何文競 吳玲

生石膏（CaSO4·2H2O）是一種單斜晶系礦物，一般呈白色或無色，晶體多為透明或半透明狀，常帶玻璃、絲絹、珍珠光澤，是五大凝固材料之一，被廣泛應(yīng)用于建筑、模具、化工、醫(yī)藥、食品加工等領(lǐng)域。

人類利用石膏的歷史至少可以追溯到1萬年以前，新石器時(shí)代早期的先民即已開始使用石膏制作容器?；?qū)⑹嘤米鹘ㄖ脱b飾材料涂抹于墻壁和底板上。生石膏加熱到150℃左右脫水生成熟石膏（2CaSO4·H2O），熟石膏粉加水?dāng)嚢栌謺匦罗D(zhuǎn)化成生石膏，根據(jù)這一特性，熟石膏常被用來制作模型、工藝品、石膏繃帶等等。因其價(jià)格低廉、方便易得、無毒無異味、凝固速度快、有一定的強(qiáng)度又易于刻劃等方面的優(yōu)勢，熟石膏很早就被運(yùn)用到考古工作之中。

文物修復(fù)

熟石膏是文物修復(fù)，特別是陶、瓷器修復(fù)中使用頻率最高的一種材料。陶、瓷器是考古發(fā)掘常見的遺存，通常一個(gè)遺址發(fā)掘出土的文化遺存中都以陶片、瓷片體量最大、數(shù)量最多，它們對判斷遺址的時(shí)代和性質(zhì)都具有非常重要的意義。考古工作者整理之后，往往可以從陶、瓷片中找出相當(dāng)數(shù)量的可復(fù)原器物（即一件器物從口沿、頸部、耳、腹部至底足都有足夠比例面積保存下來，可以根據(jù)殘留下來的部分復(fù)原其原始的形狀，考古學(xué)上稱之為“小件”）。但一般很難從陶、瓷片中找到一件器物的所有組成部分，并且陶片與陶片之間，特別是早期燒造溫度不高的的泥質(zhì)陶和夾砂陶，如果直接用膠粘接非常容易破碎脫落。另外，陶、瓷片或者殘損的陶、瓷器也不便于研究、展覽，特別是不便于沒有相關(guān)專業(yè)知識儲備的觀眾的參觀和學(xué)習(xí)。因此考古學(xué)家很早就開始使用石膏來對陶、瓷器進(jìn)行修復(fù)，這樣可以達(dá)到對文物本體的保護(hù)以及滿足研究、展覽和參觀的需求。

修復(fù)陶、瓷器的方法有很多種，有的先用黃色黏土將殘器修補(bǔ)完整，然后在其外表壁澆熔化的蜂蠟制作外范，再將黃色黏土去除，把熟石膏加水?dāng)嚢璧谷胂灧秲?nèi)，待石膏固化后稍作修整，便修復(fù)好了一件器物；有的則直接用橡皮泥附在殘器外表面翻范，澆石膏漿；還有的將殘器扣置于粉沙之上旋轉(zhuǎn)，以沙體為器物內(nèi)范，然后澆石膏漿修復(fù)器物。但無論用何種方法，過去都是用石膏作為修補(bǔ)的材料，如果要求稍高還可以對石膏進(jìn)行上色處理以達(dá)到逼真、美觀的效果。

填充遺跡孔洞

除了石、陶、瓷、金屬等無機(jī)材料外，古人也大量使用竹、木、漆、骨、植物纖維等有機(jī)材料。當(dāng)這些有機(jī)物被有意或無意埋藏于地下后，如果地層環(huán)境比較穩(wěn)定，有機(jī)質(zhì)腐朽分解后便會在地層中形成一類特殊的遺跡——空腔，因?yàn)槠浔４嫦铝诉z物或遺體的形狀，所以空腔也是非常重要的文化遺存。

用石膏作為填充物保存遺跡的形狀最早是由意大利考古學(xué)家基尤賽普·菲奧雷里（Giuseppe Fiorelli 1823—1896）在龐貝（ Pompeii）古城的考古發(fā)掘開始的。1863—1875年，在其主持龐貝古城的考古發(fā)掘期間，菲奧雷里發(fā)現(xiàn)火山灰下有許多空腔，這些空腔很多是維蘇威火山（Vesuvius）噴發(fā)遇難者尸體被腐蝕后所遺留下來的，它們記錄下了遇難者最后一刻的情形，將時(shí)間定格在災(zāi)難發(fā)生的那一刻，其重要性可見一斑。菲奧雷里創(chuàng)造性地用石膏灌入這些空腔，待石膏固化后再小心地將火山灰剝?nèi)?，如此便保留下了遇難者身體的形狀，時(shí)隔140多年這些石膏人體早已成為珍貴文物！

另一個(gè)比較著名的例子是英國考古學(xué)家倫納德·伍利（Leonard Woolley，1880—1960）20世紀(jì)20年代在蘇美爾時(shí)期的城市烏爾（Ur，今伊拉克波斯灣附近）的皇家陵園里的考古工作。這里曾發(fā)現(xiàn)了好幾件豎琴，包括“皇后豎琴（Queens Lyre）”，發(fā)現(xiàn)時(shí)豎琴的木質(zhì)部分已經(jīng)腐爛，伍利將石膏澆入木質(zhì)腐朽后形成的空腔內(nèi)，這樣就將豎琴的形狀以及附件裝飾品一同保護(hù)了下來。

固定易碎遺物

考古發(fā)掘中經(jīng)常會遇到一些比較脆弱的文化遺存，有的外形還在，比如竹、木、漆器、嚴(yán)重銹蝕的金屬器、人類以及動(dòng)物骨骼，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)已完全朽壞，一觸即潰，稍有不慎歷史信息將會蕩然無存；有的輪廓尚完整，如破碎不堪的陶器、瓷器、工藝復(fù)雜的飾品、結(jié)構(gòu)精細(xì)的藝術(shù)品等，如果局部提取，打亂各部分的相對位置后幾乎無法對其復(fù)原。

對于這些文化遺存就需要打包或套箱，連同遺物周邊的泥土一起加固提取。以動(dòng)物骨骼為例，地層中的動(dòng)物骨骼經(jīng)過長時(shí)間的埋藏，被地下水腐蝕（地下水一般會具有一定的酸性或堿性），骨骼的內(nèi)部結(jié)構(gòu)已遭破壞，直接提取非常容易斷裂、破碎和粉化，這些遺物通常的處理方法是在其周圍開小槽，槽深大于骨骼的厚度，在槽內(nèi)灌石膏漿，石膏固化后形成石膏框，用薄板從石膏框底部平插，連同骨骼、石膏框以及它們之間的泥土一同托起打包帶回實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行精細(xì)的實(shí)驗(yàn)室考古。相較于野外環(huán)境，實(shí)驗(yàn)室中儀器設(shè)備、人員配置等各種條件都更為優(yōu)越，這樣可以最大限度地保護(hù)文物。

用石膏加固打包的做法不僅僅是在考古學(xué)中經(jīng)常使用，古生物學(xué)家在野外通常也是用石膏或者蘸過石膏漿的紙對古生物化石進(jìn)行加固打包，再運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究。

制作文物模型

有些比較脆弱的文物不便頻繁出庫入庫，但又有科研、展覽、教學(xué)的需求，便需要制作一些模型給研究人員研究，供學(xué)生學(xué)習(xí)或讓民眾參觀，其中使用最廣泛的還是石膏模型。有時(shí)候出于各種原因文物原件丟失或者損毀了，那么復(fù)制品的價(jià)值就愈加凸顯出來。

眾所周知，20世紀(jì)轟動(dòng)全球的北京猿人頭蓋骨化石在戰(zhàn)亂中不知所蹤，成為我國乃至世界學(xué)術(shù)界難以平復(fù)的遺憾，著名舊石器時(shí)代考古學(xué)家賈蘭坡先生曾說過“這些北京人標(biāo)本化石，就像我的孩子，我對它們的感情是常人難以理解的。這些年來，我一直被失蹤的北京人頭蓋骨所折磨，我今生最大的心愿，就是能把它們找回來！”讓人略感欣慰的是，雖然北京人頭蓋骨原件遺失了，但早年國內(nèi)外學(xué)者曾制作了一批復(fù)制品，其中收藏于天津北疆博物院的幾個(gè)復(fù)制品就都是用石膏制作而成，再用水彩著色，制作者胡承志先生怕日久脫色還將模型放入蠟水中浸泡，用蠟?zāi)し庾o(hù)顏料。至今這批復(fù)制品仍然完好如新，現(xiàn)在已經(jīng)成為北疆博物院的“鎮(zhèn)院之寶”，正是因?yàn)橛辛诉@些復(fù)制品，才讓我們有機(jī)會一窺北京猿人頭蓋骨“容顏”！

其他輔助性功能

石膏可用于描繪遺跡單位的輪廓線，有豐富經(jīng)驗(yàn)的考古工作者可以根據(jù)平面上土質(zhì)、土色、包含物的變化分辨遺跡單位的輪廓和性質(zhì)，但對于普通參觀者就沒那么簡單了，于是就需要將遺跡單位的外輪廓線描畫出來才便于理解。另外隨著土壤暴露時(shí)間的增加，或者被雨水沖刷，遺跡單位的輪廓也會變得漫漶不清，即便是專業(yè)人員也難以分辨，因此用石膏漿將遺跡單位的平面輪廓線描繪出來就顯得十分必要。無論是參觀者還是專業(yè)人員拍照記錄時(shí)，有了輪廓線，考古就變得更直觀了。

石膏還有一些小的輔助功能，比如制作考古繪圖的固定支架。傳統(tǒng)考古繪圖要用直立的尺子作為測量的工具，如果一時(shí)沒有合適的固定工具便可以用石膏制作一個(gè)簡易的固定支架，方便實(shí)用。石膏還可以被翻制成鑄范，用熔化溫度較低的鉛錫澆鑄制作殘缺青銅器的配件，再將配件焊接到青銅器上，早年的一些青銅搖錢樹就是這樣修復(fù)完整的。當(dāng)然，石膏鑄范也可以用來做冶金考古鑄造模擬實(shí)驗(yàn)。

除了上面提及的用途之外，石膏在考古中的應(yīng)用一定還有一些，所以石膏可以算得上是考古研究的一大利器，在促進(jìn)考古學(xué)科的發(fā)展上功不可沒。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)水平的提高，一些新型材料不斷被引入考古工作之中，石膏的很多用途正在逐漸被其他材料所替代，如加固提取材料薄荷醇，可以用來加固、粘連提取脆弱文物，文物被提取保護(hù)后薄荷醇可以自行揮發(fā)，解決了去除加固材料時(shí)可能對文物造成的傷害；瓷器修復(fù)材料環(huán)氧樹脂跟石膏相比具有更良好的化學(xué)、物理性能，形變收縮率小、尺寸穩(wěn)定性高、硬度大等優(yōu)點(diǎn)；新型填充材料如玻璃纖維，相較于石膏，其透明度高、耐熱性強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度高、耐濕性好等優(yōu)點(diǎn)非常突出，現(xiàn)在龐貝的發(fā)掘者就是用玻璃纖維代替石膏，這樣可以看到遇難者的骨頭和身邊的器物，獲取更多歷史信息；最新的三維掃描和3D打印技術(shù)可以無損地復(fù)制出完美的器物部件，從而避免用石膏直接在器物上翻范時(shí)可能對器物造成的損害……雖然如此，由于受考古發(fā)掘往往出土器物數(shù)量巨大、經(jīng)費(fèi)不足、時(shí)間緊迫等各方面因素制約，現(xiàn)階段石膏還不會被完全取代，再加上石膏廉價(jià)易得、操作簡便，所以到目前為止，它仍然是考古工作必備的材料之一。

（作者何文競為蘇州市考古研究所工作人員；吳玲為無錫博物院工作人員）