瓦是中国传统建筑中不可或缺的重要构件，通常铺设在坡屋顶上，兼具排水、防漏及保护木架等多重功能。瓦的使用场景广泛，涵盖了宫殿、庙宇、寺庙以及民居等各类建筑。瓦的制作通常以当地粘土或泥土为原料，经过加工制坯并烧制而成。目前考古发现表明，我国最早使用陶瓦的历史可追溯到龙山文化时期，而自西周以来，陶瓦逐渐成为一种较为普遍的建筑材料，并在建筑屋顶中得到了应用。
西头遗址位于陕西省旬邑县张洪镇原底社区西侧约1公里的西头村，地处渭北地区典型的台塬地貌，紧邻张洪塬的西侧边缘。遗址西、北两侧为百子沟及小型冲沟，东、南两侧为张洪塬，西南方向距泾河约5公里。该遗址文化内涵丰富，涵盖仰韶文化、龙山文化、先周、西周、汉唐及明清时期的遗存，以西周时期的遗存最为显著。2022年，新开掘的斜圳地点位于遗址西北部，发掘面积达363平方米。此次考古工作中共清理的遗迹包括房址2处、灰沟2条、踩踏面1处、灰坑36个及冶炼坑6个，出土了大量西周时期的陶瓦，为研究当时的工艺技术等提供了重要的实物资料。
在制瓦工艺流程中，原料的选择至关重要，直接关系到瓦的质量与性能。瓦的原料主要由粘土和羼和料构成。其中粘土通常就近取材，羼和料则包括矿物质类砂砾、植物类炭末、动物类蚌壳末等。羼和料的合理添加不仅可以改善粘土的物理性能，还能增强陶土的可塑性。此外，科技检测与分析在研究古代陶瓦制作工艺方面发挥着至关重要的作用。借助科技检测手段，可以深入分析原料成分、加工方式及其对成品质量的影响，从而更全面地揭示古代陶瓦的制作技术与工艺特点。
样品和测试方法
样品基本信息
本文从陶瓦件中抽取测试样品共计22件，其中11件来自地层堆积，10件出土于遗迹单位。样品主要由灰陶、黄褐陶、褐陶构成。样品的切面厚度介于0.86厘米至1.49厘米。灰陶表面较粗糙，常见气孔，具有平行或弯曲排列的绳纹；黄褐陶和褐陶表面粗糙，气孔明显，纹饰深浅不一比较突出，偶见自然风化痕迹。样品中均未见明显分层。
测试设备及仪器参数
X射线荧光光谱仪分析（XRF） 本文使用的仪器是日本岛津制作所生产的XRF-1800型X射线荧光光谱仪。主要规格及技术指标：铑靶（Rh），电压60KV（Max），管压150mA（Max），检测元素范围19F～92U，检测浓度范围10-6～100％，最小分析微区直径250µm。为了明确陶瓦片本体组成，进行荧光分析时测试点均为超景深观察中的裸露新鲜断面，测试区域能充分代表该陶瓦片胎体特征与元素组成。
超景深显微镜分析 本文使用的仪器是德国蔡司公司生产的SmartZoom5高分辨多角度超景深显微镜，主要规格及技术指标：分辨率1µm，放大倍率34x～1011x，载物台尺寸300×200mm。采用超景深显微镜对观察样品的微观结构，观察前先确认观察部位能够体现陶瓦片综合特征，将该部位先用毛刷清理表层，以至无污染物，之后用脱脂棉蘸无水乙醇进行擦拭。观察本体特征需要对陶片局部截断，裸露新鲜断面，裸露断面约25平方毫米观察实验后可重新拼接，实验放大倍数根据样品具体情况进行调整。
结果与分析
荧光分析
陶胎的化学组成主要有SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2、MnO等。这些氧化物可分三类：第一类是SiO2，作为主要成分；第二类是Al2O3，其作用在于增强耐火性能；第三类包括FeO、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2、MnO等，统称为RxOy，其中R指Fe2+、Fe3+、Ca、Mg、K、Na、Ti、Mn等金属离子，O指氧元素，x、y指原子数。在RxOy组分中，FeO、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2作为主要助熔剂，其中碱金属K2O、Na2O和碱土金属CaO、MgO具有较强的助熔作用。这些助熔剂有助于陶器的烧结，然而，如果助熔剂含量过高，则会导致高温下陶胎熔融、软化甚至变形，即出现“烧流”现象，从而限制了陶器的最高烧成温度。由于烧成温度的限制，最终导致成品中的气孔较多。此外，FeO、Fe2O3、TiO2、MnO具有着色作用，其中铁化合物对陶器烧成后的颜色影响最为显著，不同价态的铁（Fe2+和 Fe3+）在不同的烧成气氛（氧化或还原）下，会呈现红色、黄色、棕色或黑色等不同色调，对陶器的外观特征具有重要影响。而陶胎中SiO2和Al2O3的含量可用于划分新石器时代至汉代制陶所用的粘土类型。
对22件瓦片的X射线荧光光谱（XRF）检测显示，该批样品的主要成分为SiO2，平均含量61.67％；其次为Al2O3，平均含量20.50％。此外，还检测到少量的FeO、K2O、MgO、CaO、TiO2、Na2O、P2O5、MnO、ZrO2及SO3，含量均在0.1％到7％之间。同时，样品中还含有微量元素，如Ni、K、Ti、P、Mn、Cu、Na、Zr及S。该批陶瓦SiO2含量均低于70％，Al2O3含量范围在12.40％～19.97％之间。按照《中国古代制陶工艺研究》的分类标准，该批陶瓦具有普通易熔类粘土特征，这类粘土的第一个特征是Al2O3含量较高，第二个特征是碱金属氧化物和碱土金属氧化物含量较高，这两类氧化物有较强的助熔作用，从整体来看，该批陶瓦的主要化学成分较为一致。但是该批陶瓦的主要化学成分及助溶剂含量变化幅度较大，例如二氧化硅含量介于56.05％~66.81％，助溶剂含量范围为5.62％~38.83％。这一现象表明，该批陶瓦的原料在制备过程中可能未经过严格筛选，导致成分存在一定的波动性。
超景深分析
羼和料在制陶工艺中通常被称为瘠性原料，是在制备原料时有意识地加入的材料，其作用在于调整泥料的可塑性，提高成型能力，并改善烧结后的强度和稳定性。李文杰根据陶器中羼和料的不同，将其分为夹砂、夹云母、夹炭、夹蚌、夹陶末陶五种不同类型。
本研究选取的样品采用超景深分析，对其断面结构特征进行观察，以分析其的结构组成、埋藏特性及腐蚀状况。结果表明，样品均属于夹砂陶。夹砂陶是在粘土中掺入矿物颗粒，以改善成型性能和烧结强度。由于砂砾的粒径不同，夹砂陶可进一步细分为多个类型。关于砂粒的粒级标准，1898年伍登提出了一种以2为公比的等比制粒级划分方法，最初用于风成沉积物的粒级分类。1922年，温特沃斯在此基础上加以改进，使其适用于松散沉积物及固结沉积岩，并形成了广泛应用的温特沃斯粒度分级标准（表1）。
本研究采用温特沃斯粒度分级标准，计算并归类样品中砂粒的平均粒径，最终识别出三种主要粒级类别：细砾3个、极粗砂14个、粗砂5个。分析结果表明，样品的颗粒分布较粗，且较小颗粒比例较低，表明原料在制备过程中可能未经过充分淘洗。
从成分上看，陶瓦中的夹砂颗粒主要由石英和长石颗粒组成。然而，还发现样品中存在较多杂质，主要以深灰色或黑色斑点的形式分布，集中分布于孔隙区域及颗粒表面。这些杂质可能来源于原料中的未充分净化矿物或埋藏环境中的腐蚀残留。杂质的存在可能促进孔隙扩展，从而材料的整体强度。在长期埋藏或使用过程中，孔隙中的水分和盐分反复渗透，会逐步削弱陶瓦的结构，最终导致其变得疏松，甚至出现粉化等物理损伤现象。
结论
西头遗址斜圳地点出土西周时期陶瓦，其原料主要为普通易熔类粘土，羼和料均为夹砂，其中砂砾以极粗砂为主，主要由石英和长石颗粒组成。
测试结果显示，该批陶瓦的主要化学成分及助溶剂含量变化幅度较大，反映出原料在制备过程中未经过严格筛选。此外，羼和料中的砂砾颗粒分布较粗，较小颗粒比例较低，说明原料淘洗不够充分。这些因素共同导致成品在成分上存在较大波动，显示出这批陶瓦的原料制备水平处于较初级的阶段。
尽管如此，制作者在陶土的采集与初步处理方面已积累一定技术经验，为后期更成熟、更标准化的制瓦工艺奠定了基础。
（作者单位：西北大学文化遗产学院）
