银河平台娱乐网湖南省桂阳县桐木岭遗址考古发

  2015 年9 月,湖南省文物考古研究所与北京大学考古文博学院组成联合考察队,对桂阳县古代矿冶遗址进行了调查。通过实地踏勘及后期研究,认为桂阳县矿冶遗址历史悠久、内涵丰富、规模巨大、冶炼金属种类多样、生产体系完备,关于矿冶生产的文献记载详实,民间传说和文学作品较多,并发展出有地域色彩的矿冶信仰,是深入开展矿冶考古研究、揭示其独特价值并实施有效保护和利用的不可多得的案例。鉴于此,2016 年7 月开始,湖南省文物考古研究所联合北京大学、中国科学院自然科学史研究所、郴州市文物处、桂阳县文物管理所等单位对桂阳县境内14 处大型古代炼锌遗址开展了专项调查,并有针对性地对桐木岭遗址和陡岭下遗址进行了主动性考古发掘。调查发掘成果丰硕,科学揭露了一批保存完整、规模宏大的炼锌及多金属冶炼遗迹,出土一系列重要的冶炼遗物,完整再现了当时的冶炼场景。

      完整复原出冶炼场址的功能结构布局,发掘出多个成排圆形焙烧炉,中国矿冶考古中首次发现锌、铅、银、铜等多种金属一体冶炼……自2016年发掘以来,湖南桂阳桐木岭矿冶遗址取得了多项考古新突破。日前,这项成功入选2016年度全国十大考古新发现的考古遗址,已启动申报第八批全国重点文保单位的工作。

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  复原冶炼场址的功能结构布局

  桐木岭遗址

  桂阳冶炼历史悠久。据史料记载,桂阳西汉设置金官,东汉设置铁官,唐宋以来成为中国重要的金属矿产和铸币基地。2015年9月,湖南省文物考古研究所与北京大学考古文博学院对桂阳的古代矿冶遗址进行了调查和初步研究,认为桂阳县矿冶遗址数量多、规模大,对于研究中国古代冶金技术、资源与社会发展关系具有重要的价值。2016年7月至12月,湖南省文物考古研究所、北京大学考古文博学院、中国科学院自然科学史研究所等单位对其境内的14处大型炼锌遗址开展了专项调查,并选择明清时期的桐木岭遗址进行了主动性考古发掘。

 

  发掘显示,桐木岭遗址面积约11万平方米,其中心有一个炼渣堆积形成的山体平台,该台面呈“品”字形分布着一个焙烧单元和两个冶炼单元。“各单元的主要遗迹开口于地表第一层下,相互之间有道路连接,因此推断它们之间具有同时性。根据有关遗存分析,推测当时先将矿料和煤从山下运输至焙烧区,进行焙烧加工,再将加工后的矿料配送至冶炼单元,经过冶炼及提纯后铸成锌锭成品。”桐木岭矿冶遗址项目负责人、湖南省文物考古研究所副研究员莫林恒表示。

  桐木岭遗址位于桂阳县仁义镇大坊村炉沙坪组和浩塘镇桐木岭村交界处,东距桂阳县城12.9 千米,遗址面积约11 万平方米。遗址中心部位有一炼渣堆积形成的山体平台,台面略呈三角形,东西长度约100 米,南北长度约50 米,面积约5000 余平方米,炼渣堆积的山体斜面高度达30 余米。通过勘探调查,探明此台面上保存多处冶炼作坊遗迹。为了解冶炼场址的布局和结构,对该台面进行了整体发掘,发现在此台面上呈“品”字形分布有三个功能单元,即一个焙烧单元和两个冶炼单元。各功能单元的主要遗迹开口于地表第1 层下,相互之间有道路连接,因此认为遗迹之间具有同时性。根据有关遗存综合分析,推测当时先将矿料和煤从山下运输至焙烧区,在对矿料进行焙烧加工后,再将加工后的矿料配送至后方的两个冶炼单元,经过冶炼及提纯后铸成锌锭成品。

  随着发掘的进一步展开,焙烧单元和冶炼单元显露真容。焙烧单元位于山体平台前方,呈椭圆形分布,面积约1100平方米,焙烧区内共有6个焙烧台依地形有序分布,每个焙烧台由4个或8个焙烧炉一线排开。焙烧炉都为圆柱形,大小相近,炉壁有烧结的痕迹,部分炉室内可以看见摆放整齐的燃烧后的煤饼堆积。每个冶炼单元有1个至3个冶炼作坊,冶炼作坊皆以槽形炉为主体,分布着储料坑、和泥坑、搅拌坑、原料堆、精炼灶、柱洞、环形护围、碎料区等遗迹,在其旁边有配套的房屋设施,其中槽形炉呈长条形,由炉床和炉室组成。炉床为黄色黏土夯筑,在其上修筑的炉室从下到上分为通风口、炉下室、炉上室3个部分。

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  “如此,该遗址冶炼场址的功能结构布局就被完整地复原出来,这对于认识古代手工业场址的功能分区、工艺流程、生产规模、工人的生活以及生产力状况都有重要的参考价值。”莫林恒说。

银河平台娱乐网,  焙烧单元

  还原古代炼锌工艺流程

 

  “遗址出土了各种与炼锌有关的遗迹和遗物,据此分析,大致推断这是一处以炼锌为主的冶炼遗址。”莫林恒表示。

  由于运送至此的锌矿原料为硫化矿,因此矿料需经过焙烧以达到氧化脱硫效果之后,方可进行下一步冶炼。焙烧单元位于山体平台前方(南部),呈椭圆形,东西长55 米、南北宽20 米,面积约1100 平方米,焙烧区内共有6 条焙烧台依地形有序分布,每个焙烧台由4 或8 个圆形焙烧炉一线排开。以焙烧台1 为例,其位于遗址台地西南部边缘,呈长条形土堆状,由燃烧后的煤饼加红色黏土掺杂少量废弃的坩埚堆筑,长12米、宽3.4 米、残高0.8 米,整体保存较好。焙烧台共有8 个焙烧炉排成一排,焙烧炉都为圆柱形,大小相近,炉口部长直径约0.9 米左右,坑壁较直,底部平整,在炉室南部有一通风口。炉壁有烧结痕迹,部分炉室内部可见摆放整齐的燃烧后的煤饼堆积。

  遗址中出土了一系列冶炼工具,包括坩埚、冷凝器、冷凝兜、冷凝盖、垫饼、精炼锅,其中一件冷凝兜内存留有一块冶炼后的粗锌块;在第一冶炼单元保存最为完整的槽形炉1号冶炼作坊西端发掘出一处长1.2米、宽1米的灶,根据灶的位置,结合相关资料,推测其对粗炼锌进行加热熔解提纯;在槽形炉西端外侧有一堆黑色的原料,经测试含锌量较高,推测为混合后待加入坩埚内冶炼的原料;在槽形炉南侧作坊区内一处储料坑内有黑灰色沙状堆积,经检测其主要成分是碳酸铅和硫化锌,应是经洗矿后收集的精矿堆积……

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  “通过研究这些遗迹和遗物,可以基本复原炼锌工艺流程。”莫林恒介绍,首先将锌矿焙烧后运至槽形炉冶炼作坊,将锌矿拌以还原煤放入坩埚中,在坩埚上部套接冷凝器,坩埚口部放置冷凝兜,放置在槽形炉的炉栅之上,再在冷凝器上盖一个圆饼状铁质冷凝盖,并用黄泥封好,然后以煤作燃料,在槽形炉中冶炼。

  第一冶炼单元

  中国是最早掌握炼锌技术的国家之一,本次发现的炼锌遗存代表当时最先进的炼锌技术。不仅如此,发掘出土的关于冶锌的多种遗迹和遗物,取得中国矿冶考古的多项突破——多个成排圆形焙烧炉填补了我国炼锌技术史研究的空白,槽形冶炼炉是迄今为止国内发现保存最为完整的清代炼锌炉,它们与出土的其他炼锌遗迹与遗物,与《天工开物》等文献资料记载多有吻合,对于复原古代炼锌技术以及研究我国古代炼锌技术的起源、发展和传播具有重要意义。

 

  莫林恒还认为,桂阳炼锌遗址数量较多,规模庞大,推测当时的冶炼场址都带有一定的官方管理性质。“炼锌术的产生是以大量黄铜用于铸钱为基础,桂阳大规模的炼锌遗址就是为了满足当时政府铸币的需求,这次发掘成果对于研究中国矿冶史、铸币史、赋税史乃至政治社会史,都是不可多得的资料。”他说。

  焙烧后的矿料运送至冶炼区冶炼,在此山体平台上可分为两个冶炼单元,第一冶炼单元位于台地的东部,与第二冶炼单元之间有一长条形小山包隔断,形成两个相对独立的冶炼单元。第一冶炼单元大体呈圆角长方形,长55 米、宽25 米,面积约1300 平方米。在该单元中槽形炉1 号冶炼作坊保存最为完整,这个作坊以槽形炉为主体,分布着储料坑、搅拌坑、和泥坑、精炼灶、堆料区、碎料区、环形护围、柱洞等遗迹,在其旁边有对应的房屋设施。

  发现兼炼铅、铜和银的多金属冶炼遗址

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  该遗址除发现以炼锌为主的遗存外,还发现冶炼铜、铅以及有可能提炼银的遗迹和遗物。在第一冶炼单元西北部发现两个冶炼坑,坑一大一小,都呈圆形,一个冶炼坑坑口旁有较多铜绿色矿渣堆积,颗粒直径一般在1厘米以下,经检测铜元素为26%。对另外一个冶炼坑炉壁进行检测发现,其通风口部黑色部位含铅元素为39%。在其周边发现大量的浅灰色块状和锅底状炉渣,经检测主要为铁橄榄石以及少量的纤锌矿和方铅矿,判断为炼铅炉渣。在发掘的房址建筑中,其中一座房址内中心部位有一处灶,由灶台和火膛组成,在灶旁出土一只带把小砂锅,推测该灶可能有提炼银的功能。

  槽形炉1 位于第一冶炼单元的东北部,开口于第1层下,呈长条形,长为20 米,宽度1.8 米,中西部被一长2.04 米的缺口分为东西两段,其中西段炉体保存较好。槽形炉由炉床和炉室组成,炉床为黄色黏土夯筑,下宽上窄呈梯形,表面平整,在其上修筑炉室。炉室从下到上可分为通风口、炉下室(由炉栅间隔)、炉上室三个部分。通风口呈两侧对称与炉下室相接,通风口的宽度9~11 厘米、高度8~9 厘米、长度为0.45 米。炉壁保存最完整处高度为60 厘米,每个炉栅与炉壁组成的炉下室单元格长34~37 厘米、宽9~11.5厘米。炉下室两端放置的两块煤饼,中部填以散煤,在煤饼之上放有一垫饼。炉栅高28 厘米,宽4~5 厘米,炉栅平面上可见3 个放置坩埚的燃烧接触的印痕。

  莫林恒表示,通过现场和实验室检测分析,可以大致推断这是一处炼锌为主、兼炼铅、可能炼铜和银的多金属冶炼遗址。而锌、铅、银、铜等多种金属一体冶炼是中国矿冶考古的首次发现,说明对矿石的利用程度进一步深化,凸显了中国古代科学技术的成就。

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    (来源:中国文化报 作者:李佳霖)

  槽形炉西端有一灶,长1.2 米、宽1 米,保存高度0.83 米。灶上部为“凹”字形,中间部分有一近圆形灶孔,直径25 厘米,灶孔之下为火膛。根据灶的位置,结合相关资料,推测灶的功能是对粗炼锌加热熔解提纯,最终浇铸成锌锭。

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  围绕在槽形炉周围,有一残废坩埚垒筑的护围,平面呈较为规整的椭圆形,护围东西长24 米,南北宽7 米。在槽形炉的南北两侧有柱洞遗迹,柱洞分布有序,南侧可见三排,北侧可见两排,顺槽形炉水平分布,部分柱洞内还残有木柱残骸。从这些柱洞的分布可知,原槽形炉之上还搭盖有炉棚。

 

  在槽型炉西端外侧有一堆黑色的原料,堆放在坩埚垒砌护围转角处,呈自然的坡状堆积,垂直高度1.1米,堆积半径1.6 米,里面包含直径大小不一的煤和矿料,直径约在1~4 厘米之间,经便携式X 射线荧光光谱仪(XRF) 测试,这一黑色原料含锌量较高,推测为混合后待加入坩埚内冶炼的原料。

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  在槽形炉1 的南侧作坊区内,分布着各种人工修筑的坑,按大小、形状、结合坑内堆积,分为储料坑、搅拌坑、和泥坑3 种。如储料坑K8 位于槽形炉1 西段的南侧,平面呈不规则圆形,直径约2.2 米,深度0.65米,坑壁较为规整,坑内为黑灰色沙状堆积,经检测其主要成分是碳酸铅和硫化锌,应是经洗矿后收集的精矿堆积。K9 与K8 相邻,平面呈椭圆。长0.75 米、宽0.42 米、深度0.35 米,坑呈锅状,坑底部有黄泥堆积,推测为小型和泥坑。搅拌坑K1 位于南侧作坊区中部,平面呈长方形,长1.4 米、宽1.2 米、垂直深度为0.3 米。坑成撮箕形,坑底呈一斜面倾斜下降,坑壁和坑底都经硬化处理,较为规整。坑内堆积为灰黑色矿物堆积,经XRF 对坑内堆积物的检测,铁、锌含量较高,结合该坑的形制和堆积物,推测该坑为搅拌坑,其功能是将矿料、还原煤等其他添加物搅拌均匀。

 

  在遗址中出土了一系列冶炼工具,包括坩埚、冷凝器、冷凝兜、冷凝盖、垫饼、精炼锅。数量最多的是坩埚,坩埚为直筒形,一般尺寸为口径6 厘米、腹径8.6 厘米、底径7 厘米,高度32 厘米左右。出土一件冷凝兜,呈圆饼形,直径4.6 厘米、厚1.2 厘米。出土的一件较完整冷凝器呈漏斗形,上宽下窄。上口径11.3厘米、下口径5.8 厘米、长15.2 厘米,内部存留一冶炼后的粗锌块,粗锌块呈锥状,上宽下窄,为粗颗粒状凝结,颗粒粒径大小在2~7 毫米之间,整体为灰白色。

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  通过对各种遗迹遗物研究,可基本复原炼锌工艺流程。大致有以下几个步骤:首先,将锌矿焙烧后运至槽形炉冶炼作坊,将锌矿拌以还原煤放入坩埚;在坩埚口部放置一冷凝兜,并在其上套接一冷凝器,放置在槽形炉的炉栅之上;再在冷凝器上盖一圆饼状冷凝盖,用黄泥将收集器和冷凝盖封好,以煤作为燃料,在槽形炉中冶炼;锌矿受热达到沸点(908°),变成蒸汽上升至冷凝器,并在冷凝器中还原成固态,采集这种固态的粗锌在精炼灶上熔炼提纯后铸成锌锭。

 

  本次除发现以炼锌为主的遗存外,还发现冶炼铜、铅及有可能提炼银的遗迹、遗物。在第一冶炼单元西北部发现有两个冶炼坑K23、K24,坑一大一小,都呈圆形,相距25 厘米。K23 直径0.45 米,深0.34米,坑壁不甚规整,坑口旁有较多铜绿色矿渣堆积,颗粒直径一般在1 厘米之下,经XRF 检测铜(Cu) 元素为26%。K24 直径0.8 米,深度0.4 米,在其南侧部有一通风口连通,在通风口部位出土有一件风箱堵风板,呈圆形,周边磨损,中部有一圆孔。对K24 炉壁进行检测,发现K24 通风口部黑色部位含铅(Pb) 元素为39%。另外在其周边发现大量的浅灰色块状和锅底状炉渣,表面有波纹。经检测炉渣主要物相为铁橄榄石,以及少量的纤锌矿和方铅矿,判断为炼铅炉渣。

 

  每一个槽形炉都有对应的房址建筑,如房址F2 位于第一冶炼单元西部的地势较高位置,平面呈方形,长4 米,宽3.7 米。四面墙体用坩埚和黄土混合垒筑而成,墙体可见5 层坩埚,高度0.5 米。房内中心部位有一灶,长0.88 厘米,宽0.7 米,深度0.38 米,由灶台和火膛组成,上部灶台为圆环状,由红色黏土修筑,直径为0.65 米,中间灶孔直径0.20 米,灶台高出地面9 厘米,台面平整,在灶旁出土有一带把小砂锅,推测该灶可能有提炼银的功能。

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  第二冶炼单元

 

  第二冶炼单元位于台地的西南部,该冶炼单元内主要有以3 个槽型炉为主体的冶炼作坊,其中槽形炉2与槽形炉3 呈水平关系,槽形炉4 与槽形炉3 呈垂直关系。3 条槽形炉在空间布局上有规律且有道路路面相连接,因此可以作为同时期的遗迹。每个槽形炉作坊的结构、形制、大小与第一冶炼单元槽型炉1的结构基本相同,都有相应的配套遗迹如坩埚护围、储料坑、搅拌坑、和泥坑、精炼灶、房址等。在槽形炉3 的西南部可见明显坍陷,据调查或许与近现代在该山体下部采煤有关。

 

  在房址和作坊区主要出土了一些日常生活用具,包括青花碗、青花盘、陶壶、陶罐、陶盆、陶缸等,另有少量乾隆通宝和嘉庆通宝。

 

  陡岭下遗址

 

  在发掘桐木岭遗址的同时,也对周边展开了重点调查,并对调查过程中有重要迹象的陡岭下遗迹点进行了试掘。该试掘点在国内首次发掘出保存较好的双排冶炼炉。总长20米,下部宽度为3米,上部台面宽度为1.35米,剖面呈梯形,保存高度为0.8 米。冶炼台是用红色黏土掺杂少量坩埚夯筑而成,每侧对称分布24个环形冶炼炉,共48个。每个冶炼炉由台面、炉室、火膛、火道组成,利用便携式X射线荧光仪对冶炼炉的台面、炉壁等多个部位进行了现场检测,发现检测部位砷(As) 含量可达30%以上,推断是炼制砒灰的冶炼台。

 

  此外还发现了与炼锌有关的焙烧炉、槽型炉、房址。在遗址旁河床岩石上发现了疑似人工开凿的洗矿槽遗迹。洗矿槽长9 米,上端宽20 厘米、下端宽60 厘米,顺水流方向从上到下逐渐加深,在洗矿槽内部的侧面、底部等多个部位发现有矿砂与河流砾石凝结。

 

  价值和意义

 

  本次桂阳矿冶遗址的调查和发掘成果重要,意义重大,主要体现在这样几个方面。

 

  明确了本次调查发现和考古发掘的采矿、冶炼遗址的分布特征和年代。这些冶炼遗址均位于有煤矿分布的区域,是将矿料运输到埋藏有煤矿的山头进行冶炼,符合“移矿就煤”的原则。调查中发现各遗址点的面积都在数万平方米以上,规模庞大是一个主要特点。根据各遗址出土的青花瓷碗、钱币、坩埚,结合遗址的堆积厚度,初步推测桂阳县炼锌遗址开始于明末清初,废弃于清代中晚期。

 

  揭示了锌、铅、铜、银等多种金属以及重要工业原料砷的冶炼遗存。从中国矿冶考古角度而言,以炼锌为主兼炼多金属的冶炼工艺流程,是全国首次发现,具有重要的意义,凸显了中国古代科学技术的成就。

 

  新发现多种炼锌设施,完整揭示出炼锌技术链条。尽管中国是世界上最早掌握炼锌技术的国家之一,但因其冶炼复杂,出现时间较晚,长期以来,由于缺乏考古发掘实物资料,极大的限制了我国古代炼锌技术史的研究。本次发掘的多个成排圆形焙烧炉填补了我国炼锌技术史研究的一项空白,槽形冶炼炉是迄今为止国内发现保存最为完整的清代炼锌炉,伴之出土的一系列炼锌遗迹与冶炼遗物,对于完整复原古代炼锌术将起到非常关键的作用。对研究我国古代炼锌技术的起源、发展和传播具有重要意义。

 

  本次工作是以聚落考古理念为指导,发掘中以找到当时的生活及工作面为目标,通过对桐木岭遗址冶炼平台的完整揭露,发现该山体台面有着明显的功能分区。在大的功能分区之下,每个冶炼作坊以槽形炉为主体,分布着储物坑、搅拌坑、和泥坑、精炼灶、环形护坎、柱洞等遗迹,在其旁边有配套的房屋设施。这是目前国内矿冶遗址中揭示出功能结构最为完整清晰的遗址之一,对于研究古代冶炼场址的功能布局具有重要借鉴作用。

 

  本次调查、发掘发现桂阳炼锌遗址数量较多,规模庞大,推测当时的冶炼场址都带有一定的官方管理性质。湖南为中国有色金属之乡,桂阳是其优秀代表。汉代在桂阳设置了全国唯一的金官,也设置了长江以南唯一的铁官,唐宋以来桂阳成为中国重要的金属矿产和铸币基地,帝国晚期阶段的明末清初达至极盛。炼锌术的产生是大量黄铜用于铸钱的基础,桂阳大规模的炼锌遗址就是为了满足当时政府铸币的需求应运而生的,桂阳作为“币材之都”,有着深度的文化内涵和历史内涵。这次工作成果对于研究中国矿冶史、铸币史、赋税史乃至政治社会史来说都是不可多得的资料。(执笔:莫林恒 湖南省文物考古研究所;陈建立 北京大学考古文博学院)  

(责编:李来玉)

 

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