青铜技术在中国古代建筑中的GIS分析

2025-09-30 理论教育版权反馈

【摘要】：图10-20泰山铜殿合金成分GIS分析图锌含量；锌、铅、锡密度图；锡含量第三，虽然黄铜、青铜在泰山铜殿中与构件功能的对应不是那么明晰，但从图10-20还是可以看出，几个重要的结构构件，如四根抹角梁、三根柱都是青铜铸造的，而且其含锡量达到10%。但从上述三点分析来看，相比锌和黄铜来说，工匠在泰山铜殿的材料选择上似乎对锡和青铜表现出更多的偏好——尤其是在铸造主要的结构构件时。

为检验合金成分与铜殿构件之间的关系，将表10-12数据导入以铜殿模型为底图的GIS系统中。图10-20（1）中，锌含量大于等于2.0%的构件都被赋予橙色和红色，小于2.0%的被赋予绿色。这样，构件中的黄铜、青铜一目了然。图10-20（2）、（3）分别是锌、铅、锡密度分布图和锡含量分级图。

在表10-12所列的50个检测点中，有17个构件是黄铜铸造，占34%；其余被测构件都是青铜铸造，占66%。这个分布应该大体能够反映泰山铜殿的青铜、黄铜使用比例。从检测数据和GIS图中可以归纳出三个特征：

第一，泰山铜殿的黄铜构件，锌含量最高不过3.6%。这比其同时期前后的黄铜殿、黄铜塔的锌含量都低。比同时期万历黄铜钱的含量更是低得多。

第二，在某些黄铜构件中，锡含量要高于同时期其他黄铜殿的锌含量。例如泰山铜殿的趴梁（TD04-51），含锡量达到7.0%；又如承椽枋（TD04-32），含锡量达到7.1%。而万历黄铜钱的含锡量平均在3.7%左右，本节所举的几个黄铜殿甚至就不含锡。

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图10-20　泰山铜殿合金成分GIS分析图

（1）锌含量；（2）锌、铅、锡密度图；（3）锡含量

第三，虽然黄铜、青铜在泰山铜殿中与构件功能的对应不是那么明晰，但从图10-20还是可以看出，几个重要的结构构件，如四根抹角梁、三根柱都是青铜铸造的，而且其含锡量达到10%。而像趴梁、承椽枋这样的结构构件，如第二点所述，虽然是黄铜，其锡含量也比较高。

之前的论述已充分表明，根据黄铜冶铸在万历中后期的发展，泰山铜殿本应是由黄铜铸造的。但从上述三点分析来看，相比锌和黄铜来说，工匠在泰山铜殿的材料选择上似乎对锡和青铜表现出更多的偏好——尤其是在铸造主要的结构构件时。以现代技术观念来看，黄铜的力学性能实际上并不比青铜差，在同时期的其他铜殿中没有看到这种现象。但是，泰山铜殿的铸造者表现出的这种偏好却也并不是凭空杜撰的，而可能是在黄铜使用初期，对青铜传统做法的沿袭。他们出于技术上的惯性，仍然向黄铜中加锡。这在明代文献中也能够找到依据，如《明会典》：(https://www.chuimin.cn)

“嘉靖中则例：通宝钱六百文，合用二火黄铜四万七千二百七十二斤，水锡四千七百二十八斤。”^[36]

类似的记载还有《续文献通考》：

“[嘉靖]四十二年[1563]题准，每钱一千文旧重七斤八两，今重八斤，每铜五万斤、锡五千斤铸钱六百万文，共重四万八千斤，除耗四千斤，仍扣剩铜锡三千斤。”^[37]

这里的“水锡”即锡（Sn）^[38]。两则文献记载的“水锡”与“二火黄铜”（铜锌合金），或锡与铜的比例为1:10，即锡在黄铜合金中占9.1%左右，与泰山铜殿抹角梁的含锡比例接近。

可见，当时确实仍然存在对用锡传统的偏好和沿袭。再结合泰山铜殿有三分之二的构件使用了青铜这一事实，我们有理由相信，泰山铜殿原本可能全部都想使用青铜铸造。但出于某种原因，有三分之一的构件使用了黄铜铸造。

考虑泰山铜殿建造的年代背景，一个可能的原因是：时值饥荒，泰山铜殿的建造资金可能受到了影响。泰山铜殿构件的铸造质量不佳也正体现了这一点。在这样的情况下，低锌黄铜，由于比锡青铜便宜^[39]，就代替了青铜，成为泰山铜殿一部分构件的铸造材料。而仍然是出于对青铜、对用锡传统的偏好和沿袭，有限的锡和青铜都用在了重要的结构构件上。四根抹角梁——这是承担上檐结构的最重要的构件——都使用了含锡10%左右的青铜；趴梁作为上檐屋顶的大梁，虽然是黄铜，也使用了相对较多的锡。

综上所论，经过GIS分析，并结合历史文献探讨，我们看到在黄铜已经比较流行的时代，泰山铜殿的建造者表现出仍然相信青铜、相信锡的技术取向，这与荆州地区、四川、云南已经开始广泛采用黄铜铸造铜殿和铜塔形成了比较鲜明的对比。而时值灾年，资金的短缺可能又为泰山铜殿材料的选择增添了些许复杂性。但是，正是从这种复杂性中，古代工匠对建筑材料选择的偏好，对材料配置的思考和经略，也逐渐露出端倪。

青铜技术在中国古代建筑中的GIS分析

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