三星堆青铜神树：工业CT揭秘三千年前的铸造工艺
三星堆青铜神树：工业CT揭秘三千年前的铸造工艺
三星堆遗址出土的青铜神树以其独特的造型和精湛的铸造工艺闻名于世。近年来，随着工业CT技术的应用，考古学家们得以深入研究这些神秘文物的内部结构。本文将通过最新的CT图像分析，揭示三星堆青铜神树的铸造工艺特点，展现古代工匠的智慧。
目的和基础
在研究青铜文物的铸造工艺时，通常会关注整器制作的一次性加工浑铸（如范铸法或失蜡法）、二次加工的接铸（如嵌铸），以及出于纠正补全铸造缺陷或延长使用功效目的的补铸。此外，对螺栓、铆接、焊接的具体行为方式也有专门的研究。近年来，通过合范痕迹、铆接或焊接迹象，以及焊料成分差异等，进一步揭示了古代工匠的高超技艺。
工业CT技术的引入，为研究提供了新的视角。它不仅能直观展示结合关系的界面，还能帮助分析金属铸造中因型腔复杂、模具烘焙不足等原因造成的冷却收缩现象。三星堆出土的神树，其独特的铸造工艺令人惊叹，工业CT技术已揭示出芯骨、芯撑等特征，以及树枝内部的榫卯连接。本文将重点剖析非常见标准模范的青铜器铸造工艺，特别是固态铸件之间的接铸技术。
CT图像再解析
出土神树树枝残件K2:120与K2:121的枝杈连接处CT切片图再解析
如图一所示，枝杈附件与树枝并非浑一铸造，而是由两节独立树枝铸件通过多次浇注连接而成。具体来说，树枝先铸并在连接处设置连接孔，其后掏去部分泥芯在外侧施范，二次浇注形成与树枝相连的枝杈附件，部分铜液流出叠压树枝外壁。这一过程在标本K2:120中表现得尤为明显。
图一 标本 K2:120（左）与K2:121（右）枝杈连接处CT纵向切片图
通过CT图像可以观察到，细薄的1号树枝外壁（图一、图三中红1所示）之间为疏松的泥芯，介于2号树枝（图一、图三中红2所示）的上下段为便于连接而开的接孔。同时，2号树枝接头部位显得较2号树枝更为均一浑实，以满足接头机械强度的刚性需求。深入1号树枝内的不透射线的3号物质（图一、图三中红3所示）更为紧密一致，且呈现不规则的边缘形状，推测为流淌状态。3号物质与2号树枝之间存在明显的分层，表明两者存在分次施作的间隔。
图二 标本 K2:120（左）与 K2:121（右）枝杈连接处CT影像示意图
图三 标本K2:120枝杈连接处CT横向切片图
图四 标本K2:121枝杈连接处CT横向切片图
这种结构设计巧妙：3号物质与2号树枝端头之间存在空隙，上下两端呈现紧密锁咬的机械结构状态。3号物质朝向1号树枝开孔方向呈现凹字卡槽，而2号树枝的端头则明显呈现为具有榫头模样，整体呈现出相互咬紧锁死的态势。这种结构是在树枝平放后浇灌3号物质，在浇灌液（3号物质）并未完全冷却时将2号树枝端头插入浇灌铜液之中，随着2号树枝端头插接固定和浇灌液（3号物质）冷却形成的。这种设计不仅实现了铸造铸接，更达到了机械连接的效果，其中3号物质与2号树枝端头之间的空隙则为冷却时形成的缩孔。
三号神树树座照片及CT影像图再解析
如图五所示，三号神树树座与神树肢体结构不同，神树底座是发挥支撑神树平衡的底端配重作用，这一点在神树树座正视CT影像图中显示为一定的组合关系(图六)。因其疏密程度不同而绘制的CT影像示意图(图七)可以更为明确判断三号神树底部并非浑一铸造而成。
图五 三号神树树座正视照片
从神树树座正视CT图（图六）可以看到，神树主干开孔侧壁呈现外泛的状态，使支腿端头部位呈现类似“燕尾榫”的模样，但其实应该为侧面凿穿神树主干螺旋凸起造型的残留，也证明凿孔为神树主干造型后的加工结果，尽管无法确定是在神树主干芯范上开孔铸造而成，或神树主干铸造后开凿，但效果皆是为了方便支腿连接预留的预设。同时，支腿端头呈现较为均一的致密一体，与支腿本身空腔造型完全不同，且支腿端头外壁铜疤远不如支腿或神树规范，应为浇注残留。因此可知三号神树主干与支腿连接方式为：在神树主干的凿孔外设置简易外范，直接将浇灌液灌入后，待浇灌液熔融未冷却凝固前，将支腿插入浇灌液体后固定一并冷却，因此浇灌液冷却与神树主干形成卡牢机械结构，也将浇灌液填满支腿端头形成结合强度和增强中心配重的效果。
图六 三号神树树座正视CT图
为了更好的理解以上仅对CT图像的解析，以各自截面情况，分别绘制截面线图来加强标识的直观性，即图二和图七。
图七 神树树座照片及CT影像示意图
图像解析的再辨析
对于非浑一铸造的器物的研究，学界更多的着眼于对于连接方式的定义与区分。如学者洪亮曾将青铜器的连接技术分为9类，分别为：分铸法、铸镶法、榫卯铸接法、青铜器上的黄金装饰技术、胶接、铆接、焊、铜焊和铸焊。而华觉明先生在1999出版的著作《中国古代金属技术：铜和铁造就的文明》中对铸焊（镴焊和铜焊）工艺论述为：镴焊是流行于春秋战国时期的低熔点青铜器焊接工艺，其中春秋战国时期青铜器焊接部位最常见的连接结构是榫卯结构，具体的焊接工艺是在器壁预铸凸榫，将熔融的焊料倒入附件的空腔内，待焊料凝固后即完成了器身与附件的焊接。以上标本K2:120和K2:121的CT图像中似乎有类似的操作迹象，只是在熔融倒入孔洞后，待冷却后形成机械卡榫固定的效果，但时代较春秋时代更要久远。
同时，对于青铜器上的焊接痕迹（如图八），学者张昌平则认为“焊接明确区别于铸接，它是对两种或以上的铸件进行再浇注连接，浇注活动在三次或以上，焊料同时叠压在被连接的不同对象上。而铸接，无论先铸或后铸，则是在一种铸件上进行再浇注，浇注活动只有两次，器体与附件形成单一的叠压关系。”因此，标本K2:120和K2:121的CT图像仅显示出焊接的某些特性，符合铆式焊接现象或“榫式焊接”（见图八），即先铸焊料（B）后将配件（A）与焊料结合而成，但也存在焊料大部分裸露于器壁（D）外侧的不同。也与尹海洁和黄鹰航所提的“连接固相与固相青铜的钎焊技术”相接近，即“商代中晚期，中原地区的工匠在榫卯对接式铸焊结构的基础上，利用榫卯结构能够增大焊接界面，改善连接处的受力效果，通过对接合部位的特殊设计，实现了青铜器主体与附件的分铸钎焊。”而三号神树与支腿结合部位的CT图像则完全证实了这种状况。
图八 青铜甗上的铆式焊接现象
综上所述，本文所涉及的仅仅是两组三星堆新出土的神树构件，其中不但反映出“由附件数量增多导致的铸焊连接”的技术需求（如标本K2:120和K2:121），也通过三号神树主干与支腿之间的机械联系，反映出青铜构件之间连接方式并非仅有简单的铸接或钎焊的方式，榫卯理念的预期效果也在满足结构性作用进行了在施作步骤上的有意设计。尽管本文所涉及的青铜铸件中均涉及有铸焊的内容，但是否是铜合金做焊料的铜焊或者铅锡合金为焊料的钎焊技术，还需进一步分析才能确定。
结论
尽管本文着眼于三件青铜神树构件的CT图像来分析解释，但本质只是从一个特定的视点观察三维物体在一个特定方向上的投影，而对于神树的三维形貌其实存在多种的可能，本文的解析也只是在众多可能性里基于个人认知的经验主义推断出自洽的结果，如同柏拉图在《理想国》提及的“洞穴之喻（Allegory of the Cave）”那样，现有所见并非真实全部，或许转换一下视角或条件，便有不同的解读见解，谨以此文与其他相关学者一并继续探索。
本文原文来自三星堆博物馆官网，原文作者为陈丽洁