學術丨趙波 吳嘉寶：武當山金殿製造技術試析與相關分析技術探討

原創 趙波 吳嘉寶 建築史學刊

金殿是中國古代一類特殊的建築。它們數量稀少，價值珍貴，往往建造於重要的場所。雖然採用金屬（主要是銅合金）製造，但中國古代的金殿並未特化出一套屬於金屬建築的造型邏輯，而是保留了木構建築的造型特徵。建造於明代早期的武當山太和宮金殿就是其中的重要代表。由於武當山金殿構件加工誤差極低且構件間的組合嚴絲合縫，為傳統研究技術的應用帶來不少挑戰。近年來無損檢測、數字化測繪等新興技術的興起，為深入探究金殿製造技術及金屬建築與木構建築構造上的異同提供了新的方向。這些技術在武當山金殿研究中的運用也為其在文化遺產領域的應用評估提供了很好的樣本。本文一方面嘗試探索武當山金殿的製造技術，另一方面討論相關新興分析技術為古代建築，尤其是金屬建築的研究可能帶來的幫助。

武當山金殿製造技術試析

與相關分析技術探討

The Production Techniques of the Golden Hall in the Wudang Mountains and Their Instrumental Analysis

趙波 吳嘉寶

ZHAO Bo，WU Jiabao

1 概況

武當山太和宮金殿位於湖北省十堰市武當山主峰天柱峰頂，是天柱峰區域的核心建築。金殿為銅合金製成，通體鎦金，鑄造於明永樂年間，是明成祖朱棣敕造的重要工程。據現有研究成果，其構件先於北京鑄造完成，後水運至南京，又沿長江、漢水運輸至武當山組裝完成。建築整體為重簷廡殿頂，坐西朝東，坐落於石質須彌座臺基之上，東有月臺。殿中供奉有玄帝、玄武及四位從神銅像。

太和宮金殿是現存等級最高的銅製建築，工藝精湛，構件組裝嚴絲合縫，在建築史、科技史等方面都具有很高價值。關於太和宮金殿的研究，尤其是製造技術的針對性研究目前相對較少，僅學者張劍葳對其進行過較為細緻的論述，其觀點主要體現在《中國古代金屬建築研究》一書中。

隨著測繪以及分析技術的發展，一些無損檢測技術（Nondestructive Testing，NDT）、分析裝置以及數字化採集技術已經較為廣泛地運用在了文化遺產的研究中，這些技術手段能夠使我們獲得更多、更精確的資料。

本文資料來源於清華大學建築學院於2019年組織的武當山金殿現場調研工作。文章旨在呈現由所採集資料揭示出的太和宮金殿製造技術，同時探討調研工作中所使用的勘察分析技術在實際研究中的運用和意義。

2 材料分析與XRF的運用

2。1 金殿材料分析

對於金殿所用鑄造材料，張劍葳曾使用X射線熒光光譜（XRF）分析方法進行研究，發現其中主要成分為銅和鋅，得出鑄造材料為黃銅這一主要結論。此次現場調研也採用相同的科學分析方法，預設的分析目標有二，一是驗證金殿黃銅的銅鋅比例，二是探究其表面金飾層的材料及工藝。

本次分析採用奧林巴斯DE-2000型手持式合金分析儀（XRF裝置），在貴金屬檢測模式下進行分析，每次激發時長為10秒。此模式下可以直接分析出各元素成分的質量百分比。具體資料見表1。

表1 2019年清華大學現場調研金殿XRF定量分析結果

再對比《中國古代金屬建築研究》一書中的資料。書中記錄分析裝置為尼通公司XLt898型手持式XRF分析儀，利用35千伏/ 瓦銀陽極靶X射線管，分析時長為25～30秒。得出資料摘錄見表2。

表2 《中國古代金屬建築研究》一書中的金殿XRF定量分析結果

可以看出，兩次分析結果中，最主要的元素均為銅、鋅、金，因此皆可得出武當山金殿的主要材料為黃銅、表面加以金飾的結論。

關於黃銅的銅鋅比例，對比兩次分析資料結果，可以得出基本結論：二者資料中銅鋅含量比離散程度並不算高，總體均值也較為接近（表3）。就此大體可以判斷，黃銅中銅鋅成分比在8∶1左右。

表3 兩次分析結果中銅鋅含量比資料對比

至於表面金飾層的材料及工藝，綜合兩方資料，卻無法得出有說服力的結論。

首先，雙方資料中均存在汞元素的缺失。在某些分析案例中，汞元素的存在被視為採用鎦金工藝的證據。誠然，在本案例中汞元素缺失的一種可能原因是：金殿為室外不可移動文物，長期處於空氣流通的開敞環境，利於汞的揮發；與之相對的，其他大多數案例的分析物件為出土文物，長時間保存於密閉環境，導致了汞的殘留。但尚未有證據證明以上推測的可靠性。

與此同時，另一結果差異體現在本次分析結果包含銀元素，而《中國古代金屬建築研究》一書中分析結果不包含銀元素。兩次分析結果的不同，或許說明相關分析方法可能存在一定缺陷。 對於這一問題的討論將在後文展開。

2。2 表面裝飾工藝

太和宮金殿在黃銅鑄造的構件表面以黃金裝飾。古代在建築上使用黃金主要有貼金和鎦金兩種做法，目前學界一致判斷金殿採用鎦金做法。根據文獻記載，金殿鑄造完成後構件經水路由北京運往湖北，在天柱峰頂完成組裝。這些銅構件重量驚人，其運輸和搬運的艱難可想而知。可推測為了避免運輸過程中意外損壞鎦金層，構件的鎦金工作並非在北京完成。這或許也是朱棣敕令運輸金殿船隻要格外注意清潔的原因之一。因為對於鎦金工藝而言，操作時構件和工具都切忌油汙，否則會有鍍層結合不牢等問題。

圖1 金殿西上簷屋面正攝影像區域性

接下來值得討論的就是構件是先行組裝還是先行鎦金的問題。由於鎦金工藝工序中的“開金”需要對鍍件進行加熱、捶打，且鍍金往往需要反覆多次，就金殿的體量而言，組裝構件後再採取這些工藝步驟將殊為不易。因此，似乎對構件先行鎦金，而後進行組裝更為合理。另外，關於金殿西側上簷屋面鎦金儲存狀況的一處細節，也能為這一結論提供佐證。經過近六百年的風吹雨打，該處金殿屋面板鎦金表面呈現出了不同程度的損害，部分拼縫左右屋面板顏色差別明顯（圖1），反映出各屋面板的鎦金質量參差不齊。這也就意味著，金殿屋面板構件並非拼接後整體鎦金，而是分塊鎦金後再行組裝的。

2。3 XRF分析技術反思與工作流程之探討

XRF全稱為X射線熒光（X-ray Fluorescence），是元素原子核外電子經X 射線激發，失去內層軌道電子後，外層軌道電子躍遷至內層軌道所釋放的特有頻率的電磁波，即熒光。由於每種元素核外電子層能級差不同，因此經X 射線激發後，會產生幾種特有頻率的熒光，在光譜或能譜圖上形成特有位置的波峰。透過對比各元素波峰能級以及分析物件的熒光能譜波峰能級，能夠確定其中所包含的元素。

目前XRF光譜分析儀器技術已較為成熟，有多種手持、臺式裝置用以應對各種分析場景，並能實現定性與定量兩種分析方法。該技術在國內外文化遺產領域有著廣泛運用，尤其在金屬與顏料等方面的分析中取得了不少成果。在參考了其他相關研究，以及對裝置進行進一步瞭解後，筆者發現本次調研中的XRF分析工作流程存在一定的問題，從而阻礙了對更多精細問題的探究。

2。3。1 XRF定性與定量分析特點

1．定性分析

由於不同元素對X射線的敏感程度不同，所以不同的元素所激發出的峰值高低，與其含量的多少並不能直接對等。因此在分析完全未知成分的樣品時，需要採用人工讀譜以確定其內部的元素種類。在這個過程中，較為微量的元素能夠被識別，但透過人工對比不同元素的能譜峰值高低並不能分辨其含量之差異。因此人工讀譜具備兩個特點：一，能夠識別出絕大多數存在的元素；二，只能實現定性分析，而不能實現定量分析。

2．定量分析

雖然透過讀譜無法對比不同元素熒光能量之強弱，但就同一元素而言，其熒光能量的強弱，即波峰高低，與其含量成正相關，這帶來了定量分析的可能。在瞭解分析樣品可能的元素含量後，透過採集人工製備的幾種已知成分的標準樣的熒光資料，再利用統計學方法迴歸擬合成相應的分析模式匯入儀器中，就能夠使分析儀器具備一定的定量分析能力。這種分析方法也具備兩個特點：一，只能識別預設的幾類元素；二，可以對預設元素進行定量分析。

也就是說，面對未知樣品，如果希望利用XRF 技術瞭解其元素具體含量，需要先後經歷三個階段的工作流程：一，定性分析；二，根據已有元素製作標準樣採集資料；三，定量分析。

絕大多數裝置生產商為了方便實際運用，都會自己製造多種型別的標準樣，進而制定現成的分析模式，如合金模式、土壤模式等，以應對各行業檢測的需求。本次調研成果和《中國古代金屬建築研究》一書中的調研成果均來自於儀器預設的定量檢測模式，因此能夠直接顯示出各元素含量比。

2。3。2 反思

需要認識到，定量分析所產生的具有成分含量比的資料，具有兩個基本特性：一，該模式下，只有預設的元素才能作為分析結果出現；二，各元素的成分比是原始資料經儀器計算獲得的。

以此看來，本次分析所存在的問題是：直接應用儀器自帶模式對文化遺產分析物件進行分析，雖然能夠揭示其主要成分，但關於微量成分的資料則較不可靠。

在元素週期表上，序數相近的元素往往具有較為接近的熒光能級。這就可能導致在預設的定量模式下，存在一些熒光能級較為接近，但並未納入預設集合的元素，從而混淆實際分析結果。因此在利用這些模式進行分析時，含量較高的元素其存在和成分比較為可信，但其中微量元素的顯示結果往往不具備說服力。

兩次分析中銀元素的資料差別即反映了這一問題。《中國古代金屬建築研究》一書內的定量分析結果表格中並不含銀，但在其人工讀譜分析中卻可以看出銀元素的能譜峰（雖然很微弱），而這也和本次勘察中採用“貴金屬模式”分析出銀元素存在的結果相對應。另外，金元素與汞元素序數接近，若預設模式中汞元素沒有得到專門設定，就可能與金元素產生混淆，進而無法在元素分析結果中支援鎦金工藝。

經過反思發現，本次研究中的XRF分析仍舊存在一些遺憾。但須認識到，該分析技術確實能夠幫助文化遺產研究人員瞭解物質成分，甚至進行成分的定量分析。尤其是手持儀器的普及，對不可移動文物分析具有重大積極意義。然而單純利用裝置預設的分析模式，雖然可以實現對分析物件成分的無損定量分析，但其中微量元素的資料參考價值並不高。如要探究其真正的成分組成，在不瞭解分析物件的前提下，應當先採用人工讀譜方式確定其主要元素。在此基礎上，如果要實現定量測量需求，就需要根據分析物件的組成元素自行製作樣品，擬合專門的譜線模式，最後再進行定量分析。

3 成型工藝研究與數字化正射影像

3。1 金屬成型工藝概述

在加工方法上，根據現有研究，我國古代金屬加工成型工藝主要有鑄造和鍛造兩種基本方式，其中鑄造工藝又可分為範鑄法和失蠟法兩大類。範鑄法按照所使用範材之不同分為翻砂法、陶範法、鐵範法等。失蠟法根據蠟膜製作方法的不同又分數類，梳理見表4。這些方法廣泛應用於古代金屬器物鑄造過程中。

表4 失蠟法蠟膜製作方法分類及特點

由此看出，是否能夠批次製作出幾乎完全一致的構件或區域性，如額枋兩端的彩畫紋樣，或門扇上的隔心造型，或可作為推斷鑄造工藝的依據。

傳統測繪記錄方法中，線劃圖為人工繪製，無法完全貼合原件的紋樣走勢；照片視角距離無法固定，難以表達原件的尺度，因此不能進行嚴謹的對比分析。但基於三維掃描與攝影測量所獲得的數字正射影像圖，能夠同時精確反映原物的尺度與線條走勢，並能夠在計算機上進行疊合對比，以輔助判斷兩處紋樣是否可能為同一個模子製造。

本次測繪利用數字正射影像，選取額枋線刻彩畫為例進行初步研究，希望透過探討相同尺寸額枋構件間彩畫紋樣的相似度，對額枋構件的鑄造方式進行推斷。值得一提的是，實際對照中，我們採用了將兩組圖片在計算機中疊合，透過動態調整透明度的方式進行對比，更能直觀地看出異同。由於文中無法呈現透明度變化的動態效果，本文以並列兩圖並標出相異之處的方式進行表達。

3。2 部分構件成型工藝探究

基於以上不同型別工藝之不同特點，筆者試圖透過對比金殿表面同類型紋理形態的細微差別，探究其金屬成型工藝。

3。2。1 額枋彩畫陰刻線條

研究以高畫質正射影像為基礎，選取兩處形狀、尺寸相同的構件：西立面北梢間和南梢間大額枋彩畫紋樣進行對比。

圖2 大額枋陰刻彩畫紋樣總體對比：西立面北梢間大額枋彩畫（上），南梢間大額枋彩畫（中），突變示意圖（下）

圖3 大額枋陰刻彩畫紋樣區域性對比：西立面北梢間大額枋彩畫（上），南梢間大額枋彩畫（中），突變示意圖（下）

對比照片如圖2、圖3所示。可以發現，這兩處額枋構件整體圖案紋樣幾乎相同，絕大多數線條位置都能夠重合。但在一些細節區域又存在不同。比如紅色線框中的紋樣在圖形飽滿程度、線條交接關係等方面均有差異。這一特點也反映在其他尺寸相同的額枋構件的彩畫對比上。

由此可以做出兩個推斷。第一，額枋彩畫構件採取貼蠟法、涮殼法或注蠟法制造的可能性不大，因為透過這三種方式製得的構件花紋在整體或區域性上翻制自共同的原始模板，其細節應當基本相同，即便後期鏨刻處理後有些微不同，但線條走勢應該會得以保留。由此，額枋構件的鑄造方式很可能是採用了翻砂法或撥蠟法。第二，透過對比同一紋樣的多個額枋構件可以發現，彩畫紋樣大輪廓能夠基本重合，但彩畫紋樣在不同額枋上的分佈位置卻存在一定的不同，如西立面北梢間大額枋彩畫稍偏左，南梢間則稍偏右，映象其一對比後位置仍有差別。這或許可以證明，即便使用金屬鑄造，彩畫紋飾在造型的時候仍舊會使用拍譜子的方式繪製。

上述結論與清代《萬壽山清漪園鑄造銅殿處用工料比例》的記載也可以相互印證。該檔案中記錄了頤和園銅殿寶雲閣的大木、裝修、檻框、菱花心、脊料、瓦片為掰沙法（即翻砂法）鑄造，寶塔、吻獸、仙人、裙板、絛環、杴牆板、勾頭、滴水頭、椽頭為撥蠟法鑄造。可見，在寶雲閣鑄造中，體積較大、造型較簡單的構件多采用翻砂法，而造型紋樣精細複雜且體積較小的構件則多采用撥蠟法。與我們推斷的金殿額枋鑄法相吻合。但進一步來看，寶雲閣的大木額枋為素面，並無彩畫紋樣，與太和宮金殿不同。因此並不能因為寶雲閣大木為翻砂法鑄造，就認為金殿額枋也採用了相同鑄造方法。此外，在檔案中亦提及寶雲閣鑄造用到的各類工種，包括鑄造匠、銼刮匠、剔鑿匠、嵌補匠、撥蠟匠、鏇匠、鑿花匠、磨洗匠等。這也提示我們，金殿鑄造是一個複雜的、多工種配合的過程，除狹義的鑄造外，還包含大量鑄後整修加工的工作，這是不應被忽視的。

3。2。2 隔扇門隔心花紋成型工藝探究

圖4 西立面明間北二隔扇門區域性正投影照片與突變示意圖

隔扇門隔心部位有較多重複花紋，可以猜想製作過程中或為同一模具按壓形成。現擷取西立面明間北二隔扇門區域性加以研究。精細掃描後以此糾偏，獲得正投影照片如圖4。考慮到相鄰圖案更可能採用同一模具印製，擷取圖中所示兩處位置較為接近的裝飾圖案進行對比。觀察發現這兩格花紋的內部圖案與四周邊框的距離並不相同。可以推測，即便是使用模具壓制，範圍應也僅限於中心菱花圖案。因此取中心圖案進行比對。令左側圖案固定不變，右側圖案分別旋轉0度、90度、180度和270度，均發現兩側圖案紋樣存在一定差異。從而得知，前述推斷並不成立。

3。3 數字正射影像成果“準確度”探討

數字正射影像（Digital Orthophoto Map， DOM）採集，早期主要被用於大地測繪領域，用以獲得大面積的地形影象，後來被引入文化遺產保護領域，成為數字化採集專案中常用的一項技術。這一技術尤其適用於彩畫、壁畫等平面文化遺產的現狀記錄。

作為採集成果，實現數字正射影像的技術路線實際可能包括了照片拼合、傾斜攝影測量、逆向建模、三維鐳射掃描等技術中的一種或多種。同時，隨著各類相關商業軟體的發展迭代，一些人工智慧演算法也被用於成果最佳化，以獲得更加精準的數字正射影像。本次資料採集即是在應用這些商業軟體的基礎上，結合人工後期修補，獲得了最終的數字正射影像成果。

相關行業在實踐中大致形成了影像的精度標準，如大地測繪中使用地面取樣間隔（Ground Sampling Distance，GSD）數值，文化遺產中使用每英寸點數（Dots/Pixel Per Inch， DPI/PPI）數值來規定成果精度。但這類標準所規定的皆為數字正射影像的影象“ 精細度”，而非測繪“ 準確度”。實際上關於數字正射影像精度的討論和質疑一直存在。

可以以本次採集過程為例，對影像精度問題加以考察。假設攝影測量所獲得的數字正射影像存在較大的系統誤差，那麼由於本次採集過程並未嚴格控制相機位置，因此兩組額枋彩畫線條的正射影像應當會在畫面上產生均勻的差異。但實際上，前述兩組正射影像呈現出大面積較為準確的重合。由此可以證明，在運用於尺度不那麼大的、較為平面的文化遺產資料採集時，利用現有普及的技術所導致的系統誤差造成的影響較小，能夠實現成果“精細度”與“準確度”的共存。

4 構件組合關係與X射線探傷

太和宮金殿鑄造技術高超，構件精度控制苛刻，雖經歷了近六百年歲月的洗禮，大多數構件仍保持嚴絲合縫。因此，許多構件之間的交接方式難以透過肉眼直接觀察。本次調研運用X射線探傷拍攝技術以瞭解金殿構件內部及構件間交接情況。使用的儀器為YXLON-SMART EVO300D射線機，最大管電壓300千伏，鋼材有效穿透厚度65毫米。經實驗論證，銅合金的有效穿透厚度約60毫米。拍攝物件包括柱、大額枋、下簷斗栱、下簷屋面，本次實驗成果分析如下。

4。1 梁、柱與額枋

太和宮金殿中的大型構件，如柱、梁、額枋等，有實心、空心和部分空心等可能性。張劍葳在《中國古代金屬建築研究》中提及：“據英人記錄，峨眉山銅殿柱與梁（枋）為空心，壁厚約1英寸（25。4毫米）；泰山銅殿柱與梁枋至少部分為中空。”參考相關例項，太和宮金殿柱與梁枋為空心和部分空心的可能性較大。

本次實驗選取金殿的柱與大額枋進行X射線探傷，X射線無法穿透柱和大額枋，拍攝照片為純白。由此說明兩者壁厚應大於30毫米，但尚不能判斷柱與大額枋內部是否存在空腔，或有無殘留的內範物質。

圖5 金殿屋面下簷西南翼角

另外，透過觀察發現金殿上下簷仔角梁、老角梁及獸頭均為一體鑄造（圖5）。這種老角梁與仔角梁為同一構件的設計方式，在明代木構建築中存有例項，如故宮角樓等，並非金殿設計中獨創。

4。2 斗栱

金殿斗栱做工精細，是否存在接縫難以透過肉眼直接判斷，使用X射線探傷技術卻可進一步探查和驗證斗栱構件的組合關係。

圖6 斗栱X射線探傷照片之一

本次實驗選取太和宮金殿北側下簷當心間相鄰兩攢平身科斗栱區域性進行透射成像，獲得了反映內部結構的影象。以圖6為例，其拍攝範圍主要覆蓋相鄰兩攢斗栱第三層外拽單才瓜栱及其上三才升、第四層外拽單才萬栱及其上三才升。依據照片能夠直觀地得到兩個結論。其一，拍攝到的各斗栱構件——包括鬥、栱及枋均為實心構件，不存在內部空腔。其二，栱與鬥之間透過暗銷相互連線。由於照片很難直接捕捉平行於栱、斗的交接平面，因此無法看到栱、鬥之間的分件暗線，但暗銷的存在仍然證明了拍攝區域的栱和鬥為分件鑄造。對於金殿斗栱而言，將栱與其上的鬥整合為一體構件是一種可以想見的、比較容易操作的組合鑄造方法。然而實際設計中並未採取這一簡化方式，因而可以進一步推斷，金殿斗栱構件的分件、組合方式是參照木構建築斗栱進行的，僅在過於細碎的地方，如屋面瓦片等處，進行整體鑄造成型以簡化工藝。

圖7 鬥耳上斜切形態

另外可以留意到包括坐鬥在內的各類斗的鬥耳頂面均抹有斜面（圖7）。而至今幾乎未發現木鬥存在這般形態，此形象或許對應了當時木構建築斗栱鬥耳之上可能存在的用灰泥塑形的做法。在較早的木構古建築中，這些灰泥大多沒有保留下來，但金屬建築或許在一定程度上保留了木構建築中失落的形式。

4。3 屋面

關於金殿屋面構造，張劍葳認為構造分為三層：最上一層為屋面板，由瓦壟、屋面、滴水構成；中間一層為飛椽、望板層；最下一層為簷椽、裡口木與望板層。本次實驗透過X射線探傷技術結合攝影測量技術，在屋面構造細節方面有了進一步的發現。

圖8 東立面（左）、南立面（右）上下簷屋面外層分塊示意圖

圖9 北上簷屋面板接縫

圖10 東下簷西側屋面板接縫

透過攝影測量技術，發現金殿屋面最外層由不同板塊拼合構成，簷面、山面分縫如圖8所示。簷面中上簷屋面外層由9塊板材拼接而成，下簷為13塊板材。山面中上簷屋面外層由7塊板材拼接而成，下簷為9塊板材。翼角處屋面板分塊最大，屋面當心處屋面板次之。除此之外，其餘屋面板則多含4～5壟筒瓦。觀察接縫細部並參考接縫處水漬可以發現，筒板瓦屋面、壓飛尾望板為一個整體。除上簷山面外側屋面板平接外，其餘各面外側屋面板間均為企口縫（圖9，圖10）。同時，透過X 射線照片，發現在相鄰屋面板塊交接處的筒瓦下側有兩道拼縫痕跡，並非簡單平接（圖11）。因此推斷屋面板在交接處或為相互鉤連關係，繪製推測剖面示意圖如圖12所示。在實地調研中瞭解到金殿少數飛椽作為獨立構件插入裡口木內並可單獨抽出。正身簷和翼角處的X 射線照片均能驗證這一結論（圖11）。觀察外觀接縫發現裡口木為單獨構件，但各段裡口木間接縫較難分辨，推測與木構件拼接方式相同。參照飛椽安裝邏輯，推測圓椽大機率也為獨立構件，透過肉眼觀察接縫亦可驗證這一結論（圖13）。圓椽上方望板層組合分縫情況不詳。椽碗接近典型明代樣式，上側斷開，下側露明處亦無連線，可能連線部位插於挑簷檁內。在翼角處簷檁上方有不帶椽碗的襯頭木，襯頭木上方附有椽碗，椽碗區域性可觀察到分段接縫。連線及組合方式不詳。

圖11 西下簷正身簷口探傷照片之一

圖12 屋面板鉤連方式推測示意圖

圖13 北下簷正身處椽碗

屋面構造由上至下可分為：外層屋面板（含筒板瓦屋面和壓飛尾望板），飛椽構件與裡口木構件，望板層，圓椽構件與椽碗等，見圖14。雖然也可認為是預製構件拼合而成，但具體的分件拼接方式與張劍葳的結論有所不同。或許正是這樣的整體成型方式，使得金殿在上簷山面屋面舉折較木構建築陡峭很多（圖8左）。

圖14 正身處屋面構件分層分件示意圖（每層中不同顏色示意不同分件構件）

另外值得一提的是，X光片經過一定的處理可以強化出被拍攝構件內部的紋理。這一方法已在木材探傷中運用，能夠非常清晰地顯示出木材的生長輪趨勢。本次屋面銅件的X光片經處理後，能夠看出上半部分銅構件呈現出具有一定規律、形似流體的紋理（圖11）。這樣的紋理不是由X光感光片劃痕組成的無規律紋理，應當為銅件內部在鑄造過程中形成的肌理。

合金在冷卻硬化的過程中，由於溫度、壓力等情況的不同，最終會形成不同的金相，甚至混入氣泡，從而具備不同的密度。X光片中的紋理或許反映的就是這樣的現象，而其形態的走勢，或者在一定程度上反映了當時液態合金鑄造時的流動方向。

由於現場X射線探傷工作難度較大，本次勘察所獲得的有效X光片數量不足，難以總結規律。因此上述結論僅為現階段猜想。若未來還有機會對一些較大體積的鑄造構件進行X光透射分析，有可能證明這一猜想。

4。4 X射線探傷技術探討

狹義上的無損檢測（Nondestructive Testing， NDT）技術是一項工業檢測技術，指在不破壞分析物件的前提下檢測其內部的缺陷情況。包括了對分析物件內部情況進行探究的各種技術，X射線探傷技術便是其中一項。其基本原理是利用X射線的穿透性，對分析物件進行透視成像。在具體操作中，需要將X 射線的發射器與接收裝置分別放於分析物件兩側。

在國內外文化遺產領域，X射線拍照甚至X射線CT成像等技術已經在可移動文物的分析研究以及保護中得到了較為廣泛的運用。但是在建築等不可移動文物中，則運用較少。除了在本次分析中遇到的X射線不足以穿透金殿絕大多數構件的問題外，該技術現階段在具體運用上還存在如下一些問題。

第一點便是大劑量的輻射。在本次調研中，由於物件特殊，為避免對遊客造成輻射損害，探傷工作只能在夜間進行。這給外業工作帶來了很多限制。

第二點則是為了儘量避免X 射線的衍射干涉散射等對最終成像造成影響，在單次探傷拍照的實際操作中，需要讓接收裝置儘量緊貼被檢測物件，這就導致了技術在適用性上存在一定的侷限。

但即便如此，X射線對研究不可移動文化遺產也具有重要的意義，尤其是在內部結構、材料特性等方面，能夠揭示出更多設計、製造、工藝層面的資訊。

5 結論

5。1 武當山金殿製造技術

太和宮金殿為黃銅鑄成。構件的主要鑄造方式大機率為逐一手工雕塑紋樣的翻砂法或撥蠟法，而非貼蠟法、涮殼法或注蠟法，這在實物構件中體現為同類構件的紋樣細節和同一構件的重複紋樣細節均不盡相同。鑄件在鑄造後需要經過大量整修，而後經水路由北京運至湖北，在當地完成表面鎦金並進行組裝。

在構件分件設計上，太和宮金殿的斗栱採取了和木構建築相同的分件和連線設計。屋面面層為板塊拼接而成，分為平接和互相鉤連的企口縫，上簷廡殿頂山面屋面板採用平接，與其他各處採用企口縫的屋面板不同，可能與該處屋面弧度較大有關。其餘屋面外側構件組合關係和組合方式與木構建築均較為類似。由此可見，對於金殿的分件設計，古代匠人主要延續了木構建築的設計方法，只有對涉及屋面瓦作的部分不得已進行了簡化。

5。2 分析技術探討

隨著人文學科的發展，越來越多的現代科技手段被運用到了分析資料的採集過程中，越來越多樣的資料也有助於包括歷史學、考古學、人類學等在內的各人文學科更多地進行多元文化層面的解讀與探索。就文化遺產領域而言，無論在研究工作還是實踐工程中，以數字化測繪採集、科學儀器分析為代表的現代科技手段，確能為文化遺產背後技術史、甚至藝術史等方面的解讀提供極大幫助，進而指導其價值評估與闡釋。

但是因為這些技術的實踐運用或儀器研發並非僅針對文化遺產領域，這就對研究人員的研究過程提出了更高的要求。研究人員需要在運用技術之時，儘量做到知其然也知其所以然，遵循科學規範，才能合理應對本專業需求，使技術手段更好地為研究工作服務。

附圖1 武當山太和宮金殿東立面圖

附圖2 武當山太和宮金殿西立面圖

附圖3 武當山太和宮金殿北立面圖

附圖4 武當山太和宮金殿南立面圖

作者簡介

趙波，清華大學建築學院學術助理，碩士，主要從事建築歷史與理論研究。

吳嘉寶，中國建築設計研究院有限公司建築師，碩士，主要從事文化遺產保護。

原標題：《學術丨趙波 吳嘉寶：武當山金殿製造技術試析與相關分析技術探討》