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李伟东2011.11.25陶瓷是人类首次以硅酸盐矿物为主要原材料，经过原料加工、成型、烧成等工艺过程创造出来的一类新材料。是土、水、火相结合的艺术。陶器是人类社会发展到一定阶段必然出现的产物，是需求和生活实践相结合的产物。瓷器则是中国的发明，是中华民族对人类的贡献。古代陶瓷承载着丰富的历史文化信息和科技信息，对人类文明的产生及进步产生了重要的影响。中国具有世界上独一无二、连续不断、长达万年的陶瓷工艺发展史。古代陶器与瓷器第一个里程碑——新石器时代早期陶器的出现•湖南道县玉蟾岩遗址•江西万年仙人洞遗址•广西桂林甑皮岩遗址•河北徐水南庄头遗址距今万年左右的陶器敞口罐，距今9000-8000年左右，桂林甑皮岩遗址第四期出土第二个里程碑——新石器时代晚期印纹硬陶和商周时期原始瓷的烧制成功印纹硬陶出现于距今4000多年前的新石器时代晚期印纹硬陶和陶器的区别：含有较低Fe2O3,较高的Al2O3,可在超过1000℃的温度下烧成，最高温度已达1200℃硬陶是陶器至瓷器的过渡产品兽面纹白陶双系壶，商晚期（公元前13-前11世纪），河南安阳出土，故宫博物院藏烧塌的印纹陶原始瓷胎中Fe2O3在3%以下。最高温度烧成温度已达1280℃。原始瓷内、外表面都施有一层厚薄不匀的玻璃釉，胎釉结合不好，易剥落。原始青瓷双系罍léi，西周（公元前1046-前771年），河南洛阳出土原始青瓷龙首鼎，战国（公元前475-前221年），上海博物馆藏第三个里程碑——汉晋时期南方青釉瓷的诞生东汉（25—220）晚期以浙江越窑为代表的南方青釉瓷的烧制成功标志着中国陶瓷工艺发展中的又一个飞跃。从此世界上有了瓷器。南方盛产瓷石原料，形成了我国南方的石英-云母系高硅低铝质瓷的特色。南方长期烧制印纹硬陶和原始瓷的成熟工艺是瓷器诞生的基础。青瓷绳索纹罐，东汉熹平四年（公元175年），浙江奉化东汉墓出土瓷和陶的差别在于其胎坚实致密，气孔率和吸水率小，断面有玻璃态光泽，具有较高强度，含有较多的玻璃相和一定量的莫来石晶体，残留石英细小圆钝。这些外观、性能和显微结构共同形成了瓷的特征。明代宋应星《天工开物》“陶成雅器有素肌玉骨之象焉。”•东汉，浙江上虞小仙坛窑址出土青瓷标本，标志着成熟瓷器的诞生。•Fe2O31.64％,1260—1310℃，吸水率0.28％，抗弯强度71Mpa。第四个里程碑——隋唐时期北方白釉瓷的突破•隋唐时代（589-907）北方白釉瓷的突破是我国北方盛产的优质制瓷原料（高岭土与高铝粘土）与长期积累的成熟制瓷技术（烧成温度达1400℃）相结合的必然结果。使我国成为世界上最早拥有白釉瓷的国家。定窑白釉孩儿枕，北宋（公元960-1127年），故宫博物院藏第五个里程碑——宋代到清代颜色釉瓷、彩绘瓷和雕塑陶瓷的辉煌成就宋代到清代（960-1911）的各大名窑，如官窑、哥窑、钧窑、汝窑、耀州窑、磁州窑、吉州窑、龙泉窑、建窑、长沙窑、德化窑以及后来兴起、集各窑之大成的景德镇窑，都以颜色釉瓷、彩绘瓷或雕塑瓷而著称于世，使我国陶瓷工艺和艺术的辉煌成就达到历史的高峰。南宋官窑青釉弦纹瓶，南宋（1127-1279年），故宫博物院藏耀州窑青釉刻花三足瓶，北宋（960-1127年）上海博物馆藏三大技术突破上述的五个里程碑是既继承又发展，清楚地表现了我国陶瓷工艺的发展过程和取得的突出成就。但它们之所以能随着历史的进程逐一得到实现，依靠的是在制瓷技术上不断取得的重大突破。技术突破之一：原料的选择和精制•陶器–早期陶器所用原料都是就地取土，由于先民们所采集的原料经常含有各种砂粒，故而早期陶器—砂质陶。–先民们从烧制陶器的经验中逐渐认识到某些泥土更适合烧制陶器，所以进步到就地选土，于是出现了泥质陶。–在发现单独使用某些泥土还不能满足成型、干燥、烧成时的要求时，又会有意识地加入砂粒和草木谷壳灰等，减少干燥收缩开裂，增加塑性—夹砂陶、夹炭陶。–硬陶原料的选择、粉碎和淘洗，胎“一元配方”•瓷器–原料的选择、粉碎，淘洗，配制，胎“一元配方”和“二元配方”浙江余姚河姆渡夹炭黑陶显微结构（65×）技术突破之二：窑炉的改进和烧成温度的提高古陶瓷烧成温度有两次突破：–第一次突破是在商周时期的印纹硬陶烧制工艺上实现的。龙窑的发明。–第二次突破是在隋唐时期北方白釉瓷烧制工艺上实现的。馒头窑的发明品名试片数最高烧成温度(℃)平均烧成温度(℃)陶器151000920印纹硬陶5512001080原始瓷3712801120瓷器14613801240釉的形成是一个至关重要的技术突破，它为中国能成为发明瓷器的国家奠定了基础。技术突破之三：釉的形成和发展釉的形成取决于两个因素：1.所用原料和与之相对应的化学组成—釉的的物质基础：SiO2，Al2O3，K2O(Na2O)，CaO(MgO)，Fe2O3等2.烧成温度—作为釉形成的必要工艺技术条件。上海硅酸盐研究所在古陶瓷科技考古领域一直保持国际领先地位古陶瓷科技考古•探索蕴藏在古代陶瓷背后的科学原理和规律，掌握传统工艺，并进行实验考古学验证•自然科学与考古学和历史学的交叉•考古学的对象是物质文化遗产，而科技考古的成果是非物质文化遗产•都是中华文明的重要组成部分古陶瓷物理化学基础研究古陶瓷数据库的建立及应用古陶瓷科技发展史研究古陶瓷测试标准的建立古代名瓷复仿制及古为今用古代陶瓷科技考古方法检测项目分析方法化学组成（1）有损分析：化学分析方法、波长色散X射线荧光分析(WDXRF)、电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）中子活化分析（NAA）（2）无损分析：能量色散X射线荧光分析(EDXRF)、质子激发X射线荧光分析(PIXE)显微结构及微区组成光学显微镜分析（OM）、扫描电子显微镜/能谱分析（SEM/EDS）、透射电子显微镜/能谱分析/选区电子衍射（TEM/EDS/SAD）烧制年代碳—14(C14)法、热释光法（TL）烧成温度热膨胀法物理性能比热、热扩散率、热导率、体积密度、显气孔率、吸水率、硬度物相X射线衍射分析（XRD）色度光谱测色分析残留物植硅石提取产地分析微量元素示踪法古陶瓷鉴定（断源断代）一、传统鉴定方法——眼学•眼学鉴定陶瓷，首先要吸收考古学的成果，选择有可靠地层、年代的出土陶瓷器作标准器，或选择可靠的传世品做标准器，与需作鉴定的陶瓷的胎质、器型、装饰、成型工艺、装烧方式、釉、纹片、款识、手感、轻重、敲击音响等各方面，作综合的观察和比较。•眼学鉴定陶瓷，有只可意会不易言传的特点，接触的陶瓷越多，积累的鉴定知识越丰富，鉴定能力也越强。瓷器胎中矿物晶体如石英、长石等，长期受到自然环境（如铀、钍和钾40）放射线的辐照，积累了相当的能量，加热时该能量即以光子的形式释放出来，热释光的强度和受辐照时间的长短成正比。在陶瓷的烧制过程中原始的热释光能量都会因高温而全部释放掉，就象是把[TL时钟]拔至零点。此后陶瓷重新积累TL信号，所测量得到的TL信号，与陶瓷烧制后至今的时间成正比。热释光断代二、古陶瓷科技鉴定方法古代陶瓷产地分析方法（断源）—微量元素示踪法•古代陶瓷是由硅酸盐材料烧结而成。岩石和矿物总是带着产地的某些特征信息，如微量元素含量、同位素比值等，这是成岩条件决定的，如同人的指纹一样，后天无法伪造。•古陶瓷原料经过物理和化学变化，微量元素含量及组合等“指纹”信息不发生变化，也不随年代变迁而变化，所以用微量元素含量及组合来分析古陶瓷的产地具有可靠性。陶瓷器的胎、釉、彩都是由一定量的化学元素组合而成。不同时期、不同窑口、不同品种的陶瓷器，其元素组合是有明显差异的，因为原料是有差异的。通过分析陶瓷器中的常量、微量元素和痕量元素含量，并通过多元统计方法，与数据库中的大量可靠数据进行比对，是瓷器断源断代的重要补充手段。能量色散X射线荧光光谱EDXRF（组成比对法）数据库中的标本数量尽可能大，来源可靠。标本应选窑址明确、地层可靠的考古发掘陶瓷残片，特殊情况下也可选用档案记录准确或带有纪年的传世品或墓葬出土标本。标样制备。需要一套元素种类和含量覆盖面广且分布均匀的中国古陶瓷专用标准参考物。使用多元统计方法处理数据，以得到统计性规律。辨伪容易，确定真品难，需特别谨慎眼学和科技检测相结合提高组成法鉴定的可靠性：古陶瓷科技鉴定的特点：思考题：中国古陶瓷科技考古的内涵和所能解决的问题