冶金考古收獲來自田野和實驗室的密切結合

陳建立

冶金考古是對古代金屬及有關礦冶遺存開展研究的一個考古學分支學科，其研究對象既包括遺跡、遺物等物質性載體，也包括技術思想、傳統工藝等非物質文化遺產，涉及人與自然的關系、社會生產組織、社會結構等多方面研究問題。冶金考古研究既需要運用考古學、歷史學、歷史地理學、民俗學和民族學等人文社會科學的研究方法，也需要采用環境、地質、礦業、冶煉、鑄造、壓力加工、腐蝕與防護、理化分析和年代測定等自然科學的技術與方法，是名副其實的交叉學科。冶金考古需要有自己的理論與方法體系，但以往這方面的研究較為薄弱，近年來國內的冶金考古從田野到實驗室，從研究、保護到傳承、利用，都取得了一系列新成果，在研究方法上也有一定突破。本期“技術與生業”專欄刊出的8篇論文體現了冶金考古田野與實驗室緊密結合的這種進步。

冶金考古的收獲來自田野

通過對礦冶遺存的年代、文化屬性、技術狀況和空間分布的綜合分析，可了解古代冶金活動及其背后的生產組織、社會結構和人類行為等方面信息；通過對礦冶遺存保存現狀的考察，探索其埋藏過程和保護方法，可為隨后的保護、利用和綜合管理提供科學依據。因此，針對礦冶遺址的空間結構、功能、生產組織、資源使用、產品分配、冶金活動與自然環境的關系及保護等問題，進行田野調查與發掘是冶金考古的重要工作內容，也是冶金考古的研究基礎。

本專欄刊發的湖南冶金考古的3篇論文，就是通過湖南桂陽桐木嶺礦冶遺址的田野工作，進一步促進從田野考古角度，對礦冶遺址調查、發掘、資料整理和檢測分析方法進行思考的結果。桐木嶺遺址考古調查與發掘工作的順利開展，很大程度是由于桂陽縣政府有強烈的需求。桂陽縣文化和宣傳部門對當地礦冶遺址已有很長時間的調查，對有關礦冶活動的史料、傳說和文學作品有系統的梳理，且對這些遺址的研究、保護和利用有更深層次的文化建設方面的迫切需求，因此尋求合作開展考古調查、發掘和研究工作。通過田野考古調查，研究團隊初步掌握了桂陽地區礦冶遺址具有“移礦就煤”的分布規律，明確其冶煉和年代性質；為進一步判定冶煉作坊布局、煉爐結構和準確定年，選擇桐木嶺遺址，以聚落考古理念為指導，進行主動性考古發掘。發掘工作完整揭露出焙燒礦石、煉鋅操作的工作面，獲取了作坊布局、焙燒爐、冶煉爐、精煉爐等多方面珍貴信息。檢測工作也在發掘現場和實驗室同步展開，為即時獲取信息和判定遺址性質提供幫助。與此同時，研究團隊還開展了與礦冶活動有關的道路、村落、人群和傳統工藝方面的綜合性田野調查，搜集整理有關家譜、族譜、奏折等民間和官方檔案資料。本項工作以田野考古為基礎，從各方面入手，整體研究明清時期桂陽煉鋅手工業的發展面貌和產品流通問題，研究成果在當地的文化建設中起到重要作用。

《湖南冶金考古主要收獲：以銅、鐵、鋅為例》一文是桐木嶺遺址考古發掘領隊、湖南省文物考古研究所莫林恒副研究員結合這幾年從事冶金考古的親身經歷，對湖南冶金考古工作的整體思考。文章從礦冶遺存的發現與發掘、金屬器的制作工藝、合金成分和鉛同位素比值的檢測分析等多個方面，闡述了湖南省冶金考古的主要收獲，認為湖南商周青銅器與中原關系密切，但不排除本地鑄造或利用本地礦源的可能性：湘西是漢代南方地區重要的鋼鐵冶鑄中心；湘南為唐宋至明清時期多金屬冶鑄中心。該文還分析了目前湖南冶金考古研究所面臨的問題，指出今后需加強青銅器、鐵器的鑄造工藝以及科技檢測分析，并建議在更深入系統地開展礦冶遺址調查的基礎上，選擇重要遺址開展主動性發掘，以帶動冶金考古研究取得新的突破。

當然這些工作的開展，需要從研究方法和實踐層面進行突破，《從蒸餾罐看湖南桂陽桐木嶺遺址煉鋅技術》和《清代桂陽州煉鋅業初探》兩篇文章則是在這個思想指導下完成的。前者通過對桐木嶺遺址出土蒸餾罐和爐渣的顯微組織和化學成分的分析，結合考古發現和文獻記載，更全面地復原了桐木嶺的煉鋅技術，發現了考古材料和文獻記載難以提供的技術信息。這說明檢測分析是從科學上正確認識冶鑄遺物的制作工藝和冶煉流程的最為關鍵和直接的途徑。后者結合歷史文獻和發掘資料，對清代桂陽州的煉鋅業進行了綜合分析和研究，初步揭示清代桂陽州煉鋅業的整體面貌。清代桂陽州煉鋅業從采礦、冶煉到產品流向，政府都起到了重要作用，最后形成了桂陽州特有的煉鋅生產管理模式。該研究說明，古代煉鋅業與其所在的社會密切相關，需要結合歷史學的研究方法進行探討。

筆者認為，從田野考古層面開展湖南冶金考古研究還有其獨特意義。首先通過商周青銅器和青銅冶鑄遺存的研究，可探討當時中原與南方之間青銅冶鑄技術的交流、資源特別是金屬錫的流通問題，是整體認識先秦時期冶金手工業發展面貌不可或缺的工作。其次，通過對鋼鐵制品，特別是長沙楚墓出土鐵器重新進行年代學和制作技術研究，可為探索南方地區鐵器化的進程、中原地區生鐵技術向南方地區的傳播等重要學術課題提供科學資料。第三，歷史時期湖南大規模冶煉生產活動所產金屬除供應當地和中央政府以外，還可能參與了當時的世界貿易，從更大的范圍和視野下觀察湖南冶金工業的發展歷程，是中國冶金考古總體研究目標之所需。最后，湖南擁有大量礦冶遺址，是礦冶文化遺產研究、保護和利用的寶庫，是促進當地文化建設和經濟發展的重要資源，也需要將冶金考古研究與地方社會、文化和經濟建設緊密結合起來，整體提升學術研究服務社會的能力。

冶金考古的收獲來自實驗室

實驗室檢測分析是冶金考古獲取科學數據、進行各項認知的重要步驟，而檢測分析及相關數據的解釋方法需要有所突破。田野考古冶金遺存種類豐富、檢測分析涉及到多學科的理論和實踐，但事實上，目前傳統考古學與冶金考古研究仍然存在“兩張皮”的現象，所以冶金考古的檢測分析和研究結果要真正為考古學研究服務，冶金考古工作者就必須親自走向田野，參與到田野考古調查與發掘中去，用自身的優勢和獨特的觀察角度研究冶金遺物的分布和堆積狀況等問題，并針對不同遺址的性質設計可行的檢測方法。成熟的方法不僅要推廣使用，更應該深入探索方法的更新，新興的技術、方法也要在驗證后引入一線工作。例如，關于古代金屬礦料來源的研究，目前應用較多的是鉛同位素比值和微量元素分析方法。盡管有所爭議，但取得的成績同樣有目共睹。在深入發展的基礎上，引入新的手段或思路是必要的。再如，關于古代鋼鐵制品材質的判定標準、通過爐渣分析推定冶煉技術，只有在冶金學理論的指導下，才能對檢測分析數據進行科學解釋。

《河南省桐柏縣文管會藏商周青銅器的檢測分析》一文對桐柏縣出土9件商周青銅器進行檢測分析。平氏五里墩銅爵使用了高放射性成因鉛，補充了二里岡上層階段該類鉛料在豫南鄂北地區的應用實例；其合金元素含量較低，則又與鄭州商城和盤龍城等地青銅容器似有差異。二里岡上層時期的青銅器已有相當數量，但檢測工作集中在重要都邑的器群，缺少對于次級聚落所見銅器的分析。桐柏縣五里墩銅器的分析，就是試圖對商代早期不同等級聚落所見銅器的生產、分配與流通進行數據的積累。從學術的預期方向來講，今后也應對河南及周邊地區零散發現的銅器進行分析研究。桐柏是春秋前期淮夷文化的西界，青銅器具有獨特的風格和技術面貌。鐘鼓堂所出簋與壺采用高鉛焊料，是低熔點釬焊技術的早期實例。張相公莊及鐘鼓堂出土青銅器的合金成分在漢淮地區具有代表性，反映金屬資源較為充裕。鐘鼓堂器群的鉛同位素比值恰好包含早晚兩類，同襄陽沈崗M1022一樣，落在了兩類金屬原料相替的時間節點上，據此可以細化其年代認識。經過三十余年的研究討論，鉛同位素分析在溯源研究上取得了很大成績，近年對數據的解讀不僅限于分辨差異，也開始關注時代共性，并由此為青銅器的分期研究提供新的視角。

《廣州增城廟嶺出土四件先秦銅器的科學分析》介紹了廣東增城廟嶺出土的四件器物的合金成分，補充了嶺南青銅時代晚期的科技研究實例。文章邏輯清晰，對比實例選擇恰當，與同時期東江流域等地出土器物進行比較，對認識這一地區青銅器的原料和制作工藝有所裨益。盡管這四件銅器不是科學發掘所得，但可為嶺南先秦銅器的科學分析積累基礎數據，為建立嶺南先秦銅器合金體系奠定基礎，對進一步研究嶺南文化交流傳播具有重要價值，建議今后結合器物的紋飾風格，采用鑄造工藝、微量元素含量、鉛同位素比值進行更綜合的研究，以給出更加明確的年代和產地信息。相對于南方其他地區而言，以往對廣東出土青銅器的檢測分析較少，對礦冶遺址的專門研究也不多見，因此，我們呼吁今后應加強廣東地區的冶金考古研究。

盡管以往關于中國古代鋼鐵技術研究有重大收獲，但在鋼鐵制品及冶鐵遺物的檢測分析及相關數據的解釋方面仍有許多需要討論的空間。如關于中國冶鐵技術起源的時間和機制、生鐵冶煉及生鐵制鋼的爐渣特征、炒鋼技術的發明動因及判定標準等問題，既是古代鋼鐵技術研究的難點，也是國際學界關注的焦點。特別是尚未建立起公認的炒鋼、塊煉滲碳鋼以及對應的冶煉、炒煉或精煉技術的判定標準，嚴重影響了從塊煉鐵到生鐵冶煉技術的演變規律、對不同地區古代冶鐵技術和鐵器材質的正確判定以及對鋼鐵技術傳播與交流的認識。因此，我們需要結合田野考古資料，通過詳實的檢測分析，對所獲數據進行深入研究才可能有更準確的認識。

《淺析中國古代生鐵冶煉中的磷》一文通過對幾處冶鐵遺址出土爐渣和積鐵的金相學、掃描電鏡能譜成分分析，一方面判定了這些遺址的生鐵冶煉技術.另一方面也試圖通過磷在冶煉過程中流向的冶金學分析，來尋找判定炒鋼操作的可能判定依據。關于炒鋼判定標準的研究，自上世紀80年代起，北京科技大學的柯俊、韓汝玢先生已進行了大量探索，并在90年代后期兩位先生指導筆者重新對炒鋼制品的金相組織特征、夾雜物的成分和形態進行系統、深入的檢測分析，試圖給出一個將炒鋼區別于鑄鐵脫碳鋼和塊煉滲碳鋼的判定標準。但由于受當時檢測分析條件限制，尤其是缺乏有明確考古背景的炒鋼冶煉遺存，我們給出的炒鋼判定標準在某種程度上是定性的、經驗性的總結，還缺乏理論的支撐。隨后，李延祥教授提出古代鍛造成形的鋼鐵制品中含磷非金屬夾雜物可作為炒鋼工藝存在的判據，為炒鋼問題給出了一個新視角。近年來，我們在此基礎上，結合考古發掘資料，嘗試從理論層面研究爐渣、鐵制品中磷酸鈣的形成機理與冶煉加工模式之間的關系。隨著更多的生鐵冶鑄遺物及鐵器樣品被檢測分析，以及積累的分析數據.我們發現一些新的規律性現象，并試圖對這些新現象進行剖析。本文就是在這一背景下完成的，盡管有一定收獲，但今后仍需從史料整理、田野調查和發掘、檢測分析和實驗考古等各方面開展更深入的研究.才能真正推動這方面的研究進展。

《廣西古代生鐵高錳渣與中國生鐵冶煉技術多樣化發展》一文報道了廣西玉林市興業縣龍安鎮到大平山鎮約30平方千米范圍內發現的.迄今世界最早、規模最大的高錳渣生鐵冶煉遺址群的研究成果。本文初步揭示了廣西玉林地區古代生鐵冶煉技術面貌，為探討該技術在嶺南地區傳播的時空框架、多樣性發展面貌、及其對歷史文化的影響，并為遺址保護提供了新的科學依據。誠如該文對高錳渣生鐵冶煉技術研究處于初步研究階段的判斷，還有一系列亟待解決的問題：廣西古代高錳渣生鐵冶煉遺址的時空分布規律如何？為何以錳礦而不是以當地常見的石灰石為助熔劑？高錳渣生鐵冶煉與高鈣渣生鐵冶煉的技術是否存在差異？玉林地區及周邊各地區是否存在生鐵制鋼如炒鋼等工藝？這些問題的解決，需要田野考古與實驗室檢測分析工作更加密切的結合。

冶金考古的收獲來自多學科的密切結合

冶金考古的發展也需要加強與歷史地理、民族學等更多其它學科田野工作的結合。冶金考古需要了解古代冶金活動背后人的作用、人與自然的關系，這是冶金考古研究的難點之一。通過借鑒歷史地理、民族學、人類學等學科的田野工作經驗，并從科技史、社會學、心理學等學科的理論和方法中汲取營養，以多學科結合的方式來拓展冶金考古的研究方法與材料，可成為解決冶金考古問題的重要途徑之一?！舵嚢足~在美洲的發現》一文通過結合歷史文獻、影像資料、考古出土器物、博物館藏文物與檢測分析的方法，并利用當地的民族志材料，考察了美洲地區一種名為阿爾帕卡（alpaca）的金屬材料，發現其很可能是一種含有銅鎳鋅的三元合金，即鎳白銅。該文頗有新意，應鼓勵這樣的工作。

總之，冶金考古或礦冶文化遺產研究，需要注重從技術的角度看其對推進人類科技進步的作用，需要注重從人與資源、環境的互動方面綜合考察礦冶活動，也需要注重從貿易、交流的角度來看礦冶活動在更廣泛時空范圍內的影響。我們面對的礦冶文化遺產是活態的，與過去、現在和未來關系密切，因此融合多學科的田野和實驗室工作方法，是冶金考古能夠不斷取得新收獲的保障。