隋唐时期出土文物的保护与仿制
——以萧后12 钗为例

杨军昌 张煦 邵艳兵 李睿 石玲玲 吴珺

（西北工业大学文化遗产研究院，西安 710129；上海大学文学院历史系，上海 200444；西北工业大学材料学院，西安 710072；西安市钟鼓楼博物馆，西安 710003；中国（海南）南海博物馆，琼海 571431；新疆维吾尔自治区文博院，乌鲁木齐 830002）

一、前言

江苏扬州曹庄M2 是隋炀帝萧皇后墓葬，发现于2012 年12 月至2013 年11 月间[1]。萧后钗是在清理冠时发现的，位于萧后冠的底部（图1）。考虑到萧后冠、钗及其饰件原始位置移位、保存状况极差的现实，尤其是考虑到这组珍贵文物考古研究的实际需要，在与现场工作的考古学家团队进行了充分讨论之后，在咨询考古专家、文物保护专家的基础上，我们把萧后冠与钗整体进行了保护性搬迁，以在实验室内可控环境中进行精细考古发掘、科技检测与保护修复[2]，现在文博界都称之为“实验室考古”[3]。

隋炀帝萧后12 钗中的8 支是在M2 考古发掘现场清理时提取的，编号分别为47-1、47-2、47-4、47-5、47-6、47-7、47-8、47-10，其中编号47-10 为长钗，余为短钗（图2）；另外4 支是在后续的萧后冠实验室考古清理与保护过程中在陕西省文物保护研究院的珍贵文物保护修复实验室提取的，编号分别为FC-1、FC-2、FC-3 和FC-4[2]（图3），均为短钗。根据12 钗的形状，钗分为两式：Ⅰ式和Ⅱ式，其中Ⅰ式钗11 支，为短钗；Ⅱ式1 支，为长钗[4]。

图2 扬州市文物考古研究所在M2 考古发掘现场提取的8 支钗

图3 实验室考古清理过程中从土壤提取出来的4 支钗

隋炀帝萧后冠与钗整体打包到实验室可控环境中开展精细考古发掘前，首先对石膏套箱进行了X 光探查（图4），X 光照片清晰地显示出了萧后钗的空间位置与大体形状。X 光探查是一种无损的分析方法，现在已经广泛应用于文物保护与修复研究工作中[5,6,7]，其检测结果是编制文物保护修复方案的基础，也在实际的实验室考古清理过程中发挥着重要的参照作用。

图4 石膏套箱的X 光照片，清晰地显示出萧后钗的具体位置与大体形状

二、12 钗的保存状况

钗位于礼冠底部，而对石膏套箱的清理是从底部开始的。所以，打开石膏套箱开始清理，最先看到的就是这4 支钗（图5）。进一步的实验室考古清理看到的就是图6 所示的这种状况：钗通体腐蚀，且比较严重，一钗脚已经残断缺失。图3 是从土壤中提取出来的4 支钗的实际状况，表面均被土锈覆盖，残断缺失严重，其编号依次为FC-1、FC-2、FC-3 和FC-4。扬州市文物考古研究所在M2 现场提取了8 支钗（图2）。同样可以看到，这8 支钗均为土锈覆盖，通体腐蚀，残断缺失严重。由于12 钗长期埋在地下，受填土的机械性挤压和土壤中有害成分的化学侵蚀，12 钗在出土时没有一支是完整的，且钗本体腐蚀、残断，钗上的镶嵌物脱落、风化、破碎，均出现有多种病害。细致的宏观调查发现，12 钗的本体病害类型包括残缺、表面硬结物、层状堆积、通体矿化、孔洞、点腐蚀等；显微镜下观察12 钗上镶嵌物，风化、破碎严重，其病害类型包括风化、破碎、粉化、脱落等（图7、图8）。宏观、微观的细致观察均反映出12 支钗整体保存状况极差。

图5 实验室考古清理时看到的4 支钗的状况

图6 考古清理时发现的4 支钗之一，表面覆盖绿锈，其中一钗脚已经残断

图7 编号47-2 钗表面为土锈覆盖，清理后发现小珠间填充土锈，镶嵌物风化严重，出现破碎、脱落现象

图8 编号47-10 钗的鎏金层脱落，镶嵌物风化严重，出现破碎、脱落现象

三、检测分析

（一）X 光探查

由于受土壤中有害成分的侵蚀，钗本体遭到严重腐蚀，因而变得脆弱，加之土锈覆盖，钗表面形貌不清。为了解钗的本体结构，并获取相关信息，我们选择用X 光探查技术对其进行无损探查。图9 是编号为FC-2、FC-3 和FC-4 的钗及其相应的X 光探查的图像，图像清晰地显示出了对应钗的结构特征：钗首与钗脚中空，且分别制作，然后中间插入一木销作为连接件使钗首与钗脚相缀连；钗首部位X 光图像清晰显示出其纹饰特征，即仰莲图案，并揭示了钗首与钗脚连接部位的细节（图10）。

图9 钗FC-2、FC-3、FC-4（上）及对应钗的X 光图片（下），可清晰地看到其结构特征

图10 编号为FC-2 钗首部位的X 光图像，清晰显示出其钗首的图案及钗首与钗脚相连接部位的细节

扬州市文物考古研究所在M2 考古发掘现场清理出的钗有8 支，其位置也是在萧后冠附近。在我们对隋炀帝萧后冠实验室考古清理与保护过程中，扬州市考古所把在考古现场提取的8 支钗也送到西安进行保护修复。我们对这8 支钗也做了X 光探查，图11是其中编号47-5 和47-6 钗的X 光图像，图像清晰显示出了其结构特征；图12 是长钗的X 光图像，清晰显示出了其结构特征：钗首表面有纹饰；钗首、钗脚均中空，并由一“牙签”状木销连接。

图11 编号47-5 钗（左）和编号47-6 的钗（右）均残断为数块。从X 光图像中可见钗首表面有纹饰；钗首、钗脚均中空，并由一“牙签”状木销连接

图12 编号47-10 长钗残断数块，X 光图像显示出了其结构特征：钗首表面有纹饰；钗首、钗脚均中空，并由一“牙签”状木销连接

X 光探查结果反映出Ⅰ式11 支钗的结构特征与纹饰图案均相同，钗首与钗脚分别制作，用木销连接，钗首的纹饰为仰莲图案。Ⅱ式钗的钗首比较长，钗首与钗脚同样是用木销连接，但钗首上端的纹饰是仰莲图案，下端的纹饰图案是由四列水滴形或菱形+小珠构成，小珠实际上起到底纹的作用。

这里需要补充说明的是，在观察钗首与钗脚结合部的时候，我们发现了有些木销上有包裹物（图13）。对包裹物的检测分析表明，包裹物为棉花[2]。之所以木销表面包裹棉花，是因为单纯用木销来连接钗首与钗脚，有时会出现松动现象，所以古代工匠在木销表面缠上棉花，再插进去，连接钗首与钗脚，会起到固紧的作用。

图13 编号FC-3 钗中残断处包裹在木销表面的棉花

（二）显微观察

显微镜下对文物进行观察，可以看到文物表面的细节，包括工艺与图案的特征等，这种方法已经在文物保护、科技考古中广泛应用[6]。在显微镜下对出土的12 钗进行观察，可清晰看到钗表面的细节，比如掐丝、小珠、镶嵌物、腐蚀特点、破碎状况等。图7 就是编号为47-2 短钗钗首表面镶嵌物的显微照片，图8 就是编号为47-10 长钗钗首镶嵌物部位的显微照片，图7、图8 都可清晰看到细丝、小珠的形貌，也可清晰看到已经严重风化的镶嵌物破碎状况。进一步的显微观察发现，镶嵌物的下面有贴金，贴金的下面有填料，这些痕迹在脱落掉的镶嵌物部位看得很清楚。

图14 显示的是编号47-10 长钗中一残块的显微照片，可清晰看到表面掐丝镶嵌的细节：掐丝的形状（两边的是菱形，中间的是水滴形）及其掐丝中间的镶嵌物（1）、贴金（2）、填料（3）的残碎与脱落状况，也能看到作为底纹的小珠形貌，以及小珠间的腐蚀痕迹等特征，这些信息是我们研究古代工艺的基础。与Ⅰ式11 支钗钗首的镶嵌物部位的结构相同，Ⅱ式长钗的镶嵌物下面也有贴金，贴金的下面有填料，共有三层不同的材料，但大多镶嵌物已经破碎，甚至完全脱落，但根据残留物，还是能够判断其材质的属性。从中我们也可以看到显微观察的重要性。

图14 编号为47-10 长钗中一残块不同侧面的显微照片

四、材料与工艺

材料与工艺的研究主要采取金相学的研究方法。金相学（Metallography）是研究金属及合金内部组织结构的一门学科。具体做法就是对所取的样品进行镶嵌，并在进行磨光、抛光后，用三氯化铁盐酸酒精溶液浸蚀，以开展金相组织检验和成分分析。通过金相组织结构可以明确金属的加工方式，比如是铸造，还是锻造等，并能获取缺陷、夹杂物、锈蚀特征等的相关信息。本文采取的主要检测分析手段有光学显微观察和扫描电镜能谱分析。这里，我们选择了两个样品进行包埋，并打磨、抛光后进行浸蚀前后的检测与分析，一件来自编号为47-6 的短钗残块，一件来自编号为47-10 的长钗残块。

（一）编号47-6 的短钗

图15 是47-6 短钗残块在包埋后经过磨光、抛光未侵蚀前的显微照片，可见基体腐蚀严重，仅残留不多的纯铜基体（中间亮区为金属区，其他暗区是腐蚀区域，边缘的亮线是鎏金层）。图16 是47-6 短钗残块包埋后经过磨光、抛光，并经过侵蚀后的显微照片，可见残留纯铜基体上的孪晶组织结构，意味着铜钗是经过热锻这样一个加工的过程。实际上，图15 图像中亮区是纯铜，边缘亮线是鎏金层的结论是我们把这一包埋的、经过磨光、抛光的样品放在扫描电镜中进行能谱分析后获得的信息[2,4]；鎏金层可在图17 中看得更为清晰，鎏金层很薄且不均匀；同时，在扫描电镜下测量得知，钗脚壁厚平均约450µm。钗脚的壁厚的不均匀性、鎏金层的不均匀性、钗脚本体的严重腐蚀特征在图15、16、17 的显微观察中都可以看得清清楚楚。由此，我们获知钗本体大部分部位发生了严重腐蚀，保存状况很差。

山区小流域环境的复杂性和规划对象的多元化决定了规划设计的高度综合性特点，工程涉及范围大、领域广、措施多，在规划审批过程中掌握小流域治理标准的落实情况和设计质量，成为水保部门的一项重要任务。

图15 编号为47-6 短钗残块包埋后经过磨光、抛光后的显微照片

图16 47-6 短钗残块包埋后经过磨光、抛光，并经过侵蚀后的显微照片，可见孪晶组织[2]

图17 47-6 短钗残块包埋后经过磨光、抛光的显微照片

（二）编号47-10 的长钗

图14 是编号为47-10 长钗中一残块侧面的显微照片。我们也在长钗中选择了一残块，进行了包埋、磨光与抛光，之后在扫描电镜中进行观察，同时进行能谱分析，以获取其材质属性的信息（图18）。能谱分析表明，长钗的本体、细丝与小珠均为纯铜，而且表面有鎏金；扫描电镜中实际测量反映出，长钗管状残样的壁厚约为265～380µm，小铜珠的直径约为200～410µm，细铜丝的宽度约为200～800µm，鎏金层厚度约为1～2µm[4]；从图中可以清晰看到铜丝、铜珠的形貌，以及钗脚壁厚、鎏金层的不均匀性，还有钗脚的严重腐蚀的状况。

图18 编号47-10 长钗残块在包埋后经过磨光、抛光未侵蚀前的显微照片

实际上，在对萧后12 钗的钗首进行显微观察时发现，钗首两侧面的镶嵌物破碎、脱落均比较严重，但通过细致观察获知，镶嵌物下面有贴金，贴金下面有填料。对残留镶嵌物的X 射线荧光分析显示（XRF），其镶嵌物为含铅玻璃[4]；对残留贴金的扫描电镜观察与能谱分析表明，金箔厚度约200～500nm，金箔含95.5%Au、2.8%Ag、1.7%Cu。填料部位污染比较严重，关于填料的物质组成尚需后面进一步的检测与分析才能明确。

五、保护与仿制

宏观、微观调查均显示，钗本体腐蚀、断裂、破碎严重，其表面的镶嵌物同样劣化、破碎、脱落严重，整体保存状况极差。针对萧后12 钗保存状况极差的现实，我们保护修复遵守“谨慎操作，保守推进”的基本原则。

（一）机械清理

清理主要是用机械法进行，清理工具有手术刀、剔刀、牙医探针、竹签等。清理是在显微镜下操作完成。在显微镜下边观察边清理，易于看清楚钗的原始表面，以避免不慎的操作可能造成脆弱文物的损伤。显微下观察，也能够看清钗表面的痕迹，包括工艺痕迹、叠压层次、腐蚀特征，以及小珠与小珠间、丝与小珠间连接特征等，比如后面说到的钗首镶嵌物下的贴金、贴金层下面的填料；比如，钗首端头的珍珠痕迹；又比如，钗首与钗脚间包裹在木销表面的棉花等。这些现象在显微镜下都是看得清清楚楚的。图19 是完成了表面土锈等清理后的12 钗照片。

图19 清理土锈后的隋炀帝萧后12 钗

（二）加固与封护

图20 是完成表面清理的编号FC-4 钗和编号47-8 钗的细部，可见钗本体腐蚀严重，表面有较多孔洞，比较疏松，出现开裂、脱落等病害，反映出其保存状况很差，但这两件钗相对其他钗来讲，其保存状况还是比较好的，结构也相对比较完整。所以，就需要对钗进行加固与封护。对清理土锈后的钗，我们先用洗耳球吹净表面浮灰，再用乙醇溶液擦洗表面，尽可能把钗表面小孔清理干净，晾干后直接用软毛笔蘸取3%B72 的乙醇溶液在钗表面涂3～4 次，进行加固、封护。

图20 土锈清理后的两只钗局部（左：钗FC-4；右：钗47-8）

（三）修复与复原

考古清理出来的萧后12 钗没有一支是完整的。基于保护修复基本原则的考虑与未来研究的实际需要，在修复复原时，我们没有把缺失的部位进行补全处理（图21）；残断的部位没有采取传统的焊接方法，也没有进行粘接，而是用木销把残断的部位进行了缀接。采用以木销缀连的处理方法，以尽可能地维持钗出土时的状况（图22），也为未来的保护、修复与研究留下空间。

图21 残缺的部分并没有采取补全处理

图22 用木销连接残断的钗

（四）保存

我们已经看到，萧后12 钗保存状况极差，因而把经过保护修复的钗放在弹性膜盒中保存（图23）。之所以用弹性膜盒保存脆弱的文物，是因为弹性膜盒有如下优点：一是内部塑料膜韧性好，弹性好，宜于夹固、夹紧小件脆弱文物，不至于使文物出现松动、滑移；二是两张弹性韧性俱佳的膜靠近后会把里面的空气挤压出去，使得文物尽可能少地接触到空气，避免空气中有害成分进一步侵蚀文物，达到抑制文物材质进一步劣化，延长脆弱质文物寿命的目的；三是外面的塑料盒是透明的，不会影响文物的展示。

图23 保存在弹性膜盒中的钗

（五）仿制

实际测量表明，Ⅰ式11 支短钗长度基本相同，长约130mm、最宽处约30mm；Ⅱ式长钗，长约300、最宽处约30mm[4]。研究表明，12 钗的本体、细丝、小珠均为纯铜材质；镶嵌物分为两种，钗首两侧面的镶嵌物为含铅玻璃，而顶端的圆形部位镶嵌的是珍珠（图24），但遗憾的是现仅存痕迹。根据前期的研究结果，我们仿制了这套萧皇后的12 钗，用于博物馆的陈列展示。图25 是仿制的钗首、钗脚的半成品。图26就是现在陈列在扬州中国大运河博物馆的12 钗的仿制品。

图24 编号47-7 的钗首端头圆环部位原本镶嵌有珍珠，但现在仅存痕迹

图25 仿制的钗首、钗脚的半成品

图26 仿制的12 钗，陈列在扬州中国大运河博物馆

六、结语

隋炀帝萧后12 钗是目前考古发现时代最早、等级最高、出土最完整的隋唐时期皇后组钗，也是目前出土的唯一一套隋唐时期皇后用组钗，代表了当时最高的工艺水平，但整体保存状况极差。

本文在保护修复研究过程中用到的科学检测分析手段有：光学显微观察（OM）、X 光探查（X-ray）、扫描电镜能谱分析（SEM &EDS）、激光拉曼光谱分析（LR）、X光荧光分析（XRF）、红外光谱分析（FTIR）等。研究表明，萧后12 钗钗首、钗脚均为中空，而且是分别制作，并通过一木销相连接的；12 钗用到的材料有：铜、金、汞、玻璃、珍珠、木、棉等；12 钗的制作涉及到的加工工艺有：锤鍱、珠化、掐丝、焊接、鎏金、贴金、镶嵌、剪裁、打磨、抛光等。

本文遵守比较保守的保护修复技术措施。在前期宏观、微观调查的基础上，对12钗病害特征、保存状况进行了科学评估，对其进行了保护、复原之后，置于弹性膜盒中保存。最后在研究的基础上仿制了萧后12 钗，用于博物馆的陈列展示。

本文展示的是一个基于保护的全链条的研究过程，从发现到现场保护，到实验室考古清理，到科学检测与分析，到保护与复原，到仿制，最后保存、博物馆陈列展示。这是一个积极地探索的过程。我们撰写本文，总结自己的科研工作，展现古代艺术珍品的美，与大家分享、交流、讨论。

致谢：本文是持续近两年的“隋炀帝萧后冠实验室考古与保护”项目的部分工作。该项目科研工作能够得以顺利开展，始终得到了国家文物局、江苏省文物局、陕西省文物局、扬州市文物局，以及陕西省文物保护研究院、扬州市文物考古研究所的大力支持，这里特别致谢。在合作项目开展的近2 年过程中，遇到了许多考古和保护的技术难题，我们团队成员积极努力，根据实际工作的进展情况与遇到的具体问题，及时邀请考古、博物馆和文物保护研究机构的专家来西安（包括随时邀请不同领域专家到实验室就一个具体技术问题展开讨论，及时修正技术路线、改进技术措施）指导我们的工作，他们很多建议对于我们的考古清理与保护工作帮助极大，这里深表感谢!