圆明园马首“体检报告”：一次性铸造成型，水垢印证喷泉功能

根据国家文物局工作安排，北京大学考古文博学院对何鸿燊先生捐赠的圆明园马首铜像利用便携式X荧光光谱仪、X光照相、可塑材料翻模显微照相、相机微距拍照观察等方法进行了分析检测，希望了解马首的材质、铸造工艺以及可能的用途等方面的信息。

其中，成分分析法选用德国Bruker Tracer 5i便携式荧光光谱仪，该光谱仪测试电压40kV，工作电流40uA；X光照相法选用美国Golden Engineering公司的XRS3型便携式脉冲X光机来进行铸造工艺观察；显微观察法选用了日本基恩士VHX-2000型三维视频超景深显微镜。

成分分析结果表明，马首使用的材质为含微量铅锌的红铜。Cu含量达到98%左右，含有1%左右的Pb，此外还含有一定量的Fe和Zn。红铜的熔点达到1083℃，浇铸需在较高温度下进行，使用红铜的原因当是为了呈现紫红色的效果。

X光照相结果显示，马首除了颈部前下方可见数个锔钉外，其他各个部位都无明显的分铸焊接痕迹，由此可知马首系浑铸而成，颈部和脸部以及眼睛、耳部、嘴和舌头都应为一体铸造，非常形象逼真，马脸及下颚的曲线都被流畅地展现出来。马首顶部的鬃毛更是曲线流畅，纤毫毕现，下部可见一明显的铜梗将一部分鬃毛撑起，造成悬空效果。但顶部鬃毛和马首并无明显分界，由此可知鬃毛和马首也是整体一次性铸造成型。据此判断，整个马首都是使用精密铸造的方法——失蜡法一次铸造而成。

其次，马脸部为一空腔，该空腔直通马嘴部，空腔后部有一不规则三角形，可与颈部联通，此孔洞边缘部位极不规整，可能是在铸造完成用工具临时破开，以便水能从颈部流入嘴内。

唯一可见铆钉（锔钉）处位于颈部偏下处，X光照相显示，该处明显比马首其他部位都厚，究其原因有可能是因为铸造前蜡模即发生错位，为防止铸后引起表面开裂，铸造前用铜锔钉将蜡模开裂部分固定在一起，同时在内壁加补蜡层，从而使得铸后壁厚增加，而表面纹饰不致被破坏。浇铸后，锔钉两端被铜水包裹，在外部无法观察到，表明锔钉应是先于铸造而被安放的。

综上，根据X光照相，包括鬃毛在内，马首无任何分铸焊接痕迹，整体线条流畅、形象逼真，应为失蜡法一次铸造成型。

为了研究马脸部汗毛和顶部鬃毛的制作方式，研究人员还进行了表面翻模的显微观察，采用可塑材料对脸部、耳部等翻模，然后在超景深显微镜下进行微痕观察。

对眼部细节翻模后，可以看出整体线条圆润，翻模下凹而非凸起，且底部呈现圆弧而非三角，这表明脸部的细小毛发也是铸造出来的，而非刻画形成。仔细观察，线条并不连贯，且并不十分平行，与在蜡等柔性材料上刻画效果类似，说明预先在蜡模等软性材料上进行了雕刻，然后在铸造成型。

马首顶部鬃毛也是如此，整体线条柔和圆润，其中可见一凸起纵观部分鬃毛（翻模呈现一条凹槽），可能是做蜡模时不小心所致，由于仅有1mm左右长度，因此并未引起注意，这也说明蜡模是手工制作的，如此精细逼真制作，非皇家需求而不能达到。

耳部和脸部翻模亦整体线条十分柔和，但是出现了时断时续的现象，说明制模材料一定是蜡类的柔性材料，而纹饰手法千变万化，说明所制模工匠的技艺精湛，显示出器物的等级颇高。

此外，还利用单反相机的微距功能还对器物内壁细节进行了拍照观察，内部观察结果再次确证马鬃毛是铸造而成，鬃毛的分层现象清晰可见，特别是出现反复打结的效果，这种情况是雕刻无法做到的，据此表明其制模时就进行了分层烫蜡，这样铸造出的鬃毛也出现分层的立体效果。

马脸空腔和颈部连接处，可见一处方形凸起，中间则有一处不规则的孔洞，这对应了X光片的不规则三角形孔洞，应是固定脸部和颈部的结构。可能是马脸为一个蜡模，颈部至头顶为另一个蜡模，为保证整个马首能够一次成型，在两蜡模连接处做成卯榫结构，铸后便可形成该凸起。以上种种现象均体现出铸造工匠的高超技艺。

特别需要注意的是，内壁附着了不少白色残留物，形态上看可能是水垢等沉淀物，这表明该器物内壁有可能和水长期接触，使用过程中在内表面沉积了一层水垢，水垢的形成很有可能和其作为十二生肖喷泉这一使用功能密切相关。

综上所述，该马首材质为纯度98%以上的红铜。铸造工艺则使用了传统失蜡法，可谓失蜡铸造的精品。

马首通体一次铸造而成，没有使用分铸或焊接工艺。鬃毛和脸上的细小汗毛纤毫毕现。同时顶部鬃毛分层制模，通过蜡梗与马首连接，一体浇铸而成。总体工艺水平相当高超，体现出该器物级别很高。

马首在铸造之前，蜡模可能出现了局部开裂，因而通过锔钉的方法对其进行了固定，并采用补蜡的方法对铸型进行了修补，铸造后虽然局部壁厚增加，但并没有影响器物的外观。

器物内壁残留有可能是使用留下来的沉积物，这和其功能密切相关，若对沉积物做相应的分析或可得到更确凿的证据。

以上仅是初步的推断，圆明园十二生肖兽首的制作工艺值得深入研究发掘，为我国灿烂的传统失蜡铸造工艺复原提供了宝贵的实物资料。