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澳门微尼斯人娱乐:中国早期冶金技术传统的形

 

2016年9月17日-18日,南京大学仙林校区召开了“新疆东部史前冶金”工作坊。2015年,南京大学历史学院张良仁教授和海德堡大学Ernst Pernicka教授联合申请并获得了美国Wenner-Gren基金,开展“新疆东部史前冶金”项目。工作坊是本项目的一部分,目的是邀请中国、俄罗斯、中亚和伊朗考古的专家,交流研究成果,以加深课题组成员对课题各个部分的理解。来自海德堡大学、阿尔泰国立大学、悉尼大学、华盛顿大学圣路易斯分校、冬宫博物馆、北京科技大学、南京大学的十位学者做了学术报告,并展开了深入讨论。澳门微尼斯人娱乐 1工作坊照片 海德堡大学的Ernst Pernicka教授学化学出身,长年从事古代金属器的分析,现在主持一个实验室的工作,是蜚声世界的冶金考古学家。他一共作了三个报告。在“Advance in archaeometallurgy”,他介绍了冶金考古学的发展历程。从18世纪开始,化学分析开始用于古代金属器。1930年以后,一系列分析手段,如原子放射光谱、地球物理勘探、扫描电镜、中子活化、铅同位素和ICP-MS,付诸使用。人们曾经通过金属材质、微量元素来追寻矿源,但是都不太成功。1966以后,铅同位素分析投入使用,迄今为止仍然是最有效的手段,但是也存在一些不确定因素。锡同位素或许有用,但是需要做大量分析。铜同位素只能判明铜矿类型,但是不能判明矿源。将来一些稀土元素或许可以识别矿源;锇同位素或许对追寻铁的矿源或许有用。澳门微尼斯人娱乐 2Ernst Pernicka教授 Ernst Pernicka教授在近东和伊朗分析过古代金属器,发掘过古代冶炼遗址。在第二个报告“Archaeometallurgical study of Iran and Near East”,他介绍了冶金技术在近东和伊朗的起源、传播及发展。土耳其的AsikliıHöyük和ÇayönüTepesi遗址出土了世界上最早的铜器,年代为9000BC。这些铜器经测定是自然铜制作的,但是锤打之前经过了加热。自然铜比较脆,不能直接锤打,需要加热才行。他提出,铅由于熔点低,其冶炼可能早于铜。在YarimTepe遗址,人们发现了经过冶炼的铅,证实了这种猜想。冶金技术约在公元前四千纪来到伊朗中部,并发展出了本土的冶金工艺,这从Arisman和TepeSialk中发现的氧化铅可窥一斑。 多年前,他为了追踪特洛伊出土锡青铜的锡料来源,发现其锡料最可能的来源是不是近东的,而可能是中亚的;近东的青金石同样来自中亚,可引为佐证。为此他来到了中亚。他先后调查发掘了乌兹别克斯坦的史前锡矿遗址Karnab、塔吉克斯坦的锡矿遗址Mushiston。在第三个报告“Archaeometallurgical study in Central Asia(Tajikistan, Uzbekistan, Turkmenistan and Afghanistan)”,Ernst Pernicka教授讲述了他在中亚的一些工作。他分析了土库曼斯坦GonurDepe出土的金属器、阿富汗MesAynak冶炼遗址的样品、伊朗的Luristan锡青铜和DehHosein遗址出土的锡矿石。铅同位素数据表明,特洛伊、Luristan和Gonur铜器的原料来源是多元的。中亚为近东提供了部分锡料;Luristan锡青铜的部分锡料来自DehHosein遗址;Gonur的原料主要来自伊朗。 Barbara Helwing教授近年调到悉尼大学工作,但是过去她在德国考古研究所工作,负责伊朗和高加索的考古工作。她做了两场报告。在“The early use of metals in the Caucasus area”报告中,她首先指出,冶金考古是冶金技术和社会结构的交叉学科,冶金工艺的发展一方面受到社会需求的驱动,一方面受到技术进步的驱动。高加索地区史前时期的冶金技术发展史可分为三个阶段:公元前五千纪,也就是铜石并用时代,冶金技术在高加索地区出现;在公元前四千纪,由于与叙利亚-美索不达米亚地区的联系日益密切,高加索地区冶金生产的规模不断扩大,产生了金属器非常丰富的迈科普文化;到了早期青铜时代(3500-3000BC),出现了非常发达的冶金技术;同时高加索地区的冶金工艺,随着库拉-阿拉克斯文化(Kura-Araxes)文化在近东地区的蔓延而广泛传播。澳门微尼斯人娱乐 3Barbara Helwing教授 在“Early metallurgy in Iran, from the beginnings to the Early Bronze Age: Technological and social innovations”报告中,Barbara Helwing教授将目光转向了伊朗的冶金考古。她主要介绍了Arishman遗址的发掘工作。这是一处铜石并用时代的大型冶炼遗址,在那里他们发现了氧化铅,证明了这里曾经从事炼银。她们还发现了一座熔炉,经过多次使用。结合其它遗址的材料,可以看到公元前四千纪之前,伊朗的西北、西南、东南以及中央高原地区各有自己的冶金工艺传统。而从公元前四千纪开始,受陶器制作工艺的影响,传统的家庭生产模式开始向以作坊为单位的大型生产模式转变;加工的金属种类范围扩大,金银器生产开始广泛出现。这种转变与高等级墓葬的出现、行政机构的产生、贸易的扩大以及城市的诞生有着密切的联系。 21世纪以来,华盛顿大学圣路易斯分校的Michael Frachetti教授在哈萨克斯坦和乌兹别克斯坦做发掘。他作了两个报告。在“Innovation on the crossroads: Bronze Age metallurgy in Semirechye, Kazakhstan”报告中,他介绍了哈萨克斯坦准噶尔山麓的Begash遗址和Dali遗址的冶金资料。Begash遗址出土了一枚铜簪,根据铅同位素,其铜料来源于印度;而Dali出土了一些锡青铜簪和珠以及炉渣,铅同位素排除了哈萨克斯坦东北部,而指向乌兹别克斯坦。这说明古代居民与不同区域有着金属贸易,而沿中亚天山山麓的亚洲腹地山地走廊起着重要作用。澳门微尼斯人娱乐 4Michael Frachetti教授 在田野考古工作基础上,Michael Frachetti教授探讨了文化传播模式。在“The ‘Centrality of Central Asia’ revisited: Ancient Civilization along the Inner Asian Mountain Corridor”的报告中,他着重讲了“复杂互动网络”理论。中亚是个开放的世界,不同村落选择各自的伙伴交流思想、技术、原料和产品。由于这些村落既从事农业,又从事放牧,他们每年都会沿一定的路线从山谷底地向高山草原转移,在那里与其它人群接触,交换思想、技术、原料和产品,然后将它们带回村落,这样整个天山山脉的村落构成了一个互动网络,思想、技术、原料和产品由此网络得到传递。他试图用这个理论解释Begash和Dali遗址出土的小麦、家马和冶金技术,并进一步解释史前丝绸之路的文化传播。 俄罗斯冬宫博物馆的Sergei Khavrin常年检测分析阿尔泰-萨彦岭和米努辛斯克盆地出土的金属器。他做了两个报告。在“Copper alloys of the Sayano-Altai in the late Bronze and early Iron Ages”报告中,他介绍了米努辛斯克盆地、图瓦和阿尔泰在青铜时代晚期和早期铁器时代的主要材质砷铜和锡青铜的相对变化。在青铜时代晚期,米努辛斯克盆地,图瓦和蒙古北部和阿尔泰山脉北麓,砷铜占主流。在早期铁器时代,在图瓦,锡青铜上升为主流材质;在米努辛斯克盆地砷铜仍然占主流;在东哈萨克斯坦,锡青铜占主流,这可能与本地生产锡石有关;在阿尔泰山脉,早期的锡青铜为晚期的砷铜取代。在图瓦则相反,早期的砷铜转变为晚期的锡青铜。由于砷铜和锡青铜的颜色有所不同,这些现象或许反映了古人的颜色喜好。“Color Metals and the Color of Metals”报告中,他讲了铜合金中锡和砷的含量不同,会产生不同的颜色,锡和砷含量各为1-3%时,金属颜色为红色;锡含量为10-15%时,金属颜色为金色,而当锡含量为30-35%,砷含量为13-18%时,金属颜色为银色。古人在制造金属器时,有意识地利用了各种成分的配方,以求获得需要的颜色。澳门微尼斯人娱乐 5Sergei Khavrin教授 阿尔泰国立大学的三位学者Alexei Tishkin、Sergei Grushin和Nikolai Sergein是南京大学在俄罗斯阿尔泰边疆区联合考古项目的合作伙伴,常年在阿尔泰地区发掘遗址。他们分别介绍了自己的研究成果。在“The use of lead in the south of Western Siberia in the period of early Bronze Age”报告中,Alexei Tishkin教授介绍了在阿尔泰边疆区的耶鲁尼诺文化和蒙古的切木尔切克文化遗址出土的铅质耳环。在“The origin of metallurgy of bronze on Altai”,Sergei Grushin教授介绍了耶鲁尼诺、安德罗诺沃和伊尔敏文化的金属器,但是主要介绍了阿尔泰地区最早的,阿凡纳谢沃文化的采矿遗址Vladimirovka。这个遗址位于高山上气候寒冷,而且氧化矿不多,而阿尔泰山脉的氧化矿极为丰富而且易于开采,古人选择这个矿山难以理解。在”Metal Mirrors of Nomads of Altai”报告中,Nikolai Seregin教授讲了在阿尔泰边疆区收集到的伊尔敏、早期铁器时代、塞克、匈奴、中世纪和蒙古时期的铜镜。有意思的是,斯基泰风格的铜镜在匈奴时期以后消失,而中国风格的铜镜成为主流。澳门微尼斯人娱乐 6Alexei Tishkin教授澳门微尼斯人娱乐 7Sergei Grushin教授澳门微尼斯人娱乐 8Nikolai Seregin教授 北京科技大学的李延祥教授长期在中国北方和长江下游调查发掘古代冶金遗址,获得了大量的资料。他为本次工作坊做了题为“中国古代青铜产业格局的探索”的报告,分晋南、辽西、河西、长江中游四个地区介绍了青铜时代的采矿、冶炼遗址。他发现不同地区的青铜产业格局各不相同。在晋南地区,冶炼与铸造明显分离,代表了一种较高的冶金技术;河西和长江中游地区的冶炼往往与采矿混为一体,技术较为原始;辽西地区在青铜时代早晚期经发生了变化,青铜时代早期已出现冶炼与铸造分离的情况,但是在晚期由于资源的过度优越,技术反而退化了。李延祥教授认为青铜产业的发展与中央管理机构的出现有着密切联系。澳门微尼斯人娱乐 9李延祥教授 南京大学的吴昌志教授长期在新疆从事金属矿产调查。他作了“Mineralogical formation of Eastern Xinjiang”的报告,首先介绍了铜和锡的材质特性和矿物形态,然后介绍了新疆东部的地址构造和矿产分布。在哈密地区的沙漠、天山和阿尔泰山分布着三类铜矿:火山硫化矿、磁铁硫化矿和火成矿。同时还存在分布着少量锡矿。澳门微尼斯人娱乐 10吴昌志教授 南京大学的张良仁教授近年来在甘肃发掘过西城驿冶金遗址,也在研究新疆各地出土的古代金属器。在报告“The Transmission of the Karasuk Metallurgy to Northern China”,他讲了一个大胆的设想。他将青铜时代的中国北方分为新疆-甘肃和鄂尔多斯-燕山两个区域。两个区域都发现了不少卡拉苏克风格的青铜器,如耳环、手镯、铜泡、环首铜刀和环首短剑。但是两个区域又各不相同,新疆-甘肃区域装饰品变化比较多,而鄂尔多斯-燕山的铜刀和短剑变化比较多。同时两个区域的金属器又有自己的特征,不仅卡拉苏克风格的器形有所变化,而且出现了一些新器形。虽然卡拉苏克文化的碳十四年代晚于两个区域的天山北路、四坝、齐家、朱开沟和夏家店下层文化,但是因为中国北方缺乏技术基础,他认为冶金技术是从卡拉苏克文化传向中国北方的,而不是相反。两个区域的居民不仅接受了卡拉苏克冶金技术,而且注入了自己的智慧,发明了一些新器形。澳门微尼斯人娱乐 11张良仁教授 在“Prehistoric Metallurgy of Eastern Xinjiang”报告中,张良仁教授介绍了哈密地区史前文化分期。他将新疆东部地区的史前考古学文化分为了天山北路、焉不拉克以及黑沟梁三期,并分析了每一期的青铜器。根据器物形制和青铜器合金成分,他认为天山北路、焉不拉克和黑沟梁分别代表着不同的文化和冶金工艺,甚至可能代表着不同的外来族群。在天山北路期,人们可能通过四坝文化接受了卡拉苏克冶金技术,焉布拉克文化继承了天山北路的大部分器形。但是黑沟梁期的金属器发生了很大变化,受了塔加尔文化的影响,使用游牧民族的马具和装饰品。不过,锡青铜和砷铜为新疆东部史前时期主要的材质类型,表明当地居民拥有稳定的锡和砷的供应源。(张良仁 刘彬彬 南京大学历史学院)

面对出土四千年前的铜器,人们不由得心生敬意。这些中国文明最早的遗存尽管遭受岁月的侵蚀,改换了面目,但借助现代科技和仪器,它们所携带的文化和技术基因,却能够清晰地呈现在现代人面前。

李洪波

文 | 杨津涛最新版历史教科书七年级上册第五课在介绍青铜器时,主要侧重于“青铜器的高超工艺”。课文称:“商周时期的青铜器不仅种类丰富,数量众多,而且制作工艺高超。当时的工匠已准确掌握了铜、锡、铅的比例,用来制造不同用途的器具。在铸造技术上,采用‘泥范铸造法’,经过制模、雕刻纹饰、翻制泥范、高温焙烧、脚注金属液体、加工修正等工艺制成。到商代后期,青铜铸造业不仅规模宏大,而且组织严密,分工细致,能够铸造出大型器物。如司母戊鼎,是迄今世界上出土的最重的青铜器,重达832.84千克,铸造这样硕大的器物,工艺十分复杂,需要很多人协同合作才能完成。”

    九月的印度,依旧有着夏日强烈的阳光,号称“印度硅谷”、“科学城”的班加罗尔,却因为地处南部高原而别有一丝清凉。2009年9月13日至17日,在国家高等研究院(National Institute of Advanced Studies,简称NIAS)宽敞明亮、花木葱茏的英式风格庭院里,第七届世界冶金史大会(The Beginning of the Use of Metals and Alloys,简称BUMA会议)成功举行。

“学会冶炼铜,是人类进入文明时代的一项重要标志。因为铜的冶炼铸造非常复杂,不是小打小闹,复杂化的社会才能支撑。”北京科技大学冶金与材料史研究所所长梅建军说,铜的冶炼需要一个专业的工匠阶层来操作,这只有生产力很发达的时候才能实现。中国商代拥有灿烂的青铜文明。而中国复杂的冶铜技术是如何起源和演变的,人们知道得很少。

西方因素和本土创造——中国早期冶金技术传统的形成

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最近几年,在国家文物局的重视和指导下,“文化遗产保护关键技术研究”、“中华文明探源工程”、“指南针计划专项”等一批重大科研项目的组织实施,科技人员在冶金技术起源以及金属与矿冶文化遗产的保护方面,取得了一批重要成果。在保护文物完整的前提下,一些我国早期金属器物携带的宝贵信息陆续被人们所知,这为揭示中国早期冶金技术的演变提供了线索。

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图:最新版历史教材七年级上册对青铜器的描述

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作为近年来参与此项工作的专家之一,梅建军告诉科技日报记者:“我们主要研究三类对象:一是考古发掘出土的早期铜器;二是在考古遗址上发掘出土的或采集的矿冶遗物,主要是冶炼炉渣及冶炼的中间制品;三是发掘出土的或采集的铸范资料,包括石范和陶范。研究的绝大多数标本和样品的年代,均落在公元前2300年至公元前1500年间。”

中国自二里头文化时期开始,以青铜礼器为代表,创造出了灿烂的青铜文化。但是,青铜冶炼技术是如何被古代中国人掌握的,长期以来一直不是很清楚,同样的问题也发生在冶铁工艺上。近年来,随着一系列重要发现和研究,中国早期冶金技术的出现过程已经逐渐开始显露,越来越多的证据指向了世界冶铜和冶铁技术的最早起源地——西亚地区,西方冶金技术的向东传播,结合中国自己的创造,成就了中国早期冶金技术的传统,也证明了早在久远的新石器时代,中国就和外界有过频繁的交流。

以上叙述集中于青铜器的铸造工艺,对于青铜技术(包括从矿石中冶炼出铜、与其他金属按比例混合而为青铜)的由来,教科书并未言及,是一个值得补充的问题。其实,我们今天在国内博物馆所见的鼎、尊之类的精美铜器,一般晚至商周时期(约公元前1600—前256年)才出现。而在此之前,青铜技术已在中国发展了3000多年。

 

从古代地层里掘出的那些颜色晦暗的金属渣,很不起眼,却有助于回答中国金属文明的起源。“以前考古上主要关注的是出土的铜器,现在我们对冶炼遗址研究也投入了很大精力。”梅建军说。

从世界范围内看,在距今8000年左右的新石器时代,西亚地区出现了最早的冶金技术,冶金技术的出现是古代生产技术的一大飞跃,这种技术比同时期的陶器或石器制造技术相比更加复杂和抽象,是一整套复杂工艺的整合,需要更强的社会协作才能完成。出现冶金技术的主要技术和社会因素包括:对矿石的认识与利用技术的提高;长期对自然铜和陨铁的使用所积累的对金属性能的认识;由陶器烧造技术所发展而来的对冶金窑炉的鼓风、筑炉和炉内氧化还原气氛控制技术的进步;社会发展的需要等等。冶金技术自西亚地区出现后,逐步向周边地区传播。中国早期冶金技术也许是直接或间接从西亚地区传播而来的,但到了中国以后,逐步形成了具有中华文明特质的冶金技术传统。2014年11月中旬在北京大学召开的“冶金技术与中华文明发展学术研讨会”展示了早期冶金考古的最新发现和研究成果,就中国早期冶金技术的起源问题进行了深入探讨。

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NIAS院内的会议中心

研究人员利用金相显微镜和扫描电子显微镜等理化分析手段,来检测特定地区出土青铜器和冶铸遗物的成分及显微组织等。

萌芽初露——中国最早的铜器

图:司母戊鼎,图片引自国家博物馆

 

在那些宛如现代抽象美术,或遥感图像的金相组织照片里,色块和线条截然不同的组合,透露出不同的铸造和锻造工艺。

目前考古发现中国最早的金属器均为黄铜器,有5件,发现于四个遗址。

目前,中国境内发现的最早铜器,是陕西“临潼姜寨第一期文化遗址”出土的铜片,其年代被定在公元前4700年左右。在华北及黄河中下游众多遗址也有铜渣、铜片、铜锥发现,年代在公元前3000年~前2000年之间。①真正意义上的青铜器,如刀、爵、戈等,各地域出现的时间不一。在中原地区,最早出现于河南“二里头文化遗址”,年代在公元前1900年~前1500年。除青铜器外,二里头遗址还发现很多与铸铜有关的陶范、化铜炉壁、铜渣等。②学界较普遍认为,商周时期的青铜文化,是在二里头文化的基础上发展而来。

    国际冶金史大会是由北京科技大学柯俊院士和美国哈佛大学麦丁教授(R.Maddin)于上世纪80年代初期共同发起的国际会议系列。首次会议于1981年在北京召开,其后分别在河南郑州(1986年)、三门峡(1994年)举办了第二、三届会议。在日本(1998年)和韩国(2002年)相继举办两届后,北京科技大学在2006年承办了第六届大会,同时庆祝柯老九十华诞。由于主办者的努力和学者们的鼎立支持,这个国际会议已经成为国际冶金史学界的盛会,声誉日隆,影响愈来愈大。今年参加会议的近八十位学者来自中、印、英、美、德、法、意、日、挪威、毛里求斯、以色列、土耳其、葡萄牙、伊朗、澳大利亚等15个国家,除印度学者外,中国学者和官员一行十九人,是此次会议最大的代表团。参加这届会议的学者中有很多是世界知名的学者,包括创办人之一的已经九十高龄的麦丁教授。会议还成立了由十五人组成的新的委员会,英国伦敦大学学院(UCL)的任天洛(Thilo Rehren)教授和北京科技大学的梅建军教授当选为主席,柯俊教授和麦丁教授成为名誉主席。

通过探讨各地区冶铜技术和青铜合金配比等冶铸工艺,以及铜器的制作加工工艺、陶范和坩埚材料的选择和制作技术,研究者就可以归纳、总结和比较各地区早期冶金技术发展的特点。

半圆形黄铜片和黄铜管

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比如说,位于河南偃师二里头村的二里头遗址发掘出的大量铜器,以及铸铜遗址出土的陶范、石范、坩埚和炼渣等遗物,就在现代仪器的侦测下,吐露出一些重要信息。

地点:陕西姜寨遗址

图:二里头遗址出土的青铜爵

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科技人员分析了30件铜器标本和6件铜渣标本。现代科技揭示了这些铜质文物的内涵:22件铜器是铸造品,另外8件的金相组织表明它们经过了加工。从成分上看,铜器中有纯铜、砷青铜、锡砷青铜、铅锡砷青铜、锡青铜和铅锡青铜等6种材质。

时代:姜寨仰韶文化一期(公元前4700~前4000年)

在西北地区,甘肃“马家窑文化遗址”出土的一把青铜刀,属铜锡合金,年代不晚于公元前3000年,是已知的中国最早的青铜器。七年级历史教科书第五课《青铜器与甲骨文》提及的“齐家文化遗址”(主要位于甘肃、青海境内),在至少15处遗址,出土有130件以上的青铜器,经碳14测定,年代在公元前2200年~前1600年。③在更靠西的“小河文化遗址”(位于新疆罗布泊沙漠中)、哈密天山北路墓地,也曾有大量青铜器被发现,其中包括一些砷铜合金,年代在公元前3000年~公元前2000年。④简言之,就时间而言,中国境内各地域对青铜器的使用,西北地区远早于中原地区,自西北到中原,时间上存在着一条明显的早晚脉络。对于这种现象,学术界目前有两种解释。第一种解释是:西北地区青铜器,是独立发展而来,后传往中原地区。持此观点的学者认为,世界各地冶金史的发展,不一定都遵循“红铜—砷铜—锡青铜”的次序,在中国最早被利用的是黄铜,而非红铜。有学者尝试通过实验来证明“用锌铜共生矿还原可以得到黄铜”,进而“从冶金技术的角度”来为早期出现黄铜提供依据。他们认为,先民最初可能只是通过巧合获得了这种矿石,后来不断积累经验,开始有意识地找寻孔雀石、锡石,从而提炼红铜或青铜。⑤

 

对铜渣样品进行金相组织分析后,科技人员得出以下认识:二里头遗址的出土铜器,虽然对铜、铅、锡和砷的配比与金属器物功能的关系有一定认识,但合金比例不稳定,当时锡和铅已经有意识地加入。

特点:含有杂质锡、铁的铜-锌-铅三元合金,黄铜铸造组织,组织不均匀。

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麦丁教授和笔者在现场合影

二里头遗址的年代在公元前1780年到1529年,正好在商代之前。人们认识到,中原地区在合金熔炼、合范铸造等方面,在二里头时期已经达到了较高的水平。

长条形铜笄

图:甘肃省部分出土青铜器的成分(见于孙淑芸、韩汝玢《中国早期铜器的初步研究》)

 

包括二里头文化遗址在内,研究人员总共分析了分别出自中原、北方和西北的18处早期文化遗址。其中,西北地区出土的金属文物是分析数量最多的。研究人员发现,多属于齐家文化的这些铜器材料和工艺十分丰富,这进一步表明西北地区在中国早期冶金发展的进程中,扮演了十分关键的角色西北地区铜器技术创新十分活跃,对于中原和北方有明显影响。

地点:陕西渭南仰韶文化晚期遗址

澳门微尼斯人娱乐:中国早期冶金技术传统的形成,是从哪里来的。另有学者认为,二里头发现的青铜器,虽然在时间上晚于西北地区的齐家文化,但中原地区更早的龙山文化发现有冶炼活动的遗迹。因此,二里头未必是中原最早使用青铜器的地区,只是作为当时的“中心之都”,生产出了最高水准的青铜器。⑥进而得出推论认为:中国的青铜时代始于公元前3000年前后的马家窑文化,经过龙山文化和二里头文化1000多年的发展,达到殷商时期的鼎盛。⑦这些学者相信,“中原地区至今还没有发现早于二里头文化的青铜器”,可能只是“考古工作发展过程中的暂时现象”。遗憾的是,迄今为止,中原地区确实尚未发现早于二里头遗址的青铜器。

    本次大会的主题是“材料和文明”,分为八个专题,包括铜、铁、锡、锌等古代金属的冶炼,以及金属器的制作、使用、技术交流等,共十三场会议,包括六十场演讲和十二个板报(poster)。会议论文集中收录了72篇摘要,铜和铁仍旧是最主要的话题。其中关于古代钢铁技术的论文20篇,而关于青铜的论文,也有20篇之多,其中8篇探讨青铜  器的铸造技术、8篇涉及古代的铸铜遗址考察和传统铸造工艺调查,其余的论文则探讨了金属的冶炼问题,包括 7篇关于铜、3篇关于锌、2篇关于金、2篇关于锡、1篇关于铅的文章等。此外,还有3篇论文探讨了货币的合金成分和制作技术。论文涉及的地理范围相对集中,80%都是关于亚洲地区(主要是乌拉尔山脉以东和美索不达米亚地区),其余有7篇近东、5篇欧洲、3篇非洲地区的论文,而没有关于美洲地区的文章,这一方面显示出学者们的兴趣点所在,另一方面也显示出世界范围内研究的不均衡状态。

先进的仪器不光能金属器物本身的性质,还有可能说清它的材料来源。“比如我们可以对青铜里的铅做同位素分析,看铅是从哪个矿区运来的。”梅建军说。这样就有助于我们了解从采矿地到冶炼地,再到使用地的路径。现在这一类工作还在继续,更多重要的历史秘密将被揭示。

时代:仰韶文化晚期(约公元前3000年)

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    古代世界的冶金和交流是许多学者关心的热点。来自美国匹兹堡大学的考古学家林嘉琳(katheryn M.Linduff)作了题为《哪个矿是你的:冶金技术在欧亚大陆东部和东亚之间的传播》的演讲,她主要借用了“共享社会领域”(shared social fields)的概念,考察了公元前2千纪中叶以后的2000年里中国北部和西部的情况。来自伦敦大学学院的考古学家伊安·格洛弗(Ian Glover)则考察了南亚的青铜时代向铁器时代转变的情况,指出这个转变是相当迅速的。北京大学考古文博学院的博士研究生黄维分析了甘肃马家塬遗址出土的金属器物,指出表面富锡的器物使用了镀锡工艺,而这种工艺可能是在公元前221年以前从地中海北部通过欧亚大陆传播到中国西北的。

随着先进科技手段的普及(主要是各种光学仪器的应用),近年来发现的很多铜采冶遗址,就具备了更高的价值。据梅建军介绍,加强对生产性遗址的重视,整合研究与保护功能,已成为早期金属文物保护的必然思路。

特点:黄铜热锻组织,组织比较均匀,存在夹杂物,含锌30%左右。

图:马家窑遗址出土的青铜刀

    铁器的研究则主要集中在铁的冶炼技术以及对社会的影响上,学者们探讨了印度、泰国、以色列、中国、伊朗的早期铁器技术。比如来自伊朗伊斯法罕艺术大学的阿马米教授(S. Mohammadamin Emami)使用定量的X射线衍射(QXRD)和原子力显微镜(AFM)分析了伊朗中部一个公元前1世纪的遗址所出土的炉渣。来自伦敦大学的任天洛教授(Thilo Rehren)宣讲了其与哈罗德·亚力山大·维尔慧真(Harald Alexander Veldhuijzen)合作的研究,对公元前930年约旦Tell Hammeh遗址出土的世界上最早的冶铁炉进行了技术陶瓷分析(technical ceramic analyses),并探讨了这些早期的铁是怎样制作的,以及这种技术如何进入公元前1千纪开始的地中海东部地区的文化、经济和社会。来自中国广西民族学院的黄全胜研究了广西兴业县最新发现的宋代冶铁遗址的情况,首次确定了锰作为助熔剂在中国古代铸铁冶炼中的应用,研究还显示岭南地区的早期冶铜和冶铁的遗址中都出土同一类传统的直吹管,而这些吹管的样式与东南亚和南亚古代冶铁遗址中出土的极为相似,显示出这些地区的文化联系。北京科技大学的韩汝玢教授介绍了对辽宁北票两座石棺墓出土的28件金属器的检测分析。北京科技大学的潜炜教授则通过文献考证,研究了“镔铁”一词的出现和演化,并辨析其真实的含义,研究指出:镔铁并非真正的大马士革钢,而是一种坩埚炼钢的产品,类似普拉特(pulat)钢那样的中间产物,可能是沿着丝绸之路从国外输入的。

作者:高博    来源:光明网

黄铜锥

第二种解释是:中原地区的青铜技术,是由欧亚草原地区传入,西北地区是这条传播路线的重要中转站。有学者研究发现,二里头遗址一、二期出土的少量青铜工具、兵器等,和齐家文化风格相近,两者之间或有承继关系。而齐家文化的青铜技术,极可能来自欧亚草原地区。比如,考古学家刘学堂认为:“二里头遗址出土一些铜器,从文化风格看不是中原文化传统中的器物,在当找不到起源的任何线索的同时,这类器物在甘青和新疆东部都有出土,其年代要早于二里头和中国北方的其他地区。根据这些线索,把二里头青铜文化起源研究的视野,由中原转向中原以外的西北地区,无疑有助于这一问题的最终解决。”⑧

    关于青铜器的制作、使用和交流,是本次会议另一个重要的议题。美国大都会博物馆的文物保护专家徐得娜(Donna Strahan)研究了中国佛像制作从块范法向失蜡法的转变,她认为早期的佛像是使用块范法制作的,公元550-620年间部分佛像开始用失蜡法制作,其后一段时间两种方法共同使用,大概在7世纪中叶失蜡法变成唯一的制作佛像的方式。来自印度国立高等研究院的莎拉达·斯尼维森(Shrada Srinivasan)教授是我们这次会议的组织者,她个人作了一次演讲,并提交了一份板报,她的演讲主要是对印度南部铜合金制作的传统工艺调查。来自中国社会科学院考古研究所的刘煜则在复原商代晚期青铜器铸造工艺流程的基础上,指出青铜器的铸造是两大技术体系--制陶和金属冶铸的有机结合,双方互相适应、不断调整的结果。中国绵延的黄土环境,在此基础上新石器时代既已高度发达的制陶技术,直接关系着为何中国青铜时代会选择陶范铸造这样一个工艺系统,而不是锻造或是其它铸造方法。来自北京科技大学的博士研究生陈坤龙对陕西汉中地区出土的商代青铜器做了详细的材料检测和工艺考察,指出这些青铜器具有不同来源,那些具有本地风格的璋形器和镰形器由某些特殊的合金如铜砷(Cu-As)、铜锑(Cu-Sb)和铜-砷-镍(Cu-As-Ni)等制成,而那些具有典型中原商式风格的容器则由铜锡(Cu-Sn)、铜锡铅(Cu-Sn-Pb)合金制作而成。研究显示:尽管位于中心的商王朝对于周边地区有极其强烈的影响,汉中地区可能仍然有属于自己的青铜铸造业,并形成了独特的风格。

澳门微尼斯人娱乐:中国早期冶金技术传统的形成,是从哪里来的。地点:山东胶县三里河遗址

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    关于早期金属铜、锡、铅、金和锌的冶炼,铜及其合金的研究是最多的,比如北京科技大学的梅建军教授对于新疆伊犁地区的早期青铜冶金的研究、北京科技大学博士研究生贠雅丽对于青铜时代云南西部何家山遗址出土的金属遗物所作的分析检测,中国文化遗产研究院的梁宏刚对于河南偃师二里头遗址出土铜器的分析检测等等。来自班那罗印度教大学(Banaaras HinduUniversity)的普罗黑客·阿帕德耶(Prabhaker Upadhyay)研究了古代印度金属锡的获得和使用的情况,由于过去认为印度并没有锡矿,因此通常认为锡是从伊朗、阿富汗、中亚以及东南亚等地区传入的。但是近年来印度很多遗址发现了锡,这些地区通常也有采矿活动存在,他的论文讨论了这些可能产锡的地域以及获得的途径。来自意大利的亚丽桑德拉(Alessandra Giumlia-Mair)通过对匈牙利Csongrad 村出土的120件匈奴金器的成分及工艺进行分析,区分出不同的技术传统,这反映出“匈奴王国”多元的种族构成。

时代:龙山文化时期(公元前2300-前1800年)

图:世界各地区进入青铜时代的时间表

    从研究方法上看,基本上可以分为两大类,一类是利用各种理化分析手段对金属遗物、炉渣、矿石、陶范、炉壁进行检测,从而获知各种金属的冶炼、金属器的制作、使用以至交流的情况,比如北京科技大学孙淑云教授对于中国古代焊接材料和焊接技术的检测及研究,有些研究中还会使用复原实验去模拟某一个冶金过程,比如来自法国博物馆保护和研究中心的大卫·布加里(David Bourgarit)教授对于黄铜配制中锌渗透入铜的工艺过程所作的模拟实验。另一类则主要是运用考古学观察、传统工艺调查以及统计分析的手段,侧重于对考古遗物、遗迹现象的描摹、工艺过程的记录以及作坊组织管理形式的讨论,进而探索技术与社会、经济、文化之间的关联。比如法国巴黎第三大学的博士研究生布莱斯·文森特(Brice Vincent)对于Angkor时代(12-13世纪)高棉青铜工艺的考察,来自伦敦大学学院的博士研究生李秀珍对于秦朝青铜兵器的研究等等。

特点:1974年发现,是最早通过考古发掘发现的黄铜器物,成分不是单纯的铜锌二元合金,而含有铅、锡,应为复杂黄铜,又含有铁、硫、锑等少量杂质,组织不均匀,成分偏析大,具有早期铜器的特征,反映了所用原料不纯净和冶炼方法的原始。

另有一些中国学者认为,中国“夏家店下层文化”和“朱开沟文化”遗址出土的带喇叭口的耳环,往西一直到欧亚大草原地区都有发现。由此推测,公元前3000年左右,冶金技术从西伯利亚传入新疆东部,再经河西走廊、甘肃东南部,才传到中原地区。⑨

    此次会议未设分会场,故所有的演讲都有全体学者倾听和讨论,会议的效果非常好。由于持续四天的会议非常劳累,主办方安排了印度的舞剧和《印度南方的珠宝》的专题演讲,将学者们带入美轮美奂的艺术世界。在会议圆满结束之际,日本的著名学者永田和宏(Kazuhiro Nagata)教授宣布第八届冶金史大会将于2013年在日本举办。

铜片

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经过数天的会议、讨论和考察,学者们之间产生了深厚的感情,更被印度古老神秘的文化深深感动。相会在东方,一切都才刚刚开始。

地点:山西绛县周家庄遗址

图:中国、西伯利亚出土青铜器比较(见于梅建军《中国青铜技术的起源与早期发展》)

 

时代:龙山文化时期

海外学术界也有意见认为,二里头三期铜镜上的十字纹饰和齐家文化铜镜上的七角星几何纹饰,很像阿富汗北部巴克特利亚青铜文明的典型标志;二里头的铜爵、铜瓢等,是以伊朗西南部的沙赫德遗址的铜器为原型;……其结论是,巴克特利亚的青铜文明,经西伯利亚,最后才传到中原地区。⑩简言之,中国的青铜技术,究竟是独立发展,还是自外部传入,学术界目前尚存争议。彻底厘清这个问题,有待中国境内更多青铜器的出土。

 

特征:铜镍锌三元合金,为镍黄铜(或镍白铜)。制作工艺为整体热锻加局部冷加工。铜片具有早期铜器的特征。可能采用共生矿的混合矿或多金属共生矿经共熔冶炼得到。铜片为中原龙山时期铜器的新材质,表明中原地区的黄铜技术可能从仰韶早期一直延续到龙山早期。该铜片也是目前我国发现的最早以镍为主要合金元素之一的铜器。

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这四件黄铜器具有早期铜器的特征,也是世界上最早的黄铜器物,它们是在原始冶炼条件下偶然得到的产物。这也与世界其他地区冶金技术发展历程较为一致,即随着技术的提高,冶金技术逐渐从无意识的行为进入到有意识冶炼红铜和青铜的阶段。

①④刘学堂、李文瑛:《史前“青铜之路”与中原文明》,《新疆师范大学学报》2014年第2期。②陈国梁:《二里头遗址铸铜遗存再探讨》,《中原文物》2016年第3期。③易华:《从齐家到二里头:夏文化探索》,《学术月刊》2014年第12期。⑤孙淑芸、韩汝玢:《中国早期铜器的初步研究》,《考古学报》1981年第3期。⑥⑩金正耀 :《二里头青铜器的自然科学研究与夏文明探索》,《文物》2000年第1期。⑦陈戈:《新疆考古论文集 上》,商务印书馆2017年,第219页。⑧刘学堂:《中国早期青铜器的起源与传播》,《中原文物》2012年第4期。⑨梅建军:《中国青铜技术的起源与早期发展》,中国国家博物馆编《国博课堂 2011-2012》,上海古籍出版社2015年。

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从偶然到必然——砷铜、红铜与青铜

会议的参加者们在mysore附近的一座印度教神庙内合影

中国砷铜器的制作和使用是在公元前第2千纪前期,基本与青铜器同时并存。四坝文化、二里头文化和新疆东部发现有砷铜器,新疆西部伊犁河谷的尼勒克县还发现了冶炼砷铜的遗址,即奴拉赛铜矿冶遗址,利用该遗址开采的含砷铜矿可直接冶炼出砷青铜。从这点而言,早期砷铜的出现也不应是有意合金化的结果。

 

中原地区的山西陶寺遗址发现龙山文化陶寺中期(公元前2500~前2200年)的铜环1件,陶寺晚期(公元前2200~前1900年)的铜铃、铜齿轮形器各1件,经检测和鉴定,铜环和铜铃为红铜,铜齿轮形器为砷铜,铸制。值得注意的是,铜铃为复合范铸成,明显区别于铜环和齿轮形器的铸造成型技术,以此为始,中国铜器铸造技术逐渐走向了具有中国特色之路。

 

考古发现中国最早的青铜器是1件铸造的锡青铜刀,出土于甘肃兰州附近东乡林家的一处马家窑文化房址中,距今约4740年,年代与西亚两河流域乌尔王朝(距今4750年)的青铜器相当。在该遗址的一处灰坑中,出土了一块“碎铜渣”,为冶铜产物之一,证明青铜刀的出现不是偶然的,这一发现说明自5000年前中国已经开始了使用青铜。

 

迄今为止,山西陶寺(4000年前)、甘肃的马厂、齐家和其后的四坝文化、辽宁大凌河上游夏家店下层文化、内蒙古朱开沟遗址、山东岳石文化和河南二里头文化已出土较多的属于公元前1600年以前的青铜器和冶铜炉壁残块。

(责任编辑:孙丹)

上述证据表明,中国在距今4000年已进入青铜时代。

中国之外——世界最早的冶铜技术

世界最早的冶铜技术出现在西亚,并在几千年中持续向周边传播扩散。

土耳其东部的的卡萤泰佩遗址发现距今10000年的自然铜制品,并经退火处理。此项技术逐渐向其他地区传播。

随后的2000年中,金属铜出现于土耳其东部和伊拉克北部的核心地区以外的地方,如叙利亚西南部的TellRamad遗址和伊朗西南部AliKosh遗址出土的铜珠等,并于距今8000年传播到巴基斯坦中部的Mehrgarh地区。与此同时,土耳其中部发现了融化或熔炼坩埚,这标志着真正的冶铜技术的出现,但目前仍有争议。

伦敦大学学院考古研究所最新的研究表明,东欧塞尔维亚早在距今7000年前即开始青铜冶炼,这项工作提出本地可能存在铜冶炼起源的独立中心,可挑战欧亚大陆的铜冶炼技术单一地点起源的模式。

距今6000年左右,土耳其东部地区的冶铜技术已经比较成熟,并扩散到周边地区,这一地区普遍出现低水平砷铜。距今5500年,普遍开始有意识地生产砷铜等铜合金。

距今5000年左右,西南亚出现了锡青铜,几百年后,欧洲中部和亚洲中部也出现了青铜的浇铸,标志着冶金技术的一大飞跃。

总之,西亚的冶铜铸造技术出现得比中国早,并在数千年内一直呈向周边传播之势。

西方因素——冶金技术的吸收

西亚的冶铜技术自产生后,不断向四周传播,从时间和空间来看,有传到中国的可能性。

大约在距今4000年左右,东西亚之间已经存在广泛的技术和文化交流。西亚的很多技术和文化在东亚地区都能找到它们的影子,如小麦的栽培,绵羊、马、骆驼、黄牛等家畜的驯化,以及典型西方文化特点的权杖等遗存,都在中国的北方地区有所发现。

中国在这一时期出现冶金技术的雏形,并且所发现的相关遗物具有和西方同类遗物形制和技术类似的特点,包括:采矿工具(亚腰型石锤和鹿角镐)、熔铜坩埚(船型杯)、鼓风吹管、铜权杖头、金铜耳环或鼻环等装饰品、青铜器表面镀锡技术以及金珠工艺制品等等。这些技术,多从西方传播而来,反映了当时东西方冶金术的传播与交流情况。甘肃省考古研究所正在发掘的张掖西城驿遗址出土较多反映中西冶金术交流的遗物。

从这一系列证据可以看出,中国冶金技术,尤其是砷铜、青铜冶炼和加工技术也许来自西方,但最早的黄铜制品可能是本土起源。

本土创造——冶金技术的中国化

如果说中国早期冶金技术是从西方传来的话,这种具有西方特点的冶金技术在公元前2000年左右传播到黄河中游地区的中原地区以后,就开始逐步完成其中国化过程。

青铜:青铜冶铸技术自西方传来,在中原地区的二里头文化时期完成了块范法铸造技术的转变,创造了商周青铜器的辉煌,是中国冶金史上本土创造的第一个高峰;至迟在战国早期发明了鎏金工艺。

黄金:黄金的使用,从北方地区的人身装饰,在商代的中原地区转变为金箔、金片等器物的表面装饰,并可能开始出现铸造金器的现象;战国时期金珠工艺从西方传来,但在制作技术上有本土特点。

铁器:块炼铁制品自商代中期在中国中原偏西的地区开始出现(如在甘肃临潭陈旗磨沟墓地出土了寺洼文化时期的块炼铁制品),也不能排除来自西方的可能性,但于西周晚期和春秋早期在豫陕晋交界地带的中原地区,完成了从块炼铁到生铁冶炼技术的转变;战国秦汉时期,中原地区的钢铁技术发展成一个完整的生铁冶炼和生铁制钢技术体系,是冶金技术本土创造的又一高峰。

总之,从冶金起源到青铜范铸、生铁冶炼和生铁制钢,以及金器的铸造来看,中国先秦时期冶金技术是在自身文化和技术传统的基础上,不断吸收、消化外来技术,并逐渐形成特色鲜明的冶铸技术体系,秦汉以后这种交流愈加广泛。而冶金技术在中原地区完成了其本土化过程以后,迅速对周边地区产生了强烈影响,对东亚地区的文明发展起到重要作用。

未解之谜——冶金考古的未来

中国冶金技术的起源与传播是考古学研究的重要议题之一。国际上关于冶金技术是单一起源还是多元起源仍有争论,国内关于中国冶金技术是本土起源还是西方传入也有争议,如王昌燧教授就认为中国冶铜技术是本土起源的,如果解决这一问题?另外如果是从西方传入的,那么其传播路线如何?究竟是从北方的欧亚草原之路,还是后来的“丝绸之路”、乃至其他路线传入的?总之,中国早期冶金技术体系与西方冶金技术的关系仍需更多的研究工作。

中国古代冶金技术体系的内部结构研究还要继续深入。近年来,辽西地区、河西走廊、中原地区和长江流域的冶铜考古工作取得较多成果,但中国古代冶铜技术的整体面貌及不同地区之间的关系尚不十分清楚,对冶金技术在中华文明发展中的地位的认识仍需进一步探讨。

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