茶洋窑黑釉瓷器的科技分析研究
两宋时期饮茶之风盛行，方式多样，有点茶、斗茶、分茶、煎茶及泡茶等[1]。各式茶艺活动中，茶汤尚白，喜用黑盏。宋徽宗在《大观茶论》中提到“盏色贵青黑，玉毫条达者为上”；蔡襄所著《茶录》中也写道“茶色白，宜黑盏，建安所造者绀黑，纹如兔毫”。如此社会风尚和审美导向下，建窑系黑釉瓷器得到了空前发展，并陆续出现了多处模仿烧制建窑黑釉茶盏的窑场。距离建窑100多公里外的南平茶洋窑即为最具代表性且具有一定规模的建窑系窑场，其产品不仅供给国内市场，更是依托闽江及海上丝绸之路远销海外[2]。
茶洋窑又名葫芦山窑，位于福建省南平市延平区的葫芦山村茶洋自然村北面。此地紧邻闽江，水路交通便利，同时背倚群山，拥有丰富的瓷土及燃料资源。考古工作显示茶洋窑应创烧于宋代，遗址面积约7-8万平方米，产品风格充分学习和融合了建窑、景德镇窑和龙泉窑器物特点，可见到黑釉、青白釉、青釉、酱釉、绿釉、青花等多种产品[3]。窑址中黑釉器物占比多、流通范围广，成为学者研究的主要对象[4]。众多出土黑釉茶盏中有一类束口、深弧腹、平肩（足墙与腹部衔接处为直角或者锐角）器物备受关注，它的出现为日本存在的“灰被天目”盏来源研究提供了考古实证[5]。据日本出土此类标本信息，森达也认为这类平肩茶盏主要生产于公元14世纪前后，此时茶洋窑大量烧制这类茶盏的动力主要来自海外特别是日本市场的需求[6]。“灰被天目”茶盏对日本陶瓷产业及陶瓷造型艺术影响深远，长江秀利指出日本濑户天目的器型可能是在有意的模仿平肩型“灰被天目”（或称为“珠光天目”）型茶盏，而非建窑产品[7]。茶洋窑产品也常发现于其他地区，20世纪70年代发现于韩国西南部海域的新安沉船中出水的浅腹黑釉盏也在茶洋窑遗址中找到相同的器型[8]。2016年到2017年，位于宁波的明州罗城城墙遗址（望京门段）出土了大量黑釉瓷，其中部分样品被认为来自茶洋窑[9]。
以往黑釉瓷科技分析工作主要集中于建窑、吉州窑等著名窑址[10]，茶洋窑的学术价值并未得到充分关注。20世纪80年代，陈显求等人首次对5件茶洋窑黑釉盏进行了材料特性研究。在比较了茶洋窑与建窑黑盏的胎釉成分差异基础上，着重对胎体结构与釉层中兔毫形成进行了讨论[11]。进入21世纪，出现了茶洋窑工艺的复原和仿烧工作：孙建兴等人借鉴茶洋窑古代样品成分配方，进行原料筛选和搭配，成功烧制出“灰被天目”盏[12]；日本学者长江惣吉也做了类似的实验考古工作并总结出有效的烧制工艺和流程[13]。
茶洋窑作为我国宋元时期众多带有外销属性的民间窑场之一，其产品在海内外市场上占有重要份额，是我们窥探和研究外销性瓷业的重要窗口。对窑业生产过程中每个环节的考察和分析是全面揭示茶洋窑烧制技艺并将其活化与再利用的基础和关键。本研究希望借助科技手段从考古材料中挖掘更多潜在信息并总结规律，对当时外销性瓷业的窑业发展与技术特点进行讨论。具体内容包括了窑址周边粘土资源，器物本体及生烧现象的分析与研究等。
一 样本与实验
（一）遗址及样本
研究共选择31件茶洋窑黑釉瓷样品及5份窑址附近粘土样品进行测试分析，样本由闽越王城博物馆提供，具体样品信息见表一。
图一 茶洋窑位置图及部分样品照片
表一 瓷器样品信息表
（二）实验方法
本研究采用能量色散X射线荧光光谱仪（EDXRF-8100，SHIMADZU）对瓷器胎体及粘土进行化学成分分析，在中国科学技术大学科技考古实验室完成。瓷器胎体测试时，一般通过切割及打磨的方式对样品进行处理，旨在提供实验分析所需的平滑且致密的测试面。实验条件：管电压15kV，真空条件下对Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、K2O、CaO等进行测试；管电压50kV，真空条件下对TiO2、Fe2O3、MnO进行测试。定量分析采用康宁玻璃标准样品B、C和D校正过的FP（Fundamental Parameter）法进行，此测试方法分析结果自动进行归一化处理。粘土样本测试时，先对粘土进行烘干、研磨及压片处理，再在综合土壤校正过的FP法下进行测试。
实验中采用电子探针X射线显微分析仪（EPMA-1600，SHIMADZU）对样品釉层进行化学成分分析，在中国科学技术大学中国科学院壳幔物质与环境重点实验室完成。实验中样品被镶嵌于树脂靶中，并进行打磨抛光使得釉层与胎体横截面充分显露以供分析测试。实验条件：电压15kV，电流15nA，选用SPI和GBW系列标准样品进行定量分析。
粘土样本的物相结构采用XRD(Olympus-Terra)进行测试，在中国科学技术大学科技考古实验室完成。
烧成温度采用热膨胀仪（DIL402C，NETSCH）进行测试，在中国科学技术大学理化实验中心完成。实验在升温速度为5℃min-1，且通入N2的环境下进行。
表二 粘土样品信息表
二 结果与讨论
表三、四、五分别为茶洋窑粘土、瓷器胎体和釉层化学元素组成（绘图所采用的粘土数据为去除烧失量并进行归一化的数据）
表三 茶洋窑周边粘土化学组成（wt%）
表四 茶洋窑黑釉瓷器胎体化学组成（wt%）
（续表）
表五 茶洋窑黑釉瓷器釉层化学组成（wt%）
（一）制瓷原料
茶洋窑所在的南平市延平区葫芦山村三面环山，山岭中蕴藏有丰富的制瓷资源—高岭土矿。这里瓷土资源的开采和利用从宋代就已开始，现今仍可见到大型的高岭土采矿工厂在此生产作业。据地质调查显示，其矿床主要为酸性岩脉风化型和花岗岩风化残积型高岭土。矿石颜色有紫红色、灰白色、浅黄色等，主要矿物有高岭石、石英、水云母、长石及少量铁质矿物等[14]。
为进一步了解这一区域制瓷原料类型及使用情况，在窑址调查采集瓷器样品的同时采集了部分粘土样品进行研究。为了真实的反映当地制瓷粘土资源的多样性与复杂性，采集过程中选择无现代人为扰乱及无杂质的土层，同时尽可能多的选择土色差异性较大的粘土样本，具体采样地点见表二。通过表三可以看出实验所分析的五种粘土均为可用作制作瓷器的耐火性粘土，大致可以分为三种类型：粘土1，低硅高铝高铁型（CY-T-1和CY-T-4），颜色较深，呈现深黄色及红色；粘土2，高硅低铝型（CY-T-2和CY-T-3），颜色洁白；粘土3，高钾型（CY-T-5）。X射线衍射分析结果显示五种粘土基本都含有石英、云母、蒙脱石和高岭石等矿物（图二），不同之处在于粘土2的谱图中出现了d值约为10的云母峰，粘土3谱图可见一定量的长石，这一定程度说明了这份土样具有高钾含量特征的原因（表三）。
图二 茶洋窑周边粘土样品XRD分析谱图
（二）胎体分析
表四显示茶洋窑样品胎体中SiO2含量在57.54wt%到75.33wt%之间，Al2O3含量在18.33wt%到34.69wt%之间，两种氧化物含量变化范围较大；助溶剂主要由Fe2O3和K2O两种氧化物构成，二者总量从4.1wt%到8.5wt%。图三中粘土样本的SiO2和Al2O3数据点和所有瓷胎数据点位于一条直线上，其中粘土1（高铁含量）与样品数据点重合性相对较好；Fe2O3-TiO2散点图中同样可以观察到粘土1与样品胎体数据点较为吻合，而其他两种粘土则集中于散点图左下角，与瓷器样本差异明显；K2O-CaO散点图中可以看到除了粘土3（高钾含量）数据点远离瓷器样本外，其他两种粘土与瓷器样品点聚集在一起。综上，茶洋窑黑釉瓷产品元素特点更接近于采集的五份粘土中的高铁粘土，推测当时窑工可能出于有意模仿建窑产品而在制瓷时选择了这类颜色偏红的（高铁含量）粘土。
图三 茶洋窑胎体化学成分散点图
对于图三呈现出的高铁粘土和瓷器胎体成分的细小差异，笔者认为可以从以下几方面去理解：
1.当地可供制瓷使用的粘土种类繁多，元素含量差异明显，对于众多的瓷器标本来说，本研究所采5件粘土样本数量相对较少，显然难以完全覆盖所有样品的特征；
2.一般制瓷过程中，瓷土需要经过粉碎、淘洗、沉淀等工序，随之也会带来部分元素的含量变化[15]；
3.是否存在几种制瓷原料混合的现象。
特别是20世纪80年代陈显求等人曾提出茶洋窑的胎体是区别于南方常有的石英—高岭—云母系胎体的石英—高岭—长石系瓷胎[16]，启发我们应该考虑当时制瓷过程中是否存在在普通瓷土中混入富含长石的粘土（如本研究中的CYT-5粘土）的情况。为了更加清晰的理解这种古代先民对于自然资源的认知、利用及分配背后透露的经济规律，更多当地粘土样本的采集、分析工作的开展将是我们未来工作的方向之一。
为了直观的评估茶洋窑产品特性与生产技术，将其与宋元时期两处主产黑釉瓷的建窑、吉州窑进行比较。图四中显示三处窑址SiO2和Al2O3含量数据点基本都各自呈现出一定的线性相关性（运用OriginPro 2018C进行线性拟合：茶洋窑y=-0.82x+80.98；吉州窑y=-0.89x+83.37；建窑y=-0.48x+52.95），体现了三处不同窑址制瓷原料各自拥有独特的硅铝比特性。三处窑址中，茶洋窑瓷器胎体拥有最高的SiO2和Al2O3含量总和（图四），相应的，高SiO2和Al2O3的特性也使得茶洋窑胎体中助溶剂（RXOY）是相对较低的（古陶瓷材料中氧化物可分为三大类：SiO2、Al2O3及RXOY[17]），低助溶剂的原料给茶洋窑生产过程中窑炉温度提出了更高的要求。具体结合图四可知茶洋窑样品中K2O和Na2O含量明显小于吉州窑，Fe2O3、MgO和Na2O含量小于建窑。茶洋窑作为一处建窑系窑场，可以想象生产过程在技术、形制及外观色彩上都极力的学习和模仿建窑产品的特点，然而包括茶洋窑在内很多建窑系窑址产品胎体都未能达到建窑产品的“铁胎”效果，通过图四可以看到胎体中Fe2O3的相对较低应是导致其胎色无法“复制”建窑产品的主要原因。
图四 胎体化学成分散点图
（其中引用的数据中建窑数据35组，吉州窑48组；
数据来源于Weidong Li,江鹏飞，徐嫦松等[18]；
注：绘制前选择SiO2、Al2O3、Na2O、
MgO、CaO、K2O、Fe2O3、TiO2等
8种氧化物进行归一化处理）
（三）釉层分析
表五显示茶洋窑黑釉层中SiO2含量在57.08wt%到67.54wt%之间，Al2O3在15.14wt%到26.46wt%之间；助溶剂主要为CaO（6.76wt%）和Fe2O3（4.92wt%）。
比较胎体和釉层元素含量变化，图五显示相对于胎体，釉层中多数助溶剂氧化物含量有所增加，其中MgO、MnO、P2O5的提高显示了当时窑工可能主要是通过添加草木灰来提高釉料中的主要助溶剂CaO含量。Fe2O3作为黑釉瓷器的主要呈色元素，它在釉层中的含量比胎体平均提高了1.70wt%。陈尧成曾总结并发表了39种草木灰化学成分含量[19]，其中仅有少数的几种草木灰（7种）的Fe2O3含量超过茶洋窑黑釉瓷器胎体的Fe2O3含量（3.22wt%），因此依靠草木灰来提升釉层中的铁含量是难以实现的。考察当地窑址周边的粘土原料及成品瓷器的胎体元素组成，显然当地存在着富含铁含量的制瓷粘土（样品胎体中Fe2O3最高可达5.04wt%；孙建兴等人曾在南平茶洋窑附近采集到高铁含量的釉石及红土[20]）。综上，我们猜测当时窑工在配制釉料时除了引入草木灰来提高助溶剂外，同时为了满足建窑系黑色釉层的视觉效果，有意的选择了高铁釉石或者紫金土亦或者它们的混合物入釉。
图五 茶洋窑胎釉成分平均值柱状图
图六为茶洋窑、建窑和吉州窑釉层主要元素箱线图，可以看到福建省境内的茶洋窑和建窑样品拥有相对一致的SiO2、Al2O3及K2O含量特征；江西境内的吉州窑表现出相对低的Al2O3、高的SiO2及K2O特征，其中高的K2O含量与当地瓷土富含绢云母有关[21]。
图六 黑釉瓷器釉层化学成分箱线图
（引用的数据中建窑数据35组；吉州窑13组；
数据来源于Weidong Li，江鹏飞，徐嫦松等[22]）
（四）生烧产品的产生与原因
田野调查及样品采集中发现遗址中存在着不少的生烧器物，为讨论当时窑业技术提供了相对独特的研究视角。研究表明陶瓷器烧成温度主要取决于Al2O3/SiO2及助溶剂RXOY（Na2O、MgO、K2O、CaO、TiO2、Fe2O3、MnO等氧化物）含量[23]，其中Al2O3增高有助于提高陶瓷制品的耐火度、烧结温度和比重等性质，而RXOY含量提高则有降低烧结温度的作用。利用耐火度计算公式[24]对分析的31件茶洋窑样品的理论烧成温度进行估算，结果显示这批样品所需烧成温度平均为1288℃（1253℃-1321℃），高于建窑及吉州窑的理论烧成温度（建窑理论所需平均烧成温度为1209℃，吉州窑理论所需平均烧成温度为1247℃。建窑和吉州窑计算所用数据同图四）。图七为茶洋窑样品胎体的Al2O3-RXOY散点图，图中显示生烧产品数据点基本都集中于高铝的位置：以Al2O3含量为25wt%作为胎体铝含量高低的判断标准，可以看到低铝样品中生烧产品占比约为11%，而高铝样品中生烧产品占比约45%。
图七 茶洋窑样品胎体Al2O3-RXOY散点图
研究中挑选两件样品（其中CY-C-68肉眼观察为生烧产品，其胎体气孔多，釉层并未玻化；CY-C-57烧结度较好）进行烧成温度测定，分析结果如图八。图中可见CY-C-57烧成温度约在1300℃，而CY-C-68烧成温度在1200℃左右。
图八 热膨胀曲线
综上，茶洋窑生产过程中出现的大量生烧产品应是多因素影响的结果：
1.瓷土特性，茶洋窑用于制作黑釉瓷的瓷土所需烧成温度较高，客观上需要更高的窑温烧结成瓷；
2.烧制技术（烧成温度），产品的烧成温度差异明显，窑炉温度并非完全统一。
笔者调查当地现代仿烧作坊时手工业者介绍胎体在窑炉中的装烧方式及摆放位置会直接影响产品的烧成率，例如在接近窑尾或其他过火较少的地方会出现窑温过低而产生生烧产品的情况。
三 结语
茶洋窑作为宋元时期福建境内重要的建窑系外销窑场，其黑釉产品产量大、流通范围广、关注度高。本研究共选择了茶洋窑31件黑釉器物样品及5种粘土原料进行了化学成分、物相结构和烧成温度的分析，对其窑业技术得到了一些初步认识。
（一）当地制瓷粘土矿藏丰富、种类多样，可适应多种不同瓷器的生产需求。
（二）黑釉瓷胎体原料并非筛选细致、制备精细。当时窑工在烧制黑釉产品时可能有意的选择了当地颜色较深、含铁量高的瓷土制胎。釉层制备时可能选择了草木灰、高铁的釉石或紫金土等。
（三）茶洋窑、建窑、吉州窑胎体在主量元素上拥有各自的特点，地域特征明显。在釉层含量上，福建省境内的茶洋窑和建窑保持了较好的一致性，相对于江西境内的吉州窑表现出相对较低的SiO2、K2O和较高的Al2O3含量。
（四）窑业生产活动中多种因素导致了较多生烧产品的产生：首先，当地制瓷粘土整体助溶剂含量较低，并且当时窑工在制瓷过程中选择的部分原料Al2O3/SiO2较高，这些因素导致了本地瓷器生产可能需要更高的窑温；其次，生产活动中本身窑温的不足或产品装烧位置的不同也会造成部分产品出现生烧的现象。
