夏商周青铜器的冶炼和铸造铜矿的开采

夏商周青铜器的冶炼和铸造（一）铜矿的开采青铜器文化的繁荣发展，必然根植于矿业工艺的不断进步，所以 了解青铜器的“生前事”对我们这些“身后人”大有裨益。青铜是铜、锡和铅的合金。其实在青铜出现以前的夏朝早期，人 们已经发现并利用了自然界中的红铜，其铜纯度相当高，这样的尝试 意义重大，但因为地面可采集的自然铜很少，且纯铜的性质较软，并 不适合作为工具。只有与其他金属混合形成合金后，各项性能才适于 制作工具等。这里就不深入讨论了。到了夏朝晚期开始发现青铜器具出现，但对于在何时开采出铜矿， 又是何时从铜矿冶炼得到较纯的金属，仍没有定论。关于铜矿及找矿 的最早记载出自管子地数篇：“出铜之山，四百六十七山，出铁 之山，三千六百九山。”可见中国铜铁的分布是比较广泛的，而中国 的传世青铜器数量之多，也说明了古代铜矿的开采和冶炼具有相当的 规模。然而由于采矿遗址深埋地下，不易被发现，而且年代久远难以辨 认，导致长期以来没有发现古矿的遗址。直到1973 年湖北大冶铜绿山 古矿遗址的发现，为研究古代冶矿史填补了空白。随后相继有矿址发 现，到目前在各地发现的大型矿冶遗址主要有六处：江西省瑞昌铜岭遗址、湖北大冶铜绿山遗址、内蒙古林西大井遗 址、新疆尼勒克奴拉赛遗址、湖南麻阳遗址、安徽铜陵牛金洞遗址。从地理位置上可以看出，铜矿冶炼的发展和中国文明发展类似， “满天星斗、八方雄起”，既有中原文化中心地区，也有南方和西北 地区，也证明了青铜器文化的很有可能不是单一起源。虽然这些矿址 有的所用矿石为孔雀石（碱式碳酸盐），有的为硫化铜矿石，但总的 来说大同小异，冶炼提取的流程是类似的。铜绿山遗址我们不妨以湖北大冶铜绿山遗址为例，看看开采铜矿是如何进行 的。根据出土陶片分析和碳14 测定，此矿开始开采的上限在商代晚期， 一直延续到春秋、战国甚至西汉，规模在当时也应算得上是相当大的。 矿井附近有炼炉遗存，地面上被一米多厚的炉渣覆盖，总重量达到四 十万吨左右，通过与当地采集的孔雀石比较，估算出古时光在此地提 炼的红铜，就在四万吨左右，作为古代遗址这是很惊人的。但就算矿藏再多，埋在地下也不易发现。古人是如何发现铜矿的 呢？其实当时的人们已经掌握了某些找矿的方法，他们能通过一些地 貌特征来辨别；也能通过观察地面少量的自然铜、孔雀石的颜色、光 泽来找矿；还可以通过一些特征植物来寻找矿藏。比如有一种被称为 “铜草”的植物，也叫“铜绿花”，只生长在含铜成分较高的土壤中， 这是古人寻找铜矿的地貌植物。铜绿花除此之外，当时也发明了简单的工具来辨别矿石品质的好坏。矿 中出土了一种船型木斗，两端伸出平板，斜向上翘，近似元宝的形状 这种木斗装上矿土，在水中淘洗，比重较大的矿物就会沉淀在盘中， 类似今天的“重力选矿法“，通过鉴定矿石质量，确定井巷的开掘方 向。这种淘金漏斗极为实用，在美国淘金热时就流行类似方法，至今 我国地质工作中仍有使用，在数千年前能有这样的奇思妙想，不逊色 于当今的任何一个创造发明。船型木斗大致选定位置后，就会进行试探性的深掘，会用竖井的方式向下 挖掘。这时需要采用支护木的结构来加固矿井，用四根木料通过榫头 穿接而成一个方形框，每框之间用木棍支撑。竖井挖到一定深度，没 有发现品位高的矿脉，就予以放弃。如果发现高品位的矿层，就会向 旁侧开拓，这就形成了平巷和斜井，同样用支护木框加固。早期的支 护木框架，仅能容一个人爬着进出，后期的较宽，人可以基本直立。F II古矿复原图找到矿脉后，就要着手挖掘。在铜绿山遗址中，出土有铜斧、铜jfSrr?.jOL WL*HrT1 fV锛（和斧类似，一头用来砍，一头用来削）、木槌、木瓢、竹篓和绳 索等工具，在战国及稍晚的矿中，会有铁质工具出现。这些工具互相 配合，完成采掘、装载、提升的工序。在巷道中还发现了一些竹签， 一般都很短，有火烧的痕迹，这是矿工们在矿下用于照明的工具。至 于井下的通风，当时还没有专门的准备，因为巷道的规模还不是很大， 可能是利用井口高低不同产生的气压差，形成自然风流，再采取密封 废弃巷道的方法控制风流，从而使空气按采掘方向流动。但到后期的 矿道中，就会开凿风洞和使用风箱，这与矿道规模和作业人数的增大 是相应的。虽然矿道布局看似顺风顺水、准备周全，但实际的采矿过程中常 常会出现很多意想不到的问题，比如如何排水，包括雨水和地下水的 喷涌，时刻可能会出现因为氧气稀少而失去照明的情况，开矿矿工们 小心翼翼地处理着呼吸和照明的平衡关系，而且很多问题在当时是没 法解决的。不管怎样，铜绿山遗址的发现和挖掘，对了解我国古代冶铜业有重要的意义，说明了楚国，乃至中国在此方面的成就处于世界 先进。然而铜矿开采才是最开始，给中华民族带来更大挑战的却是之后 的冶炼和制作，我们依次介绍。敬请期待。注：本系列将与酒器系列交替更新。