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据研究，原始甲胄多以藤木和皮革来制作，商周时期开始出现青铜甲胄，战国晚期出现铁甲胄，汉以后得到广泛使用。中国社会科学院考古研究所技术室曾对已复原的曾候乙墓皮甲进行了制作试验，进而探讨了当时皮甲胄的制作技术①。而秦陵K9801陪葬坑石甲胄的出现，为我们复原秦时甲胄制作技术提供了材料。通过整理和模拟试验，发现其制作过程大体上可分为：选材和开片、打凿、粗磨、规划甲片、切割、钻孔、琢磨、抛光、连缀成形。与这一复杂过程相联系的，必定有配套的制作工具和方法，只有工具的进步和方法的改进，甲胄的制作才能更精致、更完善、更科学。本文在以上制作步骤的基础上，结合其它有关秦代及秦始皇陵的考古资料，对出土石甲胄的制作工艺等问题做一初步分析，以期对秦代甲胄制作工艺有一个初步的认识。
一、选材
(1)石材的来源
《史记·秦始皇本记》载：“隐宫徒刑者七十余万人，乃分作阿房宫，或作骊山。发北山之石椁，乃写蜀荆地材皆至”。《关中记》亦云：“骊山无此大石，运取于渭北诸山。故其歌曰‘运石甘泉口，渭水为不流。千人唱，万人相钩’”。关于出产此石的“北山”的确切位置究竟在何处，可谓仁者见仁智者见智。王学理先生认为“甘泉口”即现在泾阳县西北的口镇，由此位置，推测“北山”即指附近的嵯峨山和北仲山。“两山之间有冶河自北向南流过。这里的地质构造系奥陶纪下统马家沟石灰岩组成，石为中至厚层状，色呈灰黑和深灰，硬度只有三级。从颜色到加工，显然是理想的秦始皇陵陵石材”②。
另一观点认为，北山“应为渭河以北，西起富平东至韩城的山脉。从第三纪早期至第四纪，由南向北，由低到高，断层发育成一系列复式地堑，并由金栗山断层发育成现代‘北山’”。而“甘泉口”则为今淳化县（东与泾阳县相邻），但“据实地考察，该县并无类似石料出”。“根据实际甲片以及被火烧甲片的纹路，石甲片具有片层现象，属碳酸盐晶含云质灰，主要成份有方解石、白云石、泥质等”，经过实地考察，初步断定：“秦陵出土的石铠甲，很可能来源于富平县雷村与宫里之间的凤凰山一线上”③。而最新的研究成果对该看法提供了进一步的补充和完善：“富平漫丁的样品无论在岩石结构构造、矿物组成、稀土及微元素分配特征上均与石铠甲相近，而且该地灰岩发育的薄层平行层理特征，更便于沿着层理面将岩石打制成适合制作石铠甲薄片的材料。另外，由于其结构致密、质地细腻、便于打磨、穿孔而不致损坏。所以我们认为石铠甲原材料来源于富平漫丁一带的可能性最大”、“由于凤凰山距离漫丁不远，也有可能部分材料取自凤凰山一带”④。
看来，石铠甲的材料来源地有一点是可以肯定的，即它与当地骊山上的岩石是截然不同的，为外来品。石材的具体来源地，可能是以上一处或几处，甚或还有其它地点。这就需我们除了采用更多更先进的自然科学方法外，还要结合更多的史料来具体分析，力争取得一个比较圆满的结论。
(2)石材的选择
从目前出土的石甲片的表面来看，石片多呈层状，即上引文所说的“宏观上平行层理构造”，也就是说，秦人在制作构成甲胄的石片时，多采用的是层解石。层解石表面平整，容易解剖：较厚者，可将石材分层解剖成与所需甲片厚度相同的石片；较薄者，则可直接利用，加工、切割成块，省时省力，大大提高劳动效率。而一口秦井⑤的偶然发现，对这一观点又补充了新的材料。该井位于渭河南岸第二阶台地上的新丰镇长条村弯子组，南距秦始皇陵约5公里。井中出土了大量残瓦碎片、残断锈铜丝、残铁锈块以及用大块石料开凿成与甲片大小、形状相近的甲片初胎、半成品、废片、小石渣和石质磨具，许多甲片上留有清晰的凿、锯、磨的痕迹。其中一些甲片并非层解石，而是坚硬石块。这些甲片多为长方形或梯形；表面经过修整，带有一定的弧度；四边经过打磨比较整齐，但比一般甲片稍厚，尚处于加工过程中，因而正背两面均留有非常清晰的呈白色条状的坑坑洼洼的打凿痕迹。此外，井中出土的许多甲片均是由锯类工具切割而成，从断面上也可看出其石材并非层解石。这表明制作甲片的原材料至少采用了两种石料：层解石和方块石，其中以层解石为主。进一步完善了甲片选材问题。
二、切割
K9801陪葬坑出土的甲胄片均为成形的实用片，其正背面和四个边棱均经打磨，光滑整齐。我们推测，当初加工这些甲片所用的工具可能是金属锯。而新丰秦井中出土的许多甲片的正背两面均是由锯类工具切割而成，切割痕迹清晰可见。这为我们提出的甲片切割用锯的推断提供了有力的证据。
锯在我国起源较早，商代墓葬中就就有发现，山东滕县春秋墓出土的双刃长方形青铜锯片，为研究春秋时期流行的锯提供了实物标本⑥。据研究，战国时仍流行这种双刃锯。在秦始皇陵园附近尚未见有出土锯的报道。目前有关秦代锯的出土仅有数件，西北林学院发现的战国晚期锯1件，上缠裹有残布条⑦；凤翔高庄秦墓出土铁锯1件，锯齿细密，背部略厚。另外，凤翔八旗屯则发现2件锯条，其中一件为双刃锯条。锯的发现之所以较少，可能与其单薄易断、易腐蚀的特点是分不开的。
锯为木工切割木材的工具，秦俑坑大量木材如立柱、地栿、封门木、棚木以及木战车上的木构件正是经锯加工后的结果。用锯来作为解剖石材的工具，是木工工具在石材应用方面的扩大化，提高了解剖石材的效率和质量。
从目前出土锯的情况来看，当时所用锯的质地既有青铜，也有铁质，罕有钢质。但我们的模拟实验显示出，即使采用现代的钢锯来解剖同样硬度的石片，也是非常不容易的；要是采用铁锯的话，不但锯的耗损非常迅速，而且切割难度相当大，效果很差。由此我们推测，使用铁锯（包括硬度更软的铜锯）作为解剖石材的工具的可能性很小。切割石材所用的锯应为钢锯，或者至少应是含炭量较高、经多次淬火之后比较坚硬锋利的铁锯。
三、打琢
在新丰秦井中发现的许多甲片正背面均有清晰的打凿痕迹，这是因为甲片较厚，在对甲片进行粗加工——打琢的过程中所遗留下来的。由此推测，在甲片制作过程中，使用了金属锤和錾之类的打琢工具。关于这两种工具，在秦始皇陵周围已有不少发现。
铁锤，是一种施力工具，秦始皇陵周围已出土7件，均为铸制，可分三型，一型呈椭圆柱体，面上有穿木柄的长方形孔；二型呈长方柱体，方孔；三型呈鸭嘴式，方孔。前二型较重，重量在5—6公斤，三型较轻，重1.25公斤，其中郑庄石料加工场就出土3件，这些多为石料加工用具⑧。大者多为双手握持长柄的大锤，小者则是单握短柄的手锤⑨。这两种形式的铁锤，各有不同的用途：大锤多为开取石料所用的工具，而小锤则多用于石材的局部加工（此处仅讨论铁锤在石材加工方面的用途，其它用途暂不涉及）。
铁錾，目前所见都出土于秦始皇陵周围，约有38件，可分二型：一型为尖首方锥体；二型为平首方锥体。都经过使用，錾顶部有锤击反折的卷沿痕迹。錾主要用于打制石料或斩断金属器件。郑庄石料场出土最多，说明了它的用途[10]。錾是对石材进行修整、挖槽的专用工具。錾和锤配合使用，用于石材的粗加工。石材正是在錾和锤的作用下才制作出来的。它们是几千年来石材加工沿用不衰的必备工具。至于另外一种工具——铁凿，在秦始皇陵园周围也有发现，但它们的用途多为木工或车工凿孔、挖槽用的工具。与此同时，也出现了钢凿，“铜车马上的四马立鬃上端密布着径约0.1厘米的圆形凹纹，深浅、大小一致，显然是用平头冲凿而成。俑的羽形眉丝，深浅顿挫的痕迹清晰，是用小凿錾刻而成。这些冲凿、錾刻的小工具亦当为钢质。另外，在一些构件上还有大型凿孔，有的孔眼在1厘米以上，当用大凿加工。秦俑二号坑曾出土一件大型铜凿，长25.6、宽1-2厘米，上有方孔用以纳木柄。这说明秦代的凿具已分型，有大小之别，大凿为铜质，小凿当为钢质”[11]。这显示出一个规律，即铁錾多用于石材加工（但也不排除使用钢錾的可能性），钢凿多用于金属的加工，木工则多用铜凿和铁凿。在对器物进行修琢这一点上，各个行业分别有各自的打琢工具。
四、钻孔
(1)钻孔技术和工具：
早在山顶洞人时期，就已经出现在石器（片）上钻孔的技术[12]。新石器时代中期，穿孔石器普遍出现。晚期石器精致，穿孔石刀、石镰等工具在各个地区广泛使用。穿孔技术已经相当成熟[13]。这一时期，石器钻孔所用的工具，多以石材为原料，石钻比较流行。进入青铜时代，出现铜钻。
战国末期至秦，当时所采用的钻孔技术和工具已经相当先进。虽然现在我们还没有发现秦人制作甲胄所使用的钻孔工具，但据考古资料来看，秦代的钻孔技术已达到相当高的水平。如在凤翔高庄秦墓M21人骨架腰部曾出土铁钻头5件，体呈圆柱形，头作三棱刃[14]。除过铁钻外，秦代已有了钢钻：秦始皇陵出土的铜车马上，“众多的各式各样链条的连接，广泛运用了销钉与小孔配合的连接工艺，小孔的孔径有0.12、0.17、0.2、0.25、0.3、0.4厘米等不同的规格，说明当时已有了标准化、系列化的钻具，鉴于秦代炼钢术的进步，所用的钻具当为钢钻”[15]，这些都反映了秦人使用的金属工具是相当先进的，考虑到石甲片的坚硬程度，我们推测石甲胄上的钻孔工具采用了钢质钻具。
钻孔用具除过采用钻头外，也可能使用金属锥。锥是一种带棱的钻刺工具，一般要镶嵌在木柄上使用。河南信阳长台关战国墓出土的铜锥为圆形，木柄表面髹漆，柄的近锥一端缠绕细丝线，排列紧密[16]；锥在秦陵周围也有发现，《秦陵文物精华》[17]一书中的107和图117就是两件做工精致的铜锥和铁锥，形状为长条形，体呈四棱状，一头纤小尖细，另一端较粗，上接一环形首，当为用手持握的把手。用这种锥来钻孔，顶端锋利尖锐，穿透力较强；锥状的体形，旋转起来比较锋利。
另外，在郑庄石料场出土有铁铳一件，尖首圆柱体，长8.5、柱径1.2厘米，王学理先生认为该物是在石上凿孔眼的工具[18]。根据其直径来推测，当为大型石器钻孔所用，而不能用做甲片钻孔。
(2)钻孔方法：
石器时代人们以尖状石器来钻孔，也即用石钻钻孔。青铜时代，铜钻占据主导地位。秦时的钻孔工具则多为钢铁钻。
秦时钻孔所使用的方法，通过模拟试验，发现有以下几种可能：一种是采用人工用手直接紧握钻头，直接钻孔，钻一孔约需23分钟，每片石片平均按10个孔计算，完成一块石片上的钻孔就需4个小时，每人每天能钻成4片，完成一领由600片石片组成的铠甲就需150天（每人每天按16小时计算，下同）。另一种方法，是采用近似原始的木工钻具手工对钻，即在钻头上安装一横向木柄，手握木柄，旋转研钻，钻时用力要轻要均匀，钻孔过程中要不断加水，以防石片崩裂。钻一孔约需17分钟，完成一块甲片上的钻孔需170分钟，完成一领铠甲的钻孔任务需100天。
第三种方法是直接借用木工的钻具或者对此稍加改进后较为先进的类似工具。这种工具由钻弓和钻杆两部分组成，钻头装在钻杆的一端，在钻杆中部横向用绳索连接一能够左右（或上下）活动的木杆，之间连以钻弓的弦带，操作时通过拉动钻弓的弦带来回转动打孔，具体方法为：先将钻头固定在需要打孔的地方，一手用力下压木柄，一手左右（或上下）不停地来回拉动活动木杆，这样，随着钻头的来回不停地转动，孔就慢慢成形，钻孔过程中要不断地加水，而且必需手工对钻。
相比而言，前两种方法比较原始，后一种较为快捷、先进，费用工时少，能大大提高劳动效率，联系到K9801陪葬坑大量甲胄石片上难以计数的孔眼的存在，我们认为钻孔所采用的方法只能是上述最后一种：即采用类似于木工所用的工具和方法；而采用铜锥和铁锥钻孔的方法应为其它大型石器上少量钻孔所用。实验表明，若采用铁质钻头，质地较软，钻孔的速度非常慢，钻头的耗损量相当大，钻一块甲片就要耗费一个钻头，就是采用现代的钢质钻头，钻上数块甲片之后，钻头也变得相当钝，钻孔的速度也大打折扣。因此，我们认为秦人在甲片上钻孔所用的钻头为钢质，采用了与木工钻孔相近的工艺。不同的是，在石片钻孔过程中，要不断地在钻头处注水，以防止钻具过热降低它的锋利度，同时也可防止石片爆裂。
五、量度划线
这些甲片大小基本在一个固定的范围之内，也就是说，甲片的大小是按照一定的尺寸来制作的。在个别甲片的周边上，可看到比较清晰的划线痕迹，这是当初规划甲片大小时的刻划线，如果切割线与此线重合，就不会留下痕迹。相反，如果切割线偏向甲片外侧，不经过此线，则刻划线就容易遗留下来。而且，甲片每边的孔眼基本在一条直线上，有的甲片的两边或四边的一排孔中都有一刻划直线通过，每相邻两边经过孔眼的直线向两边延伸相互交叉成直角，孔眼正均匀地分布在这些直线上。此线当为钻孔前设置孔眼位置的刻划线。当然，要完全保留下来这些刻划线也是非常不容易的，即它还需在接下来的制作过程中经受住琢磨和抛光等的考验。多数甲片之所以不见划线痕迹，就是甲片在经过多道工序之后已被完全磨掉。这些现象表明当时在制作甲片时使用了直尺一类的量度、划线工具。在秦代考古发现中已有直尺的痕迹。甘肃天水放马滩秦墓M1出土的战国晚期木尺是用长条方木制成。长90.5、宽3.2厘米，一端呈圆形，另一端为柄，柄端削成圆角，正反两面刻度相同，共26条刻度线，间距2.4厘米，每5度为一组，用“ד标示，刻度长60厘米，为当时二尺半，每尺合今近24厘米，从形状看当是民间木工用尺19。木尺是木工的必备工具之一，是保证制作物与要求尺寸严格相符的标准物。要做到这一点，就要靠木尺来做衡量的标准。石甲片的制作，也应采用类似的木尺作为量度和划线的参考，从而在减少甲片之间的大小误差方面起到至关重要的作用。
六、琢磨和抛光
在出土的甲片中，大多数正背面都具有一定的光泽，而且，由于甲片所在铠甲部位和连接情况的不同，也要对甲片进行抹棱、抹角及弧拱等方面的细加工。也就是说，甲片制作好之后均需打磨，是经过一定的琢磨和抛光程序处理过的。
从甲片表面来看，或多或少均留有清晰的白色细线状打磨痕迹，尤其是背面痕迹较多且清晰，细线方向多与甲片较长一边方向相同，呈平行状分布，说明甲片是经多次来回反复琢磨和抛光后形成的；同时也显示出甲片表面琢磨和抛光较细，而背面琢磨和抛光较粗这一特点。这些都是用细砺石之类的琢磨工具对甲片进行加工后的遗留。对于打磨和抛光甲片所使用的工具，以前知之较少，新丰秦井中与石甲片伴出了许多砺石，初步为我们提供了答案。砺石，又名砥石或磨石，这些砺石个体不大，多呈条状，易于手握和打磨，砺石的各个角已变成圆形，比较光滑，这是重复多次琢磨和使用的印记，应是当时所使用的磨具。类似这样的砺石，在秦国墓葬中已发现许多件。凤翔高庄秦墓出土5件，样式较多，或梯形，或楔形，或长条形，上端或中部有系孔[20]；凤翔八旗屯西沟道的砺石均用质地很细的麻石作成，略呈黄褐色[21]；郑庄石料场出土的磨刀石正面有宽1.5——4、深1厘米的磨刀痕迹槽。秦都咸阳宫第一号宫殿遗址曾出土28块磨石，原是鹅卵石，在使用过程中把自然面磨出一个甚至两个或三个光面，其形状大小看来以手握为宜，据此推测，可能是用于打磨石料、木料面或地面的[22]。这些砺石多为就地取材，制作简陋，只要实用就行；有粗砂砺石和细砂砺石之别，前者主要是对物品进行琢磨，后者则用于器物的最后抛光。目前发现的砺石形状多样，表面大多都留有使用痕迹。
除过打磨石料外，对金属器具进行琢磨和抛光也是它的一个重要用途。这在秦代兵器中应用尤其广泛。我们推测，对秦兵器进行琢磨和抛光的仍然是砺石之类的石器，用砺石充当了锉的功能。
秦陵石甲胄表面均经打磨和抛光，显得异常光滑。显示出细部加工的仔细和认真，也说明加工技术和方法的先进。
七、连缀
连缀是编缀甲胄的最后一步，即把已经钻孔并打磨好的甲片按照预先的规划连成一个整体，所用的编缀物为扁铜丝。根据甲片上的孔眼直径多在0.3—0.5厘米之间来推断，扁铜丝的直径也不会超出这一范围。对这些扁铜丝的制造工艺我们尚不甚了解，但参考秦陵铜车马的资料，或许能为我们提供许多借鉴。
秦陵铜车马的缨络、铜丝链条、纛的垂缨等处均使用了大量的铜丝，这些铜丝直径在0.01—0.05厘米之间，“经金相分析，其横断面和纵断面的金相组织均为单相细小孪晶，说明铜丝是经过加温锻打而成。邢力谦先生推测其制法为：1、把铜块加热锻打成薄片；2、磨平薄片后裁成细铜条；3、再将铜条打磨成直径0.01—0.05厘米的铜丝”[23]。这种看法是有一定道理的。据此分析，串联甲胄的扁铜丝的制作相对要简单得多。首先，这些铜丝为扁状，只要将磨成薄片的铜条按规定裁成细铜条即可，而不用再进行下一步的磨成圆形。其次，串联甲胄所用扁铜丝直径多在0.3—0.5厘米之间，比上述铜丝要粗十多倍，其制作方法应该稍微容易一些。这一切，充分表明秦代治铜业相当发达，已经可以根据需要，制造出各种规格不同的细铜条和铜丝。
用扁铜丝将制作好的甲片连接在一起，就可以完成一领石铠甲或石胄。这一过程，步骤繁多，工艺复杂，制作费时。它的制作应是以仿真实秦铠甲为原则，大量吸收和借鉴传统的玉石加工方法、借用和改进木工的工具综合而成的产物。它体现了秦人独特的创新能力、精湛的技术工艺和高超的制作水平，是我国先秦时期石材加工技术的集大成之作。
从这批甲胄的制作来看，其技术是相当先进的。它与秦国的青铜制造业一样，其技术和工艺有许多相同之处，正如王学理先生指出青铜兵器的制造一样，“对秦青铜兵器的加工工具从痕迹和做法上推测，可有锯、錾、锉、钻、铲和砥石；在使用上，这诸多工具必定是手工和机械相结合的。同时，也只有运用卡钳固定和加工机械，才能在产品上表现出技术熟练的程度来。如剑、矛、刃部纹理平行、磨面平整，若不是脊的中轴线同砥石的磨向保持垂直，而且作直线运动；若不是固定加工器物使之与砥石磨面保持一定的角度，而且保持磨刃的深浅；若不是将砥石作成轮转机械，而且附设定向的标尺，要使剑的外加工正常进行，要使其整体规矩化，那简直是不可想象的。再从方法上看，锉磨、抛光、钻孔、錾凿、截割等，若没有固定工具，要加工出切合实用的产品，也是不可能的。因此，我们完全有理由相信，那时必定发明并使用着多种相当精密的加工机械，而且所使用的工具必定是钢铁质的，尽管其动力还只是靠人的体力所承担”[24]。
从中我们也可得到启示：秦陵石甲胄的制作，同样也应使用简单的机械，同样是手工和机械相结合的产物，同样是采用了大量钢铁质工具的。只有这样，才能保质保量地完成这一艰巨任务。例如，必定有一套先进的、定型的制作工具：包括钢锯、铁錾、铁锤、钢钻、木尺、砺石以及其它一些固定甲片、打磨甲片的转轮等工具；并且与之相配套地形成一定的加工和制作方法（许多甲片的表面和背面都有琢磨痕迹，应是用砺石直接琢磨所留；而多数甲片琢磨非常光滑，几乎看不见琢磨的细线纹，对于这些迹象，实验表明：直接用手琢磨是非常困难的，唯一的可能性就是采用了简单的琢磨机械，即所使用的琢磨机械的运转速度是比较高的，这样，器物表面才可能光滑细腻）。这一切都表明，当时制作甲片的确采用了较为先进的半机械化的加工器具，制作过程中的一些工序也采用流水线作业以提高工作效率（例如切割、划线、钻孔、编缀等）。总之，从这批甲胄制作的各个环节来看，无论是选材、切割、钻孔、琢磨、抛光、铜丝的制作，都是经过精心设计和制作的，采用的是比较先进的加工方法和钢铁工具。它是石器制造业发达与成熟的缩影。
还有一点需要说明的是，制作这批甲胄所用的工具，除了錾等属于加工石器的专用工具外，大多数是借用了其它行业的一些工具和器具。也就是说，它是综合多个制造行业的工具和方法的集大成之作。当然，古代的许多行业都是这样，除了个别专用工具外，大多数工具都可通用，只不过是多少不同罢了。
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① 中国社会科学院考古研究所技术室：《试论东周时代甲胄的制作技术》，《考古》1984年第12期。
② 王学理：《秦鼎石甲二论》，《秦文化论丛》（第八辑），西北大学出版社，2001年。
③ 陕西省考古研究所、秦始皇兵马俑博物馆：《秦始皇帝陵园考古报告》（1999），科学出版社，2000年。
④ 陕西省考古研究所、秦始皇兵马俑博物馆：《秦始皇帝陵园考古报告》（2000），文物出版社，待版。
⑤ 详细资料待发，下文引用该井的其它资料与此相同。
⑥ 山东济宁市文物管理局：《薛国故城勘查和墓葬发掘报告》，《考古学报》1991年第4期。
⑦ 咸阳市文管会：《西北林学院古墓清理简报》，《考古与文物》1992年第3期。⑧ 程学华 郭兴文：《秦陵周围出土的铁器》，《文博》1985年第1期。
⑨ [18][24]王学理：《秦始皇陵研究》，上海人民出版社，1994年。
[10]王志友：《考古资料所见秦生产工具的类型及相关问题》，《秦文化论丛》（第六辑），西北大学出版社，1998年。
[11][15][23]秦始皇兵马俑博物馆、陕西省考古研究所：《秦始皇陵铜车马发掘报告》，文物出版社，1998年。
[12][13]张之恒主编：《中国考古学通论》，南京大学出版社，1991年。
[14][20]雍城考古队 吴镇锋、尚志儒：《陕西凤翔高庄秦墓地发掘简报》，《考古与文物》1981年第1期。
[16]河南省文物研究所：《信阳楚墓》，文物出版社，1986年。
[17]张占民 程学华：《秦陵文物精华》，陕西人民美术出版社，2000年。
[19]甘肃省文物考古研究所、天水市北道区文化馆：《甘肃天水放马滩战国秦汉墓葬的发掘》，《文物》1989年第2期。
[21]陕西省雍城考古队 尚志儒、赵丛苍：《陕西凤翔八旗屯西沟道秦墓发掘简报》，《文博》1986年第3期。
[22]秦都咸阳考古工作站：《秦都咸阳第一号宫殿遗址简报》，《文物》1998年第11期。
(作者：秦俑博物馆考古队馆员)
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