王荣 博士,复旦大学文物与博物馆学系副教授

    王荣：任教于复旦大学文物与博物馆学系，博士、副教授。英国剑桥大学考古系访问学者（2012年8月-2013年8月），美国史密森博物学院访问学者（2014年1月-2014年3月）。具备考古学和理学的双重学科背景，长期致力于硅酸盐文物的科技考古和保护研究，主持了多个自然科学基金和哲学社会科学基金项目，取得了一系列原创性成果，迄今以第一作者身份在《Archaeometry》、《Studyin Conservation》、《Journal of RamanSpectroscopy》、《岩石矿物学杂志》、《东南文化》、《中原文物》和《文物保护与考古科学》等国内外重要刊物上发表论文20余篇。

    玉器是富有中国特色的文物种类，以内蒙古敖汉旗兴隆洼文化出土的时代最早的透闪石玉器为起点，迄今至少有八千年的历史，一直延续从未中断。古玉自从成器之后，不论在地上或地下，因风化、老化而造成改变的一切作用及过程，称为古玉器的次生变化作用或风化作用。玉这种材料的腐蚀作用，可以说就是古玉器的风化作用。古玉器不可还原，十分珍贵，稍有不慎就会对古玉器产生永久的破坏。研究玉器风化机理，做好古玉器的保护工作，对于有效保护这些珍贵的文化遗产具有重要意义。

    为科普玉器风化与防护方面知识，让更多人关注玉器保护，传承古玉文化，日前，记者专程就玉器腐蚀与防护这一议题采访了复旦大学副教授王荣老师，请他为大家深入解读玉器这一材料的腐蚀与防护知识……

    记者：玉是“石之美者”，请谈谈古今玉的概念以及玉石之间的区别？

    王老师：中国玉文化源远流长，博大精深，古人对玉石有着无上的尊崇，儒家甚至将道德思想赋予玉石，让玉石制成的器物——玉器顿时有了鲜活的元素，变得更有思想、更有内涵，成为中国传统文化的杰出代表性器物。

    正如您所说的玉是“石之美者”，显示玉本质上就是石头。从材料的利用史来观察，人类历史可划分为石器时代、青铜时代以及铁器（钢铁）时代三个阶段，其中石器时代约占人类史的 99%时光。按照石器制作技术可区分为旧石器时代和新石器时代，旧石器时代的技术特征是“打制”，脆性大、均质且各向同性的、硬度高、结构致密的石材适合打制成刃类工具或细石器，如黑曜石、燧石、石英等，目的是可以控制打制石器的形状。而无法适合精细打制的脆性小（韧性高）石材常作为敲击类工具，但满足了耐用的要求；新石器时代的技术特征是“磨制”，合适的石材是硬度高且韧性大的耐磨材料。不仅可以对韧性高的材料进行精细加工，而且磨抛形成的光泽层可以将石料的材质美展现出来，因此透闪石—阳起石、玛瑙等这类玉石矿物逐渐脱颖而出，常制作成装饰品，满足人们的精神追求。此外，随着社会的分化也成为权力的象征，具备了礼仪功能。从这方面看，玉器是石器发展到磨制阶段的产物。

    玉是“石之美者”，这出自东汉许慎的《说文解字》，实际上是古代玉的广义定义，古代玉的狭义定义仅是指和田玉。从时代上看，史前至三代时期，玉的定义是广义的；三代至汉代，玉的广义和狭义定义并存；汉代之后，随着张骞通西域之后和田玉的大量东进，玉的定义是狭义的。 从上世纪90年代至今，地质学者、自然科学学者采用多种现代科学手段对汉代及其之前的出土玉器进行测试分析，发现近 40 种矿物曾作为玉材使用，其中透闪石—阳起石、蛇纹石、玉髓（玛瑙）、绿松石、方解石和独山玉等是中国古代最为重要的种类，从中可见硅酸盐、氧化物、碳酸盐、磷酸盐质的美石均可制作成玉器。

    现代玉和古代玉的定义有些区别，这主要是近代地质学发展的影响。现代玉的狭义定义不仅包括和田玉，还包括翡翠。翡翠是在清中晚期后由于皇室的喜爱，而逐渐在贵族和民间效仿流行开来。现代玉的广义定义是根据矿物结构来划分的，宝石是单晶体，而玉石是矿物集合体。应该讲当代中国对宝石和玉石的划分还是挺明确的，不过宝石在古代中国是划归到玉石里的。有意思的是，玉石在古代西方世界是划归到宝石里的，这可能是中西方文明差异的很好例证吧。

    记者：古代玉器的主要材质是硅酸盐矿物，它们给人的印象是一种稳定性强的耐蚀材料，为什么玉器也需要保护？请您谈谈做好玉器腐蚀与防护的意义。

    王老师：目前的统计看，至少 21种硅酸盐矿物在古代中国作为玉材使用，涵盖岛状、单链、双链、层状和架状等结构形式。按照自然界各类矿物的抗风化能力，硅酸盐矿物仅次于氧化物和氢氧化物，因此常被认为是一种稳定性强的材料。不过这种稳定性是相对的，一方面：在长时间的尺度范围内，在大气、水和生物的作用下，岩石可以发生严重风化，由硬变软、由致密变疏松，如土壤层的形成；另一方面：在不能达到平衡体系的环境中，岩石风化作用的过程会加速，出土文物即属于此情况。

    文物一般分为传世文物和出土文物，除去人为因素影响，传世文物的保存状况一般优于出土文物，玉器也是如此。最主要的原因是传世文物一直处于地上环境，而出土文物经历先由地上至地下，再由地下至地上的两个环境变化过程。前一个“入土”过程，如果文物不能建立新的平衡体系，文物将发生劣化。后一个“出土”过程，若文物不能形成新的平衡体系，则劣化将继续发生，其结局是文物彻底毁坏。

    玉器入土后若无法达到平衡状态，将发生玉质疏松现象，严重者在出土时不堪提取，因此需要在考古发掘现场实施抢救性的加固修复，目的是维护玉器的基本外形，便于之后的文物学、艺术史、博物馆学等领域的研究，充分提取玉器背后的历史、艺术以及科技价值。可以想象如果只是碎渣或碎块一堆，人文社会学科将无能为力，当然自然科学学科还是可以发挥一定作用的，如不受样品形态约束的材质鉴别等。此外，这类疏松的玉器已经不属于稳定性文物，而属于脆弱性文物，因此不能用常规条件进行保护，否则将更加疏松直至结构坍塌。由于玉质疏松现象是一种普遍现象，地域覆盖中国全境，时间跨越古今，因此这类玉器在预防性保护上应尤为值得重视，最终目的是为了让玉器在一个适宜的环境中达到平衡状态，从而促进这一珍贵文化遗产的永久传承。

    记者：请您谈谈玉器的腐蚀现象是什么样的？

    王老师：玉器的腐蚀现象，我们称之为次生变化作用或风化作用，指古玉自从成器之后，不论在地上或地下，因风化、老化而造成改变的一切作用及过程。一般来讲：风化作用的程度取决于内因（自身材质的结构）和外因（周边环境）。地下玉器和地上玉器的风化现象是不同的，但是出土玉器在地上保藏过程中出现的风化现象（病害）与地下埋藏过程的腐蚀现象密切相关。

    对于玉器入土后的风化现象和作用，由于没有改变玉器本来的材质，我们常用肉眼可见、触手可知的变化特征来进行描述，如颜色、透明度、光泽度、硬度等。其中颜色变化最显著和最形象，因而使用最多，如变白、变黑、变红、变绿、变黄、变褐等。目前的研究显示：变白是由于结构疏松所致，根据程度可分为部分白化、全器白化以及严重全器白化；其他色变现象主要是因为（过渡）金属离子致色所致，如 Fe 导致变绿、黄和褐等，Cu 导致变绿等。Fe 可能与土壤、铁器等含铁物质相关，Cu 可能与青铜器等含铜物质相关。

    这里需要注意的是，近期从出土玉器中发现一些入土前经过火烧的玉器，受热温度的不同会形成黑色、黄色和白色，这种人类行为模式的变色需与自然风化行为的变色进行有效区别，我们作了一些工作，文章也在陆续出版中。

    对于玉器在地上的风化现象和作用，主要与温度、湿度、光照度、大气和生物等相关。对于国立机构而言，博物馆常能提供稳定的温度、湿度和光照度等保藏条件，因此受到的破坏作用弱。而库房的保存条件会差许多，室外温湿度的频繁变化会引起室内的变动，从而导致玉器的某些部分开裂、起翘以及酥粉等现象。

    值得关注的是：一般风化是由外至内导致玉器外层的风化强于内层，这类可简称“外松内紧”，但是很多出土玉器呈现“外紧内松”的反常风化现象，这类玉器如果不断裂，仅从外观特征很难判断其已经属于脆弱性文物了，这一现象在中国的全境都有发现，因此促使我们应首先评估玉器的保存状况。

部分白化
安徽潜山县史前黄家堰遗址

全器白化
安徽含山县史前凌家滩遗址

严重全器白化
湖北九连墩遗址（战国)

    记者：古玉器的风化作用有哪些类型？不同类型的风化作用有哪些特点，又是如何相互作用的？

    王老师：风化作用的实质是矿物、岩石为适应新的物理化学条件所产生的演化过程。根据性质和方式，风化作用可分为物理风化、化学风化和生物风化。物理风化也称机械风化，指温度变化及岩石空隙中水和盐分的物态变化，使岩石和矿物发生机械破坏而又不改变其化学成分的过程，其作用的结果是使完整的岩石变成碎屑。上面提到的玉器在库房出现的起翘、开裂等多与物理作用相关。

    同物理风化相比较，化学风化侵蚀性强，又称矿物蚀变，它是在水、水溶液和空气中氧、二氧化碳的参与下，岩石产生各种化学反应，致使岩石或矿物受破坏的作用。它不仅使岩石或矿物发生破碎，而且使它们的化学成分发生改变。通常需经过溶解、水化、水解、碳酸化和氧化作用等一系列化学变化。前面提到的白化、黄化、绿化等一系列自然色变现象主要与化学风化相关。

    生物风化指生物在生长和其它生命活动中，对岩石和矿物产生的破坏作用，包括生物在生长过程中对岩石和矿物所产生的机械风化作用，生物在生命代谢过程中产生的氧、二氧化碳以及分泌的酸类物质对岩石和矿物所起的化学风化作用。由此可见，该类风化的实质也是物理风化和化学风化，因此前面的各种色变现象或多或少与生物风化相关。

    物理风化作用可以促进化学风化进程，而生物活动直接或间接地影响着物理风化和化学风化。这三种风化过程常常同时相伴发生，但随着环境的不同，它们的相对影响也有所不同，因此中国不同地区出土玉器呈现的风化状况是有差异的。

    记者 ： 古玉器的保护方法方面，您认为有哪些需要特别关注？

    王老师：我觉得预防性保护方面需要特别关注。前面讲过，玉器本质上属于石质文物，质地坚硬，不易受到外界环境，如温湿度、光照变化的影响。因此，人们通常对古籍、书画、纺织品等有机类文物的保存环境比较重视，将玉器视为稳定性文物而没有给予充分的重视。如现有的关于保存环境的论文和著作中，未将玉器这一重要文物种类单独列出而规范其保存环境的温湿度，常将玉器归类到石器，与金属器和陶瓷器的保存条件相似，即玉器保存的相对湿度条件范围是：40% ～ 50%，这种界定显然是粗略的、缺乏依据的。古代玉器的材质种类多样，相当多的玉器种类对环境湿度是有要求的，如透闪石—阳起石玉、蛇纹石玉、玛瑙、水晶等，它们的保存环境不能过于干燥。但是，文物、博物馆学界对于玉器保存的合适湿度条件以及湿度对玉器的影响等均未见研究报道。正因如此，考古所和博物馆对于玉器的保存环境也没有形成统一的规范，各所（馆）之间玉器的保存条件，尤其是湿度条件相差悬殊，国外博物馆也不例外。此外，白化严重玉器已属于脆弱性文物，针对这类受沁古玉器在制定展陈设施或保存时，更应该注重对其保存环境的规范。

    鉴于此，我们曾专门探讨外界环境中相对湿度条件对玉器文物保存的影响，结果表明，在我们模拟实验的时间尺度内，结构致密的透闪石玉器和蛇纹石玉器能适应各种湿度条件；而结构相对疏松的透闪石玉器、蛇纹石玉器以及蛇纹石化的方解石适合中高湿的环境条件进行保存。虽然是初步研究，但是显示了不适宜的湿度条件会对玉器文物产生永久性的破坏，这是造成许多博物馆内玉器出现各种病症的主要原因，这点应该引起足够的重视。