中国古代冶金技术与青铜文化之谜样本.doc

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第三章 中国古代冶金技术与青铜文化之谜
在中国古代科技成就中, 冶金技术是令世界瞩目的, 本章主要介绍中国古代冶金技术中的一些主要成就, 并对中国青铜文化的起源之谜作简要解读。

第一节 中国古代冶金技术成就概述

中国古代冶金技术主要包括青铜冶炼技术、 铸铁冶炼技术、 钢铁冶炼技术以及其它合金的冶炼技术。本节简要介绍前三种冶炼技术的主要成就。

一 中国古代的青铜冶炼技术

当前现有史料表明, 中国冶铜技术要比西亚和欧洲晚1000多年。可是, 中国早在夏代, 就已经掌握了红铜的冷锻和铸造技术, 夏末商初时期就能进行青铜冶炼和铸造。商代中期以后就进入了高度发展的青铜文化时期, 这对于同一时期的西亚和欧洲的青铜文化来说就显得相形见绌, 根本无法与之相比较。在中国河南的商代遗址中出土了大量的青铜器, 其中主要是礼器、 兵器、 日用器皿和部分生产工具( 包括手工工具和农具) , 浑厚、 庄重、 质朴的司母戊大方鼎, 是当前所发现的世界上现存的远古时期的最大青铜器( 见图3—1) 。它重875公斤, 高133厘米, 长118厘米, 宽75厘米, 其后发现的司母辛大方鼎( 安阳妇好墓出土) 重805公斤, 是仅次于前者的大方鼎。另外还有四羊尊等青铜器精品( 见图3—2) 。
春秋战国时期, 中国古代的青铜冶炼技术达到了高峰。冶金工人已经掌握了冶炼青铜的关键技术——铜锡等金属的比例配方和冶炼温度的判定方法。成书于春秋末期的《考工记》一书中对冶炼锡青铜提出了六种不同的配比喻式——即”六齐”之术:
”金有六齐, 六分其金而锡居其一, 谓之钟鼎之齐; 五分其金而锡居一, 谓之斧斤之齐; 四分其金而锡居一, 谓之戈戟之齐; 三分其金而锡居一, 谓之大刃之齐; 五分之金而锡居二, 谓之削杀矢之齐; 金锡半, 谓之鉴燧之齐。”
这六种配比有两种分析结果, 其一为16.7%, 20%, 25%, 33.3%, 40%, 50%或者为14.3%, 20%, 25%, 28.6%, 33.3%。前一种结果与实际情况要相符合一些。因为含锡量为17%左右的青铜呈橘黄色, 很美观, 声音也很好, 这正是铸造钟鼎之类所需要的双重效果。《考工记》中的记述大致上正确地反映了中国古代青铜器合金的配比规律, 是世界上最早的青铜合金配比的经验性科学总结。

图3—1商代司母戊大方鼎 图3—2商代四羊尊

《考工记》中还对冶炼过程中的温度变化作了如是的定性描述。冶炼工匠们经过炉中火焰的变化情况来判断炉中的温度高低:
”凡铸金之状, 金与锡黑浊之气竭, 黄白次之; 黄白之气竭, 青白次之; 黄白之气竭, 青气次之, 然而可铸也。”
在日常生活中经常见到的一句成语”炉火纯青”就是指这种情况。这充分说明青铜冶铸在中国古代社会中已占有十分重要的地位, 而且很早就在日常生活中有所反映。这一记述与现代冶炼过程中观察高炉温度的技术要求基本相符。
春秋战国时期的青铜器, 以其器薄形巧, 纹饰纤细而又清晰而著称。这是铸造技术和金属的铸造性能得到提高和改进的结果。1978年, 湖北随县曾候乙墓出土的青铜器群反映了春秋前期, 中国青铜冶铸业的生产能力和技术水平。其中有一套编钟共64枚, 是迄今为止世界上所发现的最早也是最完整的组合编钟( 见图3—3) 。据有关部门统计, 此墓地出土青铜器总重量达10吨左右, 约需原料为12吨。曾国——西周初期的一个不大的诸侯国( 春秋前期为楚国所灭) , 能够制造如此大量的青铜器, 这就充分反映了当时的铜矿开采和青铜冶炼技术已经非同寻常, 很不一般了。

图3—3湖北随县曾候乙墓出土的青铜编钟
中国在春秋战国时期的青铜兵器制造已十分发达, 特别是青铜剑的制作进入了一个鼎盛时期。干将、 莫邪、 巨阙、 纯钧、 太阿、 龙泉、 土市等名剑就是在这一时期制造成功的。
1965年, 在湖北江陵县楚墓中出土的春秋时期越王勾践的两把宝剑, 其剑身正面近格处刻有两行鸟篆铭文”越王勾践, 自作用剑”八个大字( 见图3—4) 。该剑出土时置于黑色漆木剑鞘中, 至今仍毫无锈蚀, 寒光逼人, 锋利如常, 可将二十多层纸一划而破。越人袁康在《越绝书》中曾对当时的铸剑名家欧冶子为越王勾践铸剑时的情景作了如是描述:
”当造此剑之时, 赤堇之山破而出锡, 若耶之溪出铜。雨师扫沥, 雷公出橐。蛟龙奉炉, 天帝装碳。太一下视, 天精下之。欧冶乃天之精神, 悉其技巧, 造为大型三、 小型二: 一曰湛卢, 二曰纯钧, 三曰胜邪, 四曰鱼肠, 五曰巨阙。”
湖北江陵楚墓中出土的这两把越王勾践剑, 是不是欧冶子所铸之剑, 编者不敢妄加论断。因为据不完全统计, 当前已发现有铭文的先秦青铜剑约120把, 仅历代越王剑就有45把, 吴王夫差剑也有10把。这些剑虽在地下埋葬了2500多年, 但剑的表面至今依然花纹清晰, 光彩照人, 其原因就是在剑身的表面有一层黝黑色的镀铬防锈层。镀铬技术是近代才广为采用的一种金属表面处理技术, 早在2500多年前的中国古代是如何完成这一道工艺技术的, 这至今还是个谜。在这一时期的青铜器制作过程中, 还出现了另外一些新的工艺技术, 如在青铜器表面嵌入金银丝的”金银错”, 在青铜器表面涂金泥和刻划花纹的”鎏金”和”刻纹”, 使得青铜器更华丽精美了。
在湖北江凌县还出土了一件有”吴王夫差自( 乍) 用 ”错金铭文的吴王夫差矛( 见图3—5) 。在河南省洛阳市出土了一件有”越王者旨于赐”错金鸟篆
图 3—4越王勾践 图3—5 吴王夫差矛
铭文的越王矛。这两件矛堪称春秋末战国初的精品。随着冶铁技术的日益发展和完善, 西汉以后, 中国社会已经进入了铁器时代。

二 中国古代的冶铁技术

中国古代用铁的历史能够追溯到商代。1972年, 在河北藁( 槁) 城县出土了一件商代的铁刃铜钺( 见图3—6) 。虽然其铁刃是用陨铁为原料制成的, 但它表明, 其时中国的先民们, 已经对铁的性能和它的使用价值有所认识, 而且已能够进行锻打加工并与青铜铸接成器, 这项工作无疑是在青铜冶铸作坊中进行的。中国人工铸铁技术创造于何时, 至今尚难断言, 但这项技术至迟始于春秋时期。因为在春秋战国之际和战国早期, 冶铁技术曾先后出现过三次重大发展。 图3—6 商代的铁刃铜钺
1.生铁冶铸技术
铁分生铁和熟铁两种。包括钢在内, 都是铁和碳的合金。含碳量小于0.05%的称之为熟铁; 含碳量在0.05%——2%的称之为钢; 含碳量在2%——6.67%的叫生铁。据《左传 . 昭公二十九年》记载, 周敬王七年( 公元前5 ) , 晋国铸了一个铁质刑鼎。把范宣子所作的刑书铸在上面。铸刑鼎的铁, 是作为军赋向民间征收来的。这说明至迟在春秋末期, 民间就已经有了炼铁作坊, 而且较好地掌握了生铁的冶炼技术。江苏六合程桥吴墓出土的铁丸和铁条, 经金相分析, 前者为白口生铁铸件, 后者是用块炼铁( 早期熟铁) 锻成的。这是中国考古发掘, 并经过科学分析后确定的最早的生铁冶铸实物, 也是世界上最早的生铁冶铸实物。欧洲一些国家在公元前10 前后已能生产块炼铁。公元初, 古罗马已偶能得到生铁, 但多废弃不用。直到公元14世纪欧洲才使用铸铁, 其间经历了漫长的发展道路。相比之下, 中国古代只用了较短的时间, 就实现了生铁冶炼技术的突破性进展, 出现了铸铁, 这显然与中国商代高度发展的青铜冶炼技术有着密切的关系。因为青铜冶炼技术从矿石、 燃料、 筑炉、 熔炼、 鼓风和范铸技术等方面, 为生铁的冶炼准备了坚实的技术基础。生铁冶炼技术的出现, 为铁器农具的普遍使用, 较大程度地提高农业生产力成为可能。
2.铸铁柔化技术——灌钢技术的出现
中国的技术专家们经过对洛阳水泥厂战国早期灰坑出土的铁锛和铁搏的金相分析后得知: 它们都是生铁铸件经过柔化处理后而得到的产物。前者是经过较低温度退火得到的, 是白心韧性( 可锻) 铸铁或铸铁脱碳钢件的前身; 后者是经过较高的退火温度和较长的退火时间处理的, 是当前人们所知道的最早出现的黑心可锻铸铁实物。欧洲只到1722年, 才由法国人创造和使用白心可锻铸铁。1826年, 美国人创造了黑心可锻铸铁, 而在中国生产这两种高强度铸铁, 比欧美要早二千年以上。
3.球墨铸铁
球墨铸铁因所含的石墨呈球状而得名。它既有较高的经度, 又有比较高的塑性和韧性, 铸造性能和加工性能都比较好。
1924年, 在河南渑( 面) 池县发掘了北魏时期的一个铁器窖, 里面藏有由汉朝到北魏时期的铁器四千多件, 包括工具、 兵器、 日用器皿以及铸范、 铁材等。其中有一铁斧, 进行过脱碳退火处理, 铁斧的大部分组织相当于含碳0.4%的碳钢。组织中没有絮状石墨, 但在斧的銎( 穷) 部( 斧上装柄的孔) 发现有相当于现代球墨铸铁中的球状石墨。直径20微米, 分布在平均厚度为3.2毫米, 长约50毫米的U形断面上, 共约30颗, 外形比较规整。有人认为, 这可能是由白口铸铁在退火过程中得到的。到当前为止, 具有球状石墨的古代铁器已经发现了好几件。有人认为, 这种球状石墨可能是在铸造过程中得到的, 这在冶金史上是很少见的。因为多少年来人们就试图用白口铁退火的办法来实现以球墨代替絮状石墨的目的, 可是难度相当大。

三 中国古代的炼钢技术

1.百炼钢
百炼钢是中国古代的一种炼钢工艺。1976年在湖南长沙出土了一口春秋末期的钢剑。经金相分析, 它所用的钢为含碳量为0.5—0.6%的中碳钢。剑身断面能够看出重复锻打的层次。1974年山东苍山县出土过一把东汉永初6年( 公元1 ) 制造的钢刀, 其上有错金铬纹”卅湅大刀”等字样。经科学分析, 它是由含碳0.6—0.7的炒钢重复叠折锻打而成的。跟比它稍早的西汉中期中山靖王刘盛墓中出土的刀剑相比, 它的折叠层数更多, 所夹杂物不但少而细小、 而且其分布更加均匀, 碳的分布也比较均匀, 未见高低碳层。这说明冶炼加工次数的增多, 使得钢的质量提高了。据说1961年在日本大和栎本东大寺古墓地也出土过一把中国东汉中平年间( 公元184—189年) 制造的钢刀, 上有错金铬纹”百练清刚”等字。这里的”湅”、 ”练”即”炼”, ”刚”即”钢”。
文献上关于百炼钢的记载, 以北宋时期的沈括在《梦溪笔谈》中的记载最为详细。她说把”精铁”锻打一百多火( 次) , 每锻打一次后, 就要称一次铁的重量, 直到锻铁的斤两不减为止, 此时的锻铁就成为百炼纯钢了。
百炼钢工艺的特点主要是重复加热锻打。锻打的目的是去除钢中的杂质, 减小残留夹杂物的尺寸, 并使其细化晶粒、 均匀成分、 致密组织、 提高强度。这就是百炼钢的秘密和它的技术意义。由于百炼钢打制的刀剑刃口非常锋利, 因而百炼钢主要用来制造宝刀、 宝剑等兵器。
2.炒钢
炒钢是将生铁加热到液态或半液态, 靠鼓风或洒入精矿粉, 使硅、 锰、 碳氧化, 让含碳量降到钢的成分。因为在冶炼过程中要不断地搅拌, 好象炒菜一样, 故而称其为炒钢。上面提及的”卅湅大刀”, 1978年在徐州发现的一把汉章帝建初二年( 公元77年) 的”五十炼”钢剑都是以炒钢为原料, 重复加热折叠锻打而成的。而欧洲用此炒钢法冶炼熟铁的技术是在十八世纪中叶才开始出现的, 这要比中国晚了近1900余年。
3.灌钢法和鼓风技术
在汉代的炒钢和百炼钢的基础上, 南北朝时, 中国在制钢技术又出现了新的突破。《重修政和经史证类备用本草( 卷四) 》引陶弘景语: ”钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”, 这是关于用生铁和熟铁合炼成钢( 灌钢) 的最早记载。北齐的綦( 奇) 母怀文用灌钢法造宿铁刀:
”其法, 烧生铁精以重柔铤, 数宿则成钢。已柔铁为刀脊, 浴以五牲之溺( 尿) , 淬( 脆) 以五牲之脂, 斩甲过三十札。”
从这里能够看出, 其时的炼钢技术不但已有较大的发展, 而且淬火工艺也有了改革与提高。灌钢法在坩锅炼钢法创造之前, 是一种先进的炼钢技术, 对后世有重大的影响( 坩锅炼钢法在1740年创造) 。
冶铸中的鼓风技术, 对青铜、 钢铁的冶炼是致关重要的。最早的鼓风设备是个大皮囊, 经过人力进行鼓风。后来发展到利用”马排”、 ”牛排”等畜力进行鼓风。东汉初年, 南阳太守杜诗利用水力来进行鼓风, 这就是著名的”水排”, 与其它动力相比, 水排因其”用人少, 见功多”而使得”百姓便之。”
在中国古代冶铁技术成就中, 还有一些其它金属的冶炼技术。例如, 黄铜和锌的提炼。从西汉到宋元时期, 中国的铸造大师 们就有意把锌的氧化物如炉甘石加入化铜炉内, 炼得以锌为主要合金元素的铜合金——黄铜。
从明代以后中国已开始单独炼锌。明代宋应星( 1587~约1666年) 在她的著作《天工开物 . 五金篇》中对此作了详细描述。欧洲直到16世纪才知道锌是一种金属, 17世纪才知道由炉甘石炼锌。
再如含镍白铜的冶炼, 中国在宋代已有明确记载。宋代何遂《春渚纪文》卷十说用砒粉可”化铜二两为烂银”, 这是人工配制白铜的最早记载。中国当前发现年代最早的白铜实物是南宋淳熙 ( 1187年) 的产物( 见图3—7) 。实际上

图3—7 南宋时期生产的白铜实物

”白铜”一词的出现远早于宋代, 它最早见于晋代常璩( 渠) 在《华阳国志》中的记载, 在今云南东川地区有一座螳螂山, ”出银、 铝、 白铜、 杂药。”

中国生产和使用镍白铜这件事, 国内外均有人研究过。有人认为早在秦汉时期, 中国的白铜就运到了大夏国, 大夏国则用这些白铜铸成了钱币。经检验, 那些保存至今的钱币, 其成分和中国白铜相似, 含铜77%, 含镍百分之20%。十八世纪, 西方许多人都极力仿制中国的白铜。直到1823年, 英国人和德国人才仿制成功。

第二节 中国青铜文化起源之谜解说

青铜是指红铜和其它元素的合金。如铜与锡的合金为锡青铜, 铜与铅的合金称为铅青铜, 既有锡又有铅的青铜称之为锡铅青铜等。中国商周时期的青铜主要化学成分是锡青铜和锡铅青铜。青铜的使用对人类文明历史的进程起到了积极的推动作用。对于中国青铜文化的起源问题, 当前虽没有统一的说法, 但大多数学者认为, 中国的青铜文化不是外来文化, 它起源于中国, 也成长、 发展于中国, 它的根深植于广袤的中国土地上。本节试就这个问题作简要解说。
一 中国青铜文化的起源——外国人如是说
1.关于”青铜时代”的划分
在人类社会科学技术发展的历史长河中, 被人为地划分为若干个时代。如旧石器时代, 新石器时代等。其划分的主要依据是以先民们使用的劳动工具和兵器来确定的。如使用青铜兵器的时代就称为青铜时代, 但也有人从古代文化分类, 如”青铜文化的发生、 发展和衰落构成了青铜时代。”。丹麦人克 . 吉 . 汤姆森( Christian Turgensen Thomsen 1788—1865) 最先使用”青铜时代”一词。她为”青铜时代”所下的定义是: ”以红铜或青铜制成武器和切割器”的时代。
英国人戈登 . 柴尔德( V.Gorden Childe) 将青铜器的发展划分为三个特征阶段。在第一段中, 兵器和装饰品有用红铜和青铜的合金制作的。可是专用工业工具很少。石器仍制作得很仔细。在第二阶段中, 红铜和青铜在手工业中经常起作用, 但不用于农业生产活动, 也不用于粗重作业。在第三阶段中, 则以金属器具使用于农业劳动以及用于繁重劳动。关于青铜时代的这三个特征, 是根据欧洲青铜文化发展的三个时代特征进行划分的。
2.中国的青铜文化时代——外国人如是说
按照以上关于”青铜时代”的划分特征, 对照中国传统文化发展的历史轨迹, 就会发现中国的”青铜时代”与欧洲的”青铜时代”, 所呈现的文化特征有明显的区别。中国的青铜时代则以大量使用由青铜制作的生产工具、 兵器和大量使用青铜礼器为其显著特征。与西方的”青铜时代”相比, 两者颇为不同。正因为如此, 西方学者对中国青铜文化的起源提出了疑问, 即中国的青铜文化源起何地? 何时? 著名的科学技术史家李约瑟在《中国科学技术史》( 导论) 中曾作过讨论。她引用了安特生的话:
”我们愈深入研究远古时代, 就感到有一个难解之谜在阻挡着我们的道路, 其中主要的是新石器时代的中断。…… 据我所知, 直到1943年情况还和1925年一样。在华北还没有发现无可争辩的旧石器和新石器时代的早期遗迹。”
李约瑟接着又说:
”直到今天, 除了在东北已发现了整个石器时期的各个阶段以外, 情况依然如故。过了这段不连续期, 在公元前25 左右( 这是安特生所推定的) , 这块显然无人居住的土地上, 突然开始出现了巨大而又忙碌的居民群落。有证据表明, 那里有数百以至数千个村落, 居住着从事畜牧业以及农业的居民, 她们熟悉木工、 纺织和陶器制造。华北地区这种奇怪的间断, 只能期待进一步的考古发现, 才能加以说明。”
对于中国青铜文化的起源, 李约瑟认为这是一个非常突然的事件:
”这里我们要谈谈公元前16 左右的情况。在这个时期的最初一百年内, 突然出现了成熟的青铜器时代文化, 在中国历史上, 这就是上商代了。”
”商代的另一个显著特征是青铜器得到了广泛使用, 用于祭祖, 战争和奢侈品等一切用途, 但较少用于工具和器具。”
因此, 李约瑟认为, 中国使用青铜器的时间为公元前15 左右, 这要比西亚和欧洲各地区的公元前30 要晚得多。但她也认识到: ”商代青铜铸造所达到的技术高度却非其它地区所能及。”
前苏联曾有学者认为中国的殷墟青铜文化是来自苏联的克拉索克文化。
二 中国青铜文化的起源
1.中国古代关于使用青铜的传说
中国古代何时冶炼和铸造青铜器, 当前还不能作出明确的判断。从文献记载看, 当在原始社会后期, 就已经出现了铜兵器。在古代传说的黄帝和蚩尤之间的争战中, 蚩尤就是用铜来作兵器的( 《世本》”蚩尤作兵”) 。在战争初期, 由于蚩尤使用了这种先进的金属兵器, 使得黄帝处于劣势。后来炎帝采用了水阵和请来旱神使天气放晴的方法, 才将蚩尤打败。《墨子 . 耕柱》中说:
”昔者夏后开使蜚廉采金于山川, 而陶铸之于昆吾之墟。”
《左传 . 宣公三年》中记载有楚子问鼎大小轻重于周, 王孙满对曰:
”昔夏之方有德也, 远方图物, 贡金九枚, 铸鼎象物, 百物而为之备, 使民知神奸。”
《汉书 . 郊祀志》中说:
”黄帝作宝鼎三, 象天、 地、 人。禹收九牧之金, 铸九鼎, 象九州。”
这些记载虽然是属于传说, 虽不能准确说明中国早在夏代以前就已能铸造铜鼎了, 但也不能完全否定有这种。这些史料, 为我们追寻青铜器的起源, 提供了重要的信息
2.出土文物——中国青铜文化发展的历史足迹
从现有资料可知, 人类最早使用的铜是自然铜。在伊拉克的札威·彻米发现了公元前100 —公元前90 左右使用自然铜所做的装饰品。在伊朗西部的阿里•卡什发现了用自然铜做装饰品的时代是公元前约90 至公元前70 之间。埃及进入铜、 石并用时期是在公元前40 前后。
中国进入青铜时期之前有一个漫长的发展过程, 并不如外国人所说的是个没有源头的”断代”层。在西安仰韶文化遗址中, 曾发现过质地不纯的黄铜片。在临潼姜寨的仰韶文化遗址中也发现了成分不纯的黄铜片, 经碳14断代为距今5970年前后之实物。仰韶文化距今约60 以上, 即公元前40 左右。对于这个发现, 考古界曾有争议, 即此类铜片能不能算是一种文化的代表。但无独有偶, 1974年在山东胶县三里河龙山文化( 公元前2800——公元前 ) 遗址, 也曾出土了两把铜锥, 据分析是铜锌合金, 为含锌23%的黄铜。经科学实验表明, 在这一地区存在的铜锌矿, 或铜锌铅共生矿中, 用一种简单特殊的方法即能冶炼黄铜。
1975年在甘肃永登连城蒋家坪马厂遗址和1977年在甘肃东乡林家马家窑遗址各出土了一把铜刀。经碳14断代, 前者年代为公元前2300---前 , 后者年代为公元前30 前后, 这两把刀都是锡青铜, 是中国当前发现的最早的青铜制品。
自20世纪50年代以来, 在甘肃、 青海地区的齐家文化墓葬中, 多次发现了青铜和红铜制作的生产工具和装饰品, 有刀、 斧、 凿、 匕、 锥、 钻头、 指环及镜等物品。制造方法有冷锻的, 也有冶铸的。齐家文化已经有了雏形的青铜手工业存在。用碳14测定其年代为公元前 左右。齐家文化晚于马家窑文化, 它处在铜、 石并用时代的末期, 即向青铜文化的过渡时期。
在以上诸文化遗址中发现的青铜器中, 只有龙山文化中有容器。龙山文化中的铜鬶( 规gui) ( 古代陶制的三足炊器) , 铸造当不在其早期。而龙山文化进入青铜时代应与夏代的时间相衔接。豫西和晋南的二里头文化, 是典型的青铜文化。当时已有生产工具、 兵器和乐器。现今发现的二里头文化时期的青铜器多为第三期。可是从出土的青铜器表明, 其时的铸造技术已经相当成熟, 二里头文化的早期铸造技术已经达到相当高的水平, 而不可能是最初的原始状态。
河南二里头文化可分为四期, 它以二里头遗址的一、 二、 三、 四期为代表, 现在的多数学者认为二里头文化是属于夏文化。经夏商周断代工程课题组对遗址采集的系列含碳样品进行碳- 代测定拟合, 并与考古分期成果相定合, 初步推断, 二里头文化的年代范围为: 公元前1900—公元前1530年左右。
在河南偃师县二里头夏文化遗址中出土的青铜器有爵、 锥、 小刀等。后在其它地区的二里头文化遗址中均发现了青铜制品。虽然这一时期出土的制品不多, 但其意义重大。其一, 反映了当时生产力的发展水平; 其二, 二里头文化的下限直接与郑州二里岗商代前期和安阳殷商后期的青铜文化联系起来。这样就比较清楚地看出中国古代青铜器从简单到复杂, 从低级向高级的独立发展过程, 中间没有中断过。
二里头文化处于青铜时代的初期, 仅发现了少量的青铜工具和武器, 尚未发现青铜农具。这说明其它质料的器具在生产、 生活中依然占主导地位。即使在高度发展的商代, 发现的青铜农具也是很少的。这主要是由于青铜在当时依然是属于极为贵重的制品原料。可是, 夏代的二里头青铜文化, 在中国青铜文化史上则处于承上启下的一个重要阶段, 其铸造技术对商代前期青铜器的制作产生过直接影响。
1952年在河南郑州二里冈发现的商代前期文化遗址中, 出土了多种青铜制品, 与二里头时期的青铜制品相比, 无论是在数量上, 还是在种类上, 或是在铸造技术上, 均有很大的发展, 出现了多种食器和盛水器具如: 鼎、 鬲、 爵、 尊、 盘、 盂等; 兵器与工具如: 戈、 矛、 戟、 钺、 镞、 刀、 锛、 凿、 斧、 锯、 鱼钩等。由此可知, 在中国商代前期已出现较多的青铜工具, 武器和容器。青铜容器不但有圆形, 而且还出现了方形。各器物之间有一定的组合关系, 有的还成套出土。器具的造型准确生动, 器壁厚度不但较薄, 而且也比较均匀。器具上的纹饰种类较多, 充分显示了其时先民们的铸造技术和艺术美的欣赏能力, 为殷商后期青铜冶炼业的繁荣奠定了基础。
3.古代的铜矿与冶铸遗址——中国青铜文化起源的历史见证
中国的青铜文化的起源真的如李约瑟所说的那样是一个非常突然发生的事件吗? 或是真的来自于西方的影响吗? 史实证明, 中国的青铜文化并非源于西方或其它地方, 而是在中国的这块大地上, 经过中国古代先民们在长达数千年的生产实践中逐渐形成和发展起来的。
1973年, 在西安临潼姜寨仰韶文化遗址发现的两件铜片, 一片残成半圆片, 系铸成, 含铜66.4%, 含锌25.56%; 另一片由铜片卷成管状, 含铜69%, 含锌31%。从成分上来说是属于铜锌合金的黄铜, 它是中国先民现存最早的金属遗物, 距今约60 左右。对于它的来源, 清华大学的华觉明等人认为: ”鉴于临潼附近有铜锌同生矿赋存, 它们有可能就地取材冶炼而成的。”
新中国成立以后在甘肃马家窑文化遗址和稍后的齐家文化遗址所发现的青铜器, 其成分与甘肃发现的古代冶铜矿的成分大致相同。椐专家研究考证, 在商代以前, 青铜中的三分之二在甘肃, 而甘肃出土的青铜器, 其制作原料均来自于当地的铜矿。
1975年, 在河南临汝煤山的龙山文化遗址二期文化的两个灰坑内, 发现了炼铜用的坩埚残片。这些残片是用红烧土制成的。其中的一块壁厚1.4厘米, 长5.3厘米, 宽4.1厘米。坩埚内壁上粘附有6层铜液的痕迹。这表明此坩埚曾被多次使用过。有关部门对凝固在坩埚残片上的铜液进行分析, 发现其含铜量为95%的红铜。
关于商代巨大数量的铜料来源, 经彭子成等人用铅同位素示踪技术, 经过对部分商代青铜器的铅同位素与古代铜铅矿料样品的铅同位素相比较后发现: 具有铅同位素中等比值的青铜器, 其铜矿源主要来自江西的瑞昌铜岭( 见图3—8) 和湖北的大冶铜绿山( 见图3—9) 。
图3—8 江西瑞昌市铜岭商周采矿巷发掘现场一角( 卢本珊绘)
( 引自华觉明、 卢本珊: 《长江中下游铜矿带的早期开发何中国青铜文明》)
在河南出现的铅同位素高比值的青铜器, 其矿源可能来自商王朝的北方地区, 如河北、 辽宁一带; 对于铅同位素低比值的青铜矿料, 有可能来自江西、 湖南诸地区, 与那里的浅层多金属铀矿床有关; 亦有人提出可能来自云南滇东北地区。1984年, 金正耀对晚商青铜器矿料来源的铅同位素进行研究, 她得出的结论
是: 殷墟妇好墓中出土的部分青铜器中, 含有云南矿质。在此基础上, 云南省社

图3—9 湖北大冶铜绿山春秋时期古矿井遗址

会科学院历史研究所的李晓岑, 依据美国学者E.V.Sayre等人、 日本学者山崎一雄, 以及她自己所作的中国古代青铜器铅同位素实验数据, 与近年来发表的大量地质铅同位素分布场进行比较后认为: 不但殷墟妇好墓中的青铜器, 而且中原以及其它别的地区出土的商周时代的青铜器也有这种异常的云南铅矿质存在。图3—10为中国先秦采铜冶铜遗址分布图。
图3—10 先秦矿冶遗址分布图
( 引自华觉明、 卢本珊: 《长江中下游铜矿带的早期开发何中国青铜文明》)
综上所述, 中国古代青铜器的制作原料究竟来源于何处虽不能完全肯定, 可是它们所含的铅同位素比例, 在中国古代冶矿遗址中均能够找到与之相类似的矿料, 这不是偶然的巧合, 它们之间肯定有着一定的关系。随着科技的进步与时代的推移, 将会有更多的证据表明, 中国的青铜文化不但起源于中国, 而且也发展成长于中国。

思考题:
1， 试述中国古代在冶金方面取得的主要成就。
2, 你认为”中国古代青铜文化起源之谜”这个命题能成立吗?

主要参考文献:
1, 杜延松著.《中国青铜器发展史》[M].北京: 紫禁城出版社, 1995年5月第1版。
2, 自然科学史研究所主编: 《中国古代科技成就》[M].北京: 中国青年出版社, 1978年第1版。
3, 华觉明、 卢本珊.《长江中下游铜矿带的早期开发何中国青铜文明》[L].载《自然科学史研究》, 1996年第1期, 1~16。
4, 李晓岑: 《商周中原青铜器矿料来源的再研究》[L].载《自然科学史研究》, 1993年第3期, 264~267。
5, 彭子成等: 《赣鄂豫地区商代青铜器何部分铜铅矿料来源的初探》[L].载《自然科学史研究》, 1997年第3期, 241~249。
6, 安志敏: 《试论中国的早期铜器》[L].载《考古》, 1993年第12期, 1110~1117。
7, 宋正海、 《孙关龙主编.图说中国古代科技成就》[M].杭州: 浙江教育出版社, 7月