎn)生的渣流入此槽內(nèi),可以提高所鑄造的金屬范的質(zhì)量,這種鑄型主要用于新莽時(shí)期,最早可能出現(xiàn)在西漢晚期。從陽(yáng)文陶范上還可看出鑄錢金屬范的鑄型:澆口杯居中,下接直澆道,錢幣型腔對(duì)稱分布在直澆道兩側(cè),通過內(nèi)澆道連通錢幣型腔和直澆道。隨著金屬范每次鑄錢數(shù)量的增加,澆口杯有加大的趨勢(shì),這樣可以承接更多的金屬,增加金屬液的充型速度和減少充型時(shí)間,提高所鑄錢幣的成品率。3.2鑄造金屬范的陶范的設(shè)計(jì)和制作鑄造鑄錢金屬范的陽(yáng)文陶范上分布著凸起的錢幣模和凸起的澆注系統(tǒng),上海博物館收藏的一件五銖陽(yáng)文陶范上可以看到的錢幣型腔中心點(diǎn)定位的十字細(xì)陽(yáng)文線條、用于內(nèi)郭定位的細(xì)陽(yáng)文內(nèi)切圓(圖16),這些都是在制作錢模時(shí)留下,表明陽(yáng)文陶范使用了模具制作。模具的制作過程中采用了規(guī)和矩進(jìn)行定位和制作。模具的材質(zhì)如果沿用先秦青銅器鑄造時(shí)采用的陶模以泥土制作,材料易得,在制作過程中如果出現(xiàn)刻劃缺陷時(shí)易于進(jìn)行修補(bǔ),但陶模的強(qiáng)度不夠,在使用的過程中易損壞,使用壽命短,制作周期長(zhǎng),不太能滿足錢幣大批量生產(chǎn)的需求,目前還未發(fā)現(xiàn)陶質(zhì)的錢模。1985年陜西長(zhǎng)安縣郭杜出土了2件五銖石范,一件入藏陜西省博物館(圖17),長(zhǎng)30.3cm、寬7.3cm、厚3.8cm,石范兩面都刻有錢幣型腔和澆注系統(tǒng),黨順民先生指出其為“石質(zhì)祖范”,是用于制作陽(yáng)文陶范的模,這塊石范與一般鑄錢的石范不同:1)沿型腔面的一周存在著一個(gè)斜面,從鑄造工藝的角度這是造型時(shí)為了將模從泥范內(nèi)順利取出而設(shè)置的拔模斜度;2)底部的兩條豎線和三角凹槽是在鑄造出的金屬面范上留下與背范的合范定位線和定位角;3)底部?jī)啥说男苯鞘硅T造出的金屬范在底部的兩端呈平滑的過渡,有利于保護(hù)金屬范,這與出土的金屬范底部?jī)啥硕喑驶⌒我恢?4)澆口杯兩端的設(shè)置也是為了使鑄造出的金屬范在澆口杯處的寬度縮小呈圭形,以節(jié)約金屬,這與出土的金屬范形狀一致。這些特征都表明了這塊陰文石范不是直接鑄錢,而是作為制作鑄錢金屬范的陶范的模,是石模。比較兩種材質(zhì)的模,石模制作技術(shù)要求高,如果在制作的過程中出現(xiàn)紕漏,需要打磨掉整個(gè)面重新制作;但石模耐用,可以反復(fù)多次使用,并能保持錢幣在形狀、大小與文字風(fēng)格上的一致性,因而石模優(yōu)于陶模。對(duì)上海博物館收藏的錢范及陜西西安相家巷、窩頭寨鑄錢遺址的考察,鑄造金屬范的陶范是采用細(xì)膩的泥料制作,陶范基本都是分兩層制作的(圖18),四件的陽(yáng)文陶范的截面觀察表明面層與背層的形貌相似,成分分析的結(jié)果表明CaO的含量有區(qū)別,其它成分相近,CaO含量既有面層中高于背層,也有背層中高于面層,而這可能是制作陶范的泥料組成中有一種以CaO為主的材料,它的加入應(yīng)是為了改善陶范的性能,有時(shí)面層泥料中多加入一些,有時(shí)背層泥料中多加一些,造成了面層與背層成分上的區(qū)別。如此,則分層制作陶范就是出于工藝上的需求,陽(yáng)文陶范的厚度基本在3～4厘米之間,如果一次就將4厘米厚的泥料覆在錢模上,所施加的力不能均勻傳導(dǎo)到型腔面上,易造成一些部位的錢模和錢文不能清晰地復(fù)印到陶范上,因此也就不能鑄造出合格的金屬范。如果先使用厚約2厘米的泥片敷在石模上,將錢文、錢幣和澆注系統(tǒng)的型腔清晰地復(fù)印到泥料上,后再用厚約2厘米的泥片加在面層泥料上形成約4厘米厚度的陶范,這樣既能得到清晰的錢幣型腔,又可以保證陶范有足夠的強(qiáng)度,使其在制作和使用過程中不易損壞。姜寶蓮先生等對(duì)漢鐘官鑄錢遺址出土的陽(yáng)文陶范進(jìn)行了相結(jié)構(gòu)的分析和陶范的形貌觀察,指出制作陶范的陶質(zhì)細(xì)膩