中国古代的铜冶金技术

中国古代的铜冶金技术

中科院自然科学史所华觉明研究员

那么今天要讲的呢就是中国古代矿冶技术。中国古代曾经冶炼和使用的金属有八种，就是铜、金、锡、铅、铁、银、汞、锌，也许还有锑。因为中国的湖南兴化是世界上著名的锑的产地，储量很大。那么根据文献记载在明朝就在这开采过，当然开采的是锑。但是当时的人不认识锑，以为是锡，所以就取了个名字叫锡矿山。现在在湖南兴化还有锡矿山，有水口山的矿务局。那么当时应该是已经冶炼过锑，但是有没有用，开采的规模怎么样，都不是太清楚。所以现在我们还是讲，中国古代冶炼和使用的金属有八种。东汉许慎的《说文解字》说：“凡金，皆金之属也”。这是“金属”这个名词的由来。那么这八种金属当中，铜和铁是最重要的。我写过一本书，名字叫《中国古代金属技术》副标题是“铜和铁造就的文明”。也就是说铜和铁这两种金属在中国文明史上所起的作用是最重要的。那么青铜彝器铸作和两千年的铁水长流，在世界上只有中国才有。就是说铜和铁，青的铜和黑的铁各领风骚两千年，创建了世所公认的灿烂的商周青铜文明以及长期位居世界前列的中国辉煌的钢铁文明。那么在我们所要讨论的就是说在古代中国，铜是怎么炼成的？钢铁是怎样炼成的？铜和铁怎样造就又造就了怎样的文明？它们在世界文明史上占有怎样的地位？这样的文明现在是不是还存在于我们的生活之中？回顾这一段历史对我们还有什么意义？我想就是这是我们想要探讨的一些主要问题。下面讲第一个大问题，中国矿冶史的分期。中国矿冶史的分期大概是分成四个时期，它的跨度长达四五千年。那么第一个时期就是金属技术的萌生期。我们现在已经知道的最早的中国的金属遗物是陕西临潼姜寨这个遗址出土的黄铜片和黄铜管，那是属于仰韶时期的。这个左边的图，就是一个残破的黄铜的片，经过检测，是属于铸造而成型的。这右边的是一个管状的遗物，它是用铜片把它卷起来形成的。那么这个遗址大概是在公元前3000年到3500年左右，也就是距离现在5000年以至5500年左右。那么这一个原始的这个经过检测，这两件东西是含锌的原始黄铜。含锌量还相当大，大概25%左右。那么就是，除了这两件东西以外，还有比它稍微晚一点的，有山西榆次出土的一个坩埚的残片。在坩埚残片上有铜渣，那么也是冶炼生成的应该说是。那么在陕西渭南，也出了一个原始的黄铜。所以根据现有的资料我们得到一个什么印象呢？就是从仰韶文化晚期到龙山文化早期，就是说离开现在大概4500年到5000年甚至于更多的时期。在这个时期，中原和边缘地区的金属遗物是旋生旋灭，时断时续，看来都是一种偶然得到的东西。这就是说反映了金属技术萌生时期的一种特点。创业维艰，当时的人对这种技术还缺乏规律性的掌握，有时候炼出原始的黄铜来了，有时候又失传了。同时这也是冶金技术必经的这样一个阶段。第二个时期就是铜石并用时代。也就是说在新石器时代晚期，我们日常所说的龙山文化以及齐家文化这一段时期，大概离现在4500年到5000年。这一段时期这个金属，出土的金属遗物就是比较的多了。比如说河南、河北、山东、甘肃、青海、辽宁、内蒙这些地区都有出土。那么出土的是些什么东西呢？比如砖，砖头、凿子、小刀、小斧子，这样一些小型的工具也有耳环，发髻这样一类装饰用品。那所用的金属是既有红铜又有原始的青铜和原始的黄铜，是多种材质并用。而加工工艺也是锻造跟铸造并用的。第三个时期就是青铜时代。我们现在认为是夏代到春秋时期是属于中国的青铜时代。那么古籍上讲，“国之大事，唯祀与戍（戎）”，也就是说当时的上层统治者是把祭祀跟武备作为一个国家最重要的事情。在这样的观念指导下，青铜时代是以礼、乐、兵、车这些器物为主的。也就是以礼器、乐器、兵器、车马器的制作作为重点。当然还有一些生活用具，比如青铜的盘、匜等等。那么实际上青铜工具的作用是更具有基础性的意义的。但是先前一般的人对它并不是很重视，这我在下面还要讲到。那么第四个时期，就是铁器时代。从战国一直到清代都属于铁器时代。那么李约瑟英国著名的学者李约瑟讲：在公元15世纪之前，只有中国才拥有如此丰足的钢铁。他的说法是很对的。那么我们看到这个沧州铁狮子是五代铸造的，也就是北周广顺三年，公元953年铸造的。这是中国特大型铸铁件的代表作，也是当时世界上唯一的能够做铸铁件的一个代表作。这个铁狮子长5.3米，高5.4米，宽3米，重大概是40吨左右，是用四百多块泥范铸成的，这是铁器时代的代表作。那么这个四个时期简单做一个交待。下面我们讲第二个大问题铜冶金。铜冶金首先要讲一个问题就是采铜冶铜。那么谈到采铜冶铜首先要提到的就是商周时期铜料的来源。那么大家知道，从夏代到战国，中国的青铜时代历时17个世纪。这用铜的数量是非常巨大的。比如说湖北随县出土的一套曾侯乙编钟，

就用了五、六吨铜。你想，1700年，礼、乐、兵、车、生活用具，工具要有多少铜。而值得注意的是，当时的铸铜的中心，比如河南安阳殷墟、周原、洛阳，它这个周围地区都没有大的铜矿。所以从上个世纪30代开始，李济、石璋如等学者就提出了商周时期铜料来源的问题。用那么多铜，这个铜哪来的？这个问题在很长时期成为一个悬案，学术界都很关注这个问题。那么经过我们多年的探索，在上个世纪80年代我们得出这样的看法。像这样的悬案，应该通过综合性的多学科的学术研究来解决。从哪几个方面解决呢？应该是三个方面。第一就是古文献所记载的铜矿产地。那么《尚书·禹贡》说“淮海惟扬州，厥贡惟金三品”，又说“荆及衡阳惟荆州，厥贡惟金三品”。这讲的是长江中游地区的荆州跟长江下游的扬州地区，当时贡的有几种金属，金，这个金是铜，就是贡献了三种不同颜色的铜。上面讲得很清楚，“吴越之金锡”，就是当时的铜跟锡主要他认为是来自吴越地区的，它突出这一点。《越记》书上也讲“江南金锡”，这讲的“金”都是铜，古代称铜为金。那么当然还有《史记·孝武本纪》讲：“黄帝采首山铜，铸鼎于荆山下。”这首山是在什么地方？首山就是首阳山，就是在今天的山西的永济那个地方。所以这里面荆州和扬州是古籍里面提得最多的产铜的地方。这是值得我们重视的。第二个方面，我们要从现代地质勘探得到的铜矿资源来考虑这个问题。因为从50年代起，我们在全国普遍开展地质勘探，包括铜矿在内，我们掌握很多的资料。那譬如说著名的古代著名的产铜的地方，大冶铜绿山，铜陵铜官山这些。在现代勘探的时候，都发现了老窿，所谓老窿就是古代的矿井。也就是说，凡是现代我们开采的铜矿，特别是大的铜矿，几乎古代都已经开采过。这一点给我们很大的启发。第三点当然是更重要的一点。就是为了得到实证，应该对古代的采矿、冶炼的遗址进行发掘和研究。当然这个是非常困难的。你一个古矿井（字幕去掉“你”）你要去发掘，要去勘探，光靠考古界是很困难的。但是也有凑巧的地方。就是1975年，湖北黄石大冶铜绿山矿冶遗址发现了。怎么发现的？就是在现代采矿的过程里面发现一个老窿，而且有大量的老窿，引起了考古界的重视，就是配合它的工程来进行发掘跟研究。那么到了1988年，又在江西瑞昌发现了铜岭的矿冶遗址，也是在采矿过程里面发现的。那么大冶铜绿山经过研究，碳十四测年，最晚是从西周早期就已经开始了。而瑞昌铜岭的矿冶遗址，经过碳十四测年，距今3330年，正负60年，属于商代中期。像这一个就是瑞昌铜岭出土的坑木，当时就是，这是用来支撑矿井的。像这个也是，这都是有确切的出土地点。那么在1991年，他们委托我用碳十四来测它的年代，我带了大概十个这样的试样到澳大利亚国立大学，它有一个很著名的碳十四的实验室，就是在那做实验。最后得出来这个测年的数据。同时也委托北京大学做了一些实验，得出的结论是一致的。这就是说到目前为止，我们在国内发现的最早的古代采矿遗址，是商代中期。实际上，当然在这以前还有，但是还没有发现。那么由于早期，一般的采矿工作人员缺乏文物保护的意识，我们这方面是有很大的遗憾的。

1976年我到黄石市大冶铜绿山做了考察。后来到80年代，我又到安徽铜陵考察它的古矿冶遗址。那么铜陵的那个有色金属公司的总工程师王裕民先生就给我讲，他们50年代在铜陵开发这一个矿山的时候，发现了大量的老窿，大量的工具，甚至在地下有独木舟，这独木舟干什么？是在地下它有水道，用来运输的。但是很可惜，当时缺乏文物保护意识，大量的坑木，大量这些独木舟什么工具全都烧掉了，基本上全没有保存下来。那么我们在80年代实地考察，从安徽的安庆到马鞍山一线，发现了二十多处早期的矿冶遗址，年代大概都是从周代一直到战国，甚至于延长到唐宋时期。而北方的中条山矿区，就是山西的中条山，从垣曲、运城到永济这一线，都是有铜矿的储藏的。那么到了永济，它的隔着黄河对岸，就是陕西的从西安到华阴这一线的铜矿带。所以在古代，它基本上是连起来的。刚才讲到《史记》讲：“黄帝采首山铜，铸鼎于荆山下。”首山在永济，荆山在河南灵宝，到现在还有一个遗址叫做铸鼎原。就是认为当时是在那铸鼎的。所以这些文献记载，跟地质勘探，跟考古发掘结合起来可以得出一个结论，就是说商周的铜料，铜料的来源，最主要的是在荆州跟扬州，同时北方的中条山，古代又称鼓镫山，也是当时的铜料的主要来源之一。现在我们还继续在中条山矿区做这方面工作，已经发现了比较早期的采矿遗址。那么大家知道，荆南，山西南部的汾河流域，是中华民族发源地之一。这个地区有丰富的农业资源，譬如稷山就是传说当中的后稷的地方，那就是中国的农业的起源的一个地方。而那个地方又有铜矿，还有盐池，就是解池嘛，又有盐，又有铜，又有丰富的农业资源，确实是适合当时的先民繁育子孙的地方。那么那个地方现在已经发现了襄