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    文物考古

    史前磨制石器作孔效率的量化观察

    发布时间:2018-06-01 崔天兴

    史前磨制石器作孔是很常见的一种工艺流程。作孔技术可以分为划孔、琢孔、锥(梃)钻、管钻等4种常见方法,也有学者把不同工艺流程划分为9种基本方法。划孔是指用尖状石器返复划削,着重中间部分,因此出现中间宽两端窄的梭形窄槽,槽间有扁孔。琢孔是指用敲琢器在大件石器上直接琢成大孔的一种方法。孔外缘与内缘都是琢点,这种钻孔方式由于击打力量不易控制,多造成石器损伤或折断。梃(锥)钻是钻孔相对安全的一种方法,使用时间也比较长,而管钻即圆管形钻具。使用管钻钻孔,其孔形特点是:两端孔径大小基本相同(使用同一管钻时)孔壁平直、光滑,是各种钻孔方式中最为安全也最容易掌控、最经济效益的一种方法。

    为了衡量各种作孔方法的效率,假设同时完成一个直径约为2厘米的孔,我们可以计算所需的工作量均记作V,即各种方法需要清理掉的体积,然后比较用需要去除的管芯体积代表所耗费的工作进行比较。

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    图一


    管钻孔,管钻的壁厚记为d,需要除去的体积(图一) ,在表中管钻列所列举的工艺流程中,由于琢制、磨制、先划后管钻技术所去除的孔芯体积由小到大也依次为引孔管钻、先磨后钻、先划后钻、先琢后钻。据作孔效率的综合量化评价依次为为引孔管钻、先磨后钻、先划后钻、先琢后钻。可见管钻孔需要清除的体积与管钻壁厚有密切的关系,管钻璧越薄,需要的工作量约少。

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    图二

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    图三

    锥(梃)钻孔,需要除去的体积(图二) ,由于孔径最小值为2,根据锥钻孔径R=r+d=1+d,d值和梃钻角度相关,(图三) ,R为钻孔的台面半径;θ是锥钻的顶角的1/2。

    锥钻的两种工艺流程所需要效益评价为引孔锥钻、先琢后钻。仰韶时期的漏斗状孔,是钻头球面与钻体界限分化不清的结果,当球面下刻时,球面上方的钻体需要同时下刻,阻力很大,所以进行速度慢。龙山时期孔内外径差距缩小,是钻头球面与钻体分化较清的结果,周缘阻力小,进行速度快。至于钻头,用于一般石刀上的小钻头与管钻头,迄今还未发现,但是用于环状重石上的大型钻头已有几件重要标本:如涧沟的一件(T22②1069)为粗砂岩,两端为球面形钻头,全长9.1厘米,一端径4.4厘米,中间为方体,宽5.4厘米,两端都有一圈一圈清晰的钻痕,仰韶文化中林山碧有一件(T33),西乾沟也有一件(T4H4、3)。

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    图四

    琢孔是用敲琢器在大件石器上直接琢成大孔的一种方法,孔外缘与内缘都是琢点,(图四) 。虽然锥钻和琢制成直径两厘米的孔径需除去管芯的体积基本一致,但琢制的安全性较差,容易导致器物脆性断裂,导致不可逆的损失。在梳理二里头时期南洼遗址出土石刀时发现很多钻孔均是沿穿孔断裂。当然也有琢制成功的例子,如庙底沟遗址出土的环状石器。

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    图五

    划孔一般采用用尖状石器返复划削,着重中间部分,因此出现中间宽两端窄的梭形窄槽,槽间有扁孔。若划成直径2厘米的最小孔径,其需要除去的孔芯体积远远大于琢制、锥钻等作孔方法所去除的孔芯,去除体积为     (图五) 。这种工艺方法一般用在薄体石刀如庙底沟龙山长方形有孔石刀(H55s:29)。

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    图六

    有以上公式可知,各种方法去除孔芯的体积,图六

    各钻孔方法综合效益评价表比较表

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    综上所述,史前磨制石器各种作孔工艺流程效率、安全性依次为引孔管钻、引孔锥钻、先划后钻先磨后钻、划孔、先琢管钻、先琢后钻、琢孔。故佟柱臣先生认为“管钻,只钻掉一圈,因而要更快、更省力些”。

    (作者单位:郑州大学历史文化遗产保护研究中心)


    编辑陈梅