康小八地理网

主页 > 景观 >

[景观] 揭开商周铜料来源之谜


  铜绿山遗址密如蛛网、迷宫般神奇的古代矿井,将人们带回久远的年代。今日的古铜矿遗址博物馆就建在一处春秋时期采矿遗址的考古发掘现场上。


  有人说它是继秦始皇兵马俑后的第一奇迹,有人说它可与中国的长城、埃及的金字塔相媲美。出自铜绿山矿冶遗址里的360多条采矿井巷、10余座炼炉遗迹,向世人生动地诉说着中国辉煌的青铜文明是怎样被缔造的。


  1978年,令世界震惊的曾侯乙编钟在湖北随州出土了。曾侯乙墓出土的青铜器总重量达到10.5吨!人们在惊叹之余,不免要问:在那遥远的年代,数量如此巨大的铜原料来自哪里?


  自然而然,人们想到了离随州不远的大冶铜绿山。


  在鄂东丘陵地带,距大冶县城3公里的地方,有一座铜绿山。这里北、东两面紧靠大冶湖,水运可达长江,交通便利。据清代同治六年(1867)《大冶县志》记载,此山每当暴雨过后,可见无数铜绿如雪花小豆般点缀在土石之上,故名铜绿山。自古以来,铜绿山就是铜矿石富集地区。


  中国的铜矿资源,分布广泛而又相对集中,主要矿区有长江中下游铜矿带、川滇地区铜矿区、山西中条山铜矿区、甘肃白银铜矿区等,其中以长江中下游铜矿带居于首位。湖北大冶矿区是中国六大铜基地之一,辖下的铜绿山矿为国内屈指可数的大型富铜矿山之一。它的储量居全国第二,品位居全国之首。


  大冶有色金属公司铜绿山铜铁矿始建于1965年,1971年正式投产。在正式建矿之前,人们就发现矿区内14万平方米的地面上堆积着约40万吨古代遗留的炼渣。根据民间传说,宋代抗金名将岳飞曾在此找矿、开矿,并铸造“岳飞剑”。1960年文物普查的结果,也认为这些炼渣是宋代遗物。然而在1973年6月至10月,当人们陆续在一群古代采矿井巷中,发现铜斧、铜锛、木槌、木铲、陶罐等器物,这才引起有关方面的重视。


  对这批工具和生活用品的研究表明,铜斧应为古代的采矿工具。毋庸置疑的是,古人早在战国时期就开始普遍以铁制工具代替了铜工具。由此判断,以铜作为工具,其时代肯定大大早于宋代。随后正式的考古发掘验证了这一判断:铜绿山矿冶遗址已发掘的早期铜矿主要集中在春秋战国时期,而最早的年代为商朝晚期,距今三千一百多年。


  铜绿山遗址第一次以确凿无疑的考古证据,揭示出铜绿山是中国商周时期最重要的铜料来源之一。1976年,安阳殷墟妇好墓出土青铜器468件,总重达1600多公斤,根据青铜器铅同位素的检测分析,其铸造原料很可能来自大冶铜绿山矿区。



  铜绿山古矿冶遗址位置图


  1981年,在北京举行的第一届国际冶金史大会上,时任中国社会科学院考古研究所所长的夏鼐先生做了题为《湖北铜绿山古铜矿》的学术演讲,首次向国际冶金史界报告了铜绿山矿冶遗址的重大考古发现。他说:“今天,我们不仅研究青铜器本身的来源,即它的出土地点,还要研究它们的原料来源,包括对古铜矿的调查、发掘和研究。”


  这是中国古代青铜器研究的一个新领域。由此,从矿石开采到青铜器制造的全过程将逐渐清晰,中国辉煌的青铜文明完全展现于世人面前。


  如果把材料看作人类文明演进的物质基础的话,那么中国对世界文明发展的独特贡献或许可以归结到三种材料——玉、生铁和青铜。


  玉之于中国文化和文明的独特意义无须详述,看一看红山文化和良渚文化的精美玉器,以及至今中国人对玉的偏爱,没有人能否认玉的使用是中国文化的一种突出的表征;生铁在中国的出现和使用大致始于春秋时期,作为中国古代的独创性发明,它的大规模使用构成了中国古代农业文明兴盛发达的基础,是中国文明有别于欧洲文明最基本的物质因素之一。


  而青铜,在早期人类文明史上同样具有重要的价值和意义。


  青铜最早出现在西亚地区,时间大约是公元前3000年,而后在世界各地出现并得到使用,从而将人类带入了“青铜时代”。世界上最早进入青铜时代的是两河流域和埃及等地。


  中国使用青铜虽然晚于西方,但就青铜的使用规模而言,却无可匹敌。



  图为铜草花。“山上盛开铜草花,底下铜矿叫呱呱”,铜绿山矿区遍布这种叫做铜草花的植物。凡是铜含量比较高的岩石上就肯定有铜草花,于是铜草花成了铜矿的“指示标”。



  图为孔雀石,孔雀石的生成主要是岩石中的铜矿物氧化产生铜绿,把整块岩石染成了绿色,于是孔雀石的颜色就成了目力找矿的依据。


  对青铜时代的人们来说,无论是战争必备的兵器,还是祭祀所需的礼器,甚至包括个人所用的装饰品及生活用具,都离不开青铜这种在当时或许是最重要的“战略物质”。换言之,对铜矿资源的掌握和利用,在青铜时代是事关一个部族或一个国家生死存亡的关键。正像后来我们用钢铁产量反映一国之国力一样,在铁器出现以前的青铜时代,铜产量就是国家实力的象征。


  要想得到更多的青铜,离不开对铜矿的开采、冶炼和占有。


  纵观历史,矿冶技术的进步始终是推动社会生产力发展的主力军。多种金属工具的使用和发展带动了农业、手工业、兵器制造业、水利事业等各个经济部门的前进。秦国在商鞅变法之后,“盐铁之利二十倍于古”,这是秦始皇能开三皇五帝之先,完成统一天下的大业的原因之一。



  图4为古代选矿工具船形木斗。古代矿工在井下利用船形木斗进行重力选矿,以测定铜矿石的品位,决定下一步的采掘方向。今天的“淘金斗”就是沿袭这种工具而来,使用方法和原理完全相同。图1、2、3均为出土的采掘工具。


  春秋时期,楚国能够问鼎中原,称霸天下,在很大程度上也依赖于其丰富的铜矿藏和发达的采矿冶炼水平。根据铜绿山遗址发现的古代炉渣堆积的总量,有人曾推断该遗址所生产出的铜应在10万吨左右。这是非常惊人的数字,如果以重达875公斤的司母戊大方鼎为参考物,那铜绿山遗址生产出的铜至少可以铸造出10万个大方鼎。


  这组数字表明,当时的矿冶业相当发达。


  铜绿山遗址的考古发掘工作从1974年正式开始,前后持续了共11年。随着考古工作的进展,一组组的采矿井巷被揭露,为我们展现了古代矿冶的盛况,为全世界展示出了一幅珍贵的早期矿冶活动的图景:铜绿山遗址先后共发现7个露天采场、18个地下采区、50余处古冶炼场、10余座炼铜竖炉。迄今在世界各地发现的早期矿冶遗址已不下百处,但没有一处能与铜绿山遗址这样的保存规模和状况相比。


  著名冶金史家、国际冶金史大会的创始人罗伯特·麦丁(Robert Maddin)教授在看完铜绿山遗址后,做出了如下评论:“在世界其他地方,看了很多古代矿冶遗物,铜绿山是第一流的;中东等地虽然很早就开始了铜矿的冶炼,但保存这样大规模的地下采掘遗址、较完好的冶炼用炉,而炉渣温度高、流动性好、含铜量低是很少见的,给我留下了十分深刻的印象。”


  和麦丁教授一样,到过铜绿山遗址的人,无不为眼前所呈现的规模宏大、纵横交错的采矿井巷所深深震撼——经过两三千年,那一个个用木柱构成的支护方框仍然稳稳地立在原处。这不能不让人生出诸多感慨,在今天用钢筋水泥为材料的建筑中,还有不少豆腐渣工程,而没有一颗螺丝的纯木结构居然能立千年不倒,简直是令人匪夷所思。


  回忆当年的发掘经历,时任湖北省博物馆考古队副队长的王劲仍感慨万千。即便是对于考古工作相当熟悉的她,在面对矿井发掘这一全新的挑战时,当时依然感觉到无从下手——没有专业的现代化挖掘机械帮助的话,该怎么开始呢?



  图为古代铜绿山铜矿开采和冶炼盛况。在铜绿山遗址,考古部门清理出西周至西汉延绵千年间的数百个不同结构的采矿井巷和一批炼铜竖炉。保存完整的木支护和排水设施,其科学性甚至不比现在落后多少,考古人员和矿冶专家对古代能有如此高超的采矿技术都赞叹不已。绘画/陈兴龙、张昊光


  矿冶考古是我国考古领域一个全新的课题,在铜绿山之前,没有前人的经验可供借鉴。


  1974年春,由王劲率领的铜绿山矿联合考古队就面临这个问题。当时,考古队对于矿产的开采和冶炼情况茫然无知。于是,队员们去到铜绿山矿区的地下坑采区见习了一番,从工人师傅那里,大概知道了坑采中支护结构的各部位名称,以及坑采过程中最基本的一些生产知识。


  临阵磨枪,让大伙儿有了一些信心。然而所有人心里都明白,今天现代化的地下坑采与简陋条件下的古代坑采是不可同日而语的,古代遗址中的实际情况究竟如何?还是一个大大的未知数。


  最后,发掘工作是在采矿单位的密切配合下才得以顺利进行的。结果令人惊讶:两千多年前,人们在没有任何动力和金属机械的生产条件下,却创造了把矿井开掘到地下五十余米深的奇迹。



  图为铜绿山古铜矿遗址博物馆内展示的古代矿井复原场景。铜绿山古铜矿遗址博物馆是中国第一座反映古代矿冶科技史的专门性博物馆。它位于湖北省黄石市大冶县境内,于1984年12月建成开放。近年来因地面塌陷和错位而暂时关闭。


  不仅如此,古代铜绿山的矿井支护、排水、通风等一整套技术,都令人惊奇。


  铜绿山矿区共有12个矿体,在古代都曾进行过开采,只是程度不同而已。从发掘的古矿井中我们可以看到,古代矿工已经采用竖井、斜井、斜巷、平巷相结合的形式联合开掘。原来,古代坑采的过程是:从地面矿体露头处向下挖掘竖井,接触到矿层后,再向旁边开拓斜巷,斜巷从矿体表层斜穿至矿层底部,用来探掘铜矿,并为开拓平巷采掘铜矿指明方向,在平巷采掘中间跟踪矿脉,逐渐向下延深,有矿则采,无矿则停。这样一来,各层的每条巷道走向都不相同。


  考古发现表明,春秋时期,斜井就已出现。斜井的出现在开采技术上是一大进步,因为斜井更有利于追踪矿脉,节省工程。然而,斜井的出现同时带来了安全支护上的更高要求。在深达几十米的地下,纯木制的支护木,要如何才能顶住来自巷道的顶压、侧压和底压呢?对中国古典家具有一些了解的人都知道,古典家具是没有一个钉子、螺丝的,古典家具的牢固与否完全取决于木头与木头之间的搭接方式。同样,古代矿工们成功地创造出了竖井支护木框搭接的最合理方式,即在加工后的方木两端砍出阶梯式榫口,这样不仅更便于搭接,而且抗压强度也增加了。用这种方式搭接的木框,在两千多年后的今天被人们发现时,有的还相当坚固。


  另一个发掘事实,进一步证明了这一点。那就是在铜绿山遗址的发掘过程中,从未见有人类尸骨遗存,可见这些支护木是如何绝对有效地承受了四周的压力,避免了塌方等事故的发生,保障了矿工们的人身安全。



  图为如今的铜绿山矿区开采作业面。以铜绿山为圆心的2000多平方公里范围内,已查明铜的保有储量为400多万吨。古代采矿遗存就在这样的开采情况下屡屡被发现。3000多年前,先人们就在这里大兴冶炼,为人类告别石器时代锻造着新的利器,也在人类不断超越自身的精神中铸造一种坚硬的品质。供图/周百灵


  这些支护木不仅坚固,甚至保存得还十分新鲜,王劲回忆道:“清理完遗址破坏层上散乱的木头后,我们小心翼翼地揭出了第一片木支护框架结构的竖井和巷道。令所有人都非常惊讶的是,这些井、巷支护木,出土时其树皮竟然全是新鲜的绿色!而用来封闭井、巷的背壁用的竹子也是青皮的。看来,在古代使用这些支护木的时候,都是现砍现用非常新鲜的材料,而矿层良好的密封效果,又让深埋地下两千余年的树木仍能保存得如此新鲜。这不能不说是一个奇迹,在当时也给我留下了最深的印象。而随着不断地发掘发现,古代坑采中所用木材量极大——我猜想,这里以前应该有茂密的森林。可是,今天的铜绿山四周几乎不见树木了。”


  此外,铜绿山古铜矿的排水和通风系统也有很高的技术含量。在排水方面,古代矿工们利用木制水槽等简单工具构成井下排水系统,把水引向井下积水坑,再用水桶提出去。这样,虽然矿井处于岩石破碎带,地下水较多,但仍然可以解决排水问题;而通风,是利用不同井口气压的高低差形成自然风流,并采取密闭已废弃巷道的办法控制风流沿着采掘方向前进,保证风流达到最深处的工作面。


  矿井提升也是采矿作业的重要环节。在铜绿山遗址的矿井中,发现了两件木辘轳轴,轴上凿有榫眼,装上手柄后即能转动。其中一件长达250厘米,可直接横架在竖井的井口上。这一发现表明木制辘轳已经用于矿井提升作业,既用于矿石和坑木运输,也用于矿井排水。这是我国在矿山生产中使用木制机械的最早实证。


  铜绿山遗址的特点是采冶兼备,不仅采矿的遗迹遗物令人称奇叫绝,冶炼的遗存也同样珍奇罕见;不仅有40万吨古代炼渣遗存,更有10余座鼓风竖炉的遗迹。


  科研工作者对炼炉遗迹进行了深入细致的研究,并据此复原了两座炼炉,进行模拟试验。试验结果表明,铜绿山古铜矿炼炉不仅能连续地排渣,而且能分批次地放出铜水,这意味着当时的炼炉可以不断进料,连续操作,间断放铜,而不必毁炉取铜——从冶铜的效率而言,这种炼炉已经达到了很高的技术水平。过去曾流行一种“中国采矿、冶金技术进口”的论调,而在铜绿山炼炉遗迹面前,这种论点已不攻自破。


  以上内容转载自互联网,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责。

    返回顶部